JPH0638971B2 - 鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents
鋳型用粘結剤組成物Info
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- JPH0638971B2 JPH0638971B2 JP61021667A JP2166786A JPH0638971B2 JP H0638971 B2 JPH0638971 B2 JP H0638971B2 JP 61021667 A JP61021667 A JP 61021667A JP 2166786 A JP2166786 A JP 2166786A JP H0638971 B2 JPH0638971 B2 JP H0638971B2
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- JP
- Japan
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- ketone
- resin
- mold
- weight
- binder composition
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- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸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、耐火性粒状材料に酸硬化性樹脂と酸
性触媒を作用させて鋳型を製造する自硬性及びガス硬化
性コールドボックスに使用される、改良された粘結剤組
成物に関するものである。
る。更に詳しくは、耐火性粒状材料に酸硬化性樹脂と酸
性触媒を作用させて鋳型を製造する自硬性及びガス硬化
性コールドボックスに使用される、改良された粘結剤組
成物に関するものである。
従来、鋳物工場で中子及び主型を製造するに当たり、産
業廃棄物公害の低減、生産性の合理化、迅速性等、種々
の利点より有機自硬性及びガス硬化性コールドボックス
を使用する鋳型製造法がガラス、セメント等無機系粘結
剤を使用する製造法に替わり採用されるようになった。
業廃棄物公害の低減、生産性の合理化、迅速性等、種々
の利点より有機自硬性及びガス硬化性コールドボックス
を使用する鋳型製造法がガラス、セメント等無機系粘結
剤を使用する製造法に替わり採用されるようになった。
有機自硬性及びガス硬化性コールドボックスを使用する
鋳型の製造法としては、フラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を酸触媒にて硬化させる方法と、ポリオールと
ポリイソシアネートをアミン触媒にて硬化させるウレタ
ン樹脂系のものがある。
鋳型の製造法としては、フラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を酸触媒にて硬化させる方法と、ポリオールと
ポリイソシアネートをアミン触媒にて硬化させるウレタ
ン樹脂系のものがある。
この中、ウレタン系樹脂を使用した鋳型は、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やすい等の欠点が
ある。それに対してフラン系樹脂を使用した酸硬化型プ
ロセスは前記の難点を解決する方法として近年主流にな
りつつある。
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やすい等の欠点が
ある。それに対してフラン系樹脂を使用した酸硬化型プ
ロセスは前記の難点を解決する方法として近年主流にな
りつつある。
酸硬化性鋳型は鋳型製造時に省エネルギーであり、鋳型
製造速度が速く、速度コントロールが安易であり、製造
された鋳型品質、鋳物の寸法精度、品質が優れる等、従
来の無機粘結剤法及びウレタン系樹脂法よりも優れた特
徴を数々有するが、次の欠点をも有する。
製造速度が速く、速度コントロールが安易であり、製造
された鋳型品質、鋳物の寸法精度、品質が優れる等、従
来の無機粘結剤法及びウレタン系樹脂法よりも優れた特
徴を数々有するが、次の欠点をも有する。
即ち、鋳鋼鋳物の場合に熱間割れが生ずることである。
鋳鋼鋳物の熱間割れとは溶湯が鋳型に鋳込まれた時、溶
湯の熱エネルギーにより鋳型は急熱膨張を発生させる。
また溶湯は熱エネルギーを鋳型等に放出しながら凝固し
ていくため収縮して行く。その際、鋳物と鋳型の界面で
は、正逆の応力集中が発生する。特に肉厚変化が大き
く、角度の小さいコーナー部分では鋳物側の強度が鋳型
側の強度に負けて、鋳物にクラックを発生させる現象が
鋳鋼鋳物の熱間割れである。この熱間割れが発生すると
鋳物不良となり、製品化するためには補修等の仕上げ工
数を増大させたり、又、製品化できずに不良率を増大さ
せるため、鋳物生産性を阻害する原因となる。
鋳鋼鋳物の熱間割れとは溶湯が鋳型に鋳込まれた時、溶
湯の熱エネルギーにより鋳型は急熱膨張を発生させる。
また溶湯は熱エネルギーを鋳型等に放出しながら凝固し
ていくため収縮して行く。その際、鋳物と鋳型の界面で
