JPS6119329B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温時の鋳型強度が大きくかつ溶融金
属の注湯時の鋳型の熱崩壊性が良好である鋳造用
中子に好適な樹脂被覆砂に関する。 従来より鋳型成型、特に鋳造用中子の成型には
ノボラツク型又はレゾール型のフエノールホルム
アルデヒド樹脂を被覆した樹脂被覆砂が多用され
ているが、アルミニウム合金等の低温溶融金属の
鋳造においては、中子が十分熱崩壊しない為に排
砂が困難であり、排砂の為の鋳造品の後加熱（砂
焼き）を要し、省エネルギー、省力化の観点から
大巾な改善が望まれている。かかる観点から、
種々の熱崩壊性に優れた樹脂被覆砂の開発が試み
られているが、これを満足しても中子の造型直後
の温時強度が十分なものが得られず新しい粘結剤
の出現が望まれている。 本発明はかかる従来技術の欠点を大巾に改善
し、温時の鋳型強度が大きく。かつ熱崩壊性にす
ぐれ特にアルミニウム合金等の鋳造に好適な樹脂
被覆砂を提供するものである。 すなわち、本発明の１つは、 (A) トリグリシジルイソシアヌレートおよび／又
はトリ（βメチルグリシジル）イソシアヌレー
トと、 (B) ジシアンジアミド、ジシアンジアミド誘導
体、有機酸ヒドラジド又はイミダゾール誘導体
の１種以上と、 (C) フエノールホルムアルデヒド樹脂と、 を結合剤として被覆してなる樹脂被覆砂であ
り、他の１つの本発明は、 (A) トリグリシジルイソシアヌレートおよび／又
はトリ（βメチルグリシジル）イソシアヌレー
トと、 (B) ジシアンジアミド、ジシアンジアミド誘導
体、有機酸ヒドラジド又はイミダゾール誘導体
の１種以上と、 (C) フエノールホルムアルデヒド樹脂と、 (D) ヘキサメチレンテトラミンと、 を結合剤として被覆してなる樹脂被覆砂である。 ジグリシジルイソシアヌレート、ジ（βメチル
グリシジル）イソシアヌレートも使用可能であ
り、またトリグリシジルイソシアヌレート或いは
トリ（βメチルグリシジル）イソシアヌレートと
多価カルボン酸或いは多価フエノール等の付加反
応によつて得られる１分子中に２個以上のグリシ
ジル基を有するオリゴマーや以上から選ばれる２
種以上の混合物の使用も可能である。 本発明に用いられる(B)は、前記の(A)イソシアヌ
ル環を有する多価グリシジル化合物とは常温では
反応せず、加温時に短時間で反応をする硬化剤で
あり、通常は150℃以上の温度で数分以内にグリ
シジル基との反応を完結し得る硬化剤である。 上記の(B)としては、例えばジシアンジアミド、
グアニジン、グアニジン塩、ビグアニド、グアニ
ジン若しくはビグアニドのアリール基置換体のよ
うなジシアンジアミド系の各種誘導体、例えばコ
ハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、
イソフタル酸ジヒドラジド、パラオキシ安息香酸
ジヒドラジド、サリチル酸ジヒドラジド、フエニ
ルアミノプロピオン酸ジヒドラジドのような有機
酸ジヒドラジド、例えばシアノエチル置換イミダ
ゾール有機酸塩、アジン置換イミダゾール、イミ
ダゾールの金属塩等のイミダゾール誘導体、等が
あり、これらの１種以上を用いることができる。
これらの化合物が温時の鋳型強度と崩壊性の観点
から使用できる。 更に上記の(A)イソシアヌル環を有する多価グリ
シジル化合物と上記の(B)硬化剤と鋳型造型時の反
応速度を調整する為に硬化促進剤を併用しても良
く、例えばジメチルアミノフエノールのようなア
ミノフエノール、ジアザビシクロウンデセン及び
