JPH062297B2 - 鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガス硬化性鋳型用粘結剤組成物に関するもので
ある。更に詳しくは、本発明は耐火性粒状物に酸硬化性
樹脂と酸化剤を添加混練し、型枠に成型後、ガス状又は
エロゾル状の二酸化硫黄を注入して鋳型を製造する所謂
酸硬化性コールドボックスに使用する改良された粘結剤
組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、中、高速で鋳型を製造するにはフェノール樹脂を
粒状耐火物に被覆した所謂コーテッドサンドを加熱硬化
して鋳型を製造するクローニング法が巾広く使用されて
いる。

しかし、鋳型製造時の省エネルギー、鋳型生産速度、更
に鋳型、鋳物の品質を改善するため、ガス状又はエロゾ
ル状物質で常温硬化させるコールドボックス鋳型製造法
が、クローニング法を代替する鋳型の製造法として鋳物
業界で真剣に導入が試みられて来ている。

コールドボックス法にはフラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を過酸化物を酸化剤として二酸化硫黄により硬
化させる酸硬化コールドボックスと、ポリオールとポリ
イソシアネートとをエロゾル状の第３級アミンを触媒と
して硬化するウレタンコールドボックスがある。

この中でウレタンコールドボックスを使用した鋳型は、
鋳物製造時の鋳砂の崩壊性が悪いとか、砂かみ、すくわ
れ、ピンホール、すす欠陥等の鋳造欠陥が発生し易い等
の欠点がある。

それに対して酸硬化コールドボックスは前記の難点を解
決する方法として近年急速に注目を集めている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

酸硬化性コールドボックス鋳型は鋳型製造時省エネルギ
ーである、鋳型製造速度が速い、製造された鋳型の品
質、鋳物の品質が優れる等、従来のクローニング法、ウ
レタンコールドボックス法よりも優れた特徴を数々有す
るが、改善すべき課題の解決は勿論のこと、これら優れ
た特徴を更に向上させることもまた望まれている。

本発明はその中でも特に鋳型の硬化初期強度、即ち鋳型
の製造速度を大幅に向上せしめた粘結剤組成物に関する
ものである。

従来より酸硬化性樹脂に予め水酸基に対してオルト位又
はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェノール
化合物を配合したり、或いは自硬性鋳型において硬化剤
にそれらフェノール化合物を配合し、使用することは公
知である。

酸硬化性コールドボックス鋳型製造法において上記フェ
ノール化合物を使用した際の効果はこれまで十分確認さ
れるには至っていなかったが、本発明の過程で大幅に鋳
型の硬化初期強度が向上することが見出された。

しかしながら、従来の如く酸硬化性樹脂に上記フェノー
ル化合物を配合した組成物は経時的増粘が著しく、その
結果として鋳型強度のみならず初期強度も低下する。

又、酸硬化性コールドボックス鋳型製造法における酸化
剤たる過酸化物に前記フェノール化合物を配合した組成
物は過酸化物の安定性を低下せしめ、その結果として鋳
型強度及び初期強度が低下したり、著しい場合は安全上
極めて危険である。

このような理由により酸硬化性コールドボックス鋳型製
造法において上記フェノール化合物は未だ実用化には至
っていなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究の結果、特定の酸硬化性樹脂を
主体とする樹脂成分Ａと、特に選ばれたフェノール化合
物を主体とする樹脂成分Ｂの２液からなる粘結剤組成物
により、他の性能を低下させることなく大幅に鋳型の初
期強度を向上せしめることを見出し本発明を完成するに
至った。