は、正逆の応力集中が発生する。特に肉厚変化が大き
く、角度の小さいコーナー部分では鋳物側の強度が鋳型
側の強度に負けて、鋳物にクラックを発生させる現象が
鋳鋼鋳物の熱間割れである。この熱間割れが発生すると
鋳物不良となり、製品化するためには補修等の仕上げ工
数を増大させたり、又、製品化できずに不良率を増大さ
せるため、鋳物生産性を阻害する原因となる。
本発明者らは上記の問題点を解決すべく鋭意研究の結
果、鋳鋼鋳物の熱間割れを大幅に改善し、鋳物生産性を
更に向上させるための酸硬化性鋳型用粘結剤組成物とし
て、特定のケトン樹脂と酸硬化性樹脂とからなる酸硬化
性粘結剤組成物を使用することにより、上記の問題点が
改良できることを見い出し、本発明に到達した。
果、鋳鋼鋳物の熱間割れを大幅に改善し、鋳物生産性を
更に向上させるための酸硬化性鋳型用粘結剤組成物とし
て、特定のケトン樹脂と酸硬化性樹脂とからなる酸硬化
性粘結剤組成物を使用することにより、上記の問題点が
改良できることを見い出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、酸硬化性樹脂を粘結剤とする鋳型製造
法に用いられる粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂40
〜90重量％、及び下記に示すケトン(A)とアルデヒト(B)
との縮合物であり数平均分子量が300〜1,500の範囲にあ
るケトン樹脂60〜10重量％を配合せしめてなることを特
徴とする鋳型用粘結剤組成物を提供するものである。
法に用いられる粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂40
〜90重量％、及び下記に示すケトン(A)とアルデヒト(B)
との縮合物であり数平均分子量が300〜1,500の範囲にあ
るケトン樹脂60〜10重量％を配合せしめてなることを特
徴とする鋳型用粘結剤組成物を提供するものである。
ケトン(A)： メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセト
フェノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノ
ンからなる群から選ばれる１種又は２種以上のケトン。
フェノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノ
ンからなる群から選ばれる１種又は２種以上のケトン。
アルデヒド(B)： ホルムアルデヒド（パラホルムアルデヒド及びトリオキ
サンのような重合体形態のものも包含する）、アセトア
ルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、
アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、アニスアルデヒド及びシンナムアルデヒドからなる
群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒド。
サンのような重合体形態のものも包含する）、アセトア
ルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、
アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、アニスアルデヒド及びシンナムアルデヒドからなる
群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒド。
本発明において使用されるケトン(A)としては上記に示
すものが挙げられるが、好ましくはシクロヘキサノンで
ある。
すものが挙げられるが、好ましくはシクロヘキサノンで
ある。
又、本発明において使用されるアルデヒド(B)としては
上記に示すものが挙げられるが、好ましくは脂肪族アル
デヒドであり、更に好ましくはホルムアルデヒド及びパ
ラホルムアルデヒドである。
上記に示すものが挙げられるが、好ましくは脂肪族アル
デヒドであり、更に好ましくはホルムアルデヒド及びパ
ラホルムアルデヒドである。
本発明に用いられるケトン樹脂は、上記のケトン(A)と
アルデヒド(B)とを常法により反応させて得られる。
アルデヒド(B)とを常法により反応させて得られる。
本発明に用いられるケトン樹脂の数平均分子量は、Vapo
r PressureOsmometerを用い、クロロホルム溶液（0.7〜
14.3ｇ／）について40℃で測定した数平均分子量が30
0〜1,500の範囲である必要があり、好ましくは400〜1,0
00の範囲である。この範囲より小さい分子量のケトン樹
脂及び大きい分子量のケトン樹脂を用いた場合には充分
な鋳型強度が得られない。
r PressureOsmometerを用い、クロロホルム溶液（0.7〜
14.3ｇ／）について40℃で測定した数平均分子量が30
0〜1,500の範囲である必要があり、好ましくは400〜1,0
00の範囲である。この範囲より小さい分子量のケトン樹
脂及び大きい分子量のケトン樹脂を用いた場合には充分
な鋳型強度が得られない。
本発明に用いられる酸硬化性樹脂とケトン樹脂の混合割
