JPH06126378A - 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法 - Google Patents
鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法Info
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- JPH06126378A JPH06126378A JP30937792A JP30937792A JPH06126378A JP H06126378 A JPH06126378 A JP H06126378A JP 30937792 A JP30937792 A JP 30937792A JP 30937792 A JP30937792 A JP 30937792A JP H06126378 A JPH06126378 A JP H06126378A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造する鋳型の強度を向上しうる鋳型製造用
粘結剤組成物を提供する。 【構成】 この鋳型製造用粘結剤組成物は、水溶性フェ
ノール樹脂よりなる粘結剤と、一分子中に４個以上のア
ルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シラン
カップリング剤とを含有する。アルコキシ基は、一分子
中に６個以上存在することが好ましく、またメトキシ基
又はエトキシ基であるのが好ましい。水溶性フェノール
樹脂：シランカップリング剤＝100：0.01〜10（重量
部）の割合で、両者を混合して、粘結剤組成物を調整す
るのが好ましい。この粘結剤組成物を水溶液の形態に調
整し、珪砂等の耐火性粒状材料と混練して、硬化させて
鋳型を得る。また、珪砂等の耐火性粒状材料に、シラン
カップリング剤を接触させた後、水溶性フェノール樹脂
よりなる粘結剤を添加及び混練して、硬化させて鋳型を
得る。
粘結剤組成物を提供する。 【構成】 この鋳型製造用粘結剤組成物は、水溶性フェ
ノール樹脂よりなる粘結剤と、一分子中に４個以上のア
ルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シラン
カップリング剤とを含有する。アルコキシ基は、一分子
中に６個以上存在することが好ましく、またメトキシ基
又はエトキシ基であるのが好ましい。水溶性フェノール
樹脂：シランカップリング剤＝100：0.01〜10（重量
部）の割合で、両者を混合して、粘結剤組成物を調整す
るのが好ましい。この粘結剤組成物を水溶液の形態に調
整し、珪砂等の耐火性粒状材料と混練して、硬化させて
鋳型を得る。また、珪砂等の耐火性粒状材料に、シラン
カップリング剤を接触させた後、水溶性フェノール樹脂
よりなる粘結剤を添加及び混練して、硬化させて鋳型を
得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水溶性フェノール樹脂
よりなる粘結剤を主体とする鋳型製造用粘結剤組成物に
関するものであり、またこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用して鋳型を製造する方法に関するものである。
よりなる粘結剤を主体とする鋳型製造用粘結剤組成物に
関するものであり、またこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用して鋳型を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、鋳型を製造する際に使用する
粘結剤として、各種の有機系粘結剤が使用されている。
最近、鋳物品質及び作業環境を改善しうる有機系粘結剤
として水溶性フェノール樹脂を使用し、有機エステル又
は炭酸ガスでこの粘結剤を硬化させる鋳型の製造方法が
採用されるようになっている（特開昭50-130627号公
報、特許第1554030号公報及び特許第1554031号公報）。
粘結剤として、各種の有機系粘結剤が使用されている。
最近、鋳物品質及び作業環境を改善しうる有機系粘結剤
として水溶性フェノール樹脂を使用し、有機エステル又
は炭酸ガスでこの粘結剤を硬化させる鋳型の製造方法が
採用されるようになっている（特開昭50-130627号公
報、特許第1554030号公報及び特許第1554031号公報）。
【０００３】しかしながら、水溶性フェノール樹脂より
なる粘結剤を用いて得られた鋳型は、フラン樹脂よりな
る粘結剤を用いて得られた鋳型に比べて、鋳型強度が低
いという欠点があった。鋳型強度が低いと、鋳造時に溶
湯を鋳型に注入（注湯）すると、鋳型の表面が浸蝕さ
れ、得られる鋳物の品質が低下するということがあっ
た。また、鋳型強度を向上させるため、粘結剤を多量に
使用すると、注湯時に粘結剤からガスが多量に発生し、
鋳物にガス欠陥等が現われ、鋳物品質を低下させるとい
うことがあった。
なる粘結剤を用いて得られた鋳型は、フラン樹脂よりな
る粘結剤を用いて得られた鋳型に比べて、鋳型強度が低
いという欠点があった。鋳型強度が低いと、鋳造時に溶
湯を鋳型に注入（注湯）すると、鋳型の表面が浸蝕さ
れ、得られる鋳物の品質が低下するということがあっ
た。また、鋳型強度を向上させるため、粘結剤を多量に
使用すると、注湯時に粘結剤からガスが多量に発生し、
鋳物にガス欠陥等が現われ、鋳物品質を低下させるとい
うことがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このため、本件出願人
は、水溶性フェノール樹脂に多官能型シランカップリン
グ剤を添加した粘結剤組成物を使用することによって、
得られる鋳型の強度を向上させることを提案した（特開
平4-55037号公報）。 この特開平4-55037号に係る発明
で使用した多官能型シランカップリング剤は、一分子中
に、エポキシ基と、メトキシ基等のアルコキシ基を３個
持つもので、具体的には、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランやβ−(3,4-エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシシラン等である。
は、水溶性フェノール樹脂に多官能型シランカップリン
グ剤を添加した粘結剤組成物を使用することによって、
得られる鋳型の強度を向上させることを提案した（特開
平4-55037号公報）。 この特開平4-55037号に係る発明
で使用した多官能型シランカップリング剤は、一分子中
に、エポキシ基と、メトキシ基等のアルコキシ基を３個
持つもので、具体的には、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシランやβ−(3,4-エポキシシクロヘキシル)
エチルトリメトキシシラン等である。
【０００５】本発明は、特開平4-55037号に係る発明と
同様、得られる鋳型強度の向上を図ることを目的とする
ものであるが、特開平4-55037号に係る発明で使用した
多官能性シランカップリング剤とは、全く異なる構造を
持つ多官能性シランカップリング剤を採用することによ
り、更に鋳型強度を十分に向上させようとするものであ
る。
同様、得られる鋳型強度の向上を図ることを目的とする
ものであるが、特開平4-55037号に係る発明で使用した
多官能性シランカップリング剤とは、全く異なる構造を
持つ多官能性シランカップリング剤を採用することによ
り、更に鋳型強度を十分に向上させようとするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、水溶性
フェノール樹脂よりなる粘結剤と、一分子中に４個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シ
ランカップリング剤とを含有することを特徴とする鋳型
製造用粘結剤組成物及びこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用した鋳型の製造方法に関するものである。
フェノール樹脂よりなる粘結剤と、一分子中に４個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シ
ランカップリング剤とを含有することを特徴とする鋳型
製造用粘結剤組成物及びこの粘結剤又は粘結剤組成物を
使用した鋳型の製造方法に関するものである。
【０００７】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物に含
有されている水溶性フェノール樹脂としては、従来、鋳
型製造用粘結剤として使用されていた水溶性フェノール
樹脂を用いることができる。具体的には、フェノール，
クレゾール，レゾルシノール，3,5-キシレノール，ビス
フェノール，その他の置換フェノール等のフェノール類
を、大量のアルカリ性物質の水溶液中で、ホルムアルデ
ヒドやパラホルムアルデヒド等のアルデヒド類と反応さ
せることによって得られるものである。水溶性フェノー
ル樹脂として、代表的なものは、所定量の水酸化カリウ
ムを反応触媒として用い、フェノールとホルムアルデヒ
ドとを適当な分子量に達するまで反応させた、アルカリ
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が使用される。この
際、フェノールとホルムアルデヒドとの量的割合は、モ
ル比で、フェノール：ホルムアルデヒド＝1：1.5〜2.5
であるのが好ましい。ホルムアルデヒドの量が1.5モル
未満であると、粘結剤の硬化強度が低く、得られる鋳型
の強度が低下する傾向が生じる。逆に、ホルムアルデヒ
ドの量が2.5モルを超えると、アルカリフェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂中に未反応のホルムアルデヒドが残
存し、造型時や鋳造時にホルムアルデヒドガスが発生し
やすくなって、作業環境を悪化させる恐れがある。な
お、本発明において使用する水溶性フェノール樹脂に
は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて得る
際、尿素，メラミン，シクロヘキサノン等のアルデヒド
類と縮合可能なモノマーを主たる構成単位とならない程
度に共縮合させたものも包含されている。
有されている水溶性フェノール樹脂としては、従来、鋳
型製造用粘結剤として使用されていた水溶性フェノール
樹脂を用いることができる。具体的には、フェノール，
クレゾール，レゾルシノール，3,5-キシレノール，ビス
フェノール，その他の置換フェノール等のフェノール類
を、大量のアルカリ性物質の水溶液中で、ホルムアルデ
ヒドやパラホルムアルデヒド等のアルデヒド類と反応さ
せることによって得られるものである。水溶性フェノー
