JPH01166852A - 鋳物砂粘結用組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋳型又は中子の製造に用いる鋳物砂粘結用組成
物、特に鋳型又は中子を焼成成型する際の温時強度が高
く、かつ注湯後の熱崩壊性の良好な鋳型又は中子の製造
に用いる鋳物砂粘結用組成物の製造方法に関するもので
ある。

（従来技術） 従来鋳物用鋳型及び中子に関しては、鋳物材料として用
いられる合金の種類を問わず１例えば■工業調査会発行
［プラスチック技術全書１５」に記載されているように
鋳型粘結剤としてフェノール樹脂を使用したシェルモー
ルド法がその製造法として広く使用されている。

特に中子においては、生産性、寸法精度が優れているた
めにほとんどがシェルモールド法で製造されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、アルミニウム合金のような低融点の軽金属鋳物
用の鋳型、特に中子に適用した場合、溶湯熱でフェノー
ル樹脂の一部が熱変化を起こし、極めて強固な黒鉛化構
造に変化するため、中子の残留強度は著しく高くなり、
鋳込後、鋳物ごと約５００　　℃のような高温で５〜１
０時間に亘る長時間の「砂焼き」と称する加熱を行なっ
て、黒鉛化構造に変化した粘結剤残渣を燃焼せしめて崩
壊した砂を排出しており、多大なエネルギーを必要とす
る欠点を有する。

このため溶湯熱で容易に熱分解を起こし２機械的に崩壊
しやすいシェルモールド法用の鋳型材料の開発が望まれ
ていた。

このように鋳型中子として用いた場合には欠点となるフ
ェノール樹脂の耐熱性の良さが、ベンゼン環に起因して
いるという研究の結果に基づいて、ベンゼン環を含まな
い熱硬化性樹脂の探索が行なわれているが、尚十分に満
足なものは見い出されておらず、アルミニウム合金の溶
湯熱により簡単に熱分解を起こして機械的に崩壊しやす
いような樹脂を粘結剤に用いた場合は、鋳型又は中子の
焼成成型時における強度が弱く、また、アルミニウム合
金鋳造時の急激な熱分解により熱で成形中子が折れたり
、鋳物にガス欠陥が発生する場合があるなどの欠点があ
った。

本発明は、従来技術の問題点を大幅に改善し、温時強度
が高く、かつ注湯後の熱崩壊性が良好で、特にアルミニ
ウム合金等の鋳造に好適な鋳物砂粘結用組成物の製造方
法を提供するものである。

（発明の構成） すなわち、本発明は、 ［式中のＲ１は１個の活性水素を有する有機化合物残基
、　　ｎｌ　、　　ｎ２・・・ｎｌは０または１〜９９
の整数で、その和が１〜９９．１は１〜１００の整複数
含まれる場合は、式（Ｉ’　）　　中のＸは互いに相異
が式（１）　　で表わされる樹脂中に少なくとも１個以
上含まれる。

またＲ　　は水素原子、アルキル基、アルキル力ルボニ
ル基、アリールカルボニル基のいづれか１つを示す）で
表わされる置換基を有するオキシシクロヘキサン骨格を
示す］で表わされるエポキシ樹脂にフェノールホルムア
ルデヒド樹脂を反応させることからなる鋳物砂粘結用組
成物の製造方法」である。

本発明の製造方法に用いられる（Ｉ）　　式で表わされ
るエポキシ樹脂においてＲの活性水素を有すす る有機化合物残基とは、アルコール類、フェノール類、
カルボン酸類、アミン類の残基を表わす。

上記のアルコール類としては例えばメタノール、エタノ
ール、オクタツール等の脂肪酸アルコール、ベンジルア
ルコールのような芳香族アルコール、エチレングリコー
ル、トリメチロールプロパン。

ジペンタエリスリトールなどの多価アルコールがある。

フェノール類としては、フェノール、クレゾール、カテ
コール、ビスフェノールＳ１フエノールカルボン酸類と
しては、ギ酸、酢酸、フマル酸、アジピン酸、ポリアク
リル酸などがある。

アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、エタノールアミン等がある。

一般式（Ｉ）　　におけるｎｌ　　、　　ｎ２　　、　
・ｎＪはＯまたは１〜９９の整数であり、その和が１〜
９９であるが、１００以上では融点の高い樹脂となり取
り扱いにくくなるため鋳物砂川粘結剤として使用できな
い。ρは１〜１００までの整数である。