合は、酸硬化性樹脂40〜90重量％に対してケトン樹脂60
〜10重量％であり、好ましくは酸硬化性樹脂50〜80重量
％に対してケトン樹脂50〜20重量％である。ケトン樹脂
の混合割合が上記範囲よりも小さい場合にはケトン樹脂
混合の効果が認められず、又、上記範囲よりも大きい場
合には充分な鋳型強度が得られない。
合は、酸硬化性樹脂40〜90重量％に対してケトン樹脂60
〜10重量％であり、好ましくは酸硬化性樹脂50〜80重量
％に対してケトン樹脂50〜20重量％である。ケトン樹脂
の混合割合が上記範囲よりも小さい場合にはケトン樹脂
混合の効果が認められず、又、上記範囲よりも大きい場
合には充分な鋳型強度が得られない。
ケトン樹脂を酸硬化性樹脂に混合し、自硬性鋳型用粘結
剤として用いることは、特公昭51-26368号公報により既
に公知であるが、本発明者らは種々のケトン及びアルデ
ヒドからなるケトン樹脂を酸硬化性樹脂に混合すること
を詳細に検討した結果、数平均分子量が或る範囲の特定
のケトンとアルデヒドとの縮合物であるケトン樹脂に限
って充分な鋳型強度を付与すること及び鋳鋼の熱間割れ
低減に有効なことを見い出したのである。
剤として用いることは、特公昭51-26368号公報により既
に公知であるが、本発明者らは種々のケトン及びアルデ
ヒドからなるケトン樹脂を酸硬化性樹脂に混合すること
を詳細に検討した結果、数平均分子量が或る範囲の特定
のケトンとアルデヒドとの縮合物であるケトン樹脂に限
って充分な鋳型強度を付与すること及び鋳鋼の熱間割れ
低減に有効なことを見い出したのである。
本発明に用いられるケトン樹脂のメチロール％は、４〜
16％が好ましい、メチロール％の測定はケトン樹脂をア
ルカリ存在下でヨウ素にて酸化した後、酸性下で未反応
のヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する方法で行
った。
16％が好ましい、メチロール％の測定はケトン樹脂をア
ルカリ存在下でヨウ素にて酸化した後、酸性下で未反応
のヨウ素をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する方法で行
った。
ケトン樹脂のメチロール％が上記範囲より小さい場合に
は鋳型強度が小さい。又、上記範囲よりも大きい場合に
はケトン樹脂混合の効果が小さい。
は鋳型強度が小さい。又、上記範囲よりも大きい場合に
はケトン樹脂混合の効果が小さい。
又、芳香族ケトン及び／又は芳香族アルデヒドからなる
ケトン樹脂を用いた場合には、鋳鋼鋳物の熱間割れ低減
に対するケトン樹脂混合の効果が小さい。
ケトン樹脂を用いた場合には、鋳鋼鋳物の熱間割れ低減
に対するケトン樹脂混合の効果が小さい。
本発明においては、上記のような特定のケトン樹脂を使
用することにより、従来の酸硬化性鋳型の場合の鋳鋼の
熱間割れを大幅に改善することが可能となった。この理
由を推察してみると、酸硬化性樹脂の架橋密度が本発明
で用いる特定のケトン樹脂により適当な架橋密度に調整
され、そのために注湯時の熱エネルギーにより適度に軟
化し、鋳型のなりより性を向上せしめた結果、熱間割れ
の原因である鋳型と鋳物界面に発生する局部応力ひずみ
を鋳型側のなりより性により鋳型側に吸収せしめたこと
によると考えられる。
用することにより、従来の酸硬化性鋳型の場合の鋳鋼の
熱間割れを大幅に改善することが可能となった。この理
由を推察してみると、酸硬化性樹脂の架橋密度が本発明
で用いる特定のケトン樹脂により適当な架橋密度に調整
され、そのために注湯時の熱エネルギーにより適度に軟
化し、鋳型のなりより性を向上せしめた結果、熱間割れ
の原因である鋳型と鋳物界面に発生する局部応力ひずみ
を鋳型側のなりより性により鋳型側に吸収せしめたこと
によると考えられる。
本発明において、酸硬化性樹脂としてはフラン系樹脂、
フェノール系樹脂、尿素系樹脂、メラミン樹脂又はこれ
らの１種以上の共重合樹脂が使用されるが特に限定され
るものではない。
フェノール系樹脂、尿素系樹脂、メラミン樹脂又はこれ
らの１種以上の共重合樹脂が使用されるが特に限定され
るものではない。
本発明の粘結剤組成物を用いて、鋳型を製造するには、
先ず、耐火性粒状材料に、ケトン樹脂と酸硬化性樹脂と
から成る本発明の粘結剤組成物及び酸性触媒を周知方法
で混練することにより自硬性鋳型用組成物を得た後、こ
の自硬性鋳型用組成物から従来の自硬性鋳型製造プロセ
スをそのまま利用して鋳型を製造することができる。
先ず、耐火性粒状材料に、ケトン樹脂と酸硬化性樹脂と
から成る本発明の粘結剤組成物及び酸性触媒を周知方法
で混練することにより自硬性鋳型用組成物を得た後、こ
の自硬性鋳型用組成物から従来の自硬性鋳型製造プロセ
スをそのまま利用して鋳型を製造することができる。
本発明の粘結剤組成物の使用量は、耐火性粒状材料100
重量部に対して通常0.4〜10重量部、好ましくは0.6〜２
重量部である。また酸性触媒の使用量は、粘結剤組成物
100重量部に対して通常５〜80重量部、好ましくは20〜7
0重量部である。
重量部に対して通常0.4〜10重量部、好ましくは0.6〜２
重量部である。また酸性触媒の使用量は、粘結剤組成物
