JPS6250042A - シエルモ−ルド用レジンコ−テツドサンドの製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、アルミニウム、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際に優れた強度と崩壊
性を有するシェルモールド用レジンコーテツドサンドの
製造方法に関するものであるＯ 〈従来技術〉 最近、自動車の鋳造部品には重さを軽減するために、従
来の鉄のかわシにアルミニウム、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の性質を持って
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。

鉄系金属の場合は、注湯後のシェル鋳型の内部温度が８
００〜１ｏｏｏ℃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、注湯後のシェル鋳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シ出
すことが容易であるが、アルミニウム、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
鋳型の内部温度が、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
率よく取シ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
砂状にして取シ出すには焼成炉など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。

〈発明の目的〉 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分解の活性化エネ
ルギーを低下する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、フェノール樹脂で鋳物用砂粒を被覆した
レジンコーテツドサンドにおいて、周期律表でｔｂ、　
Ｉｌａ、　ｎｂ、　ｎｌａ、■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シ
注湯後のシェル鋳型の崩壊性が促進されることを見出し
ている。（特願昭５８−１７２１３７号）本発明者らは
、さらにシェル鋳型の強度を高水準に保ちつつ、注湯後
の崩壊性をさらに向上させる方法を鋭意研究した結果、
本発明を完成させるに至ったものである。本発明は、加
熱した砂に、変性せぬままの滑剤含有量が固形レゾール
型フェノール樹脂１００］ｉｉ部に対し０．２〜５重量
部である滑剤内含固形レゾール型フェノール樹脂と固形
ノボラック型フェノール樹脂を８５／１５〜４５１５５
重量比で添加し、さらに周期律表でｔｂ、　Ｉ［ａｔＩ
［ｂｌｍａ、■ｂ１■の６族の中から選ばれた元素の臭
化物を全樹脂添加量に対して１〜１５重量％、およびヘ
キサメチレンテトラミンを全樹脂添加量に対して８重ｔ
Ｓ以下添加して砂を被覆することを特徴トスるシェルモ
ールド用レジンコーテツドサンドの製造方法であシ、か
かる方法によシェル鋳型中 能となった。

〈発明の構成〉 本発明で使用される滑剤内含固形レゾール型フェノール
樹脂はフェノール類とアルデヒド類をアルカリ触媒の存
在下で反応させ、さらに滑剤を併用して得られた固形の
フェノール樹脂である。

また本発明で使用される固形ノボラック型フェノール樹
脂はフェノール類とアルデヒド類を酸触媒の存在下で反
応させて得られた固形のフェノール樹脂である。固形ノ
ボラック型フェノール樹脂に滑剤を併用することも可能
である。

本発明を実施するための滑剤は通常の滑剤が使用できる
が、特にエ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、カ カル弊バワックス、モンタンワックス、）Ｚ　ラフイン
ワックス、ぼりエチレンワックスなどが好ましい。固形
レゾールの滑剤含有量が０．２〜５重量部の場合、シェ
ル鋳型の強度と崩壊性の向上に特に効果がある。滑剤含
有量が固形レゾール１００ｉ斌部に対して０．２重量部
未満の場合、シェル鋳型の強度と崩壊性の向上効果が乏
しく、また５重量部をこえると熱間強度が低下する。ま
た、これらの滑剤は固形レゾール型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固形レゾール型フェノ
ール樹脂が得られる。

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、レゾルシン、：？Ｆ　７　：ｒ　−
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。またアルデヒド類は、ホルマリン、ノξ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
ド物質を使用できる。レゾール型フェノール樹脂の反応
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、水酸化バリウムなどの塩基性物質が使用さ
れる。またノボラック型フェノール樹脂の反応触媒は一
般に蓚酸、塩酸、硫酸などの酸性物質および有機酸金属
塩である。滑剤内含固形レゾール型フェノール樹脂と固
形ノボラック型フェノール樹脂の割合は８５／１５〜４
５１５５重量比である。この比率が８５／１５をこえる
とシェル鋳型の強度が低下し、また４　５１５５未満の
場合シェル鋳型の崩壊性が低下する。