０１１　　’−’に２゜ 複数含まれる場合は、式ｍ　　中のＸは互いに相異なる
基でも同じ基でもよい。

また式（１）　　におけるＡの置換ＷＸのうち、い程好
ましい。特に 即ち、本発明においては、置換基Ｘは、本発明で用いる
（１）　　式で表わされるエポキシＵ脂は例えば、活性
水素を有する有機化合物を開Ｗ’＋剤にし、４−ビニル
シクロヘキセン−１−オキシドを開環重合させることに
よって得られるポリエーテル樹脂を過酢酸、過安息香酸
、“過ギ酸などの過酸の酸化剤でエポキシ化することに
よって製造することができる。

４−ビニルシクロヘキセン−１−オキシドはブタジェン
の２ｍ化反応によって轡られるビニルシクロヘキサンを
過酢酸によって部分エポキシ化することによって得られ
る。

このようなエポキシ樹脂は、特開昭６０−１６１９７３
に記載されており１例えばダイセル化学（株）からＥ　
ＩＩ　Ｐ　Ｅという名称で販売されている。

一方１本発明の製造方法に用いられる反応硬化剤である
フェノールホルムアルデヒド樹脂は、フェノール、クレ
ゾール、キシレノール、パラターシャリ−ブチルフェノ
ール、カテコール、レゾルシノール、フェニルフェノー
ル、ビスフェノールＡ１ビス７１ノールＦ１ビスフエノ
ールＳ１イソプロペニルフエノール等のモノフェノール
化合物またはジフェノール化合物とホルムアルデヒドと
の縮合によって得、られる樹脂であって、大別してノボ
ラック型フェノールホルムアルデヒド樹脂とレゾール型
フェノールホルムアルデヒド樹脂に分類され、そのいず
れも本発明の製造方法に用いることができる。

硬化剤として反応させるフェノールホルムアルデヒド樹
脂との反応速度を調整するためにその他の硬化促進剤を
併用しても良く９例えば、ジメブルアミノフェノールの
ようなアミノフェノーノシ。

ジアザビシクロウンデセンおよびその塩、たとえば、３
（Ｐ−クロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素のよう
な誘導体、たとえば、コハク酸ジヒドラジッド、アジピ
ン酸ジヒドラジッドのような有Ｉｎジヒドラジッド類、
などが硬化促進剤として使用される。

本発明の製造方法で作られる鋳物砂粘結用組成物の主成
分である前記の（Ｉ）式で表わされるエポキシ樹脂に硬
化剤として反応させるフェノールホルムアルデヒド樹脂
の配合割合は添加するその他の硬化剤や中子成形条件に
より最適値は異なるが９通常のエポキシ樹脂を硬化させ
るのに必要な条件、たとえば、５／１〜１１５．好まし
くは２／１〜１／２である。

本発明の製造方法で作られる粘結用組成物を用いて樹脂
被覆砂を調整する場合の前記樹脂成分の合計添 加量は、珪砂に対して１〜１０重量％、好ましくは１．
５　〜３重量％である。

こめ樹脂成分の合計ｋが珪砂に対して１重量％未満では
鋳型又は中子の焼成成型時において十分な強度が得られ
ず、一方、１０重量％を越えると強度が大きくなり過ぎ
、注湯後の崩壊性が低下して好ましくない。

また本発明の製造方法で得られる鋳物砂粘結用組成物に
は、前記した樹脂成分の他に、前記した各種の硬化促進
剤や反応促進剤はもちろんのこと、例えば多価エポキシ
樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、尿素樹脂、キシレン
樹脂、ポリエステル樹脂、等の他の樹脂を本発明の目的
を阻害しない範囲で混合してもよい。

この他、樹脂被覆砂の滑り性を改良する目的で助剤類、
砂と粘結剤の接着性を改良するシランカップリング剤、
チタンカップリング剤等の助剤あるいは砕砂以外の無機
充填剤を併用することも可能である。

このような助剤、充填剤等の添加剤は通常組成物全体の
約５重量％以内である。

本発明の製造方法で得られる鋳物砂粘結用組成物を使用
して樹脂被覆砂を製造するには、通常充分に予熱された
珪砂に本発明の製造方法で得られる粘結用組成物を添加
混合して冷却し、砂表面に粘結剤を融着させる方法がと
られる。

上記方法によって、得られた樹脂被覆砂は通常１５０℃
以上、好ましくは１８０℃〜２７０℃に加熱した金型に
ブローし、１分〜３分間経過後脱型し中子を得ることが
できる。

