JPH05123818A

JPH05123818A - 鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH05123818A
Application number: JP31538991A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ashitani; 純弘芦谷; Minoru Matsunami; 稔松波
Original assignee: Okazaki Minerals and Refining Co Ltd
Current assignee: Okazaki Minerals and Refining Co Ltd
Priority date: 1991-11-01
Filing date: 1991-11-01
Publication date: 1993-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】少量の鋳物砂用粘結剤でも鋳型に十分の強度
が得られるようにするとともに、鋳型の製造における粘
結剤にビスフェノールを用いる場合において、この粘結
剤の原料選択の自由度を向上させる。【構成】鋳物砂１００重量部に対し、粘結剤であるカ
リウムアルカリ性ビスフェノール・フェノール共重合型
レゾール樹脂３０〜７０重量％を含む鋳物砂用粘結剤水
溶液０．５〜１０重量部を混合し、かつ、硬化剤として
低級有機酸エステルを上記粘結剤１００重量部に対し、
１０〜５０重量部混合して所定形状に成形し、常温で硬
化させる。但し、カリウムアルカリ性ビスフェノール・
フェノール共重合型レゾール樹脂中のカリウムアルカリ
性ビスフェノールＡ単位の含有率は鋳物砂１００重量部
に対し、同上レゾール樹脂の最大配合時においても、
０．１５重量部を越えないものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋳物砂を用いた鋳型
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳型を製造する際における鋳物砂用粘結
剤には、第１に、常温硬化型としてフラン樹脂、フェノ
ール樹脂、もしくはポリウレタン樹脂などを用いる有機
性粘結剤が知られている。上記樹脂のうち、フラン樹脂
やフェノール樹脂は鋳型を容易に崩壊させることができ
ると共に、砂の回収が容易にできるという利点を有して
いるが、その反面、硬化触媒に有機スルホン酸もしくは
硫酸を用いるために、鋳物に悪影響を及ぼすおそれがあ
る。一方、ポリウレタン樹脂を用いるものでは、常温硬
化性が低く、また、耐熱性などに問題がある。そこで、
上記のような問題を解消するために、カリウムアルカリ
性フェノール・ホルムアルデヒド樹脂を用いて鋳物砂用
粘結剤を製造することが提案されている（例えば、特開
昭５８‐１５４４３３号公報）。また、第２に、アルカ
リレゾール型ビスフェノール樹脂３０〜７０重量％を含
む鋳物砂用粘結剤が提案されていて（特公平３‐４６２
１３号公報）、これを鋳型の製造に用いれば、少量の鋳
物砂用粘結剤で鋳型に十分の強度が得られ、また、樹脂
組成物の粘度の経時変化が少なく、耐湿性に優れた鋳型
を得ることができるとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の鋳
物砂用粘結剤では、アルカリ触媒フェノール樹脂の特徴
としてメチロール基の含有量が多く、低分子量であるた
め、使用量を多くしないと鋳型の強度が不十分となる。
また、鋳物にガス欠陥を起こし易く、鋳込後の鋳型の崩
壊性、砂の回収性が悪いという問題がある。また、上記
第２のものにおけるアルカリレゾール型ビスフェノール
樹脂は、工業原料として市販されているものの種類が少
なく、粘結剤の原料選択の自由度が狭いという問題があ
る。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、上記従来の諸問題を解消し、特に、
少量の鋳物砂用粘結剤でも鋳型に十分の強度が得られる
ようにするとともに、鋳型の製造における粘結剤にビス
フェノール類を用いる場合において、この粘結剤の原料
選択の自由度を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の特徴とするところは、鋳物砂１００重量部
に対し、粘結剤であるカリウムアルカリ性ビスフェノー
ル・フェノール共重合型レゾール樹脂３０〜７０重量％
を含む鋳物砂用粘結剤水溶液０．５〜１０重量部を混合
し、かつ、硬化剤として低級有機酸エステルを上記粘結
剤１００重量部に対し、１０〜５０重量部混合して所定
形状に成形し、常温で硬化させる（但し、カリウムアル
カリ性ビスフェノール・フェノール共重合型レゾール樹
脂中のカリウムアルカリ性ビスフェノールＡ単位の含有
率は鋳物砂１００重量部に対し、同上レゾール樹脂の最
大配合時においても、０．１５重量部を越えないものと
する）点にある。

【０００６】

【作用】上記構成による作用は次の如くである。一般
に、強酸性条件下において、フェノール類は、アルデヒ
ドまたはケトンのようなカルボニル化合物との反応によ
り、下記化１を含む化２、もしくは化３を含む化４のよ
うな構造の共重合型ノボラック樹脂を与えるものと考え
られる。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【化２】

