JPH09296131A - 樹脂被覆砂及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実用性を損なうことがなく、成形品の機械的
強度を有意なレベルで向上させる樹脂被覆砂及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 パラトルエンスルホンアミドを１〜２０
重量％含有するフェノール樹脂系バインダーで砂を被覆
してなる樹脂被覆砂であり、また、砂１００重量部に対
し、フェノール樹脂１〜１０重量部とパラトルエンスル
ホンアミド０．０１〜１重量部を含有するフェノール樹
脂系バインダーで溶融被覆する樹脂被覆砂の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱金型で加圧成形、
流し込み成形、吹き込み成形等に使用される樹脂被覆砂
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェノール樹脂系バインダーで被覆した
砂は、シェルモールド用鋳型及び中子の製造やレジンコ
ンクリート（モルタルを含む）材料として複合建材の製
造等に使用されている。樹脂被覆砂の製造では、成形品
の高性能化、不良率の低下、コストダウンの観点から機
械的強度を改良する試みが行われている。このために、
フェノール樹脂を低分子量化して流れを良くする方法、
シランカップリング剤、アマイド系ワックス等の添加剤
を配合する方法などが広く行われている。

【０００３】しかしながら、フェノール樹脂を低分子量
化して流れを良くする方法は、固結等の実用性の問題か
ら低分子量化に限度がある。一方、シランカップリング
剤、アマイド系ワックス等の添加剤を配合する方法は、
ある程度の強度向上効果はあるものの、添加量に正比例
せず、あるところから効果が飽和してくる。また、両者
を併用する方法もあるが、飛躍的に強度を向上させるた
めには十分なものとはいえない。

【０００４】上記の方法以外にも、フェノール樹脂に各
種の添加剤を配合して成形品の強度を向上させようとす
る試みが行われてきた。例えば、特開昭５０−９８８４
７号公報には、ノボラック型フェノール樹脂にリン酸エ
ステル類又はフタル酸エステル類を０．５〜５．０重量
％添加するシェルモールド用樹脂組成物が記載され、特
開昭６３−１１７０５８号公報には、固形状フェノール
樹脂にフタル酸エステル類を２〜２０重量部配合する方
法が記載され、特開昭５９−１５６５３５号公報には、
フェノール樹脂にポリエステル系可塑剤を１〜１５重量
部含むシェルモールド用砂被覆用樹脂組成物が記載され
ている。

【０００５】これらの方法は、主として液状の可塑剤を
配合することによりフェノール樹脂の溶融時の流動性を
向上させるものであるが、樹脂被覆砂として使用する場
合、固結や硬化阻害等の実用性の問題から配合量に限度
がある。また、この樹脂被覆砂を成形した場合、有意な
レベルで機械的強度が向上するものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、実用性を損なうことがなく、成形品の機械的強
度を有意なレベルで向上させる樹脂被覆砂及びその製造
方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、パ
ラトルエンスルホンアミドを１〜２０重量％含有するフ
ェノール樹脂系バインダーで砂を被覆してなることを特
徴とする樹脂被覆砂であり、また、本発明は、砂１００
重量部に対し、フェノール樹脂１〜１０重量部とパラト
ルエンスルホンアミド０．０１〜１重量部を含有するフ
ェノール樹脂系バインダーで溶融被覆することを特徴と
する樹脂被覆砂の製造方法である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて使用する砂は、けい砂（例えば、３号、４号、５
号、６号、７号）、川砂、海砂、砕石（２〜５ｍｍ）、
軽石等が挙げられ、これらは単独又は混合物として使用
することができる。これらの内、特にけい砂が好まし
い。

【０００９】また、本発明において使用するフェノール
樹脂は、固形のものであれば制限はなく、フェノール、
クレゾール、キシレノール等のフェノール類と、ホルム
アルデヒドとを触媒の存在下で反応させて得られるもの
であればよく、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型フェノール樹脂及びこれらの変成フェノール
樹脂又はこれらの樹脂混合物が挙げられる。これらのフ
ェノール樹脂は、硬化剤の存在下又は非存在下で固形状
として使用される。

【００１０】一方、本発明でフェノール樹脂に配合する
パラトルエンスルホンアミドは、融点１３４〜１３９℃
の結晶性の白色固体である。フェノール樹脂との１５０
℃における相溶性は、フェノール樹脂中の含有率１〜２
０重量％の範囲では完全相溶である。このパラトルエン
スルホンアミドを、フェノール樹脂に配合してフェノー
ル樹脂系バインダーとする。