その塩、３（ｐ−クロロフエニル）−１，１−ジ
メチル尿素のような尿素誘導体等が硬化促進剤と
して用いられ、更に硬化剤としても作用するイミ
ダゾール誘導体及び有機酸ジヒドラジドはジシア
ンジアミド誘導体の硬化促進剤としても有効であ
る。中でも上記尿素誘導体が効果的である。 上記の(A)及び(B)からなる成分を被覆した樹脂被
覆砂は、中子等の鋳型成型した際の熱間強度に優
れ、また熱崩壊性も良好であるが湿度の高い環境
において樹脂被覆砂を貯蔵すると、砂同志の滑り
が悪くなりこれから得た鋳型の密度が低下して強
度低下を起したり、また細部への砂づまりが悪く
なつて不良率が増大するという欠点がある。 本発明では、かかる前記(A)及び(B)の成分に、(C)
フエノールホルムアルデヒド樹脂及び必要に応じ
前記(C)の硬化剤としての機能を有する(D)ヘキサメ
チレンテトラミンを加えることによつて上記した
欠点を克服し、いかなる貯蔵条件においても安定
しした鋳型の強度を維持し、かつ実用に十分な熱
崩壊性を実現することができた。 本発明に用いられる(C)フエノールホルムアルデ
ヒド樹脂は、フエノール、クレゾール、キシレノ
ール、パラターシヤリーブチルフエノール、カテ
コール、レゾルシノール、フエニルフエノール、
ビスフエノールＡ、ビスフエノールＦ、ビスフエ
ノールＳ、イソプロペニルフエノール等のモノフ
エノール化合物又はジフエノール化合物とホルム
アルデヒドとの縮合によつて得られる樹脂であつ
て、大別してノボラツク型フエノールホルムアル
デヒド樹脂とレゾール型フエノールホルムアルデ
ヒド樹脂に分類され、そのいずれも本発明に用い
ることができる。 前記の(C)フエノールホルムアルデヒド樹脂がノ
ボラツク型フエノールホルムアルデヒド樹脂であ
る場合には、前記の(D)が用いられる。前記の(C)フ
エノールホルムアルデヒド樹脂がレゾール型フエ
ノールホルムアルデヒド樹脂である場合には、自
己硬化性を有するので(D)は不要である。しかし、
レゾール型フエノールホルムアルデヒド樹脂を用
いる場合には、鋳型造型時の反応速度を速める為
に、例えば安息香酸、アセチル安息香酸、ヒドロ
キシ安息香酸、シユウ酸、コハク酸、パラトルエ
ンスルフオン酸、ドデシルベンゼンスルフオン
酸、アルキル燐酸等の有機酸を反応促進剤として
用いることも可能である。 本発明に用いられる前記(A)〜(D)の各成分の割合
は、全合計量を100重量％とした時(A)及び(B)の合
計量が10〜95重量％、(C)及び(D)の合計量が90〜５
重量％、好ましくは(A)及び(B)の合計量が25〜80重
量％に対し(C)及び(D)の合計量が75〜20重量％、特
に好ましく(A)及び(B)の合計量が35〜70重量％に対
し(C)及び(D)の合計量が65〜30重量％であることが
本発明の効果の達成のためによい。また、(A)及び
(B)の配合割合は、(B)の硬化剤の種類や鋳型造型温
度により最適値が異なるが、(A)の多価グリシジル
化合物の数に対し、(B)硬化剤の反応可能な活性水
素基が0.5〜4.0倍当量、好ましくは1.0〜2.5倍当
量となるような配合割合で通常用いられる。(C)及
び(D)の配合割合は、(C)がノボラツク型である場合
には(C)＋(D)の合計量を100重量％とした時、(C)が
80〜95重量％に対し(D)は20〜５重量％の割合で通
常用いられ、又、レゾール型である場合には通常
Ｄ硬化剤は使用しない。本発明の樹脂被覆砂の前
記各成分(A)〜(D)の合計量は、砂に対し通常１〜10
重量％、好ましくは1.5〜４重量％で用いられ
る。 本発明の前記各成分(A)〜(D)は、有機溶剤又は水