ル樹脂として、代表的なものは、所定量の水酸化カリウ
ムを反応触媒として用い、フェノールとホルムアルデヒ
ドとを適当な分子量に達するまで反応させた、アルカリ
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が使用される。この
際、フェノールとホルムアルデヒドとの量的割合は、モ
ル比で、フェノール：ホルムアルデヒド＝1：1.5〜2.5
であるのが好ましい。ホルムアルデヒドの量が1.5モル
未満であると、粘結剤の硬化強度が低く、得られる鋳型
の強度が低下する傾向が生じる。逆に、ホルムアルデヒ
ドの量が2.5モルを超えると、アルカリフェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂中に未反応のホルムアルデヒドが残
存し、造型時や鋳造時にホルムアルデヒドガスが発生し
やすくなって、作業環境を悪化させる恐れがある。な
お、本発明において使用する水溶性フェノール樹脂に
は、フェノール類とアルデヒド類とを反応させて得る
際、尿素，メラミン，シクロヘキサノン等のアルデヒド
類と縮合可能なモノマーを主たる構成単位とならない程
度に共縮合させたものも包含されている。
【０００８】一方、本発明において使用される多官能型
シランカップリング剤は、特開平4-55037号公報に記載
された公知の多官能型シランカップリング剤とは全く異
なる構造を持つものである。即ち、一分子中に４個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つものであ
る。このような多官能型シランカップリング剤として
は、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。 Ｉ．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピ
ル］アミン ＨＮ［（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3］2 II．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピ
ル］エチレンジアミン Ｈ2ＮＣＨ2ＣＨ2Ｎ［（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3］2 III．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロ
ピル］メタクリルアミド
シランカップリング剤は、特開平4-55037号公報に記載
された公知の多官能型シランカップリング剤とは全く異
なる構造を持つものである。即ち、一分子中に４個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つものであ
る。このような多官能型シランカップリング剤として
は、例えば、以下に示すようなものが挙げられる。 Ｉ．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピ
ル］アミン ＨＮ［（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3］2 II．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロピ
ル］エチレンジアミン Ｈ2ＮＣＨ2ＣＨ2Ｎ［（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＣＨ3）3］2 III．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキシシリル）プロ
ピル］メタクリルアミド
【化１】 IV．Ｎ−グリシジル−Ｎ，Ｎ−ビス［３−（トリメトキ
シシリル）プロピル］アミン
シシリル）プロピル］アミン
【化２】 Ｖ．γ−アミノプロピルテトラエトキシジシロオキサン
【化３】 VI．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）プ
ロピル］アミン ＨＮ［（ＣＨ2）3ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2］2 VII．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）
プロピル］エチレンジアミン Ｈ2ＮＣＨ2ＣＨ2Ｎ［（ＣＨ2）3ＳｉＣＨ3（ＯＣ
Ｈ3）2］2 VIII．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）
プロピル］メタクリルアミド
ロピル］アミン ＨＮ［（ＣＨ2）3ＳｉＣＨ3（ＯＣＨ3）2］2 VII．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）
プロピル］エチレンジアミン Ｈ2ＮＣＨ2ＣＨ2Ｎ［（ＣＨ2）3ＳｉＣＨ3（ＯＣ
Ｈ3）2］2 VIII．Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメトキシシリル）
プロピル］メタクリルアミド
【化４】 IX．Ｎ−グリシジル−Ｎ，Ｎ−ビス［３−（メチルジメ
トキシシリル）プロピル］アミン
トキシシリル）プロピル］アミン
【化５】
【０００９】以上のように、本発明で使用する多官能型