即ち、本発明は、酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物
を酸化剤として二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガ
ス硬化性鋳型用粘結剤組成物であって、フルフリルアル
コールとアルデヒドとの縮合物（以下フルフリルアルコ
ール／アルデヒド縮合物と略記する）、フェノール類と
アルデヒドとの縮合物（以下フェノール類／アルデヒド
縮合物と略記する）、メラミンとアルデヒドとの縮合物
（以下メラミン／アルデヒド縮合物と略記する）、及び
尿素とアルデヒドとの縮合物（以下尿素／アルデヒド縮
合物と略記する）からなる群から選ばれる単独もしくは
２種以上の混合物又は共縮合物である酸硬化性樹脂を主
体とする樹脂成分Ａと、予め水酸基に対してオルト位又
はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェノール
化合物の少なくとも１種を主体とする樹脂成分Ｂの２液
からなることを特徴とするガス硬化性鋳型用粘結剤組成
物を提供するものである。

本発明の粘結剤組成物により、実用的に鋳型の初期強度
を大幅に向上させることが可能となった。

又、前記樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの混合比を適正にする
ことによりその効果を一層向上ならしめることができ
る。その樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの混合比は重量比で10
0：１〜100：200が好ましく、更に好ましくは100：３〜
100：100である。この混合比以下では鋳型の硬化初期強
度の向上の効果は小さく、上記混合比以上では添加量に
伴う分だけの効果が認められなくなる。

又、前記樹脂成分Ｂは鋳物砂への濡れ性及び均一分散性
から、その粘度を25℃で１〜1000cpsにすることにより
尚一層硬化初期強度を向上ならしめることができる。粘
度が小さすぎると砂粒表面のミクロな孔中への樹脂の吸
着のため、有効な砂粒表面への樹脂のコーティングが阻
害される。粘度が大きすぎると鋳物砂及び樹脂成分Ａ中
への均一分散性が低下する。

尚、鋳物砂に対する樹脂成分Ａ及び樹脂成分Ｂの混練順
序は樹脂成分Ａ又は樹脂成分Ｂのいずれが先でも、又予
め樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂを鋳物砂への混練直前に混合
して鋳物砂へ添加しても良い。また樹脂成分Ａ及び樹脂
成分Ｂの添加は過酸化物を鋳物砂へ混練する前でもあと
でも差支えないが、混練砂の可使時間がより長い点から
過酸化物添加混練前の方が好ましい。

本発明における樹脂成分Ａはフルフリルアルコール、フ
ルフリルアルコール／アルデヒド縮合物、フェノール類
／アルデヒド縮合物、メラミン／アルデヒド縮合物、及
び尿素／アルデヒド縮合物からなる群から選ばれる単独
もしくは２種以上の混合物又は共縮合物である酸硬化性
樹脂を主体とするが、従来公知の変性剤の少なくとも一
種を配合もしくは共縮合させることもできる。その変性
率は20％以下であることが好ましい。変性剤を具体的に
例示すれば、クマロン・インデン樹脂、石油樹脂、ポリ
エステル、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール、エ
ポキシ樹脂、エチレン・ビニルアセテート、ポリビニル
アセテート、ポリブタジエン、ポリエーテル、ポリエチ
レンイミン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステ
ル、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、酢酸セル
ロース、キシレン樹脂、トルエン樹脂、ポリアミド、ス
チレン樹脂、ポリビニルホルマール、アクリル樹脂、ウ
レタン樹脂、ナイロン等のポリマー及びオリゴマーや、
リグニン、リグニンスルホン酸、ロジン、エステルガ
ム、植物油、ビチューメン、重油、カシューナット殻
液、バニリン、タンニン類等の天然物や、澱粉、コーン
スターチ、グルコース、デキストリン等の糖類及びその
誘導体や、レゾルシン残渣、クレゾール残渣、2,2,4-ト
リメチル-4-（ヒドロキシフェニル）クマロンとイソプ
ロペニルフェノールの反応副生物、テレフタル酸とエチ
レングリコールの反応副生物等の反応残渣及び副生物
や、ポリエチレングリコール等の多価アルコールや、ア
セトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン
類及びアルデヒドとの縮合物や、ジシアンジアミド、ア
クリルアミド、チオ尿素等のアミノもしくはイミノ化合
物及びそれらのアルデヒド縮合物や、フルフラール、グ
リオキザール等のアルデヒド化合物や、イソシアヌル酸
エステル、不飽和脂肪酸エステル等のエステル化合物な
どである。

