JPS6064744A - シエルモ−ルド用コ−テツドサンド組成物 - Google Patents

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、アルミニウムとかマグネシウムのような鉄に
比較して、低融点の金属を鋳造するのに適したシェルモ
ールド用コーテツドサンド組成物に関する。

最近、自動車の鋳造部品には、電さを軽減するために、
従来の鉄のかわシに、アルミニウムとかマグネシウムの
ような軽金属を使うが、これらの材料は低融点を持って
いる。

今後、これらの軽金属の鋳造がますます普及するとみら
れている。一方、コーテツドサンドによる鋳型を鋳造時
に使用したのち、省資源を目的としてシェル鋳型を処理
して砂を回収後、この砂を鋳造用に再使用し、砂の歩留
りを極方向上する方法がと９入れられている。

鉄系全編の場合は、注湯時のシェル鋳型の内部温度が８
００〜１０００℃であるため、結合材として使用されて
いるフェノール樹脂が高温にさらされてほとんど熱分解
することによシ、注湯後のシェルｆＡ型の強度が自然に
低下するので、鋳造後シェル中子を砂状で鋳物よシ取９
出すことが容易であるが、アルミニウムとかマグネシウ
ムのような低融点の金属の鋳造においては、注湯時のシ
ェル鋳凰の内部＠１変が、３００〜４００℃という低温
にとどまる。このためシェル鋳型中のフェノール樹脂の
分解が不十分となシ、なおシェル鋳型は十分な強度を保
持しているので、複雑な鋳物形状では、シェル中子を鋳
物よシ能率よく取り出すことが著しく困難となる場合が
ある。従ってこのような場合、鋳ぐるみされているシェ
ル中子を砂状にして取り出すには、焼成炉等を通して長
時間加熱した後、衝撃を与えて崩壊させる方法をとらね
ばならない。

このことは大量のアルミニウム鋳物を製造する場合、生
産性の向上と省エネルギーに対する大きな障害となって
いる。

更に本発明の詳細を述べる。

アルミニウムのような低融点の金属を注湯するとき、シ
ェル調型の崩壊性を促進するには、結合剤として使用さ
れているフェノール樹脂の硬化後に生ずる化学的３次元
架橋構造を開裂する必要がある。；ｆ：れはメチレン基
、メチ／基、ジメチレンエーテル基などよシ成る。これ
らの架橋構造のうち、ジメチレンエーテル基は加熱によ
りメチレン基に変化する。一方、メチレン基およびメチ
／基とも熱分解に対して安定であるため、分解するには
高いエネルギーを必要とする。

従って、フェノール樹脂の熱分解を３００〜４００℃と
いう低温で起るようにする一つの方法として、熱に安定
なメチレン基、およびメチン基の酸化、熱分解の活性化
エネルギーを低下するような触媒効果を有する物質を添
加することが奏効すると考えられる。

本発明者らは、アルミニウムのような低融点金属を鋳造
後シェル鋳型の崩壊性を促進させるべく、前述のような
触媒効果を与える物質を鋭意研究した結果、フェノール
樹脂で鋳物砂粒を被覆したコーテツドサンドにおいて、
周期律表でｌｂ、ｌａ。

ｊｌｂ、ｊｌａ、■ｂ１■の６族の中から選ばれた一種
以上の元素の臭化物を存在させることにより、注＠後の
シェル鋳型の崩壊性がきわめて著しく促進されることを
見出した。

木兄１刃の美化物は、周期律表でＩｂ５Ｔ１ａｚｌｂＸ
　ｉ［ｌａ、■ｂＸＶＩＩｌの６族の中から選ばれた元
素の臭化物であり、たとえば臭化カルシウム、臭化マン
ガン、２臭化鉄、８臭化３鉄、臭化第２銅、臭化亜鉛、
臭化アルミニウムなどである。これらの臭化物の１種以
上を使用することができる。

