WO2017090748A1 - 鋳型造型用キット - Google Patents

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WO2017090748A1
WO2017090748A1 PCT/JP2016/085041 JP2016085041W WO2017090748A1 WO 2017090748 A1 WO2017090748 A1 WO 2017090748A1 JP 2016085041 W JP2016085041 W JP 2016085041W WO 2017090748 A1 WO2017090748 A1 WO 2017090748A1
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mass
mold
composition
binder composition
acid
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Application number
PCT/JP2016/085041
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English (en)
French (fr)
Inventor
崇志 情家
和人 荒川
俊樹 松尾
Original Assignee
花王株式会社
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/02Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
    • B22C1/10Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives for influencing the hardening tendency of the mould material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G8/00Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08G8/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes
    • C08G8/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes of furfural

Definitions

  • the present invention relates to a mold making kit and a mold forming binder composition.
  • an acid-curable mold comprises a binder composition for mold making containing an acid-curable resin on a refractory particle such as silica sand, and a curing agent composition containing a sulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid or the like. After these are added and kneaded, the obtained kneaded sand is filled into a mold such as a wooden mold and the acid curable resin is cured. Furan resin, phenol resin, etc. are used for acid curable resins.
  • Furan resin includes furfuryl alcohol, furfuryl alcohol / urea / formaldehyde resin, furfuryl alcohol / formaldehyde resin, furfuryl alcohol / phenol, Formaldehyde resin and other known modified furan resins are used.
  • Such a mold manufacturing method is capable of molding work with a high degree of freedom, and because it is excellent in the thermal properties of the mold, it can manufacture high-quality castings, so machine parts, construction machine parts, automobile parts, etc. It is widely used in casting of castings.
  • Acid curable molds use organic sulfonic acid, sulfuric acid and other acids as curing agents, and SOx such as sulfur dioxide and other pyrolytic gases during casting deteriorate the working environment. There is a fear. Therefore, it is desired to suppress the generation of SOx.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-240827 discloses a technique for reducing generation of SO 2 gas by using 2,6-dihydroxybenzoic acid as a curing agent instead of an acid containing a sulfur atom.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-151019 discloses a technique for improving the mold curing speed and the mold strength by using a binder composition for mold making containing a furfural derivative and a furfurylated urea resin.
  • the concentration of the curing agent may be adjusted to obtain a desired curing rate and mold strength. For example, when the temperature of the working environment is low, especially when the refractory particles are low temperature, the reaction rate decreases, so the concentration of the curing agent in the curing agent composition is increased so that the desired curing rate and mold strength can be obtained. (For example, JP-A-62-130740, JP-A-53-129292).
  • a technique in which a sufficient mold strength can be obtained without using an acid containing a sulfur atom as a curing agent by including a furanaldehyde compound in the binder composition (for example, WO2015 / 098642 pamphlet).
  • the mold making kit of the present invention is a mold making kit for producing a mold composition comprising a binder composition and a curing agent composition, wherein the binder composition is a furanaldehyde compound. And a condensate of an aromatic hydroxy compound, and the curing agent composition contains an acid.
  • the binder composition for mold making of the present invention is a binder composition for mold making containing a condensate of a furanaldehyde compound and an aromatic hydroxy compound, wherein the aromatic hydroxy compound contains two or more aromatic hydroxy compounds. Has a hydroxyl group.
  • the present invention provides a mold making kit and a mold making binder composition that can obtain sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold production.
  • the mold making kit of the present invention is a mold making kit for producing a mold composition comprising a binder composition and a curing agent composition, wherein the binder composition is a furanaldehyde compound. And a condensate of an aromatic hydroxy compound, and the curing agent composition contains an acid.
  • the binder composition for mold making of the present invention is a binder composition for mold making containing a condensate of a furanaldehyde compound and an aromatic hydroxy compound, wherein the aromatic hydroxy compound contains two or more aromatic hydroxy compounds. Has a hydroxyl group.
  • the present invention it is possible to provide a mold making kit and a mold making binder composition that can obtain sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold production.
  • the mold making kit of this embodiment is a mold making kit for producing a mold composition, comprising a binder composition and a curing agent composition, wherein the binder composition is furanaldehyde.
  • the condensate of a compound and an aromatic hydroxy compound is contained, and the curing agent composition contains an acid.
  • the mold making kit can obtain sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold production. The reason for such an effect is not clear, but is considered as follows.
  • the reactivity of the condensate of a furanaldehyde compound and an aromatic hydroxy compound is higher than that of furfuryl alcohol, which is the main component of conventional furan resins. Therefore, a high strength mold can be produced without using conventional strong acids such as sulfuric acid and sulfonic acid.
  • the amount of the furanaldehyde compound monomer itself can be reduced while maintaining the amount of the furanaldehyde compound monomer unit in the binder composition. , Volatilization of the furanaldehyde compound at the time of mold production can be prevented. Further, the presence of the condensate dispersed in the mold corrects the unevenness of curing. From these facts, it is considered that the mold making kit of this embodiment can obtain a sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold production.
  • the binder composition contains a condensate of a furanaldehyde compound and an aromatic hydroxy compound.
  • the furanaldehyde compound is preferably at least one selected from the group consisting of furfural, 5-hydroxymethylfurfural, and 5-acetoxymethylfurfural, from the viewpoint of improving template strength, and comprises furfural and 5-hydroxymethylfurfural. At least one selected from the group is more preferred, and furfural is more preferred.
  • the aromatic hydroxy compound can be used without any particular limitation as long as it is an aromatic hydroxy compound used for molding a template, but from the viewpoint of improving the template strength, an aromatic hydroxy compound having no carboxyl group is used. preferable.
  • the aromatic hydroxy compound include phenol, cresol, xylenol, cumylphenol, nonylphenol, butylphenol, phenylphenol, ethylphenol, octylphenol, amylphenol, naphthol, resorcin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol C, catechol, hydroquinone,
  • Examples include pyrogallol and at least one selected from the group consisting of phloroglysin, a condensate of phenols and formaldehyde, and among these, those having two or more hydroxyl groups are preferable from the viewpoint of improving mold strength, pyrogallol, and At least one selected from the group consisting of resorcin is more preferable, and
  • an alkali catalyst such as potassium hydroxide
  • the weight average molecular weight (Mw) of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound is preferably 190 to 7,000, more preferably 300 to 6,000, and more preferably 500 to 4 from the viewpoint of improving the mold strength. Is more preferable.
  • a weight average molecular weight is measured by the method as described in an Example.
  • the content of the condensate of the furanaldehyde compound and aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, from the viewpoint of improving the mold strength. % Or more is more preferable.
  • the content of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 70% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and more preferably 50% by mass from the viewpoint of improving the mold strength. % Or less is more preferable.
  • the content of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1 to 70% by mass, more preferably 3 to 60% by mass from the viewpoint of improving the mold strength. Preferably, 5 to 50% by mass is more preferable.
  • the binder composition may contain other components as long as the effects of the mold making kit of the present embodiment are not impaired.
  • the other components include the following components.
  • the binder composition may contain the furanaldehyde compound.
  • the furanaldehyde compound may be either one that remains as an unreacted component when the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound is produced, or one that is added separately.
  • the content of the furanaldehyde compound in the binder composition is large, the unreacted furanaldehyde compound volatilizes when the mold is cured, and the working environment may be deteriorated. Therefore, the content of the furanaldehyde compound in the binder composition is preferably 10% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less.
  • the binder composition may contain the aromatic hydroxy compound.
  • the aromatic hydroxy compound may be either one that remains as an unreacted component when the condensate of the furanaldehyde compound and aromatic hydroxy compound is produced, or one that is added separately.
  • the content of the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more and more preferably 2% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength.
  • the content of the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less from the viewpoint of improving the mold strength.
  • the binder composition may contain one or more compounds selected from the group consisting of urea and urea derivatives (hereinafter also referred to as “urea etc.”) from the viewpoint of improving the mold strength.
  • the one or more compounds selected from the group consisting of urea and urea derivatives in the binder composition are one type selected from the group consisting of urea and urea derivatives that are not condensed with formaldehyde, furfuryl alcohol or the like. These compounds may be any of those remaining as unreacted components or those added separately.
  • One or more compounds selected from the group consisting of urea and urea derivatives include, for example, urea; alkylene urea such as ethylene urea, propylene urea, butylene urea, hydantoin; methyl urea, 1,1-dimethyl urea, 1, 3 -Alkylureas such as dimethylurea; cyclohexylureas such as cyclohexylurea and 1,3-dicyclohexylurea; arylureas such as phenylurea, 1,1-diphenylurea and 1,3-diphenylurea; and 2-hydroxyethylurea Examples thereof include hydroxyalkylurea having an alkyl group with 2 or more carbon atoms; azodicarbonamide and the like.
  • Urea and ethylene urea are preferable from the viewpoint of improving the curing speed, improving the mold strength, and reducing the amount of formaldehyde generated, and urea is more preferable from the viewpoint of economy.
  • the content of urea or the like in the binder composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 1.5% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength.
  • the content of urea or the like in the binder composition is preferably 8% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and 6% by mass. The following is more preferable.
  • the content of urea or the like in the binder composition is 0.5 to 8% by mass from the viewpoint of improving the curing rate of the mold and the solubility of urea in the binder composition. It is preferably 1 to 7% by mass, more preferably 1.5 to 6% by mass.
  • the binder composition may contain a conventionally known acid curable resin as a binder component.
  • the acid curable resin include furfuryl alcohol, condensate of furfuryl alcohol, condensate of furfuryl alcohol and aldehydes, condensate of furfuryl alcohol, urea and aldehydes (urea-modified furan resin), urea and ethylene.
  • Condensates of urea and aldehydes (urea / ethylene urea co-condensation resin), ones selected from the group consisting of condensates of melamine and aldehydes, and condensates of urea and aldehydes, and from these groups What consists of 2 or more types of mixtures chosen can be illustrated. Moreover, what consists of 2 or more types of cocondensates chosen from these groups can also be used.
  • furfuryl alcohol condensate of furfuryl alcohol, condensate of furfuryl alcohol, urea, and aldehydes, and condensate of urea, ethylene urea, and aldehydes. It is preferable to use one or more selected from the above, and co-condensates thereof. Since furfuryl alcohol can be produced from a plant which is a non-petroleum resource, it is preferable to use furfuryl alcohol from the viewpoint of the global environment.
  • the content of the acid curable resin in the binder composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 25% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength. From the same viewpoint, the content of the acid curable resin in the binder composition is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 85% by mass or less. From the same viewpoint, the content of the acid curable resin in the binder composition is preferably 5 to 95% by mass, more preferably 10 to 90% by mass, and still more preferably 25 to 85% by mass.
  • the binder composition may contain a hardening accelerator from the viewpoint of improving the mold strength.