【０００９】

【化３】

【００１０】

【化４】

【００１１】そして、上記反応における化学式は、次の
如くである。即ち、フェノールとアルデヒドとの反応に
おける化学式は、下記化５と化６とで示される。

【００１２】

【化５】

【００１３】

【化６】

【００１４】また、フェノールとケトンとの反応におけ
る化学式は、下記化７と化８とで示される。

【００１５】

【化７】

【００１６】

【化８】

【００１７】また、上記化１、化２、化３、もしくは化
４とホルムアルデヒドとを水酸化カリウムの存在下で
（カリウムアルカリ性条件下で）反応させると、共重合
型レゾール樹脂が得られるが、その反応における化学式
は、下記化９と化１０とで示される。

【００１８】

【化９】

【００１９】

【化１０】

【００２０】なお、上記各式中におけるＲ₁ およびＲ₂
は、水素およびメチル基以上のアルキル基、および脂環
式の基であり、よって、本発明で利用するビスフェノー
ルの種類は非常に多種類となる。

【００２１】

【実施例】鋳型の製造に際しては、鋳物砂１００重量部
に対し、粘結剤であるカリウムアルカリ性ビスフェノー
ル・フェノール共重合型レゾール樹脂（以下、これを単
にレゾール樹脂という）３０〜７０重量％を含む鋳物砂
用粘結剤水溶液０．５〜１０重量部を混合し、かつ、硬
化剤として低級有機酸エステルを上記粘結剤１００重量
部に対し、１０〜５０重量部混合して所定形状に成形
し、常温で硬化させる。

【００２２】上記の場合、レゾール樹脂を３０〜７０重
量％としたのは、３０重量％未満にすると、鋳物砂に十
分の強度が得られないためであり、７０重量％を越える
と、粘性が高くなり取扱い上難点が生じてくるためであ
る。

【００２３】また、粘結剤水溶液を０．５〜１０重量部
としたのは、０．５重量部未満であると、鋳物砂に十分
の強度が得られないためであり、１０重量部を越える
と、鋳物砂の強度が大きくなり過ぎて、その回収がしに
くくなり、また、経済性が悪くなるためである。

【００２４】更に、上記低級有機酸エステルを１０〜５
０重量部としたのは、１０重量部未満であると、硬化性
が悪くなるためであり、５０重量部を越えると、硬化速
度が調節しにくくなり、また、経済性が悪くなるためで
ある。

【００２５】また、前記したレゾール樹脂中のカリウム
アルカリ性ビスフェノールＡ単位の含有率は鋳物砂１０
０重量部に対し、同上レゾール樹脂の最大配合時におい
ても、０．１５重量部を越えないものとする。つまり、
レゾール樹脂を必要最小限に抑えるためである。

【００２６】上記の場合、粘結剤は次のようにして製造
することが好ましい。即ち、酸性条件下で、フェノール
（１モル）に対しアルデヒドまたはケトンなどのカルボ
ニル化合物（０．１モル〜０．７モル）、あるいはこれ
らの混合物を反応せしめて、ビスフェノール単位を含む
共重合型ノボラック樹脂を製造し、これにホルムアルデ
ヒド（最初のフェノール１モルに対し０．５モル〜２モ
ル）と、反応系を充分に強アルカリ性に保つ量の水酸化
カリウムを加えて加熱し、カリウムアルカリ性ビスフェ
ノール・フェノール共重合型レゾール樹脂水溶液を得、
更に硬化剤としての低級有機酸エステルを混合する。

【００２７】次に、実験例を示す。なお、下記第１〜第
４実験例は、本発明に用いられる粘結剤の製造方法に関
するものである。また、第５実験例は、上記粘結剤のう
ち第３実験例で得られたものを用いた鋳型の製造方法に
関するものである。（第１実験例）フェノール２Ｋｇ（２１．２７モル）、
３７％（重量％、以下同じとする。）塩酸２．７Ｋｇ、
水１．３Ｋｇを混合し、かき混ぜながら２９２ｇの３７
％ホルマリン（１０８ｇ、３．６モルのホルムアルデヒ
ドに相当する）を１時間かけて滴下する。この間２５〜
３０℃に維持する。かき混ぜを停止し、更に混合物を
１．５時間放置し、反応によって生成した上部の油層を
分離する。下部の水槽は再使用する。生成した油層は約
１Ｋｇでその中にビスフェノールＦ（４．４′‐メチレ
ンジフェノール）、沸点１７０〜２１０℃／０．５ｍｍ
Ｈｇ、融点１５６〜１５８℃を含んでいる。この油層１
Ｋｇに水２Ｋｇと水酸化カリウム１．２Ｋｇ（２１．４
モル）を加え、かき混ぜながら９１％パラホルムアルデ
ヒド７００ｇ（ホルムアルデヒドとして２１．２６モ
ル）を徐々に添加し、８０〜８５℃に維持し粘度が１５
０ｃｐ（２０℃）に達するまで反応を継続したのち冷却
し、０．５％のγ‐アミノプロピルトリエトキシシラン
を加えて樹脂分５５％の粘結剤を得た。

