JPS6048251B2 - 鋳物砂粘結剤の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鋳物砂粘結剤の製造法に関する。

鋳物砂粘結剤のうち、有機系粘結剤は無機系粘結剤に
比べて、注湯後の鋳型の崩壊性が良く、美しい鋳肌が得
られ易いので仕上げ工数が節減され、特に最近必要とさ
れる産業廃棄物処理に有利であるので、広く使用される
ようになつた。しかし有機系粘結剤は、比較的高価な原
料を使用するので十分なコストダウンとならず、また砂
混練、造型、注湯時に有害な刺激臭ガスの発生を極力少
なくすることが要望されている。 上記有機系粘結剤と
しては、耐熱性を要求される鋳鉄用にはフェノール系樹
脂、フラン系樹脂、フェノール・フラン系樹脂が適用さ
れているが、フェノール系樹脂は硬化速度が遅く、フラ
ン系樹 脂は高価てあるという欠点がある。

また崩壊性を要求される軽合金用には尿素系樹脂、尿素
・フラン系樹脂が適用されているが、尿素系樹脂は安価
であるけれども、強度、耐水性が低く、かつ臭気ガス発
生、鋳肌不良などの難点がある。 有機系粘結剤として
、フルフリルアルコールの組成比が２０〜８腫量％の尿
素・フェノール・ホルムアルデヒド・フルフリルアルコ
ール樹脂（特公昭５１−１０８［号公報の比較例２参照
）が知られているが、この公知の有機系粘結剤は、尿素
、フェノール及びホルムアルデヒドを混合して同時に反
応させるものである。

ところがホルムアルデヒドに対する反応性は、尿素の方
がフェノールに比べて大きいために、ホルムアルデヒド
は先ず尿素と反応する。従つてフェノールとホルムアル
デヒドとの縮合生成物は、比較的メチロール化度の低い
ものしか得られず、その結果鋳型の硬化速度は改善され
ない。そして鋳型の硬化速度を向上するために、上記の
反応においてホルムアルデヒドの添Ｊ加量を多くすれば
、未反応のホルムアルデヒドが増加し、造型時に多量の
ホルムアルデヒドが放出されて作業環境を悪化させるこ
とになる。 この発明は、上記の問題を解決するために
、第１段階においてフェノールに過剰のホルムアルデ・
ヒトを添加して反応させて硬化性の優れたトリメチロー
ルフェノールをできるだけ多く生成させ、次いで第１段
階における未反応のホルムアルデヒドを尿素ど反応させ
ることによつて、砂混練時、造型時にホルムアルデヒド
臭気の発生が少なく、かつ硬化速度の速い粘結剤を製造
しようとするものてある。すなわちこの発明は、フェノ
ール類１モルに対してアルデヒド類３．５〜７．５モル
をアルカリ性触媒の下で反応させて、フェノール樹脂を
生成し、次いで尿素、エチレン尿素、チオ尿素の少なく
とも一種を先のフェノール類１モルに対して０．５〜３
．５モルの割合で追加し、未反応ホルムアルデヒド類と
反応させて尿素樹脂を生成し、フェノール・尿ｊ素樹脂
を製造することを特徴とする鋳物砂粘結剤の製造法であ
る。

この発明に使用されるフェノール類としては、フェノー
ルのほかに、メタクレゾール、３，５−キシレノール、
レゾルシノール等がある。

またアルデヒド類としては、ホルムアルデヒドのほかに
、バラホルムアルデヒド、トリオキシメチレン、グリオ
キザール等がある。

フェノール類１モルに対するアルデヒド類の添加割合は
３．５〜７．５モルであつて、アルデヒド類が３．５モ
ル未満の場合は、トリメチロールフェノールの生成が少
なく、従つて、粘結剤としての硬化速度が遅くなり、こ
れに反して７．５モルを越える場合は、未反応のアルデ
ヒド類と反応させる尿素類の添加割合が多くなつて、鋳
型の強度が低下することになる。

上記フェノール類と過剰のアルデヒド類との反応は、水
酸化ナトリウムなどの通常のアルカリ性触媒の存在下で
行なわれるので、第１段階の反応で得られたものはレゾ
ール型縮合樹脂である。

上記したレゾール型樹脂に添加する尿素化合物は、尿素
のほかにエチレン尿素、チオ尿素等が使用される。尿素
化合物の添加割合は、上記フェノール類１モルに対して
０．５〜３．５モルであり、この添加割合は、上記した
レゾール型樹脂の製造にお−ける未反応のアルデヒド類
とほぼ等しいモル数である。上記尿素化合物の添加割合
が、フェノール類１モルに対して０．５モル未満の場合
は、硬化速度が遅くなり、これに反して３．５モルを越
える場合は、鋳型の強度が低下する。従来、有機系粘結
剤として、フェノール系樹脂又は尿素系樹脂に、フルフ
リルアルコールを添加したフルフリルアルコール変性樹
脂が知られているが、この発明において得られた上記フ
ェノール・尿素樹脂も同様に樹脂に対して同重量以下の
フルフリルアルコールを添加したフルフリルアルコール
変性の樹脂を使用することができる。