  • a hardening accelerator from the viewpoint of improving the mold strength, at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter referred to as curing accelerator (1)) and an aromatic dialdehyde. Is preferred.
  • X 1 and X 2 each represent a hydrogen atom, CH 3 or C 2 H 5 .
  • Examples of the curing accelerator (1) include 2,5-bishydroxymethyl furan, 2,5-bismethoxymethyl furan, 2,5-bisethoxymethyl furan, 2-hydroxymethyl-5-methoxymethyl furan, 2- Examples thereof include hydroxymethyl-5-ethoxymethylfuran and 2-methoxymethyl-5-ethoxymethylfuran. Of these, 2,5-bishydroxymethylfuran is preferably used from the viewpoint of improving the mold strength.
  • aromatic dialdehyde examples include terephthalaldehyde, phthalaldehyde and isophthalaldehyde, and derivatives thereof. These derivatives mean compounds having a substituent such as an alkyl group on the aromatic ring of an aromatic compound having two formyl groups as the basic skeleton. From the viewpoint of improving the mold strength, terephthalaldehyde and terephthalaldehyde derivatives are preferable, and terephthalaldehyde is more preferable.
  • the content of the curing accelerator in the binder composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength.
  • the content of the curing accelerator in the binder composition is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass from the viewpoint of solubility of the curing accelerator and improvement of mold strength. The following is more preferable.
  • the binder composition may further contain water.
  • water For example, when synthesizing various condensates such as a condensate of furfuryl alcohol and aldehydes, an aqueous raw material is used or condensed water is generated. Therefore, the condensate is usually in the form of a mixture with water. It is obtained with.
  • water may be removed by topping, if necessary, but it is intentionally removed during production as long as the curing reaction rate can be maintained. There is no need. Further, water may be further added for the purpose of adjusting the binder composition and the mold making composition to a viscosity that is easy to handle.
  • the water content in the binder composition is preferably 0% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more. Preferably, 0.7 mass% or more is more preferable.
  • the content of water in the binder composition is preferably 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3.5% by mass or less.
  • the water content in the binder composition is preferably 0 to 30% by mass from the viewpoint of adjusting the binder composition to a viscosity that is easy to handle and from the viewpoint of improving the curing rate of the mold. It is more preferably 5 to 5% by mass, still more preferably 0.7 to 3.5% by mass.
  • the binder composition may further contain an additive such as a silane coupling agent.
  • a silane coupling agent examples include N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl)- aminosilanes such as ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane, Epoxy silanes such as 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropy
  • Amino silane, epoxy silane, and ureido silane are preferable. More preferred are aminosilane and epoxysilane. Of the aminosilanes, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane is preferred. Of the epoxy silanes, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane is preferred.
  • the content of the silane coupling agent in the binder composition is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more from the viewpoint of improving the mold strength. From the same viewpoint, the content of the silane coupling agent in the binder composition is preferably 5% by mass or less, and more preferably 4% by mass or less. From the same viewpoint, the content of the silane coupling agent in the binder composition is preferably 0.01 to 5% by mass, and more preferably 0.05 to 4% by mass.
  • the binder composition of the present embodiment is preferably so-called self-hardening. Specifically, those which are liquid at 25 ° C. are preferred, and those having a viscosity of 1 to 5000 mPa ⁇ s at that time are more preferred.
  • curing agent composition contains an acid from a viewpoint of preventing the deterioration of the working environment at the time of mold hardening, and a viewpoint of mold intensity improvement.
  • the acid is not particularly limited as long as the acid can cure the binder composition.
  • the acid include 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, maleic acid, pyruvic acid, malonic acid, 2-furancarboxylic acid, phthalic acid, fumaric acid, lactic acid, citric acid, malic acid and other carboxylic acids, xylene
  • sulfonic acid especially m-xylenesulfonic acid
  • toluenesulfonic acid especially p-toluenesulfonic acid
  • sulfonic acid compounds such as methanesulfonic acid, phosphoric acid, sulfuric acid, etc. it can.
  • an acid containing sulfur such as sulfonic acid or sulfuric acid
  • SOx gas is generated during casting. Therefore, the content of the acid containing sulfur in the curing agent composition is preferably 60% by mass or less, 30 Less than 10% by mass is more preferable, 10% by mass or less is more preferable, and 1% by mass or less is preferable. In such a case, the amount of SOx gas generated during casting can be reduced to zero.
  • the acid is preferably a carboxylic acid, and among the carboxylic acids, at least one selected from the group consisting of 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, and maleic acid.
  • the carboxylic acids at least one selected from the group consisting of 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, and maleic acid.
  • the above is more preferable, and oxalic acid is still more preferable.
  • the content of the acid in the curing agent composition is appropriately adjusted in order to obtain a desired reaction rate and mold strength, depending on the temperature of the working environment and the temperature of the refractory particles. From the viewpoint of improving the mold strength, the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more. Similarly, the content of the acid in the curing agent composition is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 60% by mass or less from the viewpoint of improving the mold strength. In addition, the content of the acid in the curing agent composition is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 10 to 70% by mass, and still more preferably 20 to 60% by mass from the viewpoint of improving the mold strength.
  • curing agent composition may contain the other component in the range which does not impair the effect of the kit for mold making of this embodiment.
  • the other components include the following components.
  • the curing agent composition and the mold making composition may contain one or more solvents selected from the group consisting of alcohols and ether alcohols. Among these, alcohols are more preferable.
  • the alcohols are preferably methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, and benzyl alcohol
  • the ether alcohols are ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono Butyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, and ethylene glycol monophenyl ether are preferred.
  • the content of the solvent in the curing agent composition is appropriately adjusted in order to obtain a desired reaction rate and mold strength, depending on the temperature of the working environment and the temperature of the refractory particles. From the viewpoint of improving the mold strength and from the viewpoint of dissolving the curing agent composition, the content is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more. From the same viewpoint, the content of the solvent in the curing agent composition is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less. The content of the solvent in the curing agent composition is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, and still more preferably 20 to 70% by mass from the same viewpoint.
  • the state at the time of use is not ask
  • curing agent composition the state at the time of use is not ask
  • a solid it may be used by coating refractory particles, but it is preferably liquid at the time of use, and more preferably liquid at 25 ° C.
  • the ratio of the binder composition to the curing agent composition is preferably 20 parts by mass or more, and 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder composition from the viewpoint of improving mold strength. Part or more is more preferable, and 30 parts by mass or more is still more preferable. From the same viewpoint, the ratio of the binder composition and the curing agent composition is preferably 100 parts by mass or less, and 90 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder composition. Is more preferable, and 80 parts by mass or less is preferable. Further, the ratio of the binder composition to the curing agent composition is preferably 20 to 100 parts by mass of the curing agent composition with respect to 100 parts by mass of the binder composition from the viewpoint of improving the mold strength. 25 to 90 parts by mass is more preferable, and 30 to 80 parts by mass is still more preferable.
  • the mold making kit of this embodiment is suitably used for making a self-hardening mold.
  • the self-hardening mold is a mold in which, when a binder composition and a curing agent are mixed with sand, a polymerization reaction proceeds with time, and the mold is cured.
  • the temperature of the sand used at this time is in the range of ⁇ 20 ° C. to 50 ° C., preferably 0 ° C. to 40 ° C.
  • the mold can be appropriately cured by selecting a suitable amount of a curing agent for the sand at such a temperature and adding it to the sand.
  • the mold molding composition of the present embodiment contains the binder composition and the curing agent composition that constitute the mold molding kit.
  • the mold molding composition can obtain sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold production.
  • the mold molding composition may be added with an acid curable resin, a curing accelerator, water, an additive such as a silane coupling agent, an acidic substance, a solvent, or the like to the extent that the effects of the present embodiment are not impaired.
  • An acid curable resin, a curing accelerator, water, an additive such as a silane coupling agent, an acidic substance, and a solvent may be used for the component that can be used in the binder composition and the curing agent composition. Similar ingredients and amounts can be used.
  • the method for producing a mold according to this embodiment includes a mixing step of mixing the binder composition and the curing agent composition constituting the mold making kit and the refractory particles.
  • the mold manufacturing method can obtain sufficient mold strength without deteriorating the working environment during mold manufacturing.
  • refractory particles As the refractory particles, one or more conventionally known ones such as silica sand, chromite sand, zircon sand, olivine sand, alumina sand, mullite sand, and synthetic mullite sand can be used, and used fire resistance. Those obtained by collecting or regenerating particles can also be used. Among these, it is preferable to contain silica sand.
  • the order of adding and mixing the binder composition and the curing agent composition, and the refractory particles is not particularly limited, and the binder composition and the curing agent composition are mixed.
  • the mold molding composition and the refractory particles may be mixed, and the binder composition, the curing agent composition, and the refractory particles are added and mixed, respectively.
  • from the viewpoint of improving the mold strength it is preferable to add and mix the curing agent composition to the refractory particles, and then add and mix the binder composition.
  • the ratio of the refractory particles, the binder composition and the curing agent composition can be set as appropriate in order to obtain a desired mold strength depending on the temperature of the working environment and the temperature of the refractory particles.
  • the binder composition is preferably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the refractory particles, and from the viewpoint of economy and improvement in casting quality, the fire resistance 3.0 parts by mass or less is preferable with respect to 100 parts by mass of the conductive particles, and 1.5 parts by mass or less is more preferable.
  • the curing agent composition is preferably 0.10 parts by mass or more, more preferably 0.20 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the refractory particles.
  • the ratio of the refractory particles, the binder composition, and the curing agent composition is 100 parts by mass of the refractory particles from the viewpoint of improving mold strength, from the viewpoint of economic efficiency, and from the viewpoint of improving casting quality.
  • the binder composition is preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, and more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass.
  • the curing agent composition is preferably 0.10 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the refractory particles. 20 to 1.0 part by mass is more preferable.
  • an acid curable resin, a curing accelerator, water, an additive such as a silane coupling agent, an acidic substance, and a solvent may be added to such an extent that the effects of the present embodiment are not impaired.
  • An acid curable resin, a curing accelerator, water, an additive such as a silane coupling agent, an acidic substance, and a solvent may be used for the component that can be used in the binder composition and the curing agent composition. Similar ingredients and amounts can be used.
  • a known general method can be used, for example, a method of adding each raw material by a batch mixer and kneading, or a method of supplying each raw material to a continuous mixer and kneading. The method of doing.
  • a mold can be manufactured using the conventional mold manufacturing process as it is except for the mixing step.
  • a mixing step of mixing a binder composition and a curing agent composition constituting the mold making kit and refractory particles, and filling the mold composition into a mold A method for producing a mold having a curing step for curing the composition for a mold is mentioned.
  • the present invention further discloses the following composition, production method, or use.