本発明において、特に使用する臭化物は周期律表でＩｂ
、　Ｉ［ａ、　ｎｂ１１１ａ１■ｂ、■の６族の中から
選ばれた元素の臭化物であシ、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１ａＩ以上を使用することができる。

これらの臭化物の添加量は滑剤内含固形レゾール型フェ
ノール樹脂と固形ノボラック型フェノール樹脂の全樹脂
添加量に対して１〜１５重ｉｔチである。臭化物の添加
量が１重量−以下の場合、シェル鋳型の崩壊性が低下し
、また１５重意チをこえると強度が低下する。臭化物の
レジンコーテツドサンド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。

本発明においてへキサメチレンテトラミンの添加量は全
樹脂添加量に対して８重量％以下とする。

ヘキサメチレンテトラミンはレジンコーテツドサンドの
速硬化性とシェル鋳型の高強度を付与する。

ヘキサメチレンテトラミンの添加量が８重量Ｓｔこえる
とシェル鋳型の崩壊性が低下する。

本発明をさらに効果的に実施するには固形ノボラック型
フェノール樹脂がシランカップリング剤および分子量が
５００未満のアミドを含有することが望ましい。これら
の含有はシェル鋳型の強度と崩壊性をさらに向上する。

シランカップリング剤としてはアミノシラン、エポキシ
シランおよびビニルシランなどであシ、また分子量が５
００未満のアミドとしては、アクリルアミド、ジメチル
アクリルアミド、アセト酢酸アニリド、ホルムアミド、
ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルベンズアミド、Ｎ−
７エニルプロピオンアミド、メチロールステアロアミド
、Ｎ−７エニルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、
アセトアミド、ステアリルアミド、プロピオンアミドな
どが望ましい。

〈発明の効果〉 本発明方法に従うと、従来の方法では不可能であったシ
ェル鋳型の高強度と良崩壊性の両立が可能となるので、
工業的な軽金属用のシェルモールド用レジンコーテツド
サンドの製造方法として好適である。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例によシ説明するが、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、比較例に記載されている「部」および
ｒｌｌはすべて「重量部」および「重量％」を示す。

製造例１ 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１０００部、３７％ホルマリン１８４０部、次いで２
８チアンモニア水１２０部、５０％水酸化す）　ＩＪウ
ム水溶液５０部を添加した。徐々に昇温し温度が９６℃
に達してから２５分間還流反応した後、エチレンビスス
テアリン酸アマイド５０部を添加して、真空下で脱水反
応を行ない排出し急冷し、常温で固形の滑剤内含固形レ
ゾール型フェノール樹脂１１６０部を得た。

製造例２ 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１０００部、３７チホルマリン６４０部、次いで蓚酸
１０部を仕込゛んだ。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、真空下で脱水反応を
行ない排出し急冷し、常温で固形のノボラック型フェノ
ール樹脂６７０部を得た。

製造例３ 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１０００部、３７チホルマリン１８４０部、次いで２
８チアンモニア水１２０部、５０％水酸化す）　ＩＪウ
ム水溶液５０部を添加した。徐々に昇温し温度が９６℃
に達してから２５分間還流反応した後、真空下で脱水反
応を行ない排出し急冷し、常温で固形の固形レゾール型
フェノール樹脂１１０部を得た。

製造例４ 冷却器と攪拌器付きフラスコを準備し、これに７エ／　
　ｘ１０００部、３７ｃｓホルマリｙ６４０部、次いで
蓚酸１０部を仕込んだ。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、真空下で脱水反応
をした。メチレンビスステアリン酸アマイド３５部、ｒ
−アミノゾロピルトリエトキシシラン３部、およびプロ
ピオンアミド６部を添加し混合波排出し急冷し、常温で
固形のノボラック型フェノール樹脂７１４部を得た。