【００１１】パラトルエンスルホンアミドの配合割合
は、フェノール樹脂系バインダーの１〜２０重量％、好
ましくは２〜１５重量％がよい。パラトルエンスルホン
アミドの配合割合が１重量％より少ないと強度の向上効
果が顕著ではなく、２０重量％を超えると単なる増量剤
としての効果しか期待できず、成形時の硬化性も遅くな
る。また、樹脂被覆砂を製造する際、砂１００重量部に
対する配合割合は、フェノール樹脂が１〜１０重量部で
あり、パラトルエンスルホンアミドが０．０１〜１重量
部、好ましくは０．０３〜０．９重量部がよい。なお、
砂に対するフェノール樹脂の配合割合が少ないときは、
フェノール樹脂に対するパラトルエンスルホンアミドの
配合割合が上記の範囲を超えることがよいことがある。

【００１２】フェノール樹脂とパラトルエンスルホンア
ミドとの混合方法は、例えば、それぞれ粉状にして粉末
混合する方法、フェノール樹脂と共に粉砕して混合する
方法、溶融混合する方法、フェノール樹脂の反応又は脱
水工程で添加する方法などがあるが、これらに限定する
ものではない。少ない配合割合で強度の向上効果を引き
出すには、できるだけ均一に混合することが好ましく、
この点からこれらを溶融混合する方法がより効果的であ
る。また、予め混合することなく、樹脂被覆砂を製造す
る際に、両者を添加、混合してもよい。

【００１３】フェノール樹脂とパラトルエンスルホンア
ミドとを混合して得られた上記バインダーには、必要に
より各種添加剤、例えば、硬化促進剤、シランカップリ
ング剤等を配合することができる。また、このバインダ
ーには、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤、炭酸カ
ルシウム、ステアリン酸カルシウム等の滑剤、その他の
添加剤を配合することができる。これらは、予めバイン
ダーに配合してもよいが、樹脂被覆砂を製造する際に同
時又は別々に配合してもよい。

【００１４】上記バインダーを使用した本発明の樹脂被
覆砂の製造方法としては、ホットマーリング法等の公知
技術を用いることができる。例えば、予め１４０〜１８
０℃に加熱した砂をワールミキサー等の混練機に入れ、
これに上記バインダーの所定量を添加し、溶融させて樹
脂被覆してもよい。また、予め１４０〜１８０℃に加熱
した砂をワールミキサー等の混練機に入れ、これに、別
々に計量したフェノール樹脂とパラトルエンスルホンア
ミドの所定量を添加し、溶融被覆する。次に、必要によ
りヘキサメチレンテトラミンを溶解させた水を添加し、
さらに送風を行い、砂の塊が崩壊したところでステアリ
ン酸カルシウム等の滑剤を適量添加後、排出して樹脂被
覆砂を得る。

【００１５】本発明の樹脂被覆砂を成形して、シェルモ
ールド用鋳型及び中子、建材等の成形品を製造するに
は、例えば、加熱金型を使用する加圧成形、流し込み成
形、吹き込み成形等の公知の成形技術を適用することが
できる。これらの製造に本発明の樹脂被覆砂を使用する
ことにより、得られた成形品の機械的強度が向上する。
なお、本発明でいう機械的強度が向上したとは、フェノ
ール樹脂にパラトルエンスルホンアミドを配合しないと
きの強度を標準とし、これより有意なレベルで向上する
ことをいう。

【００１６】

【実施例】以下の実施例及び比較例において、樹脂被覆
砂の実用性の評価については、樹脂被覆砂の融着点を測
定した。また、樹脂被覆砂の強度の評価については、２
５０℃の加熱金型に樹脂被覆砂を流し込み、２０ｋｇ／
ｃｍ² に２分間保持した後、直ちに型を外し、１５０×
２０×２２．５ｍｍの試験片を６個作成し、これを常温
に冷却して、密度を測定した後、荷重速度２０ｍｍ／
分、スパン１００ｍｍで曲げ強度を測定し、平均値と標
準偏差を求めた。

【００１７】実施例１ 軟化点８６℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵化
学（株）製エスフェノールＮＫー８０００）９０重量部
と、パラトルエンスルホンアミド（融点１３５℃）１０
重量部とを１５０℃で溶融混合した後、固形化し、パラ
トルエンスルホンアミドを１０重量％含有したフェノー
ル樹脂系バインダーを得た。けい砂（フラタリーサンド
６号）１００重量部を、予め１６０℃に加熱し、品川式
卓上ミキサーに入れ、これに上記バインダー２．５重量
部を添加してけい砂に混合し、６０秒溶融被覆させる。
続いて、ヘキサメチレンテトラミン０．３重量部を水
１．５重量部に溶解させた水溶液を添加し、１５秒後に
ブロワーより送風し、砂の塊が崩壊したところで送風を
停止し、滑剤としてステアリン酸カルシウム０．０５重
量部を添加する。３０秒後に砂温７０〜８０℃で排出し
て、樹脂被覆砂を得た。この樹脂被覆砂を前記の評価方
法に従い、評価した。