100重量部に対して通常５〜80重量部、好ましくは20〜7
0重量部である。
本発明の粘結剤組成物を用いて鋳型を製造する際に使用
される酸性触媒としては、直接酸硬化剤として使用す
る、硫酸、リン酸等の無機酸、及びトルエンスルホン
酸、キシレンスルホン酸等の有機スルホン酸等、鋳型中
で硬化剤を生成させて使用する、亜硫酸ガス、過酸化水
素等の無機過酸化物、又はメチルエチルケトンパーオキ
サイド(MEKPO)等の有機過酸化物が挙げられる。
される酸性触媒としては、直接酸硬化剤として使用す
る、硫酸、リン酸等の無機酸、及びトルエンスルホン
酸、キシレンスルホン酸等の有機スルホン酸等、鋳型中
で硬化剤を生成させて使用する、亜硫酸ガス、過酸化水
素等の無機過酸化物、又はメチルエチルケトンパーオキ
サイド(MEKPO)等の有機過酸化物が挙げられる。
又、耐火性粒状材料としては、硅砂、クロマイト砂、ジ
ルコン砂、オリビン砂等の無機耐火性粒状材料が使用さ
れる。
ルコン砂、オリビン砂等の無機耐火性粒状材料が使用さ
れる。
又、最終製品である鋳物の種類に関しては、鋳鋼のみな
らず、一般鋳鉄、特殊鋼等の鋳物材質により限定される
ものではない。
らず、一般鋳鉄、特殊鋼等の鋳物材質により限定される
ものではない。
以下、実施例をもって本発明の詳細を説明するが、本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例１〜３及び比較例１〜３ 常法により、各種ケトン及びアルデヒドを所定量の水酸
化ナトリウム触媒存在下で所定時間反応させ、反応終了
後、酢酸水溶液で中和し、次いで減圧濃縮して、表１に
示す各種ケトン樹脂を得た。ケトン樹脂の数平均分子量
はVapor Pressure Osmometerを用いて測定した。
化ナトリウム触媒存在下で所定時間反応させ、反応終了
後、酢酸水溶液で中和し、次いで減圧濃縮して、表１に
示す各種ケトン樹脂を得た。ケトン樹脂の数平均分子量
はVapor Pressure Osmometerを用いて測定した。
得られた種々のケトン樹脂35重量％を尿素変性フラン樹
脂65重量％に溶解して粘結剤組成物とした。
脂65重量％に溶解して粘結剤組成物とした。
得られた粘結剤組成物を用い、自硬性鋳型を製造し、下
記方法により圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ鋳込みテスト
を行った。
記方法により圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ鋳込みテスト
を行った。
結果を表１に示す。
＜圧縮強度の測定法＞ フリーマントル硅砂100重量部に対し、硬化剤として75
％パラトルエンスルホン酸水溶液を0.4重量部、上記粘
結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物を直ち
に50mmφ×50mmhのテストピース模型に充填し、常温に
おいて24時間後の圧縮強度を測定した。
％パラトルエンスルホン酸水溶液を0.4重量部、上記粘
結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物を直ち
に50mmφ×50mmhのテストピース模型に充填し、常温に
おいて24時間後の圧縮強度を測定した。
＜鋳鋼割れ鋳込みテスト条件＞ Ｉ．テスト用の自硬性鋳型の製造法 フリーマントル硅砂100重量部に対し、硬化剤として75
％パラトルエンスルホン酸水溶液を0.4重量部、上記粘
結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物を鋳鋼
テストピース模型に充填することにより製造した。
％パラトルエンスルホン酸水溶液を0.4重量部、上記粘
結剤組成物を１重量部添加混練した鋳型用混合物を鋳鋼
テストピース模型に充填することにより製造した。
II．鋳込み条件 (1)鋳込み温度：1550〜1560℃（出湯1600℃） (2)鋼 種：SC-42 (3)鋳込重量：約145kg（鋳放し90kg） (4)鋳込時間：11〜15秒 (5)チャージ出湯量：11トン (6)出湯から鋳込みまでの経過時間：約15分 (7)溶湯成分：Ｃ0.20％、Si0.36％、Mn0.69％、Ｐ0.016
％、Ｓ0.009％ III．鋳鋼テストピースの形状 600×300×300mm、厚さ20mmの箱型 実施例４〜６及び比較例４，５ 尿素変性フラン樹脂に溶解させるケトン樹脂（実施例２
で用いたケトン樹脂）の混合割合を表２に示すように変
えた粘結剤組成物を用い，実施例１〜３と同様の方法に
より圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ鋳込みテストを行っ
た。
％、Ｓ0.009％ III．鋳鋼テストピースの形状 600×300×300mm、厚さ20mmの箱型 実施例４〜６及び比較例４，５ 尿素変性フラン樹脂に溶解させるケトン樹脂（実施例２
で用いたケトン樹脂）の混合割合を表２に示すように変
えた粘結剤組成物を用い，実施例１〜３と同様の方法に
より圧縮強度の測定及び鋳鋼割れ鋳込みテストを行っ
た。
結果を表２に示す。
