JPH11277180A - 鋳型用粘結剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲げ強度などの鋳型に必要な特性を維持しつ
つ、粘結剤被覆砂を金型または木型への吹き込む際に生
じる染み着きの現象を大幅に改善することにより、表面
状態の良好な鋳型を効率的に製造すること。 【解決手段】 鋳型用粘結剤として使用されるフェノー
ル樹脂、ポリイソシアネートの個々の、または両成分の
溶媒として炭素原子数１２〜１８の高級脂肪酸と炭素原
子数２〜４のアルコールより得られる高級脂肪酸エステ
ルを使用する。この高級脂肪酸エステルは単独で、又は
従来使用されている極性溶剤や高沸点芳香族炭化水素と
ともに使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳型を製造する際に
使用する粘結剤組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋳型を製造するために広く使用されてい
るポリウレタン系粘結剤として、しばしばポリオールと
してフェノール樹脂を、硬化剤としてポリイソシアネー
トを基本とする粘結剤が使用され、これらの粘結剤を粒
状骨材に添加混合し、触媒を添加することにより硬化反
応を行う方法は、自硬性鋳型法、コールドボックス鋳型
法としてよく知られている。これらの鋳型造型法は、各
種鋳物分野に生産性、鋳物品質、省エネルギーの観点か
ら無機系に代わって既に汎用的な造型方法となってい
る。しかしながら、自硬性鋳型法、コールドボックス鋳
型法により鋳造用の鋳型を製造する場合、粘結剤被覆砂
の吹き込みの際に、金型または木型表面に粘結剤被覆砂
が付着する「染み着き」という現象が生じやすいため、
鋳型の造型不良を引き起こし、鋳肌のきれいな鋳物を製
造するのが困難である。

【０００３】一般的には、染み着き現象を防止するた
め、毎回金型または木型の清掃をするか、離型剤を塗布
するなどの方法が採られている。このような従来の方法
は、生産性が低下し、あるいは離型剤の使用によるコス
トアップにもつながっている。また、亜麻仁油などの高
級脂肪酸を鋳型用粘結剤中に添加するなどの方法も公知
の技術であるが、高級脂肪酸は鋳型用粘結剤との相溶性
に問題があるため、添加量にも限度があり、染み着きの
現象を十分に解決するには至っていない。更に、高級脂
肪酸の添加は、フェノール樹脂とポリイソシアネートの
硬化反応を阻害するため、鋳型の強度が低下するという
問題点もある。特開平６−３２８１８９号公報には、フ
ェノール樹脂、ポリイソシアネート化合物、長鎖アルキ
ル基を有するモノイソシアネート化合物を必須成分とす
る粘結剤を用いた鋳型の製造方法、特開平９−２５３７
８６号公報では、脂肪酸モノメチルエステルを必須成分
とした鋳造型に使用されるポリウレタン系結合剤につい
て開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、曲げ強度な
どの鋳型に必要な物性を維持しつつ、金型または木型へ
粘結剤被覆砂を吹き込む際に生じる染み着き現象を改善
することにより、効率的、経済的に鋳型を製造すること
のできる方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決すべく鋭意研究の結果完成された鋳型用粘結剤であ
って、少なくとも反応組成物の一方に溶媒成分として、
炭素原子数１２〜１８の高級脂肪酸と炭素原子数２〜４
のアルコールからなる高級脂肪酸エステルを１〜３５重
量％使用することにより、粘結剤被覆砂を金型または木
型へ吹き込む際の、染み着き現象が大幅に改善されるこ
とを見いだし、本発明を完成するに至った。染み着き現
象を改善するためには、高級脂肪酸エステルの添加量が
１〜３５重量％必要であり、１重量％より少ないと染み
着き現象の改善効果が得られず、３５重量％より多いと
フェノール樹脂とポリイソシアネートの硬化反応を阻害
し鋳型の強度が低下する。特に望ましい添加量として
は、５〜２５重量％である。

【０００６】本発明における高級脂肪酸エステルは炭素
原子数１２〜１８の脂肪酸と炭素原子数２〜４のアルコ
ールからなることが必須であり、特にアルコールについ
て炭素原子数１では、炭素原子数２〜４の場合に比べ、
染み着き現象の改善効果が小さいか殆どない。このこと
は、鋳型造型時、溶媒として用いられる高級脂肪酸エス
テルが鋳型と金型との隙間にしみ出してくることにより
染み着き現象を改善するという理論より、染み着き現象
を改善するために使用する高級脂肪酸エステルが樹脂と
の相溶性が高すぎると、樹脂から高級脂肪酸がしみ出し
にくいために染み着き現象の改善効果が小さいと考えら
れる。また炭素原子数５以上では鋳型用粘結剤との相溶
性が悪く鋳型強度が低下する。