に溶解及び／又は懸濁して常温で砂に混合してか
ら乾燥することにより砂を被覆するともできる
が、特に主要成分である(A)及び(C)は、通常150〜
200℃に予熱した砂に固型の状態で添加し、溶融
させて砂に被覆することが望ましい。 前記各成分で被覆された本発明の被覆砂を得る
方法としては、 （） 個々の砂粒に(A)，(B)，(C)全てを被覆する
方法、 （） １方の砂粒に(A)と(B)，他の砂粒に(C)を被
覆してから双方の砂粒を混合する方法、 （） １方の砂粒に(A)，他方の砂粒に(B)と(C)を
被覆してから双方の砂粒を混合する方法、 （） (A)，(B)及び(C)を各々単独で砂粒に被覆し
てからこれら砂粒を混合する方法、 等がある。また(D)を更に用いる場合には、上記に
加え種々の方法を採用することができ、例えば前
記（）及び（）の方法において(D)の少なくと
も一部分を一方の砂に、残余の部分を他方の砂に
被覆すればよいが、通常は何れか一方の砂に与え
れば充分である。前述の(A)と(B)に対する硬化促進
剤や(C)の反応促進を用いる場合も同様であるが、
前者は(A)被覆の砂粒とは別の砂粒、後者は(C)被覆
の砂粒とは別の砂粒に被覆してから両方の砂粒を
混合する方が、本発明の目的達成に都合のよいこ
とが多い。 但し、（）の方法においては、各成分(A)〜(D)
の添加順序は任意であるが、予熱した砂との混合
過程において(A)及び(C)が相互に反応することがな
いよう短時間に冷却しながら添加混合を行うこと
が特に必要である。尚硬化剤成分である前記(B)及
び(D)は量的に少ないので均一混合の観点から、通
常は水又は有機溶剤に溶解又は懸濁して(A)や(C)を
被覆した後に添加混合し乾燥するのが一般的であ
る。 また、本発明の樹脂被覆砂には、前記しした(A)
〜(D)の成分の他に、前記した各種の硬化促進剤や
反応促進剤は勿論のこと、例えば(A)とは異なる構
造の多価エポキシ樹脂、キシレン樹脂、クマロン
樹脂、石油樹脂、ポリエステル樹脂等の他の樹脂
を本発明の目的を阻害しない範囲で混合使用する
ことも可能であり、また鋳砂のすべり性や金型か
らの脱型性を改良する助剤類、砂と各樹脂成分の
接着性を向上させる例えばシランカツプリング
剤、チタンカツプリング剤等の接着向上剤或いは
砂以外の充填剤の併用も可能である。 このようにして得られた本発明の樹脂被覆砂
は、通常150℃以上、好ましくは180℃〜300℃に
加熱された金型に充され、30秒〜３分間放置後脱
型し中子等の鋳型を得る。かくして得られた鋳型
は、樹脂被覆砂の貯蔵条件によらず安定した優れ
た温時の鋳型強度を有するので上記の鋳型作成時
の不良率が極めて低く、加えてアルミ等の軽合金
鋳物の中子に用いても熱崩壊性が優れているので
排砂の為の砂焼き工程が全く不要となる。 以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明す
る。 樹脂被覆砂の製造： 実施例 １ 200℃に余熱した６号硅砂１Kgを冷却可能なジ
ヤケツト付撹拌混合槽に入れ、冷却しながら撹拌
を行い、180℃でノボラツク型フエノールホルム
アルデヒド樹脂（軟化点85℃）13ｇを加え、次い
で140℃においてトリグリシジルイソシアヌレー
ト８ｇを加え急冷後、100℃にてジシアンジアミ
ド２ｇ及びヘキサメチレンテトラミン２ｇを10ｇ
の水に分散、溶解して添加混合し、冷却、乾燥し
た後混合槽より排出して本発明の樹脂被覆砂(1)を
得た。 実施例 ２ 実施例１と同様な装置を用い、予熱した６号硅
砂１Kgに対し160℃において固型のレゾール型フ