  • a mold making kit for producing a mold composition comprising a binder composition and a curing agent composition, wherein the binder composition comprises a furanaldehyde compound, an aromatic hydroxy compound,
  • the furanaldehyde compound is preferably at least one selected from the group consisting of furfural, 5-hydroxymethylfurfural, and 5-acetoxymethylfurfural, and is selected from the group consisting of furfural and 5-hydroxymethylfurfural.
  • the mold making kit according to ⁇ 1> wherein at least one kind is more preferred, and furfural is more preferred.
  • the aromatic hydroxy compound is phenol, cresol, xylenol, cumylphenol, nonylphenol, butylphenol, phenylphenol, ethylphenol, octylphenol, amylphenol, naphthol, resorcin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol C, catechol, At least one selected from the group consisting of hydroquinone, pyrogallol, and phloroglysin, a condensate of phenols and formaldehyde is preferable, those having two or more hydroxyl groups are more preferable, and selected from the group consisting of pyrogallol and resorcin
  • the weight average molecular weight (Mw) of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound is preferably 190 to 7,000, more preferably 300 to 6,000, and even more preferably 500 to 4,000.
  • the content of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further more preferably 5% by mass or more.
  • 70% by mass or less is preferable, 60% by mass or less is more preferable, 50% by mass or less is further preferable, 1 to 70% by mass is preferable, 3 to 60% by mass is more preferable, and 5 to 50% by mass is still more preferable.
  • ⁇ 1>- ⁇ 5> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>.
  • ⁇ 7> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the binder composition preferably further contains the furanaldehyde compound.
  • the content of the furanaldehyde compound in the binder composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less.
  • ⁇ 9> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the binder composition preferably further contains the aromatic hydroxy compound.
  • the content of the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less.
  • ⁇ 1>- ⁇ 9> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>.
  • ⁇ 11> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the binder composition preferably contains one or more compounds selected from the group consisting of urea and urea derivatives.
  • urea and urea derivatives are urea; alkylene urea such as ethylene urea, propylene urea, butylene urea, and hydantoin; methyl urea, 1,1-dimethyl urea, 1, Alkyl ureas such as 3-dimethylurea; cyclohexylureas such as cyclohexylurea and 1,3-dicyclohexylurea; arylureas such as phenylurea, 1,1-diphenylurea and 1,3-diphenylurea; 2-hydroxyethylurea and the like A hydroxyalkylurea having 2 or more carbon atoms in the alkyl group; preferably at least one selected from the group consisting of azodicarbonamide, more preferably urea and ethyleneurea, and even more preferably urea ⁇ 1> to ⁇ 11>
  • a mold making kit according to the group consisting of azodicarbonamide
  • the content of urea or the like in the binder composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, further preferably 1.5% by mass or more, and 8% by mass or less.
  • 7% by mass or less is more preferable
  • 6% by mass or less is more preferable
  • 0.5 to 8% by mass is preferable
  • 1 to 7% by mass is more preferable
  • 1.5 to 6% by mass is further preferable ⁇ 1>.
  • ⁇ ⁇ 12> The mold making kit according to any one of the above.
  • ⁇ 14> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>, wherein the binder composition further contains an acid curable resin.
  • the acid curable resin is furfuryl alcohol, a furfuryl alcohol condensate, a furfuryl alcohol / aldehyde condensate, a furfuryl alcohol / urea / aldehyde condensate (urea-modified furan resin), urea Consists of a condensate of ethylene urea with aldehydes (urea / ethylene urea cocondensation resin), a condensate of melamine and aldehydes, and a condensate of urea and aldehydes, or these At least one selected from the group consisting of a mixture of two or more selected from the group and two or more cocondensates selected from these groups is preferred, and furfuryl alcohol, a condensate of furfuryl alcohol Of furfuryl alcohol, urea and aldehydes, and urea, ethylene urea and aldehydes Least one member selected from compounds
  • the content of the acid curable resin in the binder composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, and preferably 95% by mass or less.
  • 90 mass% or less is more preferable, 85 mass% or less is more preferable, 5 to 95 mass% is preferable, 10 to 90 mass% is more preferable, and 25 to 85 mass% is still more preferable ⁇ 14> or ⁇ 15>.
  • the mold making kit as described. ⁇ 17> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16>, wherein the binder composition further contains a silane coupling agent.
  • the silane coupling agent contains N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ - (amino Ethyl) - ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and other aminosilanes, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethoxy Selected from the group consisting of epoxy silanes such as methylsilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, ureidosilane, mercaptosilane, sulfide silane, methacryloxysilane, and
  • the content of the silane coupling agent in the binder composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and preferably 5% by mass or less, and 4% by mass or less.
  • the binder composition is liquid at 25 ° C., and more preferably has a viscosity of 1 to 5000 mPa ⁇ s at that time. ⁇ 1> to ⁇ 19> Mold making kit.
  • the acid is a carboxylic acid such as 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, maleic acid, pyruvic acid, malonic acid, 2-furancarboxylic acid, phthalic acid, fumaric acid, lactic acid, citric acid, malic acid, etc.
  • Xylene sulfonic acid especially m-xylene sulfonic acid
  • toluene sulfonic acid especially p-toluene sulfonic acid
  • sulfonic acid compounds such as methane sulfonic acid, phosphoric acid, and sulfuric acid.
  • At least one selected from the group consisting of 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, and maleic acid is more preferable, and oxalic acid is more preferable.
  • the content of the acid containing sulfur in the curing agent composition is preferably 60% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, further preferably 10% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less.
  • ⁇ 1>- ⁇ 21> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 21>.
  • the content of the acid in the curing agent composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, preferably 80% by mass or less, and 70% by mass.
  • the following is more preferable, 60% by mass or less is further preferable, 5 to 80% by mass is preferable, 10 to 70% by mass is more preferable, and 20 to 60% by mass is still more preferable ⁇ 1> to ⁇ 22> Mold making kit.
  • the solvent is preferably methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, or benzyl alcohol.
  • ether alcohols include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monohexyl.
  • the content of the solvent in the curing agent composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, preferably 90% by mass or less, and 80% by mass.
  • kit. ⁇ 27> The mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 26>, wherein the curing agent composition is liquid, preferably liquid at 25 ° C.
  • the ratio of the binder composition to the curing agent composition is preferably 20 parts by mass or more, and 25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder composition. More preferably, 30 parts by mass or more is more preferable, 100 parts by mass or less is preferable, 90 parts by mass or less is more preferable, 80 parts by mass or less is preferable, 20 to 100 parts by mass is preferable, and 25 to 90 parts by mass is more preferable.
  • a mold molding composition comprising a binder composition and a curing agent composition constituting the mold molding kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 28>.
  • the ratio of the binder composition to the curing agent composition is preferably 20 parts by mass or more, and more preferably 25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder composition.
  • ⁇ 28> or ⁇ 29> The mold making composition according to ⁇ 28> or ⁇ 29>, more preferably from 80 parts by weight.
  • a method for producing a mold comprising a mixing step of mixing a binder composition and a curing agent composition constituting the mold making kit according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 28>, and refractory particles.
  • the ratio of the refractory particles, the binder composition, and the curing agent composition is 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the refractory particles. Preferably, 3.0 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass.
  • 0.10 parts by mass or more is preferable, 0.20 parts by mass or more is more preferable, 2.0 parts by mass or less is preferable, 1.0 parts by mass or less is more preferable, and 0.10 to 2.0 parts by mass is preferable.
  • the furanaldehyde compound is preferably at least one selected from the group consisting of furfural, 5-hydroxymethylfurfural, and 5-acetoxymethylfurfural, and is selected from the group consisting of furfural and 5-hydroxymethylfurfural.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound is preferably 190 to 7,000, more preferably 300 to 6,000, and even more preferably 500 to 4,000.
  • the content of the condensate of the furanaldehyde compound and the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and further more preferably 5% by mass or more.
  • 70% by mass or less is preferable, 60% by mass or less is more preferable, 50% by mass or less is further preferable, 1 to 70% by mass is preferable, 3 to 60% by mass is more preferable, and 5 to 50% by mass is still more preferable.
  • the content of the furanaldehyde compound in the binder composition is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less.
  • the content of the aromatic hydroxy compound in the binder composition is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less.
  • ⁇ 34> to ⁇ 41> The binder composition for mold making according to any one of the above.
  • ⁇ 43> The binder for mold making according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 42>, wherein the binder composition preferably contains one or more compounds selected from the group consisting of urea and urea derivatives. Composition.
  • urea and urea derivatives are urea; alkylene urea such as ethylene urea, propylene urea, butylene urea, hydantoin; methyl urea, 1,1-dimethyl urea, 1, Alkyl ureas such as 3-dimethylurea; cyclohexylureas such as cyclohexylurea and 1,3-dicyclohexylurea; arylureas such as phenylurea, 1,1-diphenylurea and 1,3-diphenylurea; 2-hydroxyethylurea and the like
  • the binder composition for mold is urea; alkylene urea
  • the content of urea or the like in the binder composition is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, further preferably 1.5% by mass or more, and 8% by mass or less.
  • 7% by mass or less is more preferable
  • 6% by mass or less is more preferable
  • 0.5 to 8% by mass is preferable
  • 1 to 7% by mass is more preferable
  • 1.5 to 6% by mass is still more preferable ⁇ 34>.
  • ⁇ ⁇ 44> The binder composition for mold making according to any one of the above.
  • ⁇ 46> The binder composition for mold making according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 45>, wherein the binder composition further contains an acid curable resin.
  • the acid curable resin is furfuryl alcohol, a furfuryl alcohol condensate, a furfuryl alcohol / aldehyde condensate, a furfuryl alcohol / urea / aldehyde condensate (urea-modified furan resin), urea Consists of a condensate of ethylene urea with aldehydes (urea / ethylene urea cocondensation resin), a condensate of melamine and aldehydes, and a condensate of urea and aldehydes, or these At least one selected from the group consisting of a mixture of two or more selected from the group and two or more cocondensates selected from these groups is preferred, and furfuryl alcohol, a condensate of furfuryl alcohol Of furfuryl alcohol, urea and aldehydes, and urea, ethylene urea and aldehydes Least one member selected from compounds
  • the content of the acid curable resin in the binder composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 25% by mass or more, and preferably 95% by mass or less.
  • 90 mass% or less is more preferable, 85 mass% or less is more preferable, 5 to 95 mass% is preferable, 10 to 90 mass% is more preferable, and 25 to 85 mass% is still more preferable ⁇ 46> or ⁇ 47>.
  • the binder composition for mold making described. ⁇ 49> The binder composition for mold making according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 48>, wherein the binder composition further contains a silane coupling agent.