実施例７〜９ 常法により、種々反応量のシクロヘキサノン及び37％ホ
ルマリンを所定量の水酸化ナトリウム触媒存在下で所定
時間反応させた。反応終了後、酢酸水溶液で中和し、次
いで減圧濃縮した。得られた種々のケトン樹脂35重量％
を尿素変性フラン樹脂65重量％に溶解して粘結剤組成物
とした。実施例１〜３と同様の方法により圧縮強度の測
定及び鋳鋼割れ鋳込みテストを行った。
ルマリンを所定量の水酸化ナトリウム触媒存在下で所定
時間反応させた。反応終了後、酢酸水溶液で中和し、次
いで減圧濃縮した。得られた種々のケトン樹脂35重量％
を尿素変性フラン樹脂65重量％に溶解して粘結剤組成物
とした。実施例１〜３と同様の方法により圧縮強度の測
定及び鋳鋼割れ鋳込みテストを行った。
結果を表３に示す。
Claims (3)
- 【請求項１】酸硬化性樹脂を粘結剤とする鋳型製造法に
用いられる粘結剤組成物であって、酸硬化性樹脂40〜90
重量％、及び下記に示すケトン(A)とアルデヒド(B)との
縮合物であり数平均分子量が300〜1,500の範囲にあるケ
トン樹脂60〜10重量％を配合せしめてなることを特徴と
する鋳型用粘結剤組成物。 ケトン(A)： メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセト
フェノン、シクロヘキサノン及びメチルシクロヘキサノ
ンからなる群から選ばれる１種又は２種以上のケトン。 アルデヒド(B)： ホルムアルデヒド（パラホルムアルデヒド及びトリオキ
サンのような重合体形態のものも包含する）、アセトア
ルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、
アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、アニスアルデヒド及びシンナムアルデヒドからなる
群から選ばれる１種又は２種以上のアルデヒド。 - 【請求項２】前記ケトン樹脂の数平均分子量が400〜1,0
00の範囲である特許請求の範囲第１項記載の鋳型用粘結
剤組成物。 - 【請求項３】酸硬化性樹脂50〜80重量％及び前記ケトン
樹脂50〜20重量％を配合せしめてなる特許請求の範囲第
１項記載の鋳型用粘結剤組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021667A JPH0638971B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 鋳型用粘結剤組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61021667A JPH0638971B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 鋳型用粘結剤組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62179847A JPS62179847A (ja) | 1987-08-07 |
| JPH0638971B2 true JPH0638971B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=12061390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61021667A Expired - Lifetime JPH0638971B2 (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 鋳型用粘結剤組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638971B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2747059B2 (ja) * | 1989-10-19 | 1998-05-06 | 花王株式会社 | 鋳物製造法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57184548A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-13 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Binder composition for molding sand |
| JPS60158943A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-20 | Kaou Kueekaa Kk | 鋳型の製造方法 |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP61021667A patent/JPH0638971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62179847A (ja) | 1987-08-07 |
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