JPH10501179A - 鋳造用樹脂 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ここには、鋳造用コア及びモールドの製造方法、製造されたコア及びモールド、砂バインダーが開示されている。バインダーは、適切な溶媒材料に溶解されイソシアネート材料で硬化するリグニンを含んでいる。使用されるリグニンは２％未満でナトリウムイオンを含んでいる。３より多くの官能基、好ましくは、少なくとも６つの官能基を有するポリエーテルポリオールが加えられる。スズ触媒は、この系において４原子価を有し、この系に溶解可能なものである。材料がこの系に加えられると、コアウオッシュ中の水に対するコア及びモールドの抵抗力が高められる。適切な材料は、ビスフェノールＡのプロピレンオキシド誘導体である。

Description

【発明の詳細な説明】 鋳造用樹脂 現在、鋳造業用サンドコア及びサンドモールドの湿態強度特性を改良する主要 な発明は、米国特許第４，８５１，４５７号に開示されているように、鋳造用樹 脂のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の代わりにリグニンを使用するものであ る。 本発明は、サンドコア及びモールドの湿態強度の改良に関する。この改良のひ とつの重要な観点は、自動鋳型のような高度生産設備において使用されるサンド コア、又は、サンドモールド、特にサンドコアの分野においてその引張強度を高 めることである。一般的に、これらのサンドコアは、コンベヤベルト上にサンド コアを落下させる高度生産自動設備によって生産される。従って、サンドコアを コンベヤベルトに落下させる時、他のコアに破損又は損傷を発生させないように 、サンドコアにできるだけ速く十分な湿態強度を有させることが重要である。サ ンドコアが損傷を受けると、欠陥があったり、廃棄処分になったりする鋳型がで きることもある。高度生産設備では、生産性向上のために、サンドモールドをで きるだけ早く型から取り出すことも重要である。型から取り出される前において 、モールドが十分な湿態強度を有していることが望ましいということは、サンド モールドにおいても同様である。従って、サンドモールドの強度が大きくなる程 、廃棄処分となる型は減少する。 本発明の第１の特徴は、リグニン中のナトリウムその他の無機イオンの含有量 (level)、すなわち、存在がサンドコアとサンドモールドの品質に大きく関与す るという発見にある。ナトリウムイオンが高すぎると、「高ナトリウムリグニン 」からなる鋳造樹脂は、鋳造時に使用できる製品に必要とされる十分且つ適切な 湿態強度を備えたサンドコアとサンドモールドを生産することができない。高レ ベルのナトリウム化合物又はその他の無機イオンは、様々な溶剤中におけるリグ ニンの溶解度に問題を生じさせる。また、それらは様々な触媒の活性にも影響す る。通常は再生利用が行なわれるため、これらの無機イオンは再生利用される鋳 造用サンド内で絶えず増加してしまう。 従って、ナトリウム及び／又はその他のイオンの含有量を所定レベル以下に保 つことにより、前述したこれらの問題を低減することが可能であり、優良な型を 製造する所定時間内でサンドコア及びサンドモールドに十分な湿態強度を備えさ せて、これらを生産することが可能であることが発見された。 リグニンが２％以上のナトリウムを含まず、好適には、リグニンに１％未満の ナトリウム又はその他の無機イオンしか含ませないことが望ましい。 サンドコア及びサンドモールドの湿態強度の改良のためのもうひとつの特徴も 発見に基づく。米国特許４，８５１，４５７号は、その技術の一部として、リグ ニンを、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、及び、その特許が樹脂系をある程 度変更すると説明しているＴＰ−４４０材料のようなポリオールに総て置換する ことを開示している。ＴＰ−４４０は３官能基のポリエーテルポリオールである 。サンドコア、又は、サンドモールドの湿態強度を所定時間内に改良するために 、ポリオールを、それより多くの官能基を備えたポリオール、すなわち、３つよ り多くの官能基を有するポリオールに置換させることがかなりの改良に関係する ことが発見された。