  • the silane coupling agent includes N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, N- ⁇ - (amino Ethyl) - ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and other aminosilanes, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyldimethoxy Selected from the group consisting of epoxy silanes such as methylsilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, ureidosilane, mercaptosilane, sulfide silane, methacryloxysilane, and
  • the content of the silane coupling agent in the binder composition is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, and preferably 5% by mass or less, and 4% by mass or less. Is more preferably 0.01 to 5% by mass, and more preferably 0.05 to 4% by mass, and the binder composition for mold making according to ⁇ 49> or ⁇ 50>.
  • the binder composition is preferably a liquid at 25 ° C., and more preferably a viscosity of 1 to 5000 mPa ⁇ s at that time.
  • Binder composition for mold making Binder composition for mold making.
  • a composition for molding comprising the binder composition for mold making and the curing agent composition according to any one of ⁇ 34> to ⁇ 52>.
  • the acid is a carboxylic acid such as 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, maleic acid, pyruvic acid, malonic acid, 2-furancarboxylic acid, phthalic acid, fumaric acid, lactic acid, citric acid, malic acid, etc.
  • the mold molding composition is preferably at least one species, more preferably at least one selected from the group consisting of 2,6-dihydroxybenzoic acid, oxalic acid, and maleic acid, and even more preferably oxalic acid.
  • the content of the acid containing sulfur in the curing agent composition is preferably 60% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less.
  • the content of the acid in the curing agent composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, preferably 80% by mass or less, and 70% by mass. The following is more preferable, 60% by mass or less is further preferable, 5 to 80% by mass is preferable, 10 to 70% by mass is more preferable, and 20 to 60% by mass is further preferable.
  • the solvent is preferably methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, or benzyl alcohol.
  • ether alcohols include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monohexyl.
  • the mold molding composition according to ⁇ 58> wherein at least one selected from the group consisting of ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, and ethylene glycol monophenyl ether is preferable. . ⁇ 60>
  • the content of the solvent in the curing agent composition is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, preferably 90% by mass or less, and 80% by mass.
  • the mold molding according to ⁇ 58> or ⁇ 59> more preferably 70% by mass or less, further preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 80% by mass, and still more preferably 20 to 70% by mass.
  • Composition. ⁇ 61> The mold making composition according to any one of ⁇ 53> to ⁇ 60>, wherein the curing agent composition is in a liquid state, preferably in a liquid state at 25 ° C.
  • the ratio of the binder composition and the curing agent composition is preferably 20 parts by mass or more, and 25 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder composition.
  • a mold composition comprising the mold molding composition according to any one of ⁇ 53> to ⁇ 62> and refractory particles.
  • a mold-forming binder composition, and a mold production method including a mixing step of mixing a curing agent composition and refractory particles.
  • the ratio of the refractory particles, the binder composition and the curing agent composition is 0.5 parts by mass or more of the binder composition with respect to 100 parts by mass of the refractory particles. Preferably, 3.0 parts by mass or less, more preferably 1.5 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 3.0 parts by mass, and even more preferably 0.5 to 1.5 parts by mass.
  • 0.10 parts by mass or more is preferable, 0.20 parts by mass or more is more preferable, 2.0 parts by mass or less is preferable, 1.0 parts by mass or less is more preferable, and 0.10 to 2.0 parts by mass is preferable.
  • Weight average molecular weight of condensate (Mw) The weight average molecular weight (Mw) of the condensate was measured by GPC (gel permeation chromatography) under the following conditions.
  • A Sample preparation: The sample was dissolved in tetrahydrofuran (THF) to prepare a sample for GPC.
  • B Column: TSKguardcolumn H XL -L, TSKgel G3000H XL , TSKgel G2500H XL were connected.
  • Unreacted furfuryl alcohol was determined by the above analysis method, and the portion excluding unreacted furfuryl alcohol was designated as condensate A.
  • the composition of the condensate A was 89 mass% urea-modified furan resin and 11 mass% water.
  • Condensate B (formaldehyde / phenol condensate)
  • Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 (Production of binder composition)
  • the furfural / resorcin condensate 1 shown in Table 1 furfural / pyrogallol condensate, furfural, resorcin, pyrogallol, FFA, condensate A, formaldehyde / phenol condensate, and silane coupling agent were mixed at a predetermined mass ratio, and the operation was carried out.
  • the binder compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were produced.
  • “FFA” means furfuryl alcohol
  • silane coupling agent means N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropylmethyldimethoxysilane.
  • Example 6 Comparative Example 6> The furfural / resorcin condensate 2, the furfural, FFA, condensate B, and the silane coupling agent shown in Table 2 were mixed at a predetermined mass ratio to produce binder compositions of Example 3 and Comparative Example 5.
  • FFA furfuryl alcohol
  • silane coupling agent means 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane.

Abstract

本発明は、粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、前記硬化剤組成物が、酸を含有する鋳型造型用キットである。本発明によれば、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る。

Description

鋳型造型用キット
 本発明は、鋳型造型用キット、及び鋳型造型用粘結剤組成物に関する。
 一般に、酸硬化性鋳型は、珪砂等の耐火性粒子に、酸硬化性樹脂を含有する鋳型造型用粘結剤組成物と、スルホン酸、硫酸、リン酸等を含有する硬化剤組成物とを添加し、これらを混練した後、得られた混練砂を木型等の原型に充填し、酸硬化性樹脂を硬化させて製造される。酸硬化性樹脂には、フラン樹脂やフェノール樹脂等が用いられており、フラン樹脂には、フルフリルアルコール、フルフリルアルコール・尿素・ホルムアルデヒド樹脂、フルフリルアルコール・ホルムアルデヒド樹脂、フルフリルアルコール・フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、その他公知の変性フラン樹脂等が用いられている。このような鋳型の製造方法は自由度の高い造型作業が可能であり、また鋳型の熱的性質に優れることから高品質の鋳物が製造できるため、機械部品や建設機械部品、あるいは自動車用部品等の鋳物を鋳造する際に広く使用されている。
 鋳型の造型、あるいは鋳型を用いて所望の鋳物を鋳造する上で重要な項目として、鋳造時の作業環境の改善が挙げられる。酸硬化性鋳型には硬化剤として有機スルホン酸、硫酸等の硫黄原子を含有する酸が使用されるため、特に鋳造時における二酸化硫黄等のSOxやその他成分の熱分解ガスが作業環境を悪化させる恐れがある。そのため、SOxの発生を抑制することが望まれている。
 特開2013-240827号公報では、硫黄原子を含有する酸の替りに2,6-ジヒドロキシ安息香酸を硬化剤として用いることによりSOガスの発生を低減する技術が開示されている。
 また、鋳型の造型、あるいは鋳型を用いて所望の鋳物を鋳造する上で重要な別の項目として、鋳型の硬化速度、及び鋳型の強度が挙げられる。鋳型の硬化速度が遅いと鋳型の生産性が落ち、鋳型の強度が不足すると鋳型が割れたり、鋳造時の中子割れが発生したりして、作業者に危険が及んだり、得られる鋳物が不良品になる恐れがある。
 特開2013-151019号公報では、フルフラール誘導体とフルフリル化尿素樹脂を含有する鋳型造型用粘結剤組成物を用いることにより、鋳型の硬化速度及び鋳型の強度を向上させる技術が開示されている。
 また、反応速度は温度に影響されるため、所望の硬化速度及び鋳型強度を得るために硬化剤の濃度を調整することが有る。例えば、作業環境の温度が低く、特に耐火性粒子が低温の場合は反応速度が低下するため、所望の硬化速度及び鋳型強度が得られるように、硬化剤組成物中の硬化剤の濃度を上げることが有る(例えば、特開昭62-130740号公報、特開昭53-129292号公報)。
 しかし、硬化剤として硫黄原子を含有する酸を用いる場合、低温条件下で所望の硬化速度及び鋳型強度を得るために当該酸の使用量を増やすと二酸化硫黄等のSOxの発生量が増え、作業環境は悪化する。
 硫黄原子を含有する酸の替りに、例えば、2,6-ジヒドロキシ安息香酸を硬化剤として使用すると、SOxの発生量は抑制できるものの、作業環境の温度によっては所望の鋳型強度が得られないことがある。
 この様な課題に対し、粘結剤組成物にフランアルデヒド化合物を含有させることによって硫黄原子を含有する酸を硬化剤に用いること無く十分な鋳型強度が得られる技術が開示されている(例えば、WO2015/098642号パンフレット)。
 本発明の鋳型造型用キットは、粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、前記硬化剤組成物が、酸を含有する。
 本発明の鋳型造型用粘結剤組成物は、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有する鋳型造型用粘結剤組成物であって、前記芳香族ヒドロキシ化合物が2個以上の水酸基を有する。
発明の詳細な説明
 粘結剤組成物にフランアルデヒド化合物を含有させると、鋳型硬化時に未反応のフランアルデヒド化合物が揮発するため、硫黄原子を含有する酸を硬化剤として用いた場合と同様に、作業環境を悪化させる恐れがあることが明らかになった。