シランカップリング剤は、一分子中に存在するSi原子に
メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等のアルコキシ
基よりなる加水分解性基が４個以上結合していればよい
のである。従って、Si原子に結合している他の有機基は
どのようなものであってもよく、例えば、アミノ基，2-
アミノエチル基，2-アミノメチル基，アミノプロピル
基，フェニルアミノプロピル基，メタクリル基，グリシ
ジル基等のエポキシ基，ビニル基，メルカプト基等を持
つ有機基であってもよい。本発明において、特に、アル
コキシ基よりなる加水分解性基を６個以上持つ多官能型
シランカップリング剤を採用するのが好ましい。このよ
うにアルコキシ基が比較的多いシランカップリング剤
は、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料
とを強固に接着させるのである。
シランカップリング剤は、一分子中に存在するSi原子に
メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等のアルコキシ
基よりなる加水分解性基が４個以上結合していればよい
のである。従って、Si原子に結合している他の有機基は
どのようなものであってもよく、例えば、アミノ基，2-
アミノエチル基，2-アミノメチル基，アミノプロピル
基，フェニルアミノプロピル基，メタクリル基，グリシ
ジル基等のエポキシ基，ビニル基，メルカプト基等を持
つ有機基であってもよい。本発明において、特に、アル
コキシ基よりなる加水分解性基を６個以上持つ多官能型
シランカップリング剤を採用するのが好ましい。このよ
うにアルコキシ基が比較的多いシランカップリング剤
は、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料
とを強固に接着させるのである。
【００１０】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物は、
上記した水溶性フェノール樹脂と多官能型シランカップ
リング剤とを含有するものであるが、一般的に水溶液の
形態に調整され、粘結剤水溶液組成物として供給され
る。粘結剤水溶液組成物中の水溶性フェノール樹脂の量
は、30〜75重量％程度であるのが一般的である。また、
多官能型シランカップリング剤は、水溶性フェノール樹
脂100重量部に対して、0.01〜10重量部使用するのが好
ましい。多官能型シランカップリング剤の量が0.01重量
部未満になると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐
火性粒状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度
が低下する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップ
リング剤を10重量部を超えて使用しても、得られる鋳型
の強度向上が飽和状態となるので、経済的でない。
上記した水溶性フェノール樹脂と多官能型シランカップ
リング剤とを含有するものであるが、一般的に水溶液の
形態に調整され、粘結剤水溶液組成物として供給され
る。粘結剤水溶液組成物中の水溶性フェノール樹脂の量
は、30〜75重量％程度であるのが一般的である。また、
多官能型シランカップリング剤は、水溶性フェノール樹
脂100重量部に対して、0.01〜10重量部使用するのが好
ましい。多官能型シランカップリング剤の量が0.01重量
部未満になると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐
火性粒状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度
が低下する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップ
リング剤を10重量部を超えて使用しても、得られる鋳型
の強度向上が飽和状態となるので、経済的でない。
【００１１】本発明に係る鋳型製造用粘結剤水溶液組成
物中には、他の任意の種々の物質を添加してもよい。例
えば、粘結剤水溶液組成物はアルカリ性に調整される
が、フェノールとアルカリ性物質とのモル比は、フェノ
ール：アルカリ性物質＝1：0.3〜1.2程度になるように
調整される。従って、水溶性フェノール樹脂を製造する
際に反応触媒として使用した水酸化カリウムのみではア
ルカリ性物質が不足する場合には、水酸化ナトリウムや
水酸化リチウム等を添加してもよい。また、粘結剤水溶
液組成物中に、硼砂等の硼酸塩，アルミン酸ナトリウム
等のアルミン酸塩，錫酸ナトリウム等の錫酸塩等を添加
してもよい。このようなアルミン酸塩等を添加しておく
と、炭酸ガスによって良好に硬化し、強度の高い鋳型を
得ることができる。また、特開平4-55037号公報に記載
されたような、従来公知の多官能型シランカップリング
剤を添加し、本発明で使用する多官能型シランカップリ
ング剤と併用してもよい。また、粘結剤水溶液組成物中
には、尿素−アルデヒド樹脂，メラミン−アルデヒド樹
脂，シクロヘキサノン−アルデヒド樹脂等が水溶性フェ
ノール樹脂と共に、混合添加されていてもよい。
物中には、他の任意の種々の物質を添加してもよい。例
えば、粘結剤水溶液組成物はアルカリ性に調整される
が、フェノールとアルカリ性物質とのモル比は、フェノ