多くの官能基を備えたポリオールを使用したサンドコア、又 は、サンドモールドは、より短時間でより大きな湿態強度を有する。プルラコー ル（Pluracol）９７５のようなポリオールを使用すると、特にその傾向が強い。 これはプルラコール９７５が６つの官能基を有するからである。プルラコール９ ７５は、プロピレンオキシドをサクロースに反応させて調製される。プルラコー ル（pluracol）２４０も使用することができる。これは１分子につき６つの反応 性水酸基を含む分子を調製する。この分子をＴＰ−４４０と比較すると、ＴＰ− ４４０は１分子につき３つしか反応性水酸基を持たないため、米国特許４，８５ ２，４５７号の実施例に記載されているように、前述した鋳造組成物中のＴＰ− ４４０をプルラコール９７５に代えることによって、より大きな湿態強度をより 短時間で出すことが可能であることが、鋳造用樹脂組成物の当業者には明らかで ある。これは、硬化過程で、リグニンとポリオール混合物がポリイソシアネート と反応し、高分子量の熱硬化性ポリマーを即座に生成するためである。これは砂 の全粒子を結合させてサンドコアあるいはサンドモールドを形成するポリマー系 である。このポリオールの使用は系が２％を越えるナトリウムを有するか否かで 効果に差異を生じる。 分子がより多くの官能基を有すると、その官能基は大きな分子量のポリマーを より速く生成させる。鋳造作業においてこれが意味するところは、短時間でより 大きな湿態強度が得られ、サンドコア及びサンドモールド製造のより高い生産性 が得られることである。また、大きな湿態強度はサンドコアおよび、サンドモー ルドが受ける損傷を殆どなくして、従って、高品質の型を生産することができる ことを意味する。 型の品質を改良する方法の一つとして、サンドコア、又は、モールドにコアウ ォッシュ（wash）を施すことである。型の品質を改良するために、コアウォッシ ュを行うことが一般的である。これは、コアウォッシュが溶解金属からの保護に 優れているからである。時には、溶解金属の温度は、鋼やステンレス金属のよう なある種の金属において３，０００°Ｆを超える。 一般的に、これらのコアウォッシュは様々な顔料、バインダー及び溶剤の混合 物である。ある場合では、溶剤はイソプロピルアルコールのようなアルコールで ある。アルコールは引火性の高い材料であるため、溶剤として水のみを使用して コアウォッシュを行うことが望ましい。しかしながら、水をベースとしたコアウ ォッシュ中に存在する水分は、サンドコアを弱くする傾向がある。これは非常に 深刻な問題を引き起こす。その理由は、サンドコアが弱くなると、使用できない くらいの割れや欠けを生じやすくなったり、損傷したサンドコアが品質の悪い製 品や廃棄処分となる型を生産したりするからである。また、弱くなったサンドコ アは、高温や溶融金属の腐食性に耐えることができなくなり、これによって品質 の悪い型や廃棄処分となる型を製造してしまう。 サンドコアのコアウォッシュ中の水分に対する抵抗力を改良すれば、それは商 業的に極めて有利である。サンドコアの水分に対する抵抗力を改良するために、 サンドコア、又は、サンドモールドを製造するために使用される樹脂は、水をベ ースとしたコアウォッシュ中の水分に対する抵抗力を備えていなければならない 。ここに開示された発明の一部として、樹脂又はイソシアネートを含む樹脂から なる樹脂系に所定の材料を加えられることが発見された。前記添加物は必要なら ば触媒系にも加えることができる。このような添加物は、水をベースとするコア ウォッシュ中の水分に対する抵抗力を改良することができる。硬化剤中のイソシ アネート基と反応できるような反応性官能基を添加物に含ませることができる。 この場合、添加物は、サンドコア、又は、サンドモールドを形成する砂の粒子を 結合させるために使用される樹脂系と反応するようになる。添加物の一例として は、ダウ樹脂５６５として知られている材料があり、これはビスフェノールＡの プロピレンオキシド誘導体である。 しかし、添加物は、硬化剤中のイソシアネート基と反応する反応官能基を含ま ない材料でもよい。