 本発明は、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る鋳型造型用キット、及び鋳型造型用粘結剤組成物を提供する。
 本発明の鋳型造型用キットは、粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、前記硬化剤組成物が、酸を含有する。
 本発明の鋳型造型用粘結剤組成物は、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有する鋳型造型用粘結剤組成物であって、前記芳香族ヒドロキシ化合物が2個以上の水酸基を有する。
 本発明によれば、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る鋳型造型用キット、及び鋳型造型用粘結剤組成物を提供することができる。
 以下、本発明の一実施形態について説明する。
<鋳型造型用キット>
 本実施形態の鋳型造型用キットは、粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、前記硬化剤組成物が、酸を含有する。当該鋳型造型用キットは、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る。このような効果を奏する理由は定かではないが、以下の様に考えられる。
 従来のフラン樹脂の主成分であるフルフリルアルコールと比較し、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の反応性は高い。そのため、従来の硫酸・スルホン酸等の強酸を使用するまでもなく高い強度の鋳型を製造することができる。また、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物を予め縮合させることで、粘結剤組成物中のフランアルデヒド化合物のモノマー単位の量を維持しながら、フランアルデヒド化合物モノマー自体の量を減らすことができるため、鋳型製造時のフランアルデヒド化合物の揮発を防ぐことができる。また、縮合物が鋳型中に分散され存在することにより硬化の不均一性が是正される。これらのことから、本実施形態の鋳型造型用キットによれば、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来ると考えられる。
〔粘結剤組成物〕
 前記粘結剤組成物は、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有する。
[フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物]
 前記フランアルデヒド化合物は、鋳型強度向上の観点から、フルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、及び5-アセトキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フルフラール、及び5-ヒドロキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、フルフラールが更に好ましい。
 前記芳香族ヒドロキシ化合物は、鋳型の造型に用いられる芳香族ヒドロキシ化合物であれば特に限定されること無く用いることができるが、鋳型強度向上の観点から、カルボキシル基を有さない芳香族ヒドロキシ化合物が好ましい。当該芳香族ヒドロキシ化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、クミルフェノール、ノニルフェノール、ブチルフェノール、フェニルフェノール、エチルフェノール、オクチルフェノール、アミルフェノール、ナフトール、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、カテコール、ハイドロキノン、ピロガロール、及びフロログリシン、フェノール類とホルムアルデヒドの縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が例示でき、これらの中でも鋳型強度向上の観点から2個以上の水酸基を有するものが好ましく、ピロガロール、及びレゾルシンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、レゾルシンが更に好ましい。
 前記フランアルデヒド化合物と前記芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を得る場合は、反応触媒として水酸化カリウム等のアルカリ触媒を使用するのが好ましい。鋳型強度向上の観点、フランアルデヒド化合物の臭気を低減させる観点から芳香族ヒドロキシ化合物1モルに対して、アルカリ触媒を0.001~0.1モル使用することが好ましく、0.003~0.08モル使用することがより好ましく、0.01モル~0.07モル使用することが更に好ましい。
 前記フランアルデヒド化合物と前記芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の重量平均分子量(Mw)は、鋳型強度向上の観点から、190~7,000が好ましく、300~6,000がより好ましく、500~4,000が更に好ましい。なお、本明細書において、重量平均分子量は実施例に記載の方法により測定する。
 前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量は、鋳型強度向上の観点から、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量は、鋳型強度向上の観点から、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量は、鋳型強度向上の観点から、1~70質量%が好ましく、3~60質量%がより好ましく、5~50質量%が更に好ましい。
[その他の成分]
 前記粘結剤組成物は、本実施形態の鋳型造型用キットの効果を損なわない範囲で他の成分を含有していてもよい。当該他の成分としては、以下の成分が例示できる。
(フランアルデヒド化合物)
 前記粘結剤組成物は、前記フランアルデヒド化合物を含有していてもよい。当該フランアルデヒド化合物は、前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を製造する際に未反応分として残存したものでも、別途添加されたものでも何れでもよい。ただし、粘結剤組成物中のフランアルデヒド化合物の含有量が多いと鋳型硬化時に未反応のフランアルデヒド化合物が揮発し、作業環境が悪化するおそれがある。そのため、前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物の含有量は10質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい。
(芳香族ヒドロキシ化合物)
 前記粘結剤組成物は、前記芳香族ヒドロキシ化合物を含有していてもよい。当該芳香族ヒドロキシ化合物は、前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を製造する際に未反応分として残存したものでも、別途添加されたものでも何れでもよい。前記粘結剤組成物中の前記芳香族ヒドロキシ化合物の含有量は、鋳型強度向上の観点から1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。前記粘結剤組成物中の前記芳香族ヒドロキシ化合物の含有量は、鋳型強度向上の観点から10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましい。
(尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物)
 前記粘結剤組成物は、鋳型強度向上の観点から、尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物(以下、「尿素等」とも称する)が含まれていてもよい。
 前記粘結剤組成物中の尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物とは、ホルムアルデヒドやフルフリルアルコール等と縮合反応していない尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物であり、未反応分として残存したものでも、別途添加されたものでも何れでもよい。
 尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物としては、例えば、尿素;エチレン尿素、プロピレン尿素、ブチレン尿素、ヒダントイン等のアルキレン尿素;メチル尿素、1,1-ジメチル尿素、1,3-ジメチル尿素等のアルキル尿素;シクロヘキシル尿素、1,3-ジシクロヘキシル尿素等のシクロヘキシル尿素;フェニル尿素、1,1-ジフェニル尿素、1,3-ジフェニル尿素等のアリール尿素;2-ヒドロキシエチル尿素等のアルキル基の炭素数が2以上のヒドロキシアルキル尿素;アゾジカルボンアミド等が挙げられる。これらの化合物は単独でも或いは2種以上の混合でも用いることが出来る。硬化速度の向上、鋳型強度向上及びホルムアルデヒド発生量低減の観点から尿素及びエチレン尿素が好ましく、経済性の観点から尿素が更に好ましい。
 前記粘結剤組成物中の尿素等の含有量は、鋳型強度向上の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の尿素等の含有量は、前記粘結剤組成物中の尿素等の溶解性の観点から、8質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、6質量%以下が更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の尿素等の含有量は、鋳型の硬化速度向上の観点、及び前記粘結剤組成物中の尿素の溶解性の観点から、0.5~8質量%が好ましく、1~7質量%がより好ましく、1.5~6質量%が更に好ましい。
(酸硬化性樹脂)
 前記粘結剤組成物には、粘結剤成分として従来公知の酸硬化性樹脂が含まれていてもよい。当該酸硬化性樹脂としては、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素変性フラン樹脂)、尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素・エチレン尿素共縮合樹脂)、メラミンとアルデヒド類の縮合物、及び尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる1種からなるものや、これらの群から選ばれる2種以上の混合物からなるものが例示できる。また、これらの群から選ばれる2種以上の共縮合物からなるものも使用できる。このうち、鋳型の硬化速度向上と鋳型強度向上の観点から、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物、及び尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物から選ばれる1種以上、並びにこれらの共縮合物を使用するのが好ましい。フルフリルアルコールは、非石油資源である植物から製造できるため、地球環境の観点からは、フルフリルアルコールを使用するのが好ましい。
 前記粘結剤組成物中の前記酸硬化性樹脂の含有量は、鋳型強度向上の観点から、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、25質量%以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記酸硬化性樹脂の含有量は、同様の観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の前記酸硬化性樹脂の含有量は、同様の観点から、5~95質量%が好ましく、10~90質量%がより好ましく、25~85質量%が更に好ましい。
(硬化促進剤)
 前記粘結剤組成物には、鋳型強度向上の観点から、硬化促進剤が含まれていてもよい。硬化促進剤としては、鋳型強度向上の観点から、下記一般式(1)で表される化合物(以下、硬化促進剤(1)という)、及び芳香族ジアルデヒドからなる群より選ばれる1種以上が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 
〔式中、X及びXは、それぞれ水素原子、CH又はCの何れかを表す。〕
 前記硬化促進剤(1)としては、2,5-ビスヒドロキシメチルフラン、2,5-ビスメトキシメチルフラン、2,5-ビスエトキシメチルフラン、2-ヒドロキシメチル-5-メトキシメチルフラン、2-ヒドロキシメチル-5-エトキシメチルフラン、2-メトキシメチル-5-エトキシメチルフランが挙げられる。なかでも、鋳型強度向上の観点から、2,5-ビスヒドロキシメチルフランを使用するのが好ましい。
 前記芳香族ジアルデヒドとしては、テレフタルアルデヒド、フタルアルデヒド及びイソフタルアルデヒド等、並びにそれらの誘導体等が挙げられる。それらの誘導体とは、基本骨格としての2つのホルミル基を有する芳香族化合物の芳香環にアルキル基等の置換基を有する化合物等を意味する。鋳型強度向上の観点から、テレフタルアルデヒド及びテレフタルアルデヒドの誘導体が好ましく、テレフタルアルデヒドがより好ましい。
 前記粘結剤組成物中の硬化促進剤の含有量は、鋳型強度向上の観点から、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、2質量%以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物中の硬化促進剤の含有量は、硬化促進剤の溶解性の観点及び鋳型強度向上の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下が更に好ましい。
[水]
 前記粘結剤組成物には、さらに水が含まれてもよい。例えば、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物などの各種縮合物を合成する場合、水溶液状の原料を使用したり縮合水が生成したりするため、縮合物は、通常、水との混合物の形態で得られる。このような縮合物を前記粘結剤組成物に使用するにあたり、水は必要に応じて、トッピング等で除去しても構わないが、硬化反応速度を維持できる限り、製造の際にあえて除去する必要はない。また、前記粘結剤組成物及び鋳型造型用組成物を取扱いやすい粘度に調整する目的などで、水をさらに添加してもよい。
 前記粘結剤組成物を取扱いやすい粘度に調整する目的で水をさらに添加する場合、前記粘結剤組成物中の水の含有量は0質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.7質量%以上が更に好ましい。ただし、鋳型の硬化速度向上の観点から、前記粘結剤組成物中の水の含有量は30質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3.5質量%以下が更に好ましい。また、前記粘結剤組成物中の水の含有量は、前記粘結剤組成物を取扱いやすい粘度に調整する観点、及び鋳型の硬化速度向上の観点から、0~30質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましく、0.7~3.5質量%が更に好ましい。
 前記粘結剤組成物には、更にシランカップリング剤等の添加剤が含まれていてもよい。例えば、前記粘結剤組成物にシランカップリング剤が含まれていると、得られる鋳型の最終強度をより向上させることができるため好ましい。シランカップリング剤としては、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランや、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシランなどが用いられる。好ましくは、アミノシラン、エポキシシラン、ウレイドシランである。より好ましくはアミノシラン、エポキシシランである。アミノシランの中でも、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。エポキシシランの中でも、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。
 前記粘結剤組成物中のシランカップリング剤の含有量は、鋳型強度向上の観点から、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましい。前記粘結剤組成物中のシランカップリング剤の含有量は、同様の観点から、5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましい。前記粘結剤組成物中のシランカップリング剤の含有量は、同様の観点から、0.01~5質量%が好ましく、0.05~4質量%がより好ましい。
 なお、本実施形態の粘結剤組成物は、所謂自硬性であるものが好ましい。具体的には、25℃で液状であるものが好ましく、その時の粘度が1~5000mPa・sであるものがより好ましい。
〔硬化剤組成物〕
 前記硬化剤組成物は、鋳型硬化時の作業環境の悪化を防ぐ観点、及び鋳型強度向上の観点から酸を含有する。
[酸]