（実施例） 次に本発明を実施例、比較例、試験例により説明する。

実施例１ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４に
０をスピードミキサーに投入し、１３０℃になった時点
で、あらかじめ混合しておいたシクロヘキサン環を有す
るエポキシ樹脂ＥＨＰＥ３１５０　（ダイセル化学工業
■製、エポキシ当ｆｆ１１７２、軟化点７２℃）３６Ｑ
とレゾール型とノボラック型を混合したフェノールホル
ムアルデヒド樹脂ＰＳ−４１１３（群栄化学工業■製）
２４０とイミダゾール誘導体２Ｐ４ＨＨ２（四国化成■
製）の微粉末２Ｑを投入し、１分後に水を６０ｃｃ添加
した。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングを始めた際にステアリン酸カルシウム３ｇを加え
て３０秒後にスピードミキサーより取り出し、実施例１
の樹脂被覆砂を得た。

実施例２ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４に
りをスピードミキサーに投入し、１５０℃になった時点
で、シクロヘキサン環を有するエポキシ樹脂ＥｌｌＰＥ
３１５０　（ダイセル化学工業■製、エポキシ当ｉ１１
６９、軟化点７０℃）３６Ｑを添加し、次いで１３０℃
になった時点で、あらかじめ混合しておいたノボラック
型フェノールホルムアルデヒド樹脂ＰＳ−２２０７（群
栄化学工業■製、軟化点８０℃）２４ｇとイミダゾール
誘導体２Ｐ４８Ｈ２（四国化成株製）の微粉末３ｇを投
入し、１分後に水６０ＣＣを添加した。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングを始めた際にステアリン酸カルシウム３Ｑを加え
て、３０秒後にスピードミキサーより取り出し、実施例
２の樹脂被覆砂を得た。

実施例３ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４Ｋ
Ｏをスピードミキサーに投入し、１３０℃になった時点
で、あらかじめ混合しておいたエポキシ樹脂ＥＩＩＰＥ
１１５０　（ダイセル化学工業■製、エポキシ当聞１６
９、軟化点７０℃）３００とレゾール型フェノールホル
ムアルデヒド樹脂ＰＳ　−２１７６（群栄化学工業■製
、軟化点８０℃）３００とアジピン酸ジヒドラジツド１
５ｇを投入し１分後に５ＱＣＣの水を投入し、混合した
。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングを始めた際にステアリン酸カルシウム３Ｑを加え
て６０秒後にスピードミキサーより取り出し、実施例３
の樹脂被覆砂を得た。

実施例４ ２５０℃に予熱した日光５号珪砂（用鉄鉱業■製）４に
ｇをスピードミキサーに投入し、１４０℃になった時点
で、あらかじめ混合しておいたエポキシ樹脂ＥＨＰＥ１
１５０　（ダイセル化学工業■製）３６ｑを投入し、次
いで１３０℃であらかじめ混合しておいたノボラック型
フェノールホルムアルデヒド樹脂ＰＳＭ−４４４８（群
栄化学工業■製、軟化点８４’Ｃ，）２４ａを投入し、
さらに、１１０℃にてイミダゾール誘導体２ｐＨＺ（四
国化成株製）の微粉末３ｑを投入し、８０ＣＣの水に分
散させて添加混合した。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングを始めた際にステアリン酸カルシウム４ｑを加え
て３０秒後にスピードミキサーより取り出し、実施例４
の樹脂被覆砂を得た。

比較例１ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４Ｋ
Ｏをスピードミキサーに投入し、１３０℃になった時点
で、あらかじめ混合しておいたエボ−８−シ８４　Ｗ／
Ｊ　ＥＨＰＥ３１５０　（タイｔ　／Ｌ／　化学工業ｖ
／Ｊ製）６０Ｑとジシアンジアミドｑを加え、１分後に
水を６０ｃｃ投入した。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングを始めた際にステアリン酸カルシウム３Ｑを加え
て、３０秒後にスピードミキサーより取り出し、比較例
１の樹脂被覆砂を得た。

比較例２ ２５０℃に予熱した日光６号珪砂（用鉄鉱業■製）４Ｋ
ＣＩをスピードミキサーに投入し、１５０℃になった時
点で、ノボラック型フェノール樹脂ＰＳＨ−２２０７（
群栄化学工業■製）６０Ｑを加え、次いで１００℃にて
ヘキサメチレンテトラミン９ｇを６００の水に溶解して
添加混合した。

珪砂粒表面に樹脂成分が溶融被覆され、硅砂粒がブロッ
キングし始めた際にステアリン酸カルシウム３Ｑを加え
て、３０秒後にスピードミキサーより取り出し、比較例
２の樹脂被覆砂を得た。

評価方法 く温時強度試験〉 実施例１〜４および比較例１，２で作製した樹脂被覆砂
につき、シェル鋳型高温引張試験機を用いて２５０℃、
６０秒で成形し、直ちに２５０℃の温度下での温時強度
を測定した。