このような添加物を、リグニン樹脂系、イソシアネート硬化 剤系又は触媒系と混合させることができる。また、水又は湿潤状態にある水蒸気 に対するサンドコア、又は、モールドの抵抗力を改良するために、テルペン樹脂 、テルペンフェノール(terpen phenolics)、クマロン−インデン樹脂、ロジン変 性フェノール、材料及び合成ワックス、並びに、石油樹脂などの材料を、混合物 に加てもよい。反応性のない水酸基を持つロジンエステルを加えることも可能で ある。 樹脂系にこのような材料を加えると、湿気、水分、水蒸気、湿気、及び、水を ベースとするコアウォッシュ中の水分に対するサンドコア、又は、モールドの抵 抗力が飛躍的に改良される。 イソシアネートと水酸基の間における触媒反応に使用される触媒の一つはスズ である。スズ触媒の利点は、反応率を増加させるだけでなく、多種のアミンと共 働的効果を有する点にある。スズ触媒とアミン触媒を組合せると、夫々の触媒を 別個に使用するよりも、ウレタン反応率を飛躍的に増加させることができる。こ れは鋳造作業において重要である。その理由は、反応の速度が速くなればなるほ ど、樹脂系の硬化が速くなる。これは種々のサンドコア、又は、サンドモールド が早期に湿態強度を強化するということである。サンドコア、又は、サンドモー ルドの強度が増せば、破損が減少して生産性が向上する。しかし、市場にあるス ズ触媒は、スズイオンが２原子価のスズ組成物をベースとしている。スズイオン が２原子価であると、このスズイオンは水の存在下で容易に酸化して４原子価の スズイオンになる。そのため、スズ組成物が樹脂系中で不溶性となり、その触媒 は活性を失う。これが生じると、樹脂系は完全に硬化せず、サンドコア及びサン ドモールドは十分な湿態強度を生じない。さらに、サンドコア及びサンドモール ドは極めて損傷しやすくなる。殆どの鋳造用砂はある量の湿気を含んでいるため 、通常含まれる湿気の量でも、２原子価のスズ触媒の触媒活性を喪失させるには 十分なものとなってしまう。 ４原子価のスズ組成物であるスズ触媒は、これらの樹脂系に可溶性であり非常 に良く機能することがわかった。これらのスズ４組成物は、湿気にさらされても 触媒活性を失わない。これらのスズ４組成物の使用により、本発明は、安定した 触媒系を、ポリオール添加剤の有無に係わらず、又は、系が２％を越えるナトリ ウムを含むか否かに係わらず、架橋剤、すなわち、硬化剤としてイソシアネート を使用する鋳造用樹脂に使用することができる。前記組成物は、エアプロダクト ・アンド・ケミカル(Air Products & Chemicals)製のDABCO T1402触媒と呼ばれ るジブチルスズビス（１−チオグリセロール）（dibutyltin Bis(1-Thioglycero l)）を含んでいても良い。 実施例１ 少なくとも１００ポンドの砂を混合する容量を備えた一般的な実験用鋳造用粉 砕機に、１００ポンドの鋳造用砂が投入されて混合された。炭酸プロピレン（ア ルコケミカル製の溶液）に、２％未満のナトリウム又は他の水溶性無機イオンを 含むリグニンを混合し、１ポンドの５０％リグニン溶液が調製された。次いで、 この樹脂溶液が砂に加えられ、２分間混合された。次いで、この混合物に、０． ４ポンドのＰａｐｉ２７（ポリメチレン ポリフェニル イソシアネート）が加 えられ、１分間混合された。この鋳造用混合物がコアにモールドされ、コアを迅 速に硬化させ、十分な湿態強度を付与して型から取り出せるように、第三アミン を含む不活性ガスがコアを通過させられた。次いで、この硬化したコアが砂コア 用容器に配置され、型内に溶融鋳鉄が注がれた。溶融鉄がコアを囲繞し、そして 、十分に冷却されて、鋳造された鉄部品が型から取り出された。このコアは良品 を製造しただけでなく、溶融金属からの熱が樹脂を破壊して、金属が固まった後 はコアが収縮して、鋳造物の内部から砂を容易に取り出すことができるものであ っ た。これは、ポリイソシアネートで然るべく硬化されたリグニン分子がコアを形 成し、そのコアが十分な湿度強度を有しているだけでなく、溶融金属が固まるま での間、溶融金属からの熱に耐え得るのに十分な強度を有していることを示して いた。