 前記酸は、前記粘結剤組成物を硬化させることができる酸であれば特に限定されない。当該酸としては、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、ピルビン酸、マロン酸、2-フランカルボン酸、フタル酸、フマル酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸等のカルボン酸、キシレンスルホン酸(特に、m-キシレンスルホン酸)やトルエンスルホン酸(特に、p-トルエンスルホン酸)、メタンスルホン酸等のスルホン酸系化合物、リン酸、硫酸など、従来公知のものを1種以上使用できる。鋳型強度向上のためには、スルホン酸や硫酸などの硫黄を含む酸を硬化剤として使用するのが好ましい。ただし、スルホン酸や硫酸などの硫黄を含む酸を硬化剤として使用すると鋳造時にSOxガスが発生するため、硬化剤組成物中の硫黄を含む酸の含有量は、60質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましく、1質量%以下が好ましい。係る場合、鋳造時のSOxガスの発生量をゼロにすることができる。SOxガスを抑制しながら鋳型の強度を向上させる観点から、前記酸はカルボン酸が好ましく、当該カルボン酸の中でも2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、マレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、シュウ酸が更に好ましい。
 前記硬化剤組成物中の前記酸の含有量は、作業環境の温度や耐火性粒子の温度に応じて、所望の反応速度及び鋳型強度を得るために適宜調整されるが、一般的には、鋳型強度向上の観点から、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。同様に、前記硬化剤組成物中の前記酸の含有量は、鋳型強度向上の観点から、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下が更に好ましい。また、前記硬化剤組成物中の前記酸の含有量は、鋳型強度向上の観点から、5~80質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましく、20~60質量%が更に好ましい。
[その他の成分]
 前記硬化剤組成物は、本実施形態の鋳型造型用キットの効果を損なわない範囲で他の成分を含有していてもよい。当該他の成分としては、以下の成分が例示できる。
 前記硬化剤組成物及び前記鋳型造型用組成物には、アルコール類、エーテルアルコール類よりなる群から選ばれる1種以上の溶剤を含有させることができる。これらの中でもアルコール類がより好ましい。
 鋳型強度向上の観点から、前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコールが好ましく、エーテルアルコール類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルが好ましい。
 前記硬化剤組成物中の前記溶剤の含有量は、作業環境の温度や耐火性粒子の温度に応じて、所望の反応速度及び鋳型強度を得るために適宜調整されるが、一般的には、鋳型強度向上の観点および硬化剤組成物を溶解させる観点から、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましい。前記硬化剤組成物中の前記溶剤の含有量は、同様の観点から、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下が更に好ましい。また、前記硬化剤組成物中の前記溶剤の含有量は、同様の観点から、5~90質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が更に好ましい。
 なお、硬化剤組成物に関しては、使用時の状態は問わない。例えば、固体の場合は耐火性粒子にコーティングして用いることも構わないが、使用時に液状であることが好ましく、25℃で液状であることがより好ましい。
 前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率は、鋳型強度向上の観点から、前記粘結剤組成物100質量部に対して、硬化剤組成物が20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上が更に好ましい。前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率は、同様の観点から、前記粘結剤組成物100質量部に対して、硬化剤組成物が100質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、80質量部以下が好ましい。また、前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率は、鋳型強度向上の観点から、前記粘結剤組成物100質量部に対して、硬化剤組成物が20~100質量部が好ましく、25~90質量部がより好ましく、30~80質量部が更に好ましい。
 本実施形態の鋳型造型用キットは自硬性鋳型の造型に好適に用いられる。ここで自硬性鋳型とは、砂に粘結剤組成物と硬化剤を混合すると、時間の経過と共に重合反応が進行し、鋳型が硬化する鋳型である。その際に用いられる砂の温度としては、-20℃~50℃の範囲であり、好ましくは0℃~40℃である。このような温度の砂に対して、それに適した量の硬化剤を選択し砂に添加する事で、鋳型を適切に硬化できる。
<鋳型造型用組成物>
 本実施形態の鋳型造型用組成物は、前記鋳型造型用キットを構成する前記粘結剤組成物及び前記硬化剤組成物を含有する。当該鋳型造型用組成物は、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る。
〔その他の成分〕
 前記鋳型造型用組成物は、本実施形態の効果を阻害しない程度に酸硬化性樹脂、硬化促進剤、水、シランカップリング剤等の添加剤、酸性物質、及び溶剤等を添加してもよい。酸硬化性樹脂、硬化促進剤、水、シランカップリング剤等の添加剤、酸性物質、及び溶剤は、前記粘結剤組成物に用いることができる成分、及び前記硬化剤組成物に用いることができる成分と同様のもの及び量を用いることが出来る。
<鋳型の製造方法>
 本実施形態の鋳型の製造方法は、前記鋳型造型用キットを構成する粘結剤組成物及び硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程を有する。当該鋳型の製造方法は、鋳型製造時の作業環境を悪化させることなく、十分な鋳型強度を得ることが出来る。
〔耐火性粒子〕
 前記耐火性粒子としては、珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂、ムライト砂、合成ムライト砂等の従来公知のもの1種又は2種以上を使用でき、また、使用済みの耐火性粒子を回収したものや再生処理したものなども使用できる。これらの中でも珪砂を含むことが好ましい。
 前記混合工程において、前記粘結剤組成物及び前記硬化剤組成物、並びに耐火性粒子を添加・混合する順序に特に限定は無く、前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物とを混合し鋳型造型用組成物を製造した後、当該鋳型造型用組成物と耐火性粒子とを混合してもよく、前記粘結剤組成物、前記硬化剤組成物、及び耐火性粒子をそれぞれ添加・混合してもよいが、保存安定性及び鋳型の生産性の観点からは、前記粘結剤組成物、前記硬化剤組成物、及び耐火性粒子を混合し、鋳型用組成物を得るのが好ましい。また、鋳型強度向上の観点から、耐火性粒子に硬化剤組成物を添加して混合し、ついで粘結剤組成物を添加して混合することが好ましい。また、2種以上の硬化剤組成物を用いる場合は、各硬化剤組成物を混合してから添加してもよく、各硬化剤組成物を別々に添加してもよい。
 前記耐火性粒子と前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物との比率は作業環境の温度や耐火性粒子の温度に応じて、所望の鋳型強度を得るために適宜設定できるが、一般的には鋳型強度向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記粘結剤組成物が0.5質量部以上が好ましく、経済性の観点及び鋳物品質向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、3.0質量部以下が好ましく、1.5質量部以下がより好ましい。鋳型強度向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記硬化剤組成物が0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましく、経済性の観点及び鋳物品質向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、2.0質量部以下が好ましく、1.0質量部以下がより好ましい。また、前記耐火性粒子と前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物との比率は、鋳型強度向上の観点、並びに経済性の観点及び鋳物品質向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記粘結剤組成物が0.5~3.0質量部が好ましく、0.5~1.5質量部がより好ましい。鋳型強度向上の観点、並びに経済性の観点及び鋳物品質向上の観点から、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記硬化剤組成物が0.10~2.0質量部が好ましく、0.20~1.0質量部がより好ましい。
〔その他の成分〕
 前記混合工程では、本実施形態の効果を阻害しない程度に酸硬化性樹脂、硬化促進剤、水、シランカップリング剤等の添加剤、酸性物質、及び溶剤等を添加してもよい。酸硬化性樹脂、硬化促進剤、水、シランカップリング剤等の添加剤、酸性物質、及び溶剤は、前記粘結剤組成物に用いることができる成分、及び前記硬化剤組成物に用いることができる成分と同様のもの及び量を用いることが出来る。
 前記混合工程において、各原料を混合する方法としては、公知一般の手法を用いることが出来、例えば、バッチミキサーにより各原料を添加して混練する方法や、連続ミキサーに各原料を供給して混練する方法が挙げられる。
 本実施形態の鋳型の製造方法において、当該混合工程以外は従来の鋳型の製造プロセスをそのまま利用して鋳型を製造することができる。好ましい鋳型の製造方法として、前記鋳型造型用キットを構成する粘結剤組成物及び硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程、及び前記鋳型用組成物を型枠に詰め、当該鋳型用組成物を硬化させる硬化工程を有する鋳型の製造方法が挙げられる。
 上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の組成物、製造方法、或いは用途を開示する。
<1>粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、前記硬化剤組成物が、酸を含有する鋳型造型用キット。
<2>前記フランアルデヒド化合物が、フルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、及び5-アセトキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フルフラール、及び5-ヒドロキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、フルフラールが更に好ましい<1>の鋳型造型用キット。
<3>前記芳香族ヒドロキシ化合物は、カルボキシル基を有さない芳香族ヒドロキシ化合物が好ましい<1>又は<2>に記載の鋳型造型用キット。
<4>前記芳香族ヒドロキシ化合物が、フェノール、クレゾール、キシレノール、クミルフェノール、ノニルフェノール、ブチルフェノール、フェニルフェノール、エチルフェノール、オクチルフェノール、アミルフェノール、ナフトール、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールC、カテコール、ハイドロキノン、ピロガロール、及びフロログリシン、フェノール類とホルムアルデヒドの縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、2個以上の水酸基を有するものがより好ましく、ピロガロール、及びレゾルシンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、レゾルシンがより更に好ましい<1>~<3>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<5>前記フランアルデヒド化合物と前記芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の重量平均分子量(Mw)が、190~7,000が好ましく、300~6,000がより好ましく、500~4,000が更に好ましい<1>~<4>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<6>前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量が、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましく、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、1~70質量%が好ましく、3~60質量%がより好ましく、5~50質量%が更に好ましい<1>~<5>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<7>前記粘結剤組成物が、更に前記フランアルデヒド化合物を含有するのが好ましい<1>~<6>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<8>前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物の含有量が10質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい<1>~<7>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<9>前記粘結剤組成物が、更に前記芳香族ヒドロキシ化合物を含有するのが好ましい<1>~<8>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<10>前記粘結剤組成物中の前記芳香族ヒドロキシ化合物の含有量が、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましい<1>~<9>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<11>前記粘結剤組成物が、尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有するのが好ましい<1>~<10>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<12>前記尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物が、尿素;エチレン尿素、プロピレン尿素、ブチレン尿素、ヒダントイン等のアルキレン尿素;メチル尿素、1,1-ジメチル尿素、1,3-ジメチル尿素等のアルキル尿素;シクロヘキシル尿素、1,3-ジシクロヘキシル尿素等のシクロヘキシル尿素;フェニル尿素、1,1-ジフェニル尿素、1,3-ジフェニル尿素等のアリール尿素;2-ヒドロキシエチル尿素等のアルキル基の炭素数が2以上のヒドロキシアルキル尿素;アゾジカルボンアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、尿素及びエチレン尿素がより好ましく、尿素が更に好ましい<1>~<11>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<13>前記粘結剤組成物中の尿素等の含有量が、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましく、8質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、6質量%以下が更に好ましく、0.5~8質量%が好ましく、1~7質量%がより好ましく、1.5~6質量%が更に好ましい<1>~<12>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<14>前記粘結剤組成物が、更に酸硬化性樹脂を含有する<1>~<13>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<15>前記酸硬化性樹脂が、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素変性フラン樹脂)、尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素・エチレン尿素共縮合樹脂)、メラミンとアルデヒド類の縮合物、及び尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる1種からなるもの、又はこれらの群から選ばれる2種以上の混合物からなるもの、並びにこれらの群から選ばれる2種以上の共縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物、及び尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物から選ばれる1種以上、並びにこれらの共縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、フルフリルアルコールが更に好ましい<14>に記載の鋳型造型用キット。