本発明の臭化物のフェノール樹脂への配合割合は、フェ
ノール樹脂１００重量部に対して０，５〜４０重量部の
範囲が最適である。臭化物が０．５重度部未満の場合は
、シェル鋳型の崩根性促進の効果が乏しく、また４０重
量部を越える場合は、得られたシェル鋳型の強度および
硬化性などの特性値が低下する。

臭化物のフェノール樹脂への配合方法は、フェノール樹
脂の製造時、フェノール類トホルムアルデヒドの反応開
始時、反応中、または反応終了後のいずれの時点での配
合から可能である。あるいはフェノール樹脂のＭ造後、
フェノール樹脂と臭化物を粉砕混合に分散する方法、エ
クストルーダーなどの混線機によシ溶融混合する方法な
ども可能である。さらに、コーテツドサンド組成物の製
造工程中にて臭化物を配合することもできる。コーテツ
ドサンド組成物の製造工程中の添加時期は、フェノール
樹脂の添加前、または添加後、あるいは同時のいかなる
場合も可能である。また、臭化物はそのまま、あるいは
媒体に分散または溶解して配合する。

いずれの配合方法によっても、得られたコーテツドサン
ド組成物から製造されたシェル鋳型の崩壊性は著しく促
進される。

本発明で使用されるフェノール樹脂は、ノボラック型樹
脂、レゾール型樹脂、およびノボラック型樹脂とレゾー
ル型樹脂の混合物いずれの樹脂も使用可能である。

本発明の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
ールなどであるが、し／ルゾン、カテコール、ハイドロ
キノン、アニリン、尿素、メラミン、カシューナツトシ
ェルオイルなどを存在せしめたものも使用できる。また
ホルムアルデヒドハ、ホルマリン、ノ七うホルムアルデ
ヒド、トリオキサンなどから選ばれたアルデヒド物質を
使用できる。またノボラック型樹脂の反応触媒は、一般
に蓚酸、垣酸、硫酸などの酸性物質および有機酸金属塩
である。レゾール型樹脂の反応触媒は、一般にアンモニ
ア、トリエチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化・ク
リラムなどの塩基性物質が使用される。

本発明を好まし〈実施するため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。またこの滑剤はフェノール樹脂
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組成物の製造方法と
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９ずれの方法であって
もよいが、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シ説明する。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１ｉＱＯ また各実施例、比較ｆｔｉに記載されている「部」およ
び「チ」は、すべて「重量％」を示す。

製造ｌ＋！１１　、２　、３ 冷却器と攪拌器付きフラスコを３個準備し、これの各々
にフェノール１０００部、３７％ホルマリン６５０部、
次いで１６酸１０部を仕込んだ。徐々に昇温し、＠度が
９６℃に達してから１２０分間還流反応後、メチレンビ
スステアリン酸アマイド１０部および臭化カルシウム、
２臭化鉄、および臭化亜鉛を各々フラスコに１種づつ、
それぞれ１００部を添加した。

混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない排出した
。ノビラック型フェノール樹脂を各々１０７０部得た６
臭化物の配合針は、ノボラック型フェノール樹脂１００
部に対して各々１０部であった。

製造例４．５．６ 冷却器と攪拌器付きフラスコを３個準備し、と几の各々
にフェノール１０００部、３７％ホルマリン１７９５部
、次いで２８％アンモニア水１６０都、５チ水酸化す）
　ＩＪウム水溶液９０部を添加した。徐々に昇温し、温
度が９６℃に達してから（９）分間還流反応後、メチレ
ンビスステアリン酸アマイド４０部、および臭化カルシ
ウム、８臭化３鉄、および臭化亜鉛を各々フラスコに１
種づつ、それぞれ２２０部を添加した。混合物を混合分
散させた後、真空下で脱水反応を行ない排出し急冷した
。レゾール型フェノール樹脂を各々１３２０部得た６臭
化物の配合量はレゾール型フェノール樹脂１００部に対
して各々加部であった。