さらに、リグニン分子は直ちに破壊され、砂は容易に取り出すことができ るものであった。 リグニンをクラフトソーダリグニン(kraft soda lignin)で置換して、同じ実 施例が繰り返された。 Ｐａｐｉ２７をＭｏｎｄｕｒ ＰＦの７０％溶液で置換して、最初と同じ実施 例が繰り返された。Ｍｏｎｄｕｒ ＰＦとは、プロピレングリコールモノメチル エーテルアセテートの末端がイソシアネート基となった市場で入手できるプレポ リマーである。 ０．４ポンドのＰａｐｉ２７を、０．２４ポンドのＰａｐｉ、芳香族ポリイソ シアネート及び０．２５ポンドの末端がイソシアネート基のプレポリマーである Ｍｏｎｄｕｒ ＰＦのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート７０ ％溶液で置換して、最初と同じ実施例が繰り返された。 ＤＢＥ中における１ポンドの５０％リグニン溶液を炭酸プロピレンに溶解した １ポンドのリグニン溶液に置換して、最初と同じ実施例が繰り返された。 １ポンドのリグニンを、０．３ポンドのリグニン、０．１ポンドのプルラコー ル１０１、ポリエーテルポリオール、０．５ポンドの炭酸プロピレン、及び、溶 媒からなる１ポンドのリグニン混合物に置換して、最初と同じ実施例が繰り返さ れた。 これらの追加的な実施例において、製造されたコアは、最初の実施例において 製造されたものに匹敵していた。 実施例２ この実施例は、種々の物理特性を発揮させるために、クラフトリグニンに、プ ルラコール９７５のようなポリエーテルポリオール又はＢＡＳＦのポリエーテル ポリオール混合物を混合できることを示している。少なくとも１００ポンドの鋳 造用砂を混合する容量を備えた一般的な実験用鋳造用粉砕機に、１００ポンドの 鋳造用砂が投入されて混合され、１ポンドのリグニンポリエーテルポリオール混 和物がこの砂に加えられた。リグニンポリエーテルポリオール混和物は、１部の クラフトリグニンと１部のプルラコール９７５ポリエーテルポリオール（プロピ レンオキシド及びサクロースと、水酸基の数が３９０の＋６の官能基及びＤＢＥ 溶液（ジメチルグルタレート(glutarate)、ジメチルアジペート(adipate)ジメチ ルサクシネート−デュポン−を混合した脂肪族ジメチルエステル）反応生成物） からなる。この混合物は２分間混合され、次いで、０．４ポンドのＰａｐｉ２７ 、ポリエチレンポリフェニルイソシアネートがこの混合物に加えられて１分間混 合 された。この鋳造用混合物がコアにモールドされ、コアを迅速に硬化させ、十分 な湿態強度を付与して型から取り出せるように、第三アミンを含む不活性ガスが コアを通過させられた。次いで、この硬化したコアが砂コア用容器に配置され、 型内に溶融鋳鉄が注がれた。溶融鉄がコアを囲繞し、そして、十分に冷却されて 、鋳造された鉄部品が型から取り出された。このコアは良品を製造し、鋳造物の 内部から砂を容易に取り出すことができた。 リグニンをクラフトソーダリグニンで置換して、最初と同じ実施例が繰り返さ れた。 ０．５ポンドのＰａｐｉ２７を０．８ポンドのＭｏｎｄｕｒ ＰＦの７０％溶 液で置換して、最初と同じ実施例が繰り返された。Ｍｏｎｄｕｒ ＰＦとは、プ ロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの末端がイソシアネート基と なった市場で入手できるプレポリマーである。 これらの追加的な実施例において、製造されたコアは、最初の実施例において 製造されたものに匹敵していた。 実施例３ この実施例はスズ触媒の使用を示している。スズ触媒の中には、硬化速度を速 める４原子価（ＤＡＢＣＯ Ｔ１４０２として知られる）のスズイオンが入って いる。スズ触媒とアミン触媒の組合せは硬化速度の共働的効果を奏する。コアが 不活性ガス流（すなわち、窒素）中でアミンに曝されなければならない時間を短 縮することができ、これによって生産性を改良することができる。