JPS6163334A - シェルモールド用レジンコーテッドサンドの製造法 - 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】 ［技術分野１ 本発明は、シェルモールド用のレジンコーテッドサンド
の製造法に関するものである。

［背景技術１ シェルモールドは、珪砂など鋳型用の砂を粘結耐樹脂に
よって結合させることによって造型することで得られる
。このシェルモールドは鋳肌が滑らかで寸法精度が良い
などの優れた１、＋ｊ艮を有しているために多用されて
いる。そしてこのシェルモールド用の粘結剤としては一
般に、７エ／−ル類とアルデヒド類とをモル比をに０．
６〜０゜１」に調整して酸性触媒「で反応させた／ボラ
ック型７１ノール樹脂や、あるいはフェノール類とアル
デヒド類とをモル比を１：１〜３に調整してアルカリ触
媒下で反応させた固形のレゾール型７エ／−ル樹脂が用
いられ、ノボラック型７エ７−ルｔδ１脂では硬化剤と
してヘキサメチレンテトラミンを配合し、レゾール型７
エ／−ル樹脂ではそのままで、加熱した鋳型用の砂と混
合してフェノール樹脂粘結剤の被ＮＭが被覆されたレジ
ンコーテッドサンドを作成し、このレジンコーテッドサ
ンドを加熱された金型にふりかけたり充填したりして粘
結剤を溶融硬化させることによってシェルモールドを造
型するのである。

しかしながら粘結剤としてフェノール樹脂を用いたシェ
ルモールドにあっては、一般に注２１時にクラックが生
じ易いという問題がある。これは注ｌφ時め高熱による
樹脂分の急熱膨張あるいは砂分の急熱膨張に起因すると
考えられる。そこでこの問題を解決するために、フェノ
ール樹脂やレジンコーテッドサンドにクノションダＪ果
のある物質を添加してシェルモールドに柔軟性を持たせ
ると共にシェルモールドの熱膨張率を小すくシ、クラッ
クの発生を防止する試みがなされている。このクノンヨ
ン材としては従来よりビスフェノールＡ、５油系？Ｊ（
脂、ロノンなどが使用されているが、これらはいずれも
シェルそ一ルドの熱膨張率を低下させてクラックの発生
を防止する効果はある程度あるものの、注湯時に熱分解
や揮発を起こして悪臭を発生したりあるいは注湯後のシ
よルモールドの崩壊性が悪いという欠点がある。またこ
のものではアルミニウムや鋳鉄を鋳造する場合には効果
があるが、注湯温度の高いステンレス鋼や高マンガン鋼
などを鋳造する場合には注湯時の急なな熱膨張によって
クラックはどうしても発生することになり、しかも急激
な加熱を受けて上記分解や揮発が急危に生じたりまた７
１７一ル用脂自体の酸化によって分解ガスが発生したり
し、鋳物のｒさし、−みＩやオレンノビールなと↑Ｊ物
の鋳肌に欠陥を発生させる欠点らある。　　またシェル
モールドの熱膨づ１そをｉ１！；　＜　ＩＱ＋えるため
に、７エ７−ルｊＨ脂をビスフェノール八または残液あ
るいはアルキル７エ／−ルなどによって変性したり、あ
るいは架橋密度を仰乏たり、酸化鉄などを混合したりす
ることら試ノナられており、ある程度の効果は得られて
いるものの、限界があって高温の湯にはあまり効果はｊ
ｉｌｌ持できない。そしてこの上うに架ｆｉｌ密度を抑
えるようｉこ変性した７エ／−ル（５（脂を使用すると
、シェルモールドの熱間強度が低くなって強度不足によ
るり２７タが発生したり、あるいはＩｆ脂の使用時の炭
化によるがス発生量が多くて鋳肌を悪化させるという欠
点らある。