エノールホルムアルデヒド樹脂（軟化点84℃）８
ｇを加えて冷却撹拌し、140℃にてトリ（βメチ
ルグリシジル）イソシアヌレート15ｇを加えて急
冷後90℃にてアジピン酸ジヒドラジドの微粉末２
ｇを５ｇのメタノールに懸濁して添加混合し、冷
却、乾燥しした後混合槽より排出して本発明の樹
脂被覆砂(2)を得た。 実施例 ３ 実施例１と同様な装置を用い、予熱した６号硅
砂１Kgに対し、180℃でトリグリシジルイソシア
ヌレート20ｇを加えて撹拌冷却し、100℃にてジ
シアンジアミド５ｇを10c.c.の水に分散して添加混
合し、冷却、乾燥後排砂し、被覆砂（3A）を得
た。 一方、同様に予熱した６号硅砂１Kgに対し、
180℃にてノボラツク型フエノールホルムアルデ
ヒド樹脂（軟化点85℃）22ｇを加えて撹拌冷却
し、100℃にてヘキサメチレンテトラミン３ｇを
10ｇの水に溶解して添加混合し、冷却、乾燥後排
砂し、被覆砂（3B）を得た。 上記の被覆砂（3A）500ｇと上記の被覆（3B）
500ｇとを混合し、本発明の樹脂被覆砂(3)を得
た。 実施例 ４ 実施例１と同様な装置を用い、予熱した６号硅
砂１Kgに対し160℃において固型のレゾール型フ
エノールホルムアルデヒド樹脂（軟化点84℃）25
ｇを加えて速やかに冷却撹拌し排砂して被覆砂
（4B）を得た。 前記実施例３で得た被覆砂（3A）350ｇと上記
の被覆砂（4B）650ｇとを混し本発明の樹脂被覆
砂(4)を得た。 実施例 ５ 実施例１と同様な装置を用い予熱した６号硅砂
１Kgに対、160℃にてトリグリシジルイソシアヌ
レート22ｇを添加し、100℃に冷却してヘキサメ
チレンテトラミン３ｇを10ｇの水に溶解して添
加、混合し、冷却、乾燥後排して被覆砂（5A）
を得た。 一方、同様にして予熱した６号硅砂１Kgに対し
180℃にてノボラツク型フエノールホルムアルデ
ヒド樹脂（軟化点96℃）22ｇを添し、110℃に冷
却後フエニルビグアニド３ｇを添加混合し、冷却
後排して被覆砂（5B）を得た。 上記の被覆砂（5A）600ｇと被覆砂（5B）400
ｇを混合して本発明の樹脂被覆砂(5)を得た。 実施例 ６ 実施例１と同様な装置を用い、予熱した６号硅
砂１Kgに対し170℃にてトリグリシジルイソシア
ヌレート２モルとイソフタル酸１モの反応付加物
23ｇを添加し、100℃に冷却後ヘキサメチレンテ
トラミン３ｇと１−シアノエチル−２−エチル−
４−メチルイミダゾールトリメリテート２ｇを10
ｇの水に分散溶解して添加混合し、冷却、乾燥後
排砂して被覆砂（6A）を得た。 一方、同様に予熱した６号硅砂１Kgに対し、
170℃にてノボラツク型フエノールホルムアルデ
ヒド樹脂（軟化点76℃）22ｇを添加混合して冷却
後排砂して被覆砂（6B）を得た。 上記の被覆砂（6A）500ｇと被覆砂（6B）500
ｇとを混合して本発明の樹脂被覆砂(6)を得た。 実施例 ７ 実施例１と同様な装置を用いて予熱した６号硅
砂１Kgに対し、トリグリシジルイソシアヌレート
21ｇを160℃で添加混合し冷却後排砂して被覆砂
（7A）を得た。 一方、同様に予熱した６号硅砂１Kgに対しレゾ
ール型フエノールホルムアルデヒド樹脂（軟化点
78℃）25ｇを160℃で添加混合し冷却して、100℃
にて３ｇのグアニジン炭酸塩を10ｇの水に分散し
て添加混合し、冷却、乾燥後排砂して被覆砂
（7B）を得た。 上記の被覆（7A）500ｇと被覆砂（7B）500ｇ
とを混して本発明の樹脂被覆砂(7)を得た。 実施例 ８ 実施例１と同様な装置を用いて予熱した６号硅
砂１Kgに対し、ノボラツク型フエノールホルムア