製造例７，８．９ 冷却器と攪拌器付きフラスコを３個準備し、これの各々
にフェノール１０００部、３７チホルマリン６５０部、
次めで蓚酸１０部を仕込んだ。徐々に昇温し、温襄が９
６℃に達してから加分間還流反応した後、メチレンビス
ステアリン酸アマイド１０部お↓び８臭化３鉄を各々フ
ラスコにそれぞれ０部、２部、４８５部を添加した。混
合物を混合分散させた後、真空下で脱水反応を行ない排
出した。ノボラツク型フェノール樹脂を各々９７０部、
９７２部、１４５５部得た０臭化物の配合量は、ノボラ
ック型フェノール樹脂１００部に対して各々０部、０．
２部、５０部であうた。

＃造例ＩＯ 冷却器と攪拌器付きフラスコを準備し、これにフェノー
ル１０００ｆｌＳ、３７％ホルマリン１７９５＆Ｌ　次
１／’Ａでｄ％アンモニア水１６０部、５饅水酸化ナト
リウム水溶液ｔ）０部を添加した。徐々に昇温し、温度
が９６℃に達してから３０分間還流反応した後、メチジ
／ビスステアリン酸アマイド４０部を添加して、真空下
で脱水反応上行ない排出し急冷した。レゾール型フェノ
ール樹脂１１００部得た。

実施例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例１にて得られたノ
なラック型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０
秒間混練した。ついでヘキサメチレノテトラミン２１部
を水１０５部に溶解して添加し、コーテツドサンドが崩
壊するまで混線した。さらに、ステアリン酸カルシウム
７部を添加し、加秒間混合して排砂してエヤレーショ／
を行ないコーテツドサンド組成物を得た。

実施例２ 製造例２にて得られたノボ２ツク型フエノール樹脂を使
用した以外は実施例１と同様の製造条件にてコーテツド
サンド組成物を得た。

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と同様の製造条件にてコーテツド
サンド組成物を得た。

実施例４ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、Ｍ造例４にて得られたレ
ゾール型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０秒
間混線後１０５部の冷却水を添加し、コーテツドサンド
が崩壊するまで混線後、ステアリン酸カルシウム７部を
添加し、刀秒間混合し排砂してエヤレーションを行なｉ
コーテツドサンド組成物を得た。

実施例５ 製造例５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４と同様の製造条件にてコーテツド
サンド組成物を得た。

実施例６ 製造例６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４と同様の製造条件にてコーテツドサ
ンド組成物を得た。

実施例７ 温ｅ１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７００Ｃ
部をクールミキサーに仕込み、製造例７にて得られたノ
ボラック型フェノール樹脂１３０部を添加した後助秒間
混源した。ついで８臭化３鉄を１３部添加し２０秒間混
練した。ヘキサメチレンテトラミン２１部を水１０５部
に溶解して添加し、コーテツドサンドが崩壊するまで混
線した。ついでステアリン酸カルシウム７部を添加し、
３０秒間混合し排砂してエヤレーションを行ないコーテ
ツドサンド組成物を得た。

実施例８ 臭化物として臭化亜鉛を使用する以外は、実施例７と同
様の製造条件にてコーテツドサンド組成物を得た。

実施例９ 温に１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、８臭化３鉄を１３部添加
し２０秒間混練した。ついでＭ造例７にて得られたノボ
ラック型フェノール樹脂７８部と製造例１０にて得られ
たレゾール型フェノール樹脂５２部を添加し頷秒間混練
した。さらにヘキサメチレノテトラミン１３部を水６３
部に溶解して添加し、コーテツドサンドが崩壊するまで
混練した。ついでステアリン酸カルシウム７部を添加し
、３０秒間？１モ合し、排砂してエヤレーションを行な
いコーテツドサンド組成物を得た。

実施例１０ 臭化物として臭化亜鉛ｆ：使用する以外は、実施例９と
同様の製造条件にてコーテツドサンド組成物を得た。

比較例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例７にて得らｎたノ
ボラック型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０
秒間混練後へキサメチレ／テトラミン２１部を水１０５
部に溶解して泳加し、ニーテッドサンドが崩壊するまで
混線後ステアリン酸カルシウム７部を添加し、３０秒間
混合し排砂してエヤレーションを行ないコーテツドサン
ドを得た。