ール：アルカリ性物質＝1：0.3〜1.2程度になるように
調整される。従って、水溶性フェノール樹脂を製造する
際に反応触媒として使用した水酸化カリウムのみではア
ルカリ性物質が不足する場合には、水酸化ナトリウムや
水酸化リチウム等を添加してもよい。また、粘結剤水溶
液組成物中に、硼砂等の硼酸塩，アルミン酸ナトリウム
等のアルミン酸塩，錫酸ナトリウム等の錫酸塩等を添加
してもよい。このようなアルミン酸塩等を添加しておく
と、炭酸ガスによって良好に硬化し、強度の高い鋳型を
得ることができる。また、特開平4-55037号公報に記載
されたような、従来公知の多官能型シランカップリング
剤を添加し、本発明で使用する多官能型シランカップリ
ング剤と併用してもよい。また、粘結剤水溶液組成物中
には、尿素−アルデヒド樹脂，メラミン−アルデヒド樹
脂，シクロヘキサノン−アルデヒド樹脂等が水溶性フェ
ノール樹脂と共に、混合添加されていてもよい。
【００１２】本発明に係る鋳型製造用粘結剤組成物を使
用して鋳型を得るには、耐火性粒状材料と粘結剤水溶液
組成物とを混練し、模型に充填した後、硬化剤によって
硬化させればよい。具体的には、まず、耐火性粒状材料
100重量部に、硬化剤である有機エステル0.1〜5重量部
を添加混練し、続けて粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量
部を添加して、再び混練して混練砂を得、模型に充填し
て硬化させることによって、鋳型を得ることができる
（自硬性鋳型造型法）。また、耐火性粒状材料100重量
部に対して、粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量部添加混
練して混練砂を得た後、加圧空気でのブローイングによ
って、この混練砂をガス硬化性模型に充填する。そし
て、ガス状又はエアロゾル状の有機エステル0.05〜10重
量部を吹き込んで、鋳型を得ることができる（ガス硬化
性鋳型造型法）。なお、この際、使用する有機エステル
としては、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜3である
蟻酸アルキル、最も好ましくは蟻酸メチルを用いるのが
よい。また、硼酸塩，アルミン酸塩，錫酸塩等を添加し
た粘結剤水溶液組成物を用い、混練砂を得た後、この混
練砂をガス硬化性模型に充填する。そして、炭酸ガスを
吹き込んで、鋳型を得ることもできる（ガス硬化性鋳型
造型法）。
用して鋳型を得るには、耐火性粒状材料と粘結剤水溶液
組成物とを混練し、模型に充填した後、硬化剤によって
硬化させればよい。具体的には、まず、耐火性粒状材料
100重量部に、硬化剤である有機エステル0.1〜5重量部
を添加混練し、続けて粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量
部を添加して、再び混練して混練砂を得、模型に充填し
て硬化させることによって、鋳型を得ることができる
（自硬性鋳型造型法）。また、耐火性粒状材料100重量
部に対して、粘結剤水溶液組成物0.4〜15重量部添加混
練して混練砂を得た後、加圧空気でのブローイングによ
って、この混練砂をガス硬化性模型に充填する。そし
て、ガス状又はエアロゾル状の有機エステル0.05〜10重
量部を吹き込んで、鋳型を得ることができる（ガス硬化
性鋳型造型法）。なお、この際、使用する有機エステル
としては、好ましくはアルキル基の炭素数が1〜3である
蟻酸アルキル、最も好ましくは蟻酸メチルを用いるのが
よい。また、硼酸塩，アルミン酸塩，錫酸塩等を添加し
た粘結剤水溶液組成物を用い、混練砂を得た後、この混
練砂をガス硬化性模型に充填する。そして、炭酸ガスを
吹き込んで、鋳型を得ることもできる（ガス硬化性鋳型
造型法）。
【００１３】また、本発明においては、以下の如き方法
で鋳型を製造することもできる。即ち、まず、珪砂等の
耐火性粒状材料に多官能型シランカップリング剤を接触
させる。具体的には、多官能型シランカップリング剤よ
りなる水溶液を、珪砂等の耐火性粒状材料に添加するこ
とによって行なう。このときの多官能型シランカップリ
ング剤の添加量（固形物）は、耐火性粒状材料100重量
部に対して、0.0001〜0.03重量部であるのが好ましい。
多官能型シランカップリング剤の量が0.0001重量部未満
であると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒
状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度が低下
する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップリング
剤を0.03重量部を超えて使用しても、得られる鋳型の強
度向上が飽和状態となるので、経済的でない。以上のよ
うにして、珪砂等の耐火性粒状材料を多官能型シランカ
ップリング剤で処理した後、水溶性フェノール樹脂より
なる粘結剤水溶液を添加する。粘結剤水溶液は、耐火性
粒状材料100重量部に対して、0.4〜15重量部程度添加す
ればよい。そして、混練した後、自硬性鋳型造型法で又
はガス硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。
で鋳型を製造することもできる。即ち、まず、珪砂等の
耐火性粒状材料に多官能型シランカップリング剤を接触