【００１８】実施例２ パラトルエンスルホンアミドの含有量を３重量％とした
他は、実施例１と同様にして、樹脂被覆砂を製造し、評
価した。

【００１９】実施例３ パラトルエンスルホンアミドの含有量を１５重量％とし
た他は、実施例１と同様にして、樹脂被覆砂を製造し、
評価した。

【００２０】実施例４ けい砂（フラタリーサンド６号）１００重量部を予め１
６０℃に加熱し、品川式卓上ミキサーに入れ、これに軟
化点８６℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵化学
（株）ＮＫー８０００）２重量部と、パラトルエンスル
ホンアミド０．５重量部とを添加して、けい砂に６０秒
間混合し、溶融被覆させる。続いて、ヘキサメチレンテ
トラミン０．３重量部を水１．５重量部に溶解させた水
溶液を添加し、１５秒後にブロワーより送風し、砂の塊
が崩壊したところで送風を停止し、滑剤としてステアリ
ン酸カルシウム０．０５重量部を添加する。３０秒後に
砂温７０〜８０℃で排出して、樹脂被覆砂を得た。この
樹脂被覆砂を前記の評価方法に従い、評価した。

【００２１】実施例５ ノボラック型フェノール樹脂の添加量を２．４重量部、
パラトルエンスルホンアミドの添加量を０．１重量部と
した他は、実施例４と同様にして樹脂被覆砂を製造し、
評価した。

【００２２】比較例１ パラトルエンスルホンアミドの含有量を０重量％とした
他は、実施例１と同様にして、樹脂被覆砂を製造し、評
価した。

【００２３】比較例２ 軟化点８６℃のノボラック型フェノール樹脂（新日鐵化
学（株）製エスフェノールＮＫー８０００）１００重量
部に対し、シランカップリング剤（日本ユニカー（株）
製Ａー１１００）０．３重量部、エチレンビスステアロ
アミド（花王（株）製ＥＢＳパウダー）３重量部を１５
０℃で溶融混合した後、固形化してフェノール樹脂系バ
インダーを得た。パラトルエンスルホンアミドを配合し
ていない上記バインダーを用いた以外は、実施例１と同
様にして、樹脂被覆砂を製造し、評価した。

【００２４】比較例３ パラトルエンスルホンアミドの含有量を４０重量％とし
た他は、実施例１と同様にして、樹脂被覆砂を製造し、
評価した。

【００２５】比較例４ パラトルエンスルホンアミドにかえて、リン酸トリクレ
ジル（常温で液状）を添加し、リン酸トリクレジルの含
有量を５重量％とした他は、実施例１と同様にして、樹
脂被覆砂を製造し、評価した。

【００２６】比較例５ パラトルエンスルホンアミドにかえて、フタル酸ジブチ
ル（常温で液状）を添加し、フタル酸ジブチルの含有量
を１０重量％とした他は、実施例１と同様にして、樹脂
被覆砂を製造し、評価した。

【００２７】比較例６ パラトルエンスルホンアミドにかえて、ポリエステル系
可塑剤（大日本インキ化学工業（株）製ポリサイダーＷ
−４０００）を添加し、ポリエステル系可塑剤の含有量
を８重量％とした他は、実施例１と同様にして、樹脂被
覆砂を製造し、評価した。

【００２８】実施例１〜５及び比較例１〜６の評価結果
を表１に示す。なお、表１中、曲げ強度の欄の（ ）内
は標準偏差を表し、強度比は比較例１を１００としたと
きの強度比を表す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の樹脂被覆砂を用いると、その成
形品の機械的強度を有意なレベルで顕著に向上させるこ
とができる。また、成形時の実用性を損なうことなく、
成形品の高性能化、不良率の低下、コストダウンに寄与
することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パラトルエンスルホンアミドを１〜２０
   重量％含有するフェノール樹脂系バインダーで砂を被覆
   してなることを特徴とする樹脂被覆砂。
2. 【請求項２】 砂１００重量部に対し、フェノール樹脂
   １〜１０重量部とパラトルエンスルホンアミド０．０１
   〜１重量部を含有するフェノール樹脂系バインダーで溶
   融被覆することを特徴とする樹脂被覆砂の製造方法。