<16>前記粘結剤組成物中の前記酸硬化性樹脂の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、25質量%以上が更に好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましく、5~95質量%が好ましく、10~90質量%がより好ましく、25~85質量%が更に好ましい<14>又は<15>に記載の鋳型造型用キット。
<17>前記粘結剤組成物が、更にシランカップリング剤を含有する<1>~<16>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<18>前記シランカップリング剤が、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランや、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、アミノシラン、エポキシシラン、ウレイドシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、アミノシラン、及びエポキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、及び3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより更に好ましい<17>に記載の鋳型造型用キット。
<19>前記粘結剤組成物中のシランカップリング剤の含有量が、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましく、0.01~5質量%が好ましく、0.05~4質量%がより好ましい<17>又は<18>に記載の鋳型造型用キット。
<20>前記粘結剤組成物が、25℃で液状であるものが好ましく、その時の粘度が1~5000mPa・sであるものがより好ましいものである<1>~<19>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<21>前記酸が、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、ピルビン酸、マロン酸、2-フランカルボン酸、フタル酸、フマル酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸等のカルボン酸、キシレンスルホン酸(特に、m-キシレンスルホン酸)やトルエンスルホン酸(特に、p-トルエンスルホン酸)、メタンスルホン酸等のスルホン酸系化合物、リン酸、及び硫酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、及びマレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、シュウ酸が更に好ましい<1>~<20>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<22>前記硬化剤組成物中の硫黄を含む酸の含有量が、60質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましく、1質量%以下がより更に好ましい<1>~<21>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<23>前記硬化剤組成物中の前記酸の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましく、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下が更に好ましく、5~80質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましく、20~60質量%が更に好ましい<1>~<22>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<24>前記硬化剤組成物が、更に溶剤を含有するのが好ましい<1>~<23>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<25>前記溶剤が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコールが好ましく、エーテルアルコール類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、及びエチレングリコールモノフェニルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい<24>に記載の鋳型造型用キット。
<26>前記硬化剤組成物中の前記溶剤の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましく、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下が更に好ましく、5~90質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が更に好ましい<24>又は<25>に記載の鋳型造型用キット。
<27>前記硬化剤組成物が液状であり、好ましくは25℃で液状である<1>~<26>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<28>前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率が、前記粘結剤組成物100質量部に対して、前記硬化剤組成物が20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上が更に好ましく、100質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、80質量部以下が好ましく、20~100質量部が好ましく、25~90質量部がより好ましく、30~80質量部が更に好ましい<1>~<27>いずれかに記載の鋳型造型用キット。
<29><1>~<28>いずれかに記載の鋳型造型用キットを構成する粘結剤組成物及び硬化剤組成物を含有する鋳型造型用組成物。
<30>前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率は、前記粘結剤組成物100質量部に対して、硬化剤組成物が20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上が更に好ましく、100質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、80質量部以下が好ましく、20~100質量部が好ましく、25~90質量部がより好ましく、30~80質量部が更に好ましい<28>又は<29>に記載の鋳型造型用組成物。
<31><1>~<28>いずれかに記載の鋳型造型用キットを構成する粘結剤組成物及び硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程を有する鋳型の製造方法。
<32>前記耐火性粒子と前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物との比率が、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記粘結剤組成物が0.5質量部以上が好ましく、3.0質量部以下が好ましく、1.5質量部以下がより好ましく、0.5~3.0質量部が好ましく、0.5~1.5質量部がより好ましく、前記硬化剤組成物が0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましく、2.0質量部以下が好ましく、1.0質量部以下がより好ましく、0.10~2.0質量部が好ましく、0.20~1.0質量部がより好ましい<31>に記載の鋳型の製造方法。
<33><1>~<28>いずれかに記載のキットの、鋳型を製造するための使用。
<34>フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有する鋳型造型用粘結剤組成物であって、前記芳香族ヒドロキシ化合物が2個以上の水酸基を有する鋳型造型用粘結剤組成物。
<35>前記フランアルデヒド化合物が、フルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、及び5-アセトキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フルフラール、及び5-ヒドロキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、フルフラールが更に好ましい<34>の鋳型造型用粘結剤組成物。
<36>前記芳香族ヒドロキシ化合物がピロガロール、及びレゾルシンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、レゾルシンがより好ましい<34>又は<35>の鋳型造型用粘結剤組成物。
<37>前記フランアルデヒド化合物と前記芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の重量平均分子量(Mw)が、190~7,000が好ましく、300~6,000がより好ましく、500~4,000が更に好ましい<34>~<36>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<38>前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量が、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が更に好ましく、70質量%以下が好ましく、60質量%以下がより好ましく、50質量%以下が更に好ましく、1~70質量%が好ましく、3~60質量%がより好ましく、5~50質量%が更に好ましい<34>~<37>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<39>前記粘結剤組成物が、更に前記フランアルデヒド化合物を含有するのが好ましい<34>~<38>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<40>前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物の含有量が10質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましい<34>~<39>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<41>前記粘結剤組成物が、更に前記芳香族ヒドロキシ化合物を含有するのが好ましい<34>~<40>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<42>前記粘結剤組成物中の前記芳香族ヒドロキシ化合物の含有量が、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましい<34>~<41>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<43>前記粘結剤組成物が、尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有するのが好ましい<34>~<42>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<44>前記尿素及び尿素誘導体からなる群より選ばれる1種以上の化合物が、尿素;エチレン尿素、プロピレン尿素、ブチレン尿素、ヒダントイン等のアルキレン尿素;メチル尿素、1,1-ジメチル尿素、1,3-ジメチル尿素等のアルキル尿素;シクロヘキシル尿素、1,3-ジシクロヘキシル尿素等のシクロヘキシル尿素;フェニル尿素、1,1-ジフェニル尿素、1,3-ジフェニル尿素等のアリール尿素;2-ヒドロキシエチル尿素等のアルキル基の炭素数が2以上のヒドロキシアルキル尿素;アゾジカルボンアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、尿素及びエチレン尿素がより好ましく、尿素が更に好ましい<34>~<43>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<45>前記粘結剤組成物中の尿素等の含有量が、0.5質量%以上が好ましく、1質量%以上がより好ましく、1.5質量%以上が更に好ましく、8質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、6質量%以下が更に好ましく、0.5~8質量%が好ましく、1~7質量%がより好ましく、1.5~6質量%が更に好ましい<34>~<44>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<46>前記粘結剤組成物が、更に酸硬化性樹脂を含有する<34>~<45>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<47>前記酸硬化性樹脂が、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールとアルデヒド類の縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素変性フラン樹脂)、尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物(尿素・エチレン尿素共縮合樹脂)、メラミンとアルデヒド類の縮合物、及び尿素とアルデヒド類の縮合物よりなる群から選ばれる1種からなるもの、又はこれらの群から選ばれる2種以上の混合物からなるもの、並びにこれらの群から選ばれる2種以上の共縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、フルフリルアルコール、フルフリルアルコールの縮合物、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類の縮合物、及び尿素とエチレン尿素とアルデヒド類の縮合物から選ばれる1種以上、並びにこれらの共縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、フルフリルアルコールが更に好ましい<46>に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<48>前記粘結剤組成物中の前記酸硬化性樹脂の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、25質量%以上が更に好ましく、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましく、5~95質量%が好ましく、10~90質量%がより好ましく、25~85質量%が更に好ましい<46>又は<47>に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<49>前記粘結剤組成物が、更にシランカップリング剤を含有する<34>~<48>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<50>前記シランカップリング剤が、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシランや、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、ウレイドシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、メタクリロキシシラン、アクリロキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、アミノシラン、エポキシシラン、ウレイドシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、アミノシラン、及びエポキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が更に好ましく、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、及び3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより更に好ましい<49>に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<51>前記粘結剤組成物中のシランカップリング剤の含有量が、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、5質量%以下が好ましく、4質量%以下がより好ましく、0.01~5質量%が好ましく、0.05~4質量%がより好ましい<49>又は<50>に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<52>前記粘結剤組成物が、25℃で液状であるものが好ましく、その時の粘度が1~5000mPa・sであるものがより好ましいものである<34>~<51>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