させる。具体的には、多官能型シランカップリング剤よ
りなる水溶液を、珪砂等の耐火性粒状材料に添加するこ
とによって行なう。このときの多官能型シランカップリ
ング剤の添加量（固形物）は、耐火性粒状材料100重量
部に対して、0.0001〜0.03重量部であるのが好ましい。
多官能型シランカップリング剤の量が0.0001重量部未満
であると、硬化したフェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒
状材料との接着強度が低下し、得られる鋳型強度が低下
する傾向が生じる。逆に、多官能型シランカップリング
剤を0.03重量部を超えて使用しても、得られる鋳型の強
度向上が飽和状態となるので、経済的でない。以上のよ
うにして、珪砂等の耐火性粒状材料を多官能型シランカ
ップリング剤で処理した後、水溶性フェノール樹脂より
なる粘結剤水溶液を添加する。粘結剤水溶液は、耐火性
粒状材料100重量部に対して、0.4〜15重量部程度添加す
ればよい。そして、混練した後、自硬性鋳型造型法で又
はガス硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。
【００１４】更に、本発明においては、以下の如き方法
で鋳型を製造することも可能である。即ち、珪砂等の耐
火性粒状材料に、水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤
水溶液及び多官能型シランカップリング剤よりなる水溶
液を、別個に且つ同時に添加する。そして、耐火性粒状
材料とこれらを混練した後、自硬性型造型法で又はガス
硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。この際、
耐火性粒状材料100重量部に対して、水溶性フェノール
樹脂水溶液は0.4〜15重量部程度添加するのが好まし
く、また多官能型シランカップリング剤は固形分で0.00
01〜0.03重量部程度添加するのが好ましい。水溶性フェ
ノール樹脂水溶液及び多官能型シランカップリング剤
は、上記した理由と同様の理由で、このような量的範囲
とするのが好ましいのである。
で鋳型を製造することも可能である。即ち、珪砂等の耐
火性粒状材料に、水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤
水溶液及び多官能型シランカップリング剤よりなる水溶
液を、別個に且つ同時に添加する。そして、耐火性粒状
材料とこれらを混練した後、自硬性型造型法で又はガス
硬化性鋳型造型法で鋳型を得ることができる。この際、
耐火性粒状材料100重量部に対して、水溶性フェノール
樹脂水溶液は0.4〜15重量部程度添加するのが好まし
く、また多官能型シランカップリング剤は固形分で0.00
01〜0.03重量部程度添加するのが好ましい。水溶性フェ
ノール樹脂水溶液及び多官能型シランカップリング剤
は、上記した理由と同様の理由で、このような量的範囲
とするのが好ましいのである。
【００１５】なお、鋳型を製造する際に使用する耐火性
粒状材料としては、石英質を主成分とする珪砂，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，合成ムライト砂等が用いられる。また、耐火性粒
状材料として、これらの再使用を目的とする回収砂又は
再生砂を主体とするものも用いられることは、言うまで
もない。
粒状材料としては、石英質を主成分とする珪砂，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，合成ムライト砂等が用いられる。また、耐火性粒
状材料として、これらの再使用を目的とする回収砂又は
再生砂を主体とするものも用いられることは、言うまで
もない。
【００１６】
［粘結剤組成物１の合成及び調整］50％水酸化カリウム
水溶液中に、所定量のフェノールを加え、攪拌・溶解し
た。この溶液を80℃に保持しながら、フェノール1モル
に対して、2モルのホルムアルデヒドを徐々に加えた。
なお、ホルムアルデヒドは、50％ホルムアルデヒド水溶
液の状態で添加した。そして、フェノールとホルムアル
デヒドとを80℃で反応させ、フェノール−ホルムアルデ
ヒド樹脂の重量平均分子量が3000に達する時点まで、即
ちこの溶液が所定の粘度に達するまで反応を続けた。こ
の反応が終了した後、室温まで冷却し、水酸化カリウム
とフェノールとのモル比が0.85：1になるように、50％
水酸化カリウム水溶液を加えた。以上のようにして、水
溶性フェノール樹脂の水溶液を得た。この水溶液に、表
１に示した種々のシランカップリング剤を、表１に示し
た割合で加え、各種の粘結剤水溶液組成物を得た。この
粘結剤水溶液組成物中の粘結剤組成物量（固形分含量）
は、いずれも50％であった。
水溶液中に、所定量のフェノールを加え、攪拌・溶解し
た。この溶液を80℃に保持しながら、フェノール1モル
に対して、2モルのホルムアルデヒドを徐々に加えた。
なお、ホルムアルデヒドは、50％ホルムアルデヒド水溶
液の状態で添加した。そして、フェノールとホルムアル
デヒドとを80℃で反応させ、フェノール−ホルムアルデ
ヒド樹脂の重量平均分子量が3000に達する時点まで、即
ちこの溶液が所定の粘度に達するまで反応を続けた。こ
の反応が終了した後、室温まで冷却し、水酸化カリウム
とフェノールとのモル比が0.85：1になるように、50％