また、樹脂成分Ａに用いられるフェノール類／アルデヒ
ド縮合物におけるフェノール類は例えばフェノール、ク
レゾール、キシレノール、レゾルシン等である。

更に、樹脂成分Ａにおけるアルデヒド縮合物に用いられ
るアルデヒドは、例えば、ホルムアルデヒド、グリオキ
ザール、アセトアルデヒド、パラホルムアルデヒド等の
アルデヒド化合物である。

本発明の樹脂成分Ｂを構成する予め水酸基に対してオル
ト位又はパラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェ
ノール化合物を具体的に例示すれば、m-クレゾール、3,
5-キシレノール、レゾルシン、カテコール、ヒドロキノ
ン、メチレンビスフェノール、フロログルシノール、ア
ルキルレゾルシンなどが挙げられる。これらフェノール
化合物を液状化、更に好ましくは25℃の粘度を１〜1000
cpsに調整する溶剤は、これらフェノール化合物を溶解
し、且つ鋳型強度に悪影響を与えないものであれば使用
可能であり、例えば、ベンゼン、キシレン等の芳香族炭
化水素や、メタノール、エタノール、フルフリルアルコ
ール等のアルコール類や、ジエチルエーテル、アニソー
ル、アセタール等のエーテル類や、アセトン、メチルエ
チルケトン等のケトン類や、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン等の複素環炭化水素や、酢酸メチル、酢酸エチル
等のエステル類や、エチレングリコール、グリセリン等
の多価アルコール類や、2-メトキシエタノール、2-エト
キシエタノール等のセロソルブ類や、2-メトキシエチル
アセテート、2-エトキシエチルアセテート、2-ブトキシ
エチルアセテート、2-フェノキシエチルアセテート等の
セロソルブアセテート類や、ジエチレングリコールモノ
エチルエーテルアセテート等のカルビトールアセテート
類等が挙げられる。

更に、鋳型強度をより向上させる目的でシランカップリ
ング剤を加えても差支えない。シランカップリング剤と
しては、例えば、γ-(2-アミノ）アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

又、前記樹脂成分Ａ及び樹脂成分Ｂに鋳型強度に大きな
障害を与えない範囲内で水分を含有させても差支えな
い。その範囲は｛（樹脂成分Ａ中の水分量）＋（樹脂成
分Ｂ中の水分量）｝／｛樹脂成分Ａ＋樹脂成分Ｂ｝が0.
2以下である。

鋳型を製造するには、本発明に係る粘結剤と共に耐火性
粒状材料として、石英質を主成分とする硅砂の他、ジル
コン砂、クロマイト砂、オリビン砂等が使用されるが、
特に限定されるものではない。

又、酸化剤として用いられる過酸化物としては、ケトン
系、芳香族系等の有機過酸化物及び過酸化水素等の無機
過酸化物が使用されるが、特に限定されるものではな
い。

〔実施例〕

以下実施例をもって本発明の詳細を説明するが、本発明
は本実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜７及び比較列１〜２ オーストラリア産フラタリー硅砂100重量部に、表-1に
示す如く、樹脂成分Ａとして酸硬化性樹脂を1.0重量
部、樹脂成分Ｂとして予め水酸基に対してオルト位又は
パラ位の電荷密度を高める置換基を有するフェノール化
合物の50％テトラヒドロフラン溶液0.3重量部及びMEKPO
系過酸化物0.4重量部を添加混練した混合物を25×25×2
50m/mの型枠内に加圧空気と共に吹き込んで充填し、次
いで二酸化硫黄ガスを混合物が充填された型枠内へ吹き
込んで鋳型を成型し、二酸化硫黄ガス吹き込み後30秒後
の鋳型曲げ強度を測定した。結果を表-1に示す。