比較例２ 製造例８にて得られたノボラック型フェノール樹脂を使
用する以外は、比較例１と同様の製造条件にてコーテツ
ドサンド組成物を得た。

比較例３ 製造例９にて得られたノボラック型フェノール樹脂を使
用する以外は、比較例１と同様の製造条件にてコーテツ
ドサンド組成物を得た。

比較例４ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三乗６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例１Ｏにて得られた
レゾール型フェノール樹脂１４０部を添加した後、４０
秒間混線後１０５部の冷却水を添加し、コーテツドサン
ドが崩壊するまで混線後ステアリン酸カルシウム７部を
添加し、３０秒間混合し排砂して、エヤレーショ／ヲ行
なわコーテツドサンドを得た。

実施例１−１０および比較例′ｌ〜４にて得られた各々
のコーテツドサンド組成物の特性値およびシェル鋳型の
崩壊性を嬉１表に示す。

なお、試験方法は次の通シである。

曲げ強さ：　ＪＡＣＴ試験法５Ｍ−１による。

接着点：　ＪＡＣｉＴ試験法ｃ−１による。

熱間引張シ強さ：ＪＡＯＴ試験法５Ｍ−１０による。

崩壊性ニレノンコーテツドサンドを直径ｚ９圓、長さ１
５０　ｍｍの鉄パイプにＩＪし、２５０℃で（資）分間
予備焼成する。

・クイズをアルミ箔で被覆ｔ、、３７０℃で３時間処理
する。

放冷後、パイプを取シ出して、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＠ｉ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ｔ［；ｂｆ。７１ンマ ー郡は支点Ｃを中心に回転する腕 である。ハンマ一部の支点は高さ ３０ｃｎ１に取り付けられ、ハンマ一部は水平に持ち上
げられてから自然 落下させ、支点を中心にして、サ ンプルに向は衝撃を加える。

【図面の簡単な説明】 第１図は崩壊性を試験するだめの衝撃試験機である。 Ａはサンプル、 Ｂはハンマ一部、 Ｃはハンマ一部を取付けである支点。 時計出願人　住友デュレス株式会社 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　フェノール樹脂で鋳物用砂粒を被覆したコーテ
   ツドサンドにおいて、周期律表でｌｂ。 ｎ　”−Ｉｌ　ｂ％　ｍ　”ｓ　■ｂ１■の各族の中か
   ら選ばれた元素の臭化物を存在させてなる崩壊性全促進
   させたシェルモールド用コーテツドサンド組成物。 り２）臭化物が、臭化カルシウム、臭化マンガン、２臭
   化鉄、８臭化３鉄、臭化第２銅、臭化亜鉛、臭化アルミ
   ニウムである特許請求の範囲第１項記載の７工ルモール
   ド用コーテツドサンド組成物。 （３）臭化物の配合量がフェノール樹脂１００重量部に
   対して、０．５〜４０重盪部である特許請求の範囲第１
   項または第２項記載のシェルモールド用コーテツドサン
   ド組成物。 Ｃ４）　フェノール樹脂が７ボラツク型フエノール樹脂
   である特許請求の範囲第１項または第３項記載のシェル
   モールド用コーテツドサンド組成物。 （５）　フェノール樹脂がレゾール型フェノール樹脂で
   ある特許請求の範囲第１項または第３項記載のシェルモ
   ールド用コーテツドサンド組成物。 （６）　フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂
   とレゾール型フェノール樹脂の混合樹脂である特許請求
   の範囲第１項または纂３項記載のシェルモールド用コー
   テツドサンド組成物。 （７）　フェノール樹脂が滑剤を内含することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第３項、第４項、第５項ま
   たは第６項記載のシェルモールド用コーテツドサンド組
   成物。