実施例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱し九三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例１で得られた滑剤
内含固形レゾール型フェノール樹脂１０５部および製造
例２で得られた固形ノボラック型フェノール樹脂７０部
を添加した後４５秒間混練した。次いで臭化マンガン１
４部を添加し１０秒間混練した。さらに、ヘキサメチレ
ンテトラミン７部を水１６部に溶解したヘキサメチレン
テトラミン水溶液を添加し、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部を添加した
。３０秒間混合して排砂して、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 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例１で得られた滑剤
内含固形レゾール型フェノール樹脂９６部および製造例
４で得られた固形ノボラック型フェノール樹脂７９部を
添加した後、３０秒間混練した。次いで、臭化亜鉛１８
部を水１８部に溶解した臭化亜鉛水溶液を添加し１５秒
間混練した。さらに、ヘキサメチレンテトラミン９部を
水２１部に溶解したヘキサメチレンテトラミン水溶液を
添加し、コーテツドサンドが崩壊するまで混練後、ステ
アリン酸カルシウム７部を添加した。

３０秒間混合して、排砂してエヤレーシヲンを行ないレ
ジンコーテツドサンドを得た。

比較例１ 温度１３０〜１４０℃に加熱し九三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例３で得られた固形
レゾール型フェノール樹脂１０５部および製造例２で得
られた固形ノボラック型フェノール樹脂７０部を添加し
た後、４５秒間混練した。次いで、臭化マンガン１４部
を添加し１０秒間混練した。さらに１ヘキサメチレンテ
トラミン７部を水１６部に溶解したヘキサメチレンテト
ラミン水溶液を添加し、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部を添加した。３
０秒間混合して排砂して、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。

比較例２ 臭化マンガンおよびヘキサメチレンテトラミンを添加し
ない以外は比較例１と同様の製造条件にてレジンコーテ
ツドサンドを得た。

比較例３ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例４で得られた固形
ノボラック型フェノール樹脂１７５部を添加した後、４
５秒間混練した。ついでヘキサメチレンテトラミン２６
部を水８８部に溶解したヘキサメチレンテトラミン水溶
液を添加し、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部を添加した。３０秒間混合
して排砂して、エヤレージ冒ンを行ないレジンコーテツ
ドサンドを得た。

比較例４ 温度１３０〜１４０℃に加熱した三栄６号珪砂７０００
部をワールミキサーに仕込み、製造例３で得られた固形
レゾール型フェノール樹脂１７５部を添加した後、４５
秒間混練した。ついで水６６部を添加し、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
部を添加した。

３０秒間混合して排砂して、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１．２、および比較例１．２．３．４にて得うれ
た各々のレジンコーテツドサンドの特性値を第１表に示
す。

なお試験方法は次の通りである。

曲げ強さ：　ＪＡＣＴ試験法５Ｍ−１による粘着点：　
ＪＡＣＴ試験法Ｃ−１による熱間引張シ強さ：　ＪＡＣ
Ｔ試験法５Ｍ−１０による。

崩壊性ニレジンコーテツドサンドを直径２９％、長さ１
５０％の鉄ノぐイブに充 填し、２５０℃で３０分間予備焼 成する。ノＺイブをアルミ箔で被覆 し％　３７０℃で３時間処理する。

放冷後ノぐイブを取り出して、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に々 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。ノ・ンマ一部は 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３０　ｃｍに 取り付けられ、・・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ための衝撃試験機の相り面図
である。 Ａはサンプル、 Ｂはハンマ一部、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱した砂に、変性せぬままの滑剤含有量が固形
   レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対し０．２〜
   ５重量部である滑剤内含固形レゾール型フェノール樹脂
   と、固形ノボラック型フェノール樹脂を８５／１５〜４
   ５／５５重量比で添加し、さらに周期律表でＩｂ、IIａ
   、IIｂ、IIIａ、VIIｂ、VIIIの各族の中から選ばれた元
   素の臭化物を全樹脂添加量に対して１〜１５重量％、お
   よびヘキサメチレンテトラミンを全樹脂添加量に対して
   ８重量％以下添加して砂を被覆す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方法。
2. （２）滑剤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、カルナバワックス、モンタンワックス、パ
   ラフィンワックス、ポリエチレンワックスの群から選ば
   れた一種以上である特許請求の範囲第１項記載のシェル
   モールド用レジンコーテッドサンドの製造方法。
3. （３）固形ノボラック型フェノール樹脂がシランカップ
   リング剤および分子量が５００未満のアミドを含有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシェルモ
   ールド用レジンコーテッドサンドの製造方