得られた結果を第１表に示す。

く熱崩壊性試験〉 本試験では、まず実施例１〜４および比較例１゜２で得
た樹脂被覆砂をそれぞれ２５０℃に予熱した金型に流し
込み、第１図に示す中子１（土部；直径１０ｍ１ｘ長さ
２０ｍ０１．下部；直径５０＋＋＋＋＋＋ｘ長ざ３０ｍ
１１）を作製した。

次いで第２図に示すような内径１００＋＋ｎ＋、深さ７
０ｍｍの凹部を有する金属溶解用るつぼ２の底面から上
方１０ａｎ＋の位置に中子１の下端があり、かつ金属溶
解用るつは２の中央にくるように、中子取り付は用治具
３で中子１を固定する。

その後、７００℃のＡＣ２Ａアルミニウム溶瀉４を中子
の上端より１０ｍｍ下まで注湯した。

凝固冷却後、中子１から治具３をはずし、次に鋳物を金
属溶解用るつぼ２から取り出した。

こうして得られた鋳物は、中子上部を下に向けてロータ
ツブ試験機用治具に固定し、徳寿製作所ｖＩＪ製のロー
タツブ試験機によってｌｊｌ振動を与え、中子上部の崩
壊で形成される排出口から排出された０口を測定し、初
期の中子＠ｍとの比で熱崩壊性を求めた。

衝撃撮動の時間は、１分、３分、５分、１０分で累積で
測定した。

得られた結果を第１表に併記する。

くガス欠陥評価〉 前記の熱崩壊性試験で得た鋳物を切断し、鋳物内部のガ
ス欠陥の有無を目視で評価した。

得られた結果を第１表に併記する。

第１表 （注）Ｏはガス欠陥の発生がなく良好な状態を示し、×
はガス欠陥の発生を示す。

（発明の効果） 以上のように本発明の製造方法で得られる鋳物砂粘結用
組成物を用いると、比較例２９フ１ノール樹脂だけの場
合と同等の温時強度を有し、ざらに鋳込後の中子の排出
しやすさ、即ち熱崩壊性は、各実施例で、比較例２に比
べ著しく向上している。

鋳物に′＃Ｉ撃振動を与え、るだけで中子が排出されて
おり、従来必要とされていた鋳造後の加熱処理を省略で
きることが示されている。

また、比較例１のエポキシ樹脂だけの場合は、熱崩壊性
は優れているが、ガス欠陥が発生する場合がある。

しかし、各実施例のガス欠陥の評価では、比較例２のフ
ェノール樹脂と同様、ガス欠陥を生じない。

従って、本発明の製造方法で得られる鋳物砂粘結用組成
物を用いることにより優れた温時強度を有し、得られた
鋳物にガス欠陥を発生しにくく、かつ熱崩壊性の良い鋳
型、または中子を得ることが可能になり、今後のアルミ
ニウム合金等の低融点鋳物の鋳型または 中子の粘結剤として、本発明のもたらす効果は実に大き
いものがあることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱崩壊性試験及びガス欠陥評価に用いた中子の
斜視図、第２図は熱崩壊性試験及びガス欠陥評価用の鋳
造装置である。 １・・・中子 ２・・・金属溶解用るつぼ ３・・・中子取り付は用治具 ４・・・アルミニウム溶湯 特許出願人　日産自動車株式会社 ダイセル化学工業株式会社 代理人　　　弁理士　越　場　　隆 第１図 手　　続　　補　　正　　書　（自発）昭和６２年６月
１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） ［式中のＲ＿１はｌ個の活性水素を有する有機化合物残
   基。ｎ１，ｎ２…ｎｌは０または１〜９９の整数で、そ
   の和が１〜９９、ｌは１〜１００の整数を表わし、 Ａは次式： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のＸは▲数式、化学式、表等があります▼、−Ｃ
   Ｈ＝ＣＨ＿２、 または▲数式、化学式、表等があります▼基であり、式
   （ I ）中にＡが 複数含まれる場合は、式（ I ）中のＸは互いに相異す
   る基でも同じ基でもよいが、▲数式、化学式、表等があ
   ります▼基 が式（ I ）で表わされる樹脂中に少なくとも１個以上
   含まれる。 またＲ＿２は水素原子、アルキル基、アルキルカルボニ
   ル基、アリールカルボニル基のいづれか１つを示す）で
   表わされる置換基を有するオキシシクロヘキサン骨格を
   示す］で表わされるエポキシ樹脂にフェノールホルムア
   ルデヒド樹脂を反応させることからなる鋳物砂粘結用組
   成物の製造方法。