実施例８〜12及び比較例３ オーストラリア産フラタリー硅砂100重量部に、樹脂成
分Ａとしてフルフリルアルコール／尿素／ホルムアルデ
ヒド縮合物及び樹脂成分Ｂとしてレゾルシン／エタノー
ル(60/40)溶液を表-2に示す混合比で、樹脂成分Ａの添
加量と樹脂成分Ｂの有効分の合計が1.4重量部になる様
添加し、更にMEKPO系過酸化物を0.4重量部添加・混練し
た混合物を25×25×250m/mの型枠内に加圧空気と共に吹
き込んで充填し、次いで二酸化硫黄ガスを混合物が充填
された型枠内へ吹き込んで鋳型を成型し、そして二酸化
硫黄ガスを吹き込んだ後30秒後の曲げ強度を測定した。

結果を表-2に示す。

実施例13及び14 樹脂成分Ａとしてフルフリルアルコール／尿素／ホルム
アルデヒド縮合物、樹脂成分Ｂとしてレゾルシン／エタ
ノール(60/40)溶液の50℃で所定日数放置後の粘度変化
及び実施例１〜７で示したと同様の方法で成型した鋳型
の30秒後の曲げ強度を観察した。比較例として樹脂成分
Ａに用いられたフルフリルアルコール／尿素／ホルムア
ルデヒド縮合物とレゾルシンの配合物(100/18)も同様に
観察した。結果を表-3に示す。

実施例15〜20及び比較例４ オーストラリア産フラタリー硅砂100重量部に対して、
樹脂成分Ａとしてフルフリルアルコール／尿素／ホルム
アルデヒド縮合物を１重量部、そして樹脂成分Ｂとして
表-4に示す配合比のアルキルレゾルシン／ブチルセロソ
ルブアセテート溶液を0.3重量部、及びMEKPO系過酸化物
を0.4重量部添加・混練した混合物を25×25×250m/mの
型枠内に加圧空気と共に吹き込んで充填し、次いで二酸
化硫黄ガスを混合物が充填された型枠内へ吹き込んで鋳
型を成型し、二酸化硫黄ガス吹き込み後30秒後の鋳型曲
げ強度に対する樹脂成分Ｂの粘度の影響を測定した。結
果を表-4に示す。

〔発明の効果〕 本実施例で明白の様に、本発明により、経時的増粘や鋳
型強度の低下等他の性能を低下させることなく、大幅に
鋳型の硬化初期強度を向上させることが可能となり、酸
硬化性コールドボックス鋳型製造法における鋳型の製造
速度を更に向上させることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸硬化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物を酸
   化剤として二酸化硫黄により鋳型を成型する際のガス硬
   化性鋳型用粘結剤組成物であって、フルフリルアルコー
   ル、フルフリルアルコールとアルデヒドとの縮合物、フ
   ェノール類とアルデヒドとの縮合物、メラミンとアルデ
   ヒドとの縮合物、及び尿素とアルデヒドとの縮合物から
   なる群から選ばれる単独もしくは２種以上の混合物又は
   共縮合物である酸硬化性樹脂を主体とする樹脂成分Ａ
   と、予め水酸基に対してオルト位又はパラ位の電荷密度
   を高める置換基を有するフェノール化合物の少なくとも
   １種を主体とする樹脂成分Ｂの２液からなることを特徴
   とするガス硬化性鋳型用粘結剤組成物。
2. 【請求項２】樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの重量比が100：
   １〜100：200である特許請求の範囲第１項記載の組成
   物。
3. 【請求項３】樹脂成分Ａと樹脂成分Ｂの重量比が100：
   ３〜100：100である特許請求の範囲第２項記載の組成
   物。
4. 【請求項４】樹脂成分Ｂの粘度が25℃で１〜1000cpsで
   ある特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記
   載の組成物。