水酸化カリウム水溶液を加えた。以上のようにして、水
溶性フェノール樹脂の水溶液を得た。この水溶液に、表
１に示した種々のシランカップリング剤を、表１に示し
た割合で加え、各種の粘結剤水溶液組成物を得た。この
粘結剤水溶液組成物中の粘結剤組成物量（固形分含量）
は、いずれも50％であった。
【００１７】
【表１】
【００１８】［粘結剤組成物２の合成及び調整］フェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂の重量平均分子量が2000に
達する時点まで反応を続ける以外は、［粘結剤１の合成
及び調整］と同様にして、水溶性フェノール樹脂の水溶
液を得た。この水溶液に、表２に示した種々のシランカ
ップリング剤を、表２に示した割合で加え、各種の粘結
剤水溶液組成物を得た。この粘結剤水溶液組成物中の粘
結剤組成物量（固形分含量）は、いずれも50％であっ
た。
ール−ホルムアルデヒド樹脂の重量平均分子量が2000に
達する時点まで反応を続ける以外は、［粘結剤１の合成
及び調整］と同様にして、水溶性フェノール樹脂の水溶
液を得た。この水溶液に、表２に示した種々のシランカ
ップリング剤を、表２に示した割合で加え、各種の粘結
剤水溶液組成物を得た。この粘結剤水溶液組成物中の粘
結剤組成物量（固形分含量）は、いずれも50％であっ
た。
【００１９】
【表２】
【００２０】［粘結剤組成物３の合成及び調整］ ［粘結剤組成物２の合成及び調整］で得られた水溶性フ
ェノール樹脂の水溶液25重量部と、四硼酸ナトリウム・1
0水和物5重量部と、50％水酸化カリウム5重量部とを混
合した後、これに表３に示した種々のシランカップリン
グ剤を、表３に示した割合で加え、種々の粘結剤水溶液
組成物を得た。
ェノール樹脂の水溶液25重量部と、四硼酸ナトリウム・1
0水和物5重量部と、50％水酸化カリウム5重量部とを混
合した後、これに表３に示した種々のシランカップリン
グ剤を、表３に示した割合で加え、種々の粘結剤水溶液
組成物を得た。
【００２１】
【表３】
【００２２】実施例１〜８及び比較例１〜５ 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、硬化剤で
あるトリアセチン0.3重量部を添加混練した後、続けて
［粘結剤組成物１の合成及び調整］で得られた粘結剤組
成物を1.5重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmｈのテストピース枠に充填し、自硬性鋳
型製造法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型
の24時間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定した。この結
果を表１に示した。
あるトリアセチン0.3重量部を添加混練した後、続けて
［粘結剤組成物１の合成及び調整］で得られた粘結剤組
成物を1.5重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmｈのテストピース枠に充填し、自硬性鋳
型製造法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型
の24時間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定した。この結
果を表１に示した。
【００２３】実施例９〜13及び比較例６〜10 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、［粘結剤
組成物２の合成及び調整］で得られた粘結剤組成物を固
形分で2.0重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmｈのガス用テストピース枠に充填し、珪
砂100重量部に対して0.8重量部の蟻酸メチルを注入し、
ガス硬化性鋳型造型法でテスト鋳型を得た。そして、こ
のテスト鋳型の24時間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定
した。この結果を表２に示した。
組成物２の合成及び調整］で得られた粘結剤組成物を固
形分で2.0重量部となるように添加混練し、その後直ち
に50mmφ×50mmｈのガス用テストピース枠に充填し、珪
砂100重量部に対して0.8重量部の蟻酸メチルを注入し、
ガス硬化性鋳型造型法でテスト鋳型を得た。そして、こ
のテスト鋳型の24時間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定
した。この結果を表２に示した。
【００２４】実施例14〜18及び比較例11〜15 耐火性粒状材料である珪砂100重量部に対し、［粘結剤
組成物３の合成及び調整］で得られた粘結剤組成物を3.
0重量部となるように添加混練し、その後直ちに50mmφ
×50mmｈのガス用テストピース枠に充填し、炭酸ガスを
通気（10リットル×2分間）させ、ガス硬化性鋳型造型
法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型の24時
間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定した。この結果を表
３に示した。
組成物３の合成及び調整］で得られた粘結剤組成物を3.