少なくとも１ ００ポンドの鋳造用砂を混合する容量を備えた一般的な実験用鋳造用粉砕機に、 １００ポンドの鋳造用砂が投入されて混合され、この混合物にＢＢＥ（ジメチル グルタレート(glutarate)、ジメチルアジペート(adipate)、ジメチルサクシネー ト−デュポン−を混合した脂肪族ジメチルエステル）中における１ポンドの５０ ％リグニン溶液と芳香族イソシアネートが加えられて１分間混合された。ＤＡＢ ＣＯＴ１４０２は０．２％の量で加えられた。 鋳造用混合物がコアにモールドされ、コア中の樹脂を迅速に硬化させ、十分な 湿態強度を付与して型から取り出せるように、第三アミンを含む不活性ガスがコ アを通過させられた。スズ触媒の存在によって、コアをアミンガスに曝す時間が 少なくとも４０％短縮した。次いで、この硬化したコアが、外部も砂コアをする 中に配置され、型内に溶融鋳鉄が注がれた。溶融鉄がコアを囲繞し、そして、十 分に冷却されて、鋳造された鉄部品が型から取り出された。このコアは良品を製 造し、部品の内部から砂を容易に取り出すことができた。 リグニンをクラフトソーダリグニン(kraft soda lignin)で置換して、同じ実 施例が繰り返された。 ０．５ポンドのＰａｐｉ２７を、０．８ポンドのＭｏｎｄｕｒ ＰＦの７０％ 溶液で置換して、最初と同じ実施例が繰り返された。Ｍｏｎｄｕｒ ＰＦとは、 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの末端がイソシアネート基 となった市場で入手できるプレポリマーである。 これらの追加的な実施例において、製造されたコアは、最初の実施例において 製造されたものに匹敵していた。 コアを製造するために使用される砂の樹脂の量は、かなりの量になる。しかし 、これらは、コアを囲繞する砂モールドを製造するのに使用される材料に比べる と僅かである。この外側モールドは、不活性ガス流中のアミンガスを使用して硬 化されない。これは、砂樹脂のイソシアネート混合物に触媒又は触媒の組合物を 添加することによって硬化される。この混合物を完全に混合すると、硬化が直ち に始まり、通常は７分以内に、それは十分な湿態強度を有するように硬化し、砂 に所定の形状を形成させるような通常は木型である上型及び下型から砂モールド を取り出すことができた。 実施例４ 少なくとも１００ポンドの鋳造用砂を混合する容量を備えた一般的な実験用鋳 造用粉砕機に、１００ポンドの鋳造用砂が投入され、混合された。ＤＢＥ（ジメ チルグルタレート、ジメチルアジペート、ジメチルサクシネート−デュポン−を 混合した脂肪族ジメチルエステル）の１ポンドの５０％リグニン溶液を準備した 。この溶液は、５％のＤｏｗ樹脂５６５を含んでいる。次いで、これが砂に加え られ、１分間混合された。次いで、０．０１ポンドのアミン触媒が混合物に加え られ、２０秒間だけ混合された。この鋳造用混合物がコア及び外側砂モールドに モールドされ、数分以内にコアは十分な湿態強度を呈し、それをモールドから取 り出すことができた。この硬化したコア及び外側砂モールドが共に配置され、溶 融鋳造鉄がモールド内に注がれた。溶融鉄がコアを囲繞し、そして、十分に冷却 されて、鋳造された鉄部品が砂モールドから取り出された。取り出された部品は コア及び外側砂モールドの輪郭に沿った良品であり、リグニンがコア及び外側砂 モールドのバインダーとして働いていることを示していた。 リグニンをクラフトソーダリグニンで置換して、同じ実施例が繰り返された。 ０．５ポンドのＰａｐｉ２７を、０．８ポンドのＭｏｎｄｕｒ ＰＦの７０％ 溶液で置換して、最初と同じ実施例が繰り返された。Ｍｏｎｄｕｒ ＰＦとは、 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの末端がイソシアネート基 となった市場で入手できるプレポリマーである。 適宜条件下で溶剤でなくポリオールにリグニンを溶解させたり懸濁させたりで きることは当業者にとって明らかである。 これらの追加的な実施例において、製造されたコアは、最初の実施例において 製造されたものに匹敵していた。 本発明の他の内容は、リグニンタイプのポリオールの使用が、鋳造時及び他の 材料にとって商業上極めて有利であるという発見に基づく。リグニン分子がプロ ピレンオキシド、エチレンオキシド又は他のオキシラン材料と反応したとき、リ グニン分子の物理特性が大きく変化するからである。