この発明の方法で得られた有機系粘結剤は液状であり、
硬化剤と共に鋳砂にまぶして常温放置で、又は２００〜
３００℃の金型に４〜６ｋ９／ｄの圧力で吹込んで、硬
化造型される。常温での硬化剤としては、リン酸、バラ
トルエンスルホン酸等が例示され、また加熱加圧での硬
化剤としては、強酸Ｊ性のアンモニウム塩（例えば塩化
アンモニウム）と尿素との混合水溶性が好適である。以
上に説明したようにこの発明は、先ずフェノール類と過
剰のアルデヒド類とを尿素が存在しない状態で反応させ
るものであるから、硬化速度の速いトリメチロールフェ
ノールが比較的多く生成し、従つて粘結剤としての硬化
速度が向上されるのであると考えられる。

以下に、この発明の実施例について説明する。

実施例１フェノール９４０ｇ、３７％濃度ホルマリン１
６２０ダ、８５％濃度バラホルムアルデヒド７０６ｇを
混合して水酸化ナトリウム触媒の存在下で７０℃、３時
間反応させ、しかる後に尿素６００ダを加えて更に７０
℃、３時間反応させ、反応終了後塩酸で中和して粘結剤
を調製した。比較例１として、フェノール、３７％濃度
ホルマリン、８５％濃度バラホルムアルデヒド及び尿素
を実施例１と同じ割合で混合し、水酸化ナトリウム触媒
の存在下で７０℃、６時間反応させ、反応終了後中和し
て粘結剤を調製した。

比較例２として、比較例１における８５％濃度バラホル
ムアルデヒドの添加量を１０６０ｇとし、他は比較例１
と全く同様にして粘結剤を調製した。

上記のようにして得られた粘結剤を使用して加圧加熱硬
化による鋳型の抗折力を測定した。すなわち河村けい砂
１０囃に対して硬化剤（塩化アルミニウム１６重量％、
尿素１踵量％を含む水溶液）０．６部を添加して混練機
で３０秒間混合し、次いで上記粘結剤３部を加えて更に
１分間混合し、得られた砂・粘結剤混合物を、２５０゜
Ｃの金型に５ｋ９／ｄの圧力で吹込み、１０〜４叱′間
硬化させて２２．２×２２．２×２０３．２ｗ！ｍの試
料片を数本作成し、硬化時間ｗ秒毎に試料片を両端で支
持しその中央部に荷重をかけ、試片が折れた時の荷重（
Ｋ９）を試料片の断面積（４．９ｃイ）て除して抗折力
（Ｋ９／ｄ）として表示した。上記実施例１及ひ比較例
１，２の抗折力、並びに鋳砂混練時と造型時の作業環境
中のホルムアルデヒド濃度を第１表に示した。

第１表でみられるように尿素をフェノールと同時に反応
させた比較例１は、実施例１のホルムアルデヒド発生量
と大差がないが、実施例１より１０秒時、２喉時の抗折
力が小さく硬化速度が遅い。

またバラホルムアルデヒドを比較例１より多量に加えた
比較例２は、実施例１と同程度の硬化速度を有するが、
作業中のホルムアルデヒドの発生量が多い。実施例２ フェノール４７０ダ、３７％濃度ホルマリン４０５ダ，
８５％濃度バラホルムアルデヒド１１６０ｙをアルカリ
性触媒の存在の下て８０℃、３時間反応させ、次いで上
記反応生成物に尿素９００ｙを加え更に８０゜Ｃ）２時
間反応させた後、リン酸を加えてＰＨを６とし、更にフ
ルフリルアルコール１０００ｙを添加して所定の粘度に
達するまで反応させ、その後中和して粘結剤を得た。

得られた粘結剤の常温硬化による抗圧力を測定した。

すなわち河村けい砂１卯部に対して硬化剤（８０％バラ
トルエンスルホン酸）０．５部、上記粘結剤を混合し、
直径印−、長さ５０Ｔｍの木型につき固め、２０℃で１
〜２４時間放置して硬化した試料片に試料片の軸方向に
荷重をかけて試料片が圧縮破損するときの荷重（Ｋｇ）
を断面積（２０．２ｄ）て除して抗圧力（Ｋ９／Ｃｌｔ
）で示した。硬化経過時間による抗圧力は第２表に示す
通りである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フェノール類１モルに対してアルデヒド類３．５〜
   ７．５モルをアルカリ性触媒の下で反応させてフェノー
   ル樹脂を生成し、次いで尿素、エチレン尿素、チオ尿素
   の少なくとも一種を先のフェノール類１モルに対して０
   ．５〜３．５モルの割合で追加し、未反応アルデヒド類
   と反応させて尿素樹脂を生成し、フェノール・尿素樹脂
   を製造することを特徴とする鋳物砂粘結剤の製造法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の製造法において、フル
   フリルアルコールをフェノール、尿素樹脂に対して同重
   量以下添加する鋳物砂粘結剤の製造法。