ルデヒド樹脂（軟化点85℃）22ｇを180℃で添加
混合し冷却して、100℃にて、ジシアンジアミド
４ｇ、ヘキサメチレンテトラミン３ｇを10ｇの水
に分散溶解せしめて添加し、混合し、冷却、乾燥
後排砂して被覆砂（8B）を得た。 実施例７で製造した被覆砂（7A）500ｇと上記
の被覆砂（8B）500ｇとを混合し、本発明の樹脂
被覆砂(8)を得た。 比較例 １ 実施例３で製造した被覆砂（3A）を比較試験
用の樹脂被覆砂(i)とした。 比較例 ２ 実施例３で製造した被覆砂（3B）を比較試験
用の樹脂被覆砂(ii)とした。 樹脂被覆砂の評価： 前記した本発明の樹脂被覆砂(1)〜(8)及び比較例
である樹脂被覆砂(i)及び(ii)に関し、下記の項目に
関し評価を行つた。 (イ) 温時強度の測定 上記の各被覆砂を高温引張試験機を用い230℃
90秒で成型し、直ちに230℃の温度下での温時抗
張力を測定した。 (ロ) 樹脂被覆砂貯蔵後の温時強度の測定 上記の各被覆砂を40℃95％相対湿度の環境試験
器中に１週間放置後、上記(イ)と同様にして温時抗
張力を測定した。 (ハ) 熱崩壊性試験 上記の各被覆砂を250℃に予熱した内径30mm、
高さ30mmの円筒状金型に流しこみ60秒加熱後脱型
して中子を作成し、ベントナイト系生型で別途作
成した内径70mm深70mmの円筒状主型に直径10mmの
中子砂の排出口をとりつけて、上記中子をセツト
し、650℃のアルミニウム軽合溶融物を注湯して
冷却凝固させた後、主型を壊し、ロータツプ試験
機により５分間振動を与えて、アルミニウム軽合
金鋳物の排出口からの中子の排砂重量％を測定し
た。 上記(イ)、(ロ)及び(ハ)の評価試験の結果を表１に記
載する。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) トリグリシジルイソシアヌレートおよ
   び／又はトリ（βメチルグリシジル）イソシア
   ヌレートと、 (B) ジシアンジアミド、ジシアンジアミド誘導
   体、有機酸ヒドラジド又はイミダゾール誘導体
   の１種以上と、 (C) フエノールホルムアルデヒド樹脂と、を結合
   剤として被覆してなる樹脂被覆砂。 ２ 前記(A)及び(B)を被覆してなる砂と前記(C)を被
   覆してなる砂とを混合してなる特許請求の範囲第
   １項記載の樹脂被覆砂。 ３ 前記(A)を被覆してなる砂と前記(B)及び(C)を被
   覆してなる砂とを混合してなる特許請求の範囲第
   １項記載の樹脂被覆砂。 ４ (A) トリグリシジルイソシアヌレートおよ
   び／又はトリ（βメチルグリシジル）イソシア
   ヌレートと、 (B) ジシアンジアミド、ジシアンジアミド誘導
   体、有機酸ヒドラジド又はイミダゾール誘導体
   の１種以上と、 (C) フエノールホルムアルデヒド樹脂と、 (D) ヘキサメチレンテトラミンと、 を結合剤として被覆してなる樹脂被覆砂。 ５ 前記(A)及び(B)を被覆してなる砂と前記(C)及び
   (D)を被覆してなる砂とを混合してなる特許請求の
   範囲第４項記載の樹脂被覆砂。 ６ 前記(A)，(B)及び(D)を被覆してなる砂と前記(C)
   を被覆してなる砂とを混合してなる特許請求の範
   囲第４項記載の樹脂被覆砂。 ７ 前記(A)を被覆してなる砂と前記(B)、(C)及び(D)
   を被覆してなる砂とを混合してなる特許請求の範
   囲第４項記載の樹脂被覆砂。 ８ 前記(A)及び(D)を被覆してなる砂と前記(B)及び
   (C)を被覆してなる砂とを混合してなる特許請求の
   範囲第４項記載の樹脂被覆砂。