大きな効果の１つは、リグ ニン分子の溶解特性の大きな変化である。純粋はリグニン分子は、高いパーセン テージに酸素を含み溶媒を必要とし、鋳造樹脂系で使用される炭化水素溶媒に比 べてこれらの溶媒は非常に高価である。従って、リグニン分子をプロピレンオキ シド又は他のオキシラン材料と反応させることによって、高価でない炭化水素溶 媒を使用ことができる。また、リグニン分子の他の大きな変化は粘度特性である 。リグニン分子がプロピレンオキシド又は他のオキシランを含む材料と反応する ことによって、鋳造用樹脂の最終的な粘度が同じ固相レベルで非常に小さくなる からである。鋳造用樹脂の粘度は、非常に重要な要素である。その理由は、砂コ ア、又は、モールドを製造するためには、樹脂と砂の混合物を型に投入するまで に、砂にイソシアネートを混合しなければならず、鋳造用樹脂を限られた時間内 に処理しなければならないからである。高粘度の鋳造用樹脂は混合されにくく、 砂を均一に混合させることがない。従って、この混合物から製造する砂コア、又 は、砂モールドは、適切な湿態強度を有することがなく、未反応の樹脂を高い濃 度で含む部分を生成する。未反応の樹脂は、溶融金属が砂コア、又は、砂モール ドに接触したとき、鋳造物に大きな損傷を与える。また、リグニンをできるかぎ り多く含むリグニンベースのポリオールを調製すると大きな効果が得られる。こ れは、リグニンポリオールの生成過程において、いくつかの調合物が大量の水を 含んでもよいためである。水はプロピレンオキシドと反応し、ポリエーテルポリ オールを多く生成する。この場合の好ましい反応は、プロピレンオキシド又は他 のオキシラン材料をできるかぎり多くのリグニンと反応させることにある。リグ ニンポリオールを調製する過程において、このましい反応は、僅かな水の存在下 でリグニンとプロピレンオキシドとを反応させることにある。水を少なくするこ とによって、プロピレンオキシド又は他のオキシランを含む材料との副反応を低 減することができる。この方法では、リグニン分子とプロピレンオキシド又は他 のオキシラン含む材料との反応を集中的に生じさせることができる。 ここには、プロピレンオキシド、エチレンオキシド又は他のオキシランを含む 材料と反応したリグニン材料を使用する鋳造用樹脂を調製する方法が開示されて いる。このような材料は、ナトリウム、カリウム又は他のイオンを２％未満で含 むことが好ましい。この結果得られたリグニンポリオールには、少なくとも２１ ％のリグニンを含ませるべきである。 鋳造用樹脂の粘度を小さくするために炭化水素溶媒を使用した方法； リグニンをベースにしたポリオールを基礎とした鋳造用樹脂の粘度を小さくす るために酸素添加溶媒を使用する方法； リグニンをベースにしたポリオールを基礎とした鋳造用樹脂の粘度を小さくす るために炭化水素溶媒及び酸素添加溶媒の組合せを使用する方法； リグニン分子をエチレンオキシドでキャップ(cap)し、リグニンをベースにし たポリオールに、リグニンをベースにしたポリオールの反応性を高める第１ヒド ロキシス(primary hydroxis)を含ませる方法； 末端に第１水酸基を有するポリオールを生成するように、リグニンをベースに した分子又はポリオールを分子に反応させる方法。 プロピレンオキシドとリグニン分子の反応物は、官能基として第２水酸基を末 端に有するリグニンベースのポリオールを生成する。しかし、ウレタン化学にお いては、第２水酸基は、第１水酸基ほどイソシアネートと反応しやすいものでは ない。このこのは、鋳造分野においては商業的にかなり有利である。第１水酸基 は、その速い反応性によって、、第２水酸基を含む樹脂より速く架橋すなわち硬 化することを意味する。砂コア、又は、砂モールドは短時間において適切な湿態 強度を有することを意味する。また、生産性が向上し、損傷及び廃棄処分となる 鋳型が少なくなることを意味する。 実施例５ コアを製造するために使用される砂の樹脂の量は、かなりの量になる。しかし 、これらは、コアを囲繞する砂モールドを製造するのに使用される材料に比べる と僅かである。この外側モールドは、不活性ガス流中のアミンガスを使用して硬 化されない。それは、砂樹脂のイソシアネート混合物に触媒又は触媒の組合物を 添加することによって硬化される。この混合物を完全に混合すると、硬化が直ち に始まり、通常は７分以内に、それは十分な湿態強度を有するように硬化し、砂 に所定の形状を形成させるような通常は木型である上型及び下型から砂モールド を取り出すことができた。 少なくとも１００ポンドの鋳造用砂を混合する容量を備えた一般的な実験用 鋳造用粉砕機に、１００ポンドの鋳造用砂が投入され、混合された。そして、０ ．８ポンドのリグニンポリオール（これは、リグニンとポリオールオキシドの反 応生成物である）と０．２ポンドのＰＭアセテート（プロピレングリコールモノ メチルエーテルアセテート）を含む１ポンドの混合物が砂に加えられ、そして、 １分間混合された。芳香族イソシアネートである０．８ポンドのＰａｐｉ２７が 混合物に加えられ、１分間混合された。次いで、０．０１ポンドのアミン触媒、 すなわち、フェニルプロピルピリディンが混合物に加えられ、２０秒間だけ混合 された。この鋳造用混合物がコア及び外側砂モールドにモールドされ、数分以内 にコアは十分な湿態強度を呈し、それをモールドから取り出すことができた。こ の硬化したコア及び外側砂モールドが共に配置され、溶融鋳造鉄がモールド内に 注 がれた。溶融鉄がコアを囲繞し、そして、十分に冷却されて、鋳造された鉄部品 が砂モールドから取り出された。取り出された部品はコア及び外側砂モールドの 輪郭に沿った良品であり、リグニンがコア及び外側砂モールドのバインダーとし て働いていることを示していた。 実施例６ コアを製造するために使用される砂の樹脂の量は、かなりの量になる。しかし 、これらは、コアを囲繞する砂モールドを製造するのに使用される材料に比べる と僅かである。この外側モールドは、不活性ガス流中のアミンガスを使用して硬 化されない。それは、砂樹脂のイソシアネート混合物に触媒又は触媒の組合物を 添加することによって硬化される。この混合物を完全に混合すると、硬化が直ち に始まり、通常は７分以内に、それは十分な湿態強度を有するように硬化し、砂 に所定の形状を形成させるような通常は木型である上型及び下型から砂モールド を取り出すことができた。 少なくとも１００ポンドの鋳造用砂を混合する容量を備えた一般的な実験用 鋳造用粉砕機に、１００ポンドの鋳造用砂が投入され、混合された。そして、０ ．６ポンドのリグニンポリオール（これは、リグニンとポリオールオキシドの反 応生成物である）と、０．２ポンドのリグニンと、０．２ポンドの炭酸プロピレ ンを含む１ポンドの混合物が砂に加えられ、そして、１分間混合された。芳香族 イソシアネートである０．８ポンドのＰａｐｉ２７が混合物に加えられ、１分間 混合された。次いで、０．０１ポンドのアミン触媒、すなわち、フェニルプロピ ルピリディンが混合物に加えられ、２０秒間だけ混合された。この鋳造用混合物 がコア及び外側砂モールドにモールドされ、数分以内にコアは十分な湿態強度を 呈し、それをモールドから取り出すことができた。この硬化したコア及び外側砂 モールドが共に配置され、溶融鋳造鉄がモールド内に注がれた。溶融鉄がコアを 囲繞し、そして、十分に冷却されて、鋳造された鉄部品が砂モールドから取り出 された。取り出された部品はコア及び外側砂モールドの輪郭に沿った良品であり 、リグニンがコア及び外側砂モールドのバインダーとして働いていることを示し ていた。参考として、米国特許第４，８５１，４５７号が、リグニン、イソシア ネート、溶媒及び触媒の相対的な量を決定するためにここに用いられるべきであ る。 本発明は、その好適実施例を特に強調して詳細に説明したが、当業者にとって 本発明の要旨から離れることなく種々の変更及び改変を行い得ることを理解すべ きである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．イソシアネートを含み適切な溶媒材料に溶解されたリグニンを砂に混合し、 前記混合物をコア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、前記リグニ ン及びイソシアネートを前記砂の重量に対して１／４％乃至１０％の範囲で存在 させ、前記リグニンに２％末満のナトリウム又は他の無機イオンを含ませた、砂 コア、又は、モールドを製造する方法。 ２．３より多くの官能基を有するポリオールを前記混合物に加えた、第１項の方 法。 ３．４原子価のスズ組成物のスズ触媒を前記混合物に加える、第１項の方法。 ４．４原子価のスズ組成物のスズ触媒を前記混合物に加える、第２項の方法。 ５．水に対するコア又はモールドの抵抗力を増大させるために、ビスフェノール Ａのプロピレンオキシド誘導体を前記混合物に加える、第１項の方法。 ６．水に対するコア又はモールドの抵抗力を増大させるために、ビスフェノール Ａのプロピレンオキシド誘導体を前記混合物に加える、第２項の方法。 ７．水に対するコア又はモールドの抵抗力を増大させるために、ビスフェノール Ａのプロピレンオキシド誘導体を前記混合物に加える、第３項の方法。 ８．水に対するコア又はモールドの抵抗力を増大させるために、ビスフェノール Ａのプロピレンオキシド誘導体を前記混合物に加える、第４項の方法。 ９．適切な溶媒材料に溶解されたリグニンとイソシアネートの混合物に混合され た砂粒子を有し、前記リグニン及びイソシアネートが前記砂の重量に対して１／ ４％乃至１０％の範囲で存在し、前記リグニンが２％未満のナトリウム又は他の 無機イオンを含む、固相に硬化し得る鋳造用コア又はモールド組成物。 10．４原子価のスズ触媒を含む、第８項の鋳造用コア又はモールド。 11．３より多くの官能基を有するポリオールを含む、第８項の鋳造用コア又はモ ールド。 12．水に対するコア又はモールドの抵抗力を増大させるために、ビスフェノール Ａのプロピレンオキシド誘導体を含む、第８項の鋳造用コア又はモールド。 13．イソシアネートを含み適切な溶媒材料に溶解されたリグニンを砂に混合し、 前記混合物をコア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、前記リグニ ン及びイソシアネートを前記砂の重量に対して１／４％乃至１０％の範囲で存在 させ、前記混合物に４原子価のスズ触媒を含ませた、砂コア、又は、モールドを 製造する方法。 14．イソシアネートを含み適切な溶媒材料に溶解されたリグニンを砂に混合し、 前記混合物をコア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、前記リグニ ン及びイソシアネートを前記砂の重量に対して１／４％乃至１０％の範囲で存在 させ、前記混合物に３より多くの官能基を有するポリオールを含ませた、砂コア 、又は、モールドを製造する方法。 15．イソシアネートを含み適切な溶媒材料に溶解されたリグニンを砂に混合し、 前記混合物をコア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、前記リグニ ン及びイソシアネートを前記砂の重量に対して１／４％乃至１０％の範囲で存在 させ、前記混合物にビスフェノールＡのプロピレンオキシド誘導体を含ませた、 砂コア、又は、モールドを製造する方法。 16．イソシアネートを含み、リグニンとプロピレンオキシドの反応生成物を砂に 混合し、前記混合物をコア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、前 記リグニン反応生成物とイソシアネートを砂の重量に対して１／４％乃至１０％ の範囲で存在させた、砂コア、又は、モールドを製造する方法。 17．リグニン及びプロピレンオキシドの反応生成物とイソシアネートとを混合し た砂粒子を有し、前記リグニン反応生成物及びイソシアネートが前記砂の重量に 対して１／４％乃至１０％の範囲で存在する、固相に硬化し得る鋳造用コア又は モールド組成物。 18．リグニン及びプロピレンオキシドの反応生成物と、リグニンと、イソシアネ ートと、適切な溶媒材料との混合物を有する樹脂を砂に混合し、前記混合物をコ ア、又は、モールドに形成して該混合物を硬化させ、リグニン及びプロピレンオ キシドの反応生成物と、リグニンと、イソシアネートと、適切な溶媒材料 の総てを前記砂の重量に対して１／４％乃至１０％の範囲で存在させた、砂コア 、又は、モールドを製造する方法。