この鋳肌の向上のためにはｔｔ来よりシェルモールドの
表面に思鉛、ノルコン、酸化アルミニウム粉などを含ん
だ塗型剤を塗布して表面精度、強度の向上を図るように
しているが、塗型剤には幾分かのり！脂が含有されてい
るためにシェルモールドの湯に接する而の熱膨張率を益
々大きくしてクツ７りが発生しやすくなり、しかも塗型
剤は水に分散させたりアルコールに分散させたりして使
用されるものであるために塗布したリディップしたりさ
らには乾燥したりの繁雑な作業が必要になるという欠点
がある。

上記のように従来では、鋳物の鋳肌を悪くすることなく
シェルモールドのクラックを防止忙るようにすることは
未だに実現されていないものであった。

［発明の目的１ 本発明は、上記の点に鑑みて′Ａ′：！−れたものであ
り、鋳物の鋳肌を悪化させることなくシェルモールドの
クラックを防止することができるシェルモールド用レジ
ンコーテッドサンドの製造法を提供することを巨的とす
るものである。

［発明の開示］ しかして本発明に係るシェルモールド用レジンコーテッ
ドサンドの製造法は、鋳型用砂にフェノール（３（詣粘
結剤と金属粉末とをそれぞれ添加して混合することによ
って、鋳型用砂の表面に分属粉末合有フェノール用脂に
よるＶＬ瓜僧をｔ覆せしめることを特徴とするものであ
り、以下本発明の詳細な説明する。

粘結剤としての７二７−ル樹脂としては／ボラック型フ
ェノールＯ（脂、レゾール型フェノール（３（脂のいず
れでも用いることができる。また′Ｉｔ属粉米粉末では
酸素と親和力が高くて容易に酸化されるもの、ＩＮえぼ
八１、ＭＫ、Ｓｉ、Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、Ｔ１、Ｎｂ
、Ｖ、あるいはこれらの金属の合金例えばＡ　Ｉ　−Ｍ
ｇやＡＩ　　Ｓｉ等を挙げることができ、これらのうち
一種または″種以にを併用してイ史用することができる
。４ｔＭ粉末の粒度としては均一な混合ヤ１や表面積を
大さくして酸化がより容易になされるようにするなどの
見地から１０μ以下が好ましい。

そして７エ７−ル樹脂と８属粉末とを珪砂など０型バ１
の砂に添加して１ｌｉｉ介し、金属粉末が含有された７
１メールｌ１ｌ（脂粘結削の肢Ｗｉ層を砂に被覆させて
レジンコーテッドサンドを得るものである。

砂に金属粉末を含有させた状態でフェノールｔｌ脂ｆｌ
’１２＋’＋削をコーティングｒるにあｔこっては、ド
ライホットコート法、コールドコート法、セミホットコ
ート法、粉末溶剤法などでおこなうことができる。ドラ
イホットコート法は、金属粉末と固形７エ／−ルｔｊｌ
脂とを１３０〜１６０℃に加熱した砂に添加して混合し
、砂による加熱によって固形フェノールわ（脂を溶融さ
せて汀ｉ融７ヱノール０１刀■１こ金属粉末を混合させ
た状態で溶融フェノール＋ｊｌ脂で砂の表面を濡らして
金属粉末含有７エ７−ルａ（薄波ｍ　Ｍとしてコー）３
せ、しかるのちにこの混合を保持したまま冷却し、粒状
でさらさらしたレジンコーテッドサンドを得るものであ
る。コールドコート法は、フェノール樹脂をメタノール
などの）Ｈ剤に溶解して液状になし、これと４ｒ、属粉
末とを砂に添加して混合し、溶剤を揮発させることによ
ってレジンコーテッドサンドを得るものである。セミホ
ットフート法は、上記溶剤に溶解した液状７エ／−ル樹
脂と金属粉末とを５０〜９０°Ｃに加熱した砂に添加混
合してレジンコーテッドサンドを得るものである。粉末
溶剤法は、固形のフェノール（）（川ｉを粉砕し、二の
粉砕１；Ｈｍｒと金属粉末とを砂に添加［７てさらにメ
タノールなどの７８剤を添加し、これを混合してレジン
コーテッドサンドを得るものである。以」〕いずｊＩの
ノｊ法においてら粒状でさらさらしたレノアコ−１ノド
サンドを得ることができるが、作業ｆ１などの、４！、
１．においてドライホットコート法が好ましい。砂と７
１ノール普δ１脂と金属粉末との１１Ｌ合割合は、シェ
ルモールドの要求される性能によって変’ｆ’ｈがある
が、一般的に砂１００重量部にスｌてフェノールｌｊｌ
脂を樹脂固形分換算で１〜４重量部程度、金属粉末を０
．０１〜１重量部程度が好ましい。またこの混合の際に
必要に応じて硬化耐、その他砂や金属粉末とフェノール
（Ｍ脂粘結斉りとを親和させるためのシランカップリン
グ削などを配介仁ることができる。