<53><34>~<52>いずれかに記載の鋳型造型用粘結剤組成物及び硬化剤組成物を含有する、鋳型造型用組成物。
<54>前記硬化剤組成物が、酸を含有する<53>の鋳型造型用組成物。
<55>前記酸が、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、マレイン酸、ピルビン酸、マロン酸、2-フランカルボン酸、フタル酸、フマル酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸等のカルボン酸、キシレンスルホン酸(特に、m-キシレンスルホン酸)やトルエンスルホン酸(特に、p-トルエンスルホン酸)、メタンスルホン酸等のスルホン酸系化合物、リン酸、及び硫酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましく、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、及びマレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上がより好ましく、シュウ酸が更に好ましい<54>の鋳型造型用組成物。
<56>前記硬化剤組成物中の硫黄を含む酸の含有量が、60質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましく、1質量%以下がより更に好ましい<54>~<55>いずれかの鋳型造型用組成物。
<57>前記硬化剤組成物中の前記酸の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましく、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下が更に好ましく、5~80質量%が好ましく、10~70質量%がより好ましく、20~60質量%が更に好ましい<54>~<56>いずれかの鋳型造型用組成物。
<58>前記硬化剤組成物が、更に溶剤を含有するのが好ましい<53>~<57>いずれかの鋳型造型用組成物。
<59>前記溶剤が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコールが好ましく、エーテルアルコール類としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、及びエチレングリコールモノフェニルエーテルからなる群より選ばれる少なくとも1種以上が好ましい<58>に記載の鋳型造型用組成物。
<60>前記硬化剤組成物中の前記溶剤の含有量が、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上が更に好ましく、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下が更に好ましく、5~90質量%が好ましく、10~80質量%がより好ましく、20~70質量%が更に好ましい<58>又は<59>に記載の鋳型造型用組成物。
<61>前記硬化剤組成物が液状であり、好ましくは25℃で液状である<53>~<60>いずれかに記載の鋳型造型用組成物。
<62>前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物の比率が、前記粘結剤組成物100質量部に対して、前記硬化剤組成物が20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上が更に好ましく、100質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、80質量部以下が好ましく、20~100質量部が好ましく、25~90質量部がより好ましく、30~80質量部が更に好ましい<53>~<61>いずれかに記載の鋳型造型用組成物。
<63><53>~<62>いずれかに記載の鋳型造型用組成物と、耐火性粒子とを含有する鋳型用組成物。
<64><34>~<52>いずれかの鋳型造型用粘結剤組成物、及び硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程を有する鋳型の製造方法。
<65>前記硬化剤組成物が、<53>~<62>いずれかに記載の鋳型造型用組成物に用いられる硬化剤組成物である、<64>の鋳型の製造方法。
<66>前記耐火性粒子と前記粘結剤組成物と前記硬化剤組成物との比率が、前記耐火性粒子100質量部に対して、前記粘結剤組成物が0.5質量部以上が好ましく、3.0質量部以下が好ましく、1.5質量部以下がより好ましく、0.5~3.0質量部が好ましく、0.5~1.5質量部がより好ましく、前記硬化剤組成物が0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましく、2.0質量部以下が好ましく、1.0質量部以下がより好ましく、0.10~2.0質量部が好ましく、0.20~1.0質量部がより好ましい<64>又は<65>の鋳型の製造方法。
<67><53>~<62>いずれかに記載の組成物の鋳型を製造するための使用。
 以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。
<評価方法>
〔粘結剤組成物のフルフリルアルコール・フルフラール含有量〕
 ガスクロマトグラフィーにて測定を行った。(フルフリルアルコール・フルフラールで検量線を作成)
測定条件:
・内部標準溶液:1,6-ヘキサンジオール
・カラム:PEG-20M Chromosorb WAW DMCS 60/80mes・h(ジーエルサイエンス社製)
・カラム温度:80~200℃(8℃/min)
・インジェクション温度:210℃
・検出器温度:250℃
・キャリアーガス:50mL/min(He)
〔縮合物の重量平均分子量(Mw)〕
 縮合物の重量平均分子量(Mw)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により、下記条件で測定した。
(a)サンプル調製:試料をテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、GPC用のサンプルを調製した。
(b)カラム:TSKguardcolumn HXL-L、TSKgel G3000HXL、TSKgel G2500HXLを接続した。
(c)標準物質:分子量が既知の単分散ポリスチレン(東ソー社製)
(d)溶出液:THF(流量:1.0mL/min)
(e)温度:25℃
(f)検出器:紫外分光光度計(波長:285nm)
<調製例>
〔フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物の縮合物の製造〕
[フルフラール・レゾルシン縮合物1の製造]
 三ツ口フラスコにフルフラール89質量部と、レゾルシン169質量部と、フルフリルアルコール234質量部とを混合し、48%水酸化カリウム水溶液でpH9に調整した。その後40℃で8時間反応させ、フルフラール・レゾルシン反応物1を得た。当該反応物は未反応のフルフラールを6質量部、レゾルシンを74質量部、フルフリルアルコールを234質量部含有し、各成分を除いた部分をフルフラール・レゾルシン縮合物1(フルフラールとレゾルシンのモル比(フルフラール/レゾルシン)=0.60、重量平均分子量=1,020)とした。
[フルフラール・レゾルシン縮合物2の製造]
 三ツ口フラスコにフルフラール143質量部と、レゾルシン119質量部と、フルフリルアルコール238質量部とを混合し、48%水酸化カリウム水溶液でpH7に調整した。その後120℃で4時間反応させ、フルフラール・レゾルシン反応物2を得た。当該反応物は未反応のフルフラールを39質量部、フルフリルアルコールを238質量部含有し、各成分を除いた部分をフルフラール・レゾルシン縮合物2(フルフラールとレゾルシンのモル比(フルフラール/レゾルシン)=1.40、重量平均分子量=5,080)とした。
〔縮合物の構造〕
 試料を重アセトンに溶解し、13C‐NMR用のサンプルを調製した。サンプルを13C‐NMRで測定し、フルフラールとレゾルシンとの反応点となる3級炭素を示すピークが35~40ppm付近に観察された。この結果より、フルフラール・レゾルシン縮合物は、下記一般式2で示される繰り返し単位を有する化合物であることを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 
[フルフラール・ピロガロール縮合物の製造]
 三ツ口フラスコにフルフラール89質量部と、ピロガロール194質量部と、フルフリルアルコール234質量部とを混合し、48%水酸化カリウム水溶液でpH9に調整した。その後40℃で8時間反応させ、フルフラール・ピロガロール反応物を得た。当該反応物は未反応のフルフラールを18質量部、ピロガロールを101質量部、フルフリルアルコールを234質量部含有し、各成分を除いた部分をフルフラール・ピロガロール縮合物(フルフラールとピロガロールのモル比(フルフラール/ピロガロール)=0.60、重量平均分子量=940)とした。
〔縮合物Aの製造〕
 三ツ口フラスコにフルフリルアルコール100質量部とパラホルムアルデヒド35質量部と尿素13質量部とを混合し、25%水酸化ナトリウム水溶液でpH9に調整し、100℃に昇温後、同温度で1時間反応させた後、37%塩酸でpH4.5に調整し、更に100℃で1時間反応させた。その後、25%水酸化ナトリウム水溶液でpH7に調整し、尿素5質量部を添加して、100℃で30分反応させ、反応物を得た。未反応のフルフリルアルコールを上記分析方法で求め、未反応フルフリルアルコール除いた部分を縮合物Aとした。縮合物Aの組成は、尿素変性フラン樹脂89質量%、水11質量%であった。
[縮合物B(ホルムアルデヒド・フェノール縮合物)]
 市販のノボラック型フェノール樹脂(ホルムアルデヒド/フェノール(モル比)=0.9、重量平均分子量=1,520)を使用した。
〔縮合物Cの製造〕
 三ツ口フラスコに37%ホルムアルデヒド液100質量部と、エチレン尿素を106質量部と、尿素を25質量部とを混合し、100℃で3時間反応させ、縮合物Cを得た。縮合物Cの組成は、尿素・エチレン尿素共縮合樹脂66質量%、水34質量%であった。
<実施例1~4、及び比較例1~5>
〔粘結剤組成物の製造〕
 表1に示すフルフラール・レゾルシン縮合物1、フルフラール・ピロガロール縮合物、フルフラール、レゾルシン、ピロガロール、FFA、縮合物A、ホルムアルデヒド・フェノール縮合物、及びシランカップリング剤を所定の質量比率で混合し、実施例1~4及び比較例1~5の粘結剤組成物を製造した。表1において、「FFA」はフルフリルアルコール、「シランカップリング剤」はN-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシランを意味する。
〔硬化剤組成物の製造〕
 硫酸、キシレンスルホン酸、及び水をそれぞれ表1に示す所定の質量比率で混合し、実施例1~4、及び比較例1~5の硬化剤組成物を製造した。
〔鋳型用組成物の製造〕
 25℃、55%RHの条件下で、珪砂(フリーマントル)新砂100質量部に対し、表1に示す硬化剤組成物を0.40質量部添加して混合し、次いで表1に示す粘結剤組成物1.0質量部を添加し、これらを混合して鋳型用組成物を得た。
<実施例5、6、比較例6>
 表2に示すフルフラール・レゾルシン縮合物2、フルフラール、FFA、縮合物B、及びシランカップリング剤を所定の質量比率で混合し、実施例3及び比較例5の粘結剤組成物を製造した。表2において、「FFA」はフルフリルアルコール、「シランカップリング剤」は3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランを意味する。
〔硬化剤組成物の製造〕
 表2に示すシュウ酸、パラトルエンスルホン酸、メタノールをそれぞれ所定の質量比率で混合し、実施例5、6、比較例6の硬化剤組成物を製造した。
〔鋳型用組成物の製造〕
 25℃、55%RHの条件下で、珪砂(フリーマントル)新砂100質量部に対し、表2に示す硬化剤組成物を0.48質量部添加して混合し、次いで表2に示す粘結剤組成物1.28質量部を添加し、これらを混合して鋳型用組成物を得た。
<試験例>
 混練直後の鋳型用組成物を直径50mm、高さ50mmの円柱形状のテストピース枠に充填し、1時間経過した時に抜型を行い、JIS Z 2601に記載された方法で、圧縮強度(MPa)を測定した。「1時間後の圧縮強度」とし、数値が高いほど鋳型強度に優れる。また、別途同様のテストピース枠に充填し、3時間経過した時に抜型を行い、充填から24時間後に、JIS Z 2601に記載された方法で、圧縮強度(MPa)を測定した。「24時間後の圧縮強度」とし、数値が高いほど鋳型強度に優れる。フルフラールの臭気は以下の基準により評価した。
3:フルフラールの臭気はほとんどなく、造型可能
2:フルフラールの臭気をやや感じるが、造型可能
1:フルフラールの臭気が強く、造型困難
結果を表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

Claims (18)

  1.  粘結剤組成物と硬化剤組成物からなる、鋳型用組成物を製造するための鋳型造型用キットであって、
     前記粘結剤組成物が、フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有し、
     前記硬化剤組成物が、酸を含有する鋳型造型用キット。
  2.  前記フランアルデヒド化合物がフルフラール、5-ヒドロキシメチルフルフラール、及び5-アセトキシメチルフルフラールからなる群より選ばれる少なくとも1種以上である請求項1に記載の鋳型造型用キット。
  3.  前記芳香族ヒドロキシ化合物が2個以上の水酸基を有する請求項1又は2に記載の鋳型造型用キット。
  4.  前記芳香族ヒドロキシ化合物がピロガロール、及びレゾルシンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上である請求項1~3いずれか1項に記載の鋳型造型用キット。
  5.  前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の重量平均分子量(Mw)が、190~7,000である請求項1~4いずれか1項に記載の鋳型造型用キット。
  6.  前記粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量が、1質量%以上70質量%以下である請求項1~5いずれか1項に記載の鋳型造型用キット。
  7.  前記酸が硫酸、キシレンスルホン酸、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、シュウ酸、及びマレイン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種以上である請求項1~6いずれか1項に記載の鋳型造型用キット。
  8.  前記粘結剤組成物が更に、尿素、尿素変性フラン樹脂、及び尿素・エチレン尿素共縮合樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種以上を含有する請求項1~7いずれか1項に記載の鋳型造型用キット。
  9.  請求項1~8いずれか1項に記載の鋳型造型用キットを構成する前記粘結剤組成物及び前記硬化剤組成物を含有する、鋳型造型用組成物。
  10.  請求項9に記載の鋳型造型用組成物と、耐火性粒子とを含有する鋳型用組成物。
  11.  請求項1~8いずれかに記載の鋳型造型用キットを構成する粘結剤組成物及び硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程を有する鋳型の製造方法。
  12.  フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物を含有する鋳型造型用粘結剤組成物であって、
     前記芳香族ヒドロキシ化合物が2個以上の水酸基を有する鋳型造型用粘結剤組成物。
  13.  前記芳香族ヒドロキシ化合物がピロガロール、及びレゾルシンからなる群より選ばれる少なくとも1種以上である請求項12に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
  14.  前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の重量平均分子量(Mw)が、190~7,000である請求項12又は13に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
  15.  前記鋳型造型用粘結剤組成物中の前記フランアルデヒド化合物と芳香族ヒドロキシ化合物との縮合物の含有量が、1質量%以上70質量%以下である請求項12~14いずれか1項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物。
  16.  請求項12~15いずれか1項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物及び硬化剤組成物を含有する、鋳型造型用組成物。
  17.  請求項16に記載の鋳型造型用組成物と、耐火性粒子とを含有する鋳型用組成物。
  18.  請求項12~15いずれか1項に記載の鋳型造型用粘結剤組成物と、硬化剤組成物と、耐火性粒子とを混合する混合工程を有する鋳型の製造方法。
     
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