【００２８】（第２実験例）３６．５％の塩酸７７５ｇ
とフェノール７９０ｇ（８．４モル）に２３２ｇのアセ
トン（４モル）を混合した系に、８．４ｇのｎ‐オクチ
ルメルカプタンを加え、４０℃で１時間かき混ぜたのち
５０℃まで上昇させ、更に４時間かき混ぜる。この間に
反応系の色は淡黄色→黄色→黄褐色→橙色と変化する。
反応混合物を水酸化カリウム水溶液で中和（ｐＨ＝７）
したのち、更に水酸化カリウム３００ｇを加え、かき混
ぜながら９２％パラホルムアルデヒド３３０ｇ（ホルム
アルデヒドとして１０．１モル）を徐々に添加し９５℃
に加熱、粘度が１００ｃｐ（２０℃）に達する迄反応を
継続し、カリウムアルカリ性ビスフェノール・フェノー
ル共重合型レゾール樹脂水溶液を製造した。６０℃に冷
却後０．５％のグリシドキシプロピルメトキシシランを
加え、樹脂分５０％の粘結剤を得た。

【００２９】（第３実験例）フェノール２２６ｇ（２．
４モル）、アセトン３５ｇ（０．６モル）、濃塩酸（比
重＝１．１８）２５ｇを混合する。かき混ぜながら、４
０℃で２４時間保持する。反応溶液の色は時間と共に淡
黄色→黄色→黄褐色→橙色と変化する。反応開始後、約
１０時間で細かい白色の針状結晶（ビスフェノールＡ、
融点１５５‐１５６℃）が析出し始め、次第に増加す
る。反応系を水酸化カリウム水溶液で中和（ｐＨ＝７）
したのち、更に水酸化カリウム１１０ｇと、９２％パラ
ホルムアルデヒド８２ｇを徐々に加え、９５℃に加熱
し、粘度が１００ｃｐ（２０℃）に達する迄反応を継続
し、カリウムアルカリ性ビスフェノール・フェノール共
重合型レゾール樹脂水溶液を製造した。６０℃に冷却
後、０．５％のグリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンを加え、樹脂分５０％の粘結剤を得た。

【００３０】（第４実験例）フェノール２２６ｇ（２．
４モル）、メチルエチルケトン３７ｇ（０．６モル）、
濃塩酸（比重＝１．１８）２５ｇを混合する。第３実験
例と同様に処理すると、融点１２５℃の４．４′‐ジヒ
ドロキシ‐ジフエニル‐２．２‐ブタンを含む共重合型
ノボラック樹脂が得られる。反応系を水酸化カリウムで
中和し、第３実験例と同様に処理する。

【００３１】（第５実験例）珪砂（フリーマントル新
砂）１００重量部に対し、硬化剤のトリアセチンを０．
６重量部加えて攪拌機で十分混合したのち、前記第３実
験例の粘結剤２重量部を加え混合した。この混合砂を直
径５０ｍｍ×長さ５０ｍｍの試験片に成形して強度試験
を実施した。経時的な圧縮強度を、市販の標準的カリウ
ムアルカリレゾール樹脂を用いた粘結剤によるもの（比
較例）と同条件で比較した。結果を表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１によれば、本発明の鋳物砂用粘結
剤による試験片は、２４時間経過後において明らかに市
販の標準的カリウムアルカリレゾール樹脂を用いた粘結
剤による試験片にまさっており、よって、本発明によれ
ば、鋳型に十分の強度を与えることが理解される。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、特に少量の鋳物砂用
粘結剤でも鋳型に十分の強度が得られることとなる。ま
た、鋳型の製造における粘結剤にビスフェノールを用い
る場合に、これを多種類のビスフェノールのうちから選
択でき、つまり、粘結剤の原料選択の自由度が向上する
という効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋳物砂１００重量部に対し、粘結剤であ
るカリウムアルカリ性ビスフェノール・フェノール共重
合型レゾール樹脂３０〜７０重量％を含む鋳物砂用粘結
剤水溶液０．５〜１０重量部を混合し、かつ、硬化剤と
して低級有機酸エステルを上記粘結剤１００重量部に対
し、１０〜５０重量部混合して所定形状に成形し、常温
で硬化させることを特徴とする鋳型の製造方法（但し、
カリウムアルカリ性ビスフェノール・フェノール共重合
型レゾール樹脂中のカリウムアルカリ性ビスフェノール
Ａ単位の含有率は鋳物砂１００重量部に対し、同上レゾ
ール樹脂の最大配合時においても、０．１５重量部を越
えないものとする）。