このようにして１ニドられｊこレジンコーテッドサンド
を常法に従って加熱された金型にふりかけたり充填した
りして７１）−ル８ｆ脂粘結剤を溶融硬化さψることに
よって、このフェノール樹脂粘結削による砂の結合作泪
でシェルモールドへと成形して造型するものである。こ
のものにあって、金属粉末が含有されているために金属
粉末の低い熱膨張率によってシェルモールドの注湯時の
熱膨張を抑え、シェルモールドにクラックが生じること
が防止されるものであり、また金属粉末は酸素と容易に
反応して酸化されるものであって、注湯時の２、欣な加
熱の際にフェノール樹脂粘結削が酸化されることを４？
属粉末によって酸素が消費されることによって防止でさ
るものである。

次−二本発明を実施例によって兵木的を二説明する。

及炙ｆＬＬ 軟化点９０℃の７ボラツク型フェ／−ル…脂１３００ｇ
を四ツロフラスコに取り、これにメタノール７　ｆｌ　
Ｑ　［を加乏て良く溶ハイした。得られた７ボランク型
７エ／−ル樹脂ワニスの２５°Ｃにお（する粘度は８ポ
アズであった。

一方、８０℃に加熱した７ラタリ一珪砂３０Ｋｇをワー
ルミキサーに仕込み、これに粒径５μｍの金属アルミニ
ウム粉末７５ｇを加乏、３０秒開ｊｌｒ：合したのち上
記７エ／−ル樹蒲７ニス１０７５ｇにヘキサメチレンテ
トラミン１１＋１．を分散させたものをさらに加え、砂
粒が崩壊するまで混練した後にこれを払い出してエアレ
ーンタンをおこない、レジンコーテッドサンドを得た。

′！ど１廓１１Ｑ−２− ＋　４　ｆｌ　℃に加熱した７ラタリ一珪砂３０Ｋｇを
ワールミキサーに仕込み、これに軟化〕、χ９０℃の／
ボラック型７ヱノール＋６１脂７００ｇと実施例１と同
様な金属アルミニウム粉末；（５ｇとを同時に加え、：
３１）抄１；１１混線した後へキサメチレンチＹラミン
Ｉ＋（＋、を３００Ｈの水に７１！解して添加し、砂粒
の哄りが崩壊するまでｉＪ７；練した。次いでさらにこ
れにステアリン酸カルシツ１１１５ｇを添加し、・　３
（）沙開市１練した後にこれを払い出してエアレージタ
ンをおこない、レジンコーテッドサンドを得た。

′）′、肩ｆ句−Ｌ 実権例２にす；けろ／ボラック型７エ７−ル樹脂と金属
アルミニウム粉本の任わりに、軟化点８５°Ｃのレゾー
ル型フェノール！３１脂７００ｇと粒径が６μｍの金属
ケイ素粉末３５ムを用いるようにし、ヘキサメチレンテ
トラミンを使用しない他は実施例２と同様にしてレジン
コーテッドサンドを畳ｒこ。

哀施１工 軟化点７８°Ｃの固形レゾール型７エ７−ルわ（脂１３
ｎＯｇを四ツロフラスコに取り、これにメタノール７０
０ぢを加えて良く溶１ＩＩＦさせた。

実施例１の７ボラツク型７ヱ／−ル樹脂フェスの替わり
にこのレゾール型７１ノールｒＪＩＦｍフェスを用い、
ヘキサメチレンテトラミンを使用しない池は実施例１と
同様にしてレジンコーテッドサンドを得た。