【０００７】本発明に用いられる高級脂肪酸エステルと
して、具体的には次の様なものが挙げられる。パルミチ
ン酸エチル、ステアリン酸エチル、オレイン酸エチル、
ラウリン酸エチル、ミリスチン酸エチル、リノール酸エ
チル、ミリスチン酸プロピル、パルミチン酸ブチル、ス
テアリン酸ブチル、オレイン酸ブチル、ミリスチン酸ブ
チル、リノール酸ブチル等である。また、これら脂肪酸
エステルの混合物の使用でも効果が得られる。特に好ま
しい高級脂肪酸エステルとしてはオレイン酸エチル、オ
レイン酸ブチル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ブ
チルが挙げられる。

【０００８】本発明に用いられる高級脂肪酸エステル
は、フェノール樹脂及びポリイソシアネートに対して単
独の溶媒として使用可能であるが、従来から使用されて
いる二塩基酸エステル類、環状ケトン類、高沸点芳香族
炭化水素類などの溶媒と共に使用することも可能であ
る。

【０００９】

【実施例】以下の実施例、比較例により詳細に本発明を
説明する。以下、「部」は「重量部を示す。

【００１０】（フェノール樹脂溶液の調製）フェノール
８００(8.5モル)部と９２％パラホルムアルデヒド５０
０部(15.3モル)と酢酸亜鉛２部を攪拌機、温度計を備え
たフラスコに取り、４５分で１００℃まで昇温し、この
温度で２．５時間還流反応を維持させ、屈折率が１．５
７０に達したところで、常圧脱水反応へ切り替えた。更
に昇温を行い、温度が１３５℃に達した後、この温度で
１．５時間維持し、屈折率が１．６２０に達したところ
で冷却を行い、フェノール樹脂を得た。このフェノール
樹脂に表１に示す溶剤を加え、フェノール樹脂溶液とし
た。

【００１１】

【表１】

【００１２】（ポリイソシアネート溶液の調製）ポリイ
ソシアネート１００部に、表２に示す溶剤を混合し目的
のポリイソシアネート溶液を調製した。

【００１３】

【表２】

【００１４】実施例１〜６及び比較例１〜２ （粘結剤被覆砂の調製）遠州砂１００部に対して、表１
に示すフェノール樹脂溶液と表２に示すポリイソシアネ
ートをそれぞれ１．０部の比率で添加して、品川式ミキ
サーで６０秒混練して粘着剤被覆砂を調製した。

【００１５】（鋳型の製造と曲げ強度の測定）これらの
粘結剤被覆砂をコールドボックス用造型機のサンドチャ
ンバー内に移し、１０×３０×８５ｍｍの曲げ強度測定
用テストピース作製金型にて造型した。次にトリエチル
アミンガスジェネレーターによりガッシングし、エアパ
ージを行った後、抜型を行い、曲げ強度を測定した。そ
の結果を表３に示す。

【００１６】

【表３】

【００１７】（染み着き性能の測定）前記粘結剤被覆砂
をサンドチャンバーへ入れ、次いで図１に示す金型に口
径２０ｍｍのブロー穴１よりブロー圧３ｋｇｆ／ｃｍ²
でブローした。金型２の底部には、染み着き評価用金属
片３を設置してある。次にトリエチルアミンガスをガッ
シングして硬化させた。直ちに抜型を行い、染み着き評
価用金属片３を取り出して秤量した。金属片３の試験開
始前と開始後の重量差を求めて、染み着き量を測定し
た。金属片の染み着きは取り除かずに、前記操作を計１
０回行い、その結果を表４に示した。

【００１８】

【表４】

【００１９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、炭素
原子数１２〜１８の高級脂肪酸と炭素原子数２〜４のア
ルコールより得られる高級脂肪酸エステルを用いた鋳型
用粘結剤を使用することにより、鋳型造型時に必要な曲
げ強度などの鋳型特性を維持しつつ、粘結剤被覆砂の型
への染み着き量を減少させることができるので、表面状
態の良好な鋳型を効率よく製造することができ、これら
の鋳型を用いることで鋳肌の良好な鋳物を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 染み着き性評価に使用した金型の断面図

【符号の説明】

１ 染み着き評価用金型吹き込み口 ２ 染み着き評価用金型 ３ 染み着き評価用金属片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応組成物として、フェノール樹脂と少
   なくとも分子中に２個以上のＮＣＯ基を含有するポリイ
   ソシアネートとからなる鋳型用粘結剤において、少なく
   とも反応組成物の一方に溶媒成分として、炭素原子数１
   ２〜１８の高級脂肪酸と炭素原子数２〜４のアルコール
   より得られる高級脂肪酸エステルを１〜３５重量％含む
   ことを特徴とする、染み着きの少ない鋳型を製造するた
   めの鋳型用粘結剤組成物。