JPS5855146A - シエルモ−ルド用フエノ−ル樹脂粘結剤およびそれを用いてなるレジンコ−テツドサンド - Google Patents

シエルモ−ルド用フエノ−ル樹脂粘結剤およびそれを用いてなるレジンコ−テツドサンド

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JPS5855146A
JPS5855146A JP15383481A JP15383481A JPS5855146A JP S5855146 A JPS5855146 A JP S5855146A JP 15383481 A JP15383481 A JP 15383481A JP 15383481 A JP15383481 A JP 15383481A JP S5855146 A JPS5855146 A JP S5855146A
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松島　紀照
Tosaku Amakawa
天川　東作
Shigeru Nemoto
茂 根本
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤および
それを用いてなるレジンコーテツドサンドに関するもの
であシ、特に、鋳型への注湯時に発生するクラックを防
止し、また鋳型の崩壊性を向上するフェノール樹脂粘結
剤およびそれを用いたレジンコーテツドサンドに関する
ものである。
従来、シェルモールド法として、一般にフェノール類と
ホルムアルデヒド類をモル割合が１＝０．６〜０．９に
て酸性触媒下で反応したノｌラック型フェノール樹脂に
硬化剤としてヘキサメチレンテトラミ／ｌ″用い、ある
いは、フェノール類とホルムアルデヒド類のモル割合が
１＝１〜３にて、アルカリ性触媒下で反応した固形のレ
ゾール型フェノール樹脂では、そのまま加熱した鋳物用
砂粒と混合して、レジンコーテツドサンドを製造し、鋳
型を生産するドライホットコート法が知られている。し
かしながら従来のフェノール樹脂は、一般忙鋳型への注
湯時に鋳型にクラックが発生しやすいという欠点がある
。
それは、注湯時の高熱によるコーテツドサンドの急熱膨
張に起因すると考えられる。これを解決するため、樹脂
またはコーテツドサンドにクッション効果のある物質を
添加して鋳型に柔軟性をもたせる゛と共に鋳型の膨張率
を小さくして、クラックの発生を防止する方法がとり入
れられている。クツショノソして従来、ビンゾール、ビ
スフェノールＡ、石油系樹脂、ロジ／などが使用されて
いる。これらは、いずれも鋳型の膨張率を低下し、クラ
ックの発生の防止にある程度の効果はあるが、注湯時熱
分解や揮発を起こして悪臭を発生したシ、あるいは、注
湯後の鋳型の崩壊性が悪いという欠点があった。
本発明者らは、これらの欠点を克服すべく、鋭意研究し
た結果、砂糖類とフェノール類とを酸性触媒下で反応後
、次いで、ホルムアルデヒドと酸性触媒下で反応させて
得られる砂糖類変性ノーラック型フェノール樹脂または
砂糖類とフェノール類とを酸性触媒下で反応後、次いで
ホルムアルデヒドとアルカリ性触媒下で反応させそ得ら
れる砂糖類変性レゾール製フェノール樹脂ｔ−鋳物用砂
粒に被覆したレジン；−テッドサンドを使用することに
より、鋳型のクラック発生を防止するとともに、崩壊性
を向上できることを見出した。
更に、発明の詳細を述べる。
砂糖類は一般に主成分はショ糖であるが、カンショ糖と
テンサイ糖とがあり、また、製法工程によシ含ミツ糖と
分ミツ抛、精製程度により粗糖、精製糖、色相により白
砂糖、赤砂糖、黒砂糖、あるいは加工形態により粉糖、
角砂糖、氷砂糖などに分類されるが、いずれも本発明に
使用が可能である。砂糖類とフェノール類ｔｍ性触媒下
で加熱すると、反応し結合する。しかし、中性またはア
ルカリ性触媒下では＃１とんど反応しない。砂糖類とフ
ェノール類の反応及びホルムアルデヒドとの反応に係る
酸性触媒と（−ては、硫酸、塩酸、硝酸、硼酸、リン酸
、などの無機酸、およびパラトルエンスルホン酸、ベン
ゼンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸クロライド、キシ
レンスルホン酸、蓚酸、マレイン酸、蟻酸、酢酸、コハ
ク酸などの有機酸が使用できる　砂糖類とフェノール類
を酸性触媒下で反応させた後、次いでホルムアルデヒド
と酸性下で反応した後、真空下で脱水すると、赤褐色な
いし黒褐色の砂糖類変性ノボラック型フェノール樹脂が
得られる。この樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒ
ドとを酸性触媒下で反応して得られる通常のノがラック
型フェノール樹脂と同様にヘキサメチレンテトラミン、
パラホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒド供与体を
添加し・加熱すると化学的３次元架橋構造が生成し、硬
化する。また、砂糖類とフェノールｇｉＩｔ−酸性触媒
下で反応させた後、次いで苛性ソーダ、苛性カリウム、
アンモニア水、アミン類、水酸化カルシウム、水酸化マ
グネシウム、生石灰などノアルカリ性触媒を添加し、ホ
ルムアルデヒドと反応した後、真空下で脱水すると、黄
褐色ないし黒褐色の砂糖類変性レゾール型フェノール樹
脂が得られる。この樹脂は、フェノール類トホルムアル
デヒドとがアルカリ性触媒下で反応して得られる通常の
レゾール型フェノール樹脂と同様に、その！１ま加熱す
ると化学的三次元構造が生成し、硬化する。
砂１１＋類変性フェノール樹脂の製造時、原料として使
用されるフェノール類はフェノール、クレゾール、キシ
レノール、カテコール、レゾルシ ラン、及びこれらの混合物などがあるが、ハイドロキノ
ン、アニリン、尿素、メラミン、カフニーナツトシェル
オイルなどにより、その一部をｗ換することが可能であ
り、またホルムアルデヒドは、ホルマリン、パラホルム
アルデヒド、トリオキサンなどから選ばれたアルデヒド
供与物質を使用する。
砂糖類とフェノール類の重量割合が砂糖類７０〜１０部
に対しフェノール３０〜９０部の範囲であれば本発明を
実施するための良好な樹脂が得られる。重量割合が砂糖
類１０部に対゛［、フェノール類がゾ）部を越えた場合
には注湯時のクラックの発生を防止しえず、また崩壊性
の良好なフェノ−が加部未満の場合、得られた樹脂の硬
化後の化学的三次元構造が粗になり、シェル鋳型の物性
値が低下する。ノブラック型フェノール樹脂を得る場合
、フェノール類１モルに対スるホルムアルデヒドのモル
割合が０．３〜０．９の範囲で、良好な樹脂が得られる
。モル割合が０．３未満の場合、得られた樹脂の硬化後
の化学的三次元構造が粗にな夛、シェル鋳型の物性値が
低下する。
また、モル割合が０．９を越えた場合、注湯時のクラン
クの発生を防止しえず、また、崩壊性の良好な樹脂が得
られない。レゾール型フェノ−ｊル樹脂を得る場合、フ
ェノール＠１モルに対するホルムアルデヒドのモル割合
が、１〜３の範囲で良好な樹脂が得られる。モル割合が
１未満　　１の場合、得られ虎樹脂の硬化速度が低下し
、また硬化後の化学的三次元構造が粗になり、シェ　　
ｊル鋳型の物性値が低下する。
一方、モル割合が３ｔ−越えた場合、注湯時の　　（ク
ラックの発生を防止しえず、また、″崩壊性の良好な樹
脂が得られない。
本発明をさらに好まし〈実施するためには、フェノール
樹脂に滑剤を内含させることである。
これら滑剤はシェル諸特性の向上を助長するとともに、
粘結剤の固結性や硬化性を改善できる。
この滑剤は通常の滑剤が使用できるが、エチレンビスス
テアリン酸アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイ
ド、オキシステアリン酸アマイド、ステアリン酸アマイ
ド、メチロールステアリン酸アマイドが好ましい。また
、との嘴削はフェノール樹脂の製造時、反応開始前、反
応中、および反応終了後のいずれのときに添加しても滑
剤を内含したフェノール樹脂ができる。
本発明が採用するコーテツドサンドの製造方去としては
、ドライホットコート法、セミホットコート法、コール
ドコート法、粉末溶剤法のハずれの方法であってもよい
、その夫々に対して両様を述べれば次のとおりである。
Ｄ　ドライホットコート法は、本発明で得られた固形の
樹脂ヲ１３０〜１４０℃に加熱した砂粒に添加被接して
なる方法。
■　コールドコート法は、樹脂をメタノールなどの溶剤
に溶解した液状の樹脂を砂粒に添加被覆してなる方法。
■　セミホットコート法は、上記の液状樹脂を８０〜１
００℃に加熱した砂粒に添加被覆してなる方法。
■　粉末溶剤法は、固形の樹脂を粉砕して得られる粉末
状の樹脂の樹脂を砂粒に添加した後、さらにメタノール
などの溶剤を添加し被榎してなる方法。
上記方法の中で本発明をさらに好まし〈実施するにはド
ライホットコート法が推奨される。
以下、本発明を実施例により説明する。しかし、本発明
は、これら実施例によって限定されるものではない。ま
た、各実施例、および比較例に記載されている「部」お
よび「チ」は、すべて「重量部」「重量％」を示す。
製造例１ 冷却器と攪拌器付き反応釜を準備し、これにフェノール
１０００部、砂糖４２９部、濃硫酸７部を仕込み後徐々
に昇温した。温度が１００℃ｒｃおいて、１８０分間砂
糖とフェノールを反応後、ｐＨを測定したところ０．８
であった。これに３７饅ホルマリン４３１部を仕込み、
９６℃にて１２０分間さらに反応した。次いで、ここで
消石灰９部を加えて中和した。メチレンビスステアリン
酸アマイド１０部を添加し、混合分散させた後、真空下