よ１１０＝ 金属アルミニツム粉末を用いない他は、実施例２と同様
にしてレジンコーテッドサンドを得た。

匿双」１ 金属ケイ素粉末を用いない他は、実施例３と同様にして
レジンコーテッドサンドを（）な。

上記実施例１乃至実施例４及１比較例１．２によって得
たレジンコーテッドサンドについて各種の試Ｐ、ミをお
こなった９↑、１．宋を次表に示す。次表において、融
着点（°Ｃ）は、１△Ｃ′「試験法　５Ｍ−１に、常温
曲げ強度（Ｋに／ｃｍ２）はＪＡＣＴ試験法Ｃ−１にそ
れぞれベハ拠し、８熱膨張率（％）Ｉま、Ｊ　ＡＣＴ試
験法　５Ｍ−７に１１へ拠してＮ２７７ス中で１００　
（１“Ｃの測定温度でそれぞれ試験をおこなった。

然間曲げ強度（ＫＦ！／ｃｍ２）はＪ　Ａ　ＣＴ試験法
　５Ｍ−１に１って作成したテストピースをｌ　Ｑ　１
１０℃にセットした電気炉に入れ、１分間処理した後に
ｌ　ｉｆ　ｆｌ　（１℃で曲げ強度を測定することによ
っておこなった。耐酸化性はＪＡＣＴ拭験法　５Ｍ−７
に帛じて作成したテストピース（２０φＸ５０＋ａｍ）
＋　＋１　＋１　（１’Ｃにセットしｒ：、電気炉中に
並べて５分間処理したのち取り出し、冷却したのちに振
動フルイに乗せて１分間ＦＡ動させた後に瓜さを量り、
次式によって計算して残留物の重量％を算出して評洒と
した。

処ｊ′１ｉ後のｆｆｌさ／処理前の垂さＸ１００　　（
％）鋳肌の判定は、レジンコーテッドサンドによって　
　　　　　　１内径１　ｔｌ　Ｏφ、商さ１ｎ（１＋＊
ｍ、肉厚２０＋ｗｓのルツボを作成し、これに１６５０
℃の湯を流し込んで冷却したのちに出来上がった鋳物の
鋳肌を目視によって観察することによりおこなった。

◎：　＃ｌＸ’ｉ音こ良好　０：良ｂ（△：許通表の結
果、各実施例のものは２．熱膨張率が比較例のものより
小さく、シェルモールドにクラックが１−しることを防
止できる効果があることが確認され、また各実施例のも
のは耐酸化性が優れると共に鋳肌の良好な鋳物の鋳造を
おこなえることが確認される。

Ｉ発明の効果１ 上述のように本発明によれば、鋳型用砂に７ヱ／−ル（
ｂ（脂と金属粉末とをそれぞれ添加して１ｒＬ合するこ
とに上って、鋳型用砂の表面に金属粉末含有７エ７−ル
樹脂による被Ｉｎ層を被覆せしめるようにしたので、含
有されるＪＩｔ属粉米粉末い熱膨張率によってシェルモ
ールドの注湯時の熱膨張を卸元、シェルモールドにクラ
ックが生じることを防止できるものであり、しかも＊属
粉末は酸素と容易に反応して酸化されるものであって、
注湯時の急象な加への際に粘結剤の７エ／−ル（３（脂
が酸化されることを金属粉末によって酸素が消費される
ことによって防止でき、７１／−ル樹脂の酸化分解によ
る〃大分の発生などによって鋳造物の鋳肌が忠くなろよ
うなことを防ぐことかて゛さろものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳型用砂にフェノール樹脂と金属粉末とをそれぞ
   れ添加して混合することによって、鋳型用砂の表面に金
   属粉末含有フェノール樹脂による被覆層を被覆せしめる
   ことを特徴とするシェルモールド用レジンコーテッドサ
   ンドの製造法。