0重量部となるように添加混練し、その後直ちに50mmφ
×50mmｈのガス用テストピース枠に充填し、炭酸ガスを
通気（10リットル×2分間）させ、ガス硬化性鋳型造型
法でテスト鋳型を得た。そして、このテスト鋳型の24時
間後の圧縮強度（kg／cm2）を測定した。この結果を表
３に示した。
【００２５】以上の実施例と比較例とを参照すれば明ら
かなとおり、水溶性フェノール樹脂に、一分子中に４個
以上のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能
型シランカップリング剤を添加してなる粘結剤組成物を
使用した場合には、一分子中に３個以下のアルコキシ基
よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカップリン
グ剤を添加してなる粘結剤組成物を使用した場合に比
べ、得られた鋳型の圧縮強度を高めることができる。
かなとおり、水溶性フェノール樹脂に、一分子中に４個
以上のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能
型シランカップリング剤を添加してなる粘結剤組成物を
使用した場合には、一分子中に３個以下のアルコキシ基
よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカップリン
グ剤を添加してなる粘結剤組成物を使用した場合に比
べ、得られた鋳型の圧縮強度を高めることができる。
【００２６】
【作用及び発明の効果】以上説明したように、本発明に
係る水溶性フェノール樹脂を主体とする粘結剤組成物に
は、カップリング剤として一分子中に４個以上のアルコ
キシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカッ
プリング剤が含有されている。このカップリング剤は、
一分子中に４個以上のアルコキシ基を持っているので、
フェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料の表面に存在
するシラノール基とを強固に結合すると考えられる。従
って、本発明に係る粘結剤組成物を使用して得られた鋳
型は、その強度が従来の鋳型よりも向上するという効果
を奏する。
係る水溶性フェノール樹脂を主体とする粘結剤組成物に
は、カップリング剤として一分子中に４個以上のアルコ
キシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シランカッ
プリング剤が含有されている。このカップリング剤は、
一分子中に４個以上のアルコキシ基を持っているので、
フェノール樹脂と珪砂等の耐火性粒状材料の表面に存在
するシラノール基とを強固に結合すると考えられる。従
って、本発明に係る粘結剤組成物を使用して得られた鋳
型は、その強度が従来の鋳型よりも向上するという効果
を奏する。
Claims (7)
- 【請求項１】 水溶性フェノール樹脂よりなる粘結剤
と、一分子中に４個以上のアルコキシ基よりなる加水分
解性基を持つ多官能型シランカップリング剤とを含有す
ることを特徴とする鋳型製造用粘結剤組成物。 - 【請求項２】 多官能性シランカップリング剤として、
一分子中に６個以上のアルコキシ基よりなる加水分解性
基を持つものを用いる請求項１記載の鋳型製造用粘結剤
組成物。 - 【請求項３】 アルコキシ基がメトキシ基又はエトキシ
基である請求項１又は２記載の鋳型製造用粘結剤組成
物。 - 【請求項４】 水溶性フェノール樹脂100重量部に対し
て、多官能型シランカップリング剤が0.01〜10重量部含
有されている請求項１及至３のいずれか一項に記載の鋳
型製造用粘結剤組成物。 - 【請求項５】 耐火性粒状材料と、請求項１及至４のい
ずれか一項に記載の鋳型製造用粘結剤組成物とを混練し
て、硬化剤によって該鋳物製造用粘結剤組成物を硬化さ
せることを特徴とする鋳型の製造方法。 - 【請求項６】 耐火性粒状材料に、一分子中に４個以上
のアルコキシ基よりなる加水分解性基を持つ多官能型シ
ランカップリング剤を接触させた後、水溶性フェノール
樹脂よりなる粘結剤を添加及び混練して、硬化剤によっ
て該粘結剤を硬化させることを特徴とする鋳型の製造方
法。 - 【請求項７】 硬化剤として、有機エステル及び／又は
炭酸ガスを用いる請求項５又は６記載の鋳型の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04309377A JP3123031B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04309377A JP3123031B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126378A true JPH06126378A (ja) | 1994-05-10 |
| JP3123031B2 JP3123031B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=17992276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04309377A Expired - Fee Related JP3123031B2 (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 鋳型製造用粘結剤組成物及び鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123031B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015123479A (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 花王株式会社 | 自硬性鋳型の製造方法、鋳型用粘結剤キット、及び鋳型用組成物 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6071036B2 (ja) * | 2012-04-26 | 2017-02-01 | 裕幸 奥田 | 乗り物用音響器 |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP04309377A patent/JP3123031B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3123031B2 (ja) | 2001-01-09 |
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