で脱水反応を行ない、砂糖変性ノボラック型フェノール
樹脂１３２０部を得た。
製造例２ 冷却器と攪拌器付き反応釜を準備し、これにフェノール
１０００部、砂糖１０００部、ノ母うドルエンスルホ／
酸１５部を仕込み後、徐々に昇温し友。
温度が１００℃において、２４０分間砂糖とフェノール
を反応後、ｐＨを測定したところ１．２であった。これ
に３７チホルマリン５１８部を仕込み、％℃にて匍分間
、さらに反応した。次いで５ｔ）％苛性ソーダ水（資）
部と２８％アンモニア水２００部、および３７　％ホル
マリン１２０６部を仕込み、％℃にてＩ分間反応した。
これにエチレンビスステアリン酸アマイード１５部を添
加し、混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない、
砂糖変性レゾール型フェノール樹脂２３５０ｍを得た。
比較製造例１ 冷却器と攪拌器付き反応釜を準備し、これに７工ノール
１０００部、３７チホルマリン６５０部、および蓚酸１
０部を仕込み後、徐々に昇温した。温度が９６℃に達し
てから１２０分間、反応後、メチレンビスステアリン酸
アマイド１０部を添加し、混合分散させた後、真空下で
脱水反応を行ない、ノがラック型フェノール樹脂９７０
部を得た。
比較製造例２ 冷却器と攪拌器付き反応釜に、フこノール１０００部、
３７チホルマリン１５５３部および５０チ苛性ソ一ダ水
印部と２８％アンモニア水１６０部を仕込み、徐々に昇
温した。温度が％℃に達してから（資）分間反応後、エ
チレンビスステアリン酸アマイド４０部を添加し、混合
分散させた後、真空下で脱水反応を行ない、レゾール型
フェノール樹脂１０６０部を得た。
冷却器と攪拌機付き反応釜ｆ：準備し、これにフェノー
ル９００部、カシューナツトシェルオイル１００部、砂
糖４２９部、濃硫酸１０部を仕込み後、徐々に昇温した
。温度が１００℃において２４０分間砂糖とフェノール
、およびカシューナツトシェルオイルを反応後、ｐＨを
測定したところ０．５であった。これに３７　％ポル１
９フ４３１部を仕込み、９６℃にて１２０分間、さらに
反応した。次いで、ここで消石灰１２部を加えて中和し
た。メチレンビスステアリン酸アマイド１０部を添加し
、混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない、砂糖
変性ノボラック型フェノール樹脂１３５０部を得た。
冷却器と攪拌機付き反応釜を準備し、これにフェノール
７５０部メタクレゾール２５０部、砂糖４２９部、濃硫
酸６部を仕込み後、徐々に昇温した。温度が１００℃に
おいて１２０分間砂糖とフェノールおよびメタクレゾー
ルを反応後、ｐ￥を測定したところ０．９であった。こ
れに３７　％ホルマリン４３１部を仕込み９６℃にて加
分間さらに反応した。次いで、ここで消石灰８部を加え
て中和した。メチレンビスステアリン酸アマイド１０部
を添加し、混合分散させた後、真空下で脱水反応を行な
い、砂糖変性ノーラック型フェノール樹脂１３３０部を
得た。
実施例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７０００
部を；−ルミキサ−に仕込み、製造例１にて得られた砂
糖変性ノボラック型フェノール樹脂２１０部を添加した
。３０秒間混綽後、ヘキサメチレンテトラミン（資）部
全加部の水に溶解して添加し砂粒が崩壊するまで混練し
た。次いで、ステアリン酸カルシウム７部を添加し、閏
秒間混線後排砂、エヤレーションを行ないレジンコーテ
ツドサンドを得た。
実施例２ 製造例２にて得られた砂糖変性レゾール製フェノール樹
脂を使用し、かつヘキサメチレンテトラミンを使用しな
い以外は、実施例１と全く同様にしてレジンコーテツド
サンドを得た。
実施例３ 製造例３にて得られたノボラック型フェノール樹脂を使
用した以外は、実施例１と全く同様にしてレジンコーテ
ツドサンドを得た。
実施例４ 製造例４にて侍られたノボラック型フェノール樹脂を使
用した以外は、実施例１と全く同様にしてレジンコーテ
ツドサンドｋｎた。
比較例１ 比軟製造例１にて得られたノボラック型フェノール樹脂
を使用した以外は、実施例】と全く同ｉにしてレノンコ
ーテツドサンドを侍た。
比較例２ 比軟製造例２にて得られたレゾール型フェノール樹脂を
使用した以外は、実施例２と全く同様にしてレジンコー
テツドサンドを得た。製造例１．２．３．４、比較製造
例１．２、のそれぞれにて得られた４オ虫のフェノール
樹脂の特性値を第１表に示す。また実施例１．２．３．
４、比較例１．２、のそれぞれにて得られた４機のレジ
ンコーテツドサンドの特性値および鋳型の急熱膨張率と
崩壊性を第２表に示す。
なお、試験方法は、次の通シである。
曲げ強さ：　　ＪＡＯＴ試験法　１３Ｍ−１による。
粘　着　点：　　、ＴＡ（３Ｔ試験法　ｃ−１による。
熱間引張り強さ：　　、ｒＡ（３Ｔ試験法　８Ｍ　−１
０による。
急熱膨張率：　　、ＴＡＯＴ試験法　ＳＭ　−７による
。
測定温度は１０００℃とした。
崩　壊　性：　レジンコーテツドサンドを四φ％Ｘ１５
０九の鉄〕９イグに入れ、 ２５０部加分間予備焼成する。ノ母 イグをアルミ箔で被覆し、３７０ ℃で３時間処理する。
放冷後、パイプを取り出して、 第１図の衝撃試験機にて、衝撃 を加え、１回毎に崩壊した砂を 取り出し、残砂量を測定し、残 砂量がＯになった衝撃回数をも とめる。
第１図に於いて、Ａはサンプル、 Ｂはハンマ一部を表わす。
ハンマ一部は支点Ｃを中心に同 転する腕である。ノ１ンマ一部の 支点は高さ３０ｃｍに取付けられ、 ハンマ一部は水平に持ち上けら れてから自然落下させ、支点を 中心にして、サンノルに向け、 衝撃を加える。
【図面の簡単な説明】
第１図は崩壊性を試験するための衝撃試験機である。 Ａはサンプル、 Ｂはハンマ一部、 Ｏはハンマ一部を取付けである支点。 特許出願人　　住友デュレス株式会社 第１図

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下で反応
    後、次いで、ホルムアルデヒドとを触媒の存在下で反応
    させて得られるシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤
    。
  2. （２）砂糖類と７エノール類の反応割合が砂糖類７０〜
    １０重量部に対し、フェノール類が３０−９０重量部の
    割合で反応させた特許請求の範囲第１　項記載のシェル
    モールド用フェノール樹脂粘結剤。
  3. （３）砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下で反応
    後、次いでホルムアルデヒドと反応させるための触媒が
    酸性触媒である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    シェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
  4. （４）　　フェノール類１モルに対するホルムアルデヒ
    ドのモル割合が０．３〜０．９である特許請求の範囲第
    ３項記載のシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
  5. （５）砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下で反応
    後、次いでホルムアルデヒドと反応するための触媒がア
    ルカリ性触媒である特許請求の範囲第１項又は第２項記
    載のシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
  6. （６）　　フェノール類１モルに対するホルムアルデヒ
    ドのモル割合が１〜３である特許請求の範囲第５項記載
    のシェルモールド用フェノール樹脂粘結剤。
  7. （７）　　フェノール樹脂が滑剤を内含している樹脂で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、
    第３項、第４項、第５項又は第６項記載のシェルモール
    ド用フェノール樹脂粘結剤。
  8. （８）砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下テ反応
    後、次いで、ホルムアルデヒドトラ触媒の存在下で反応
    させて得られる樹脂を鋳物用砂粒に被覆してなるレジン
    コーテツドサンド。
  9. （９）砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下で反応
    後、次いでホルムアルデヒドと反応させるための触媒が
    酸性触媒であるフェノール樹脂を使用することを特徴と
    する特許請求の範囲第８項記載のレジンコーテツドサン
    ド。 ＱＧ　　砂糖類とフェノール類を酸性触媒の存在下で反
    応後、次いで、ホルムアルデヒドと反応させるための触
    媒がアルカリ性触媒であるフェノール樹脂を使用するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のレジンコー
    テツドサンド。 ０υ　フェノール樹脂として滑剤を内含している樹脂を
    使用することを特徴とする特許請求の範囲第８項、第９
    項又は第１０項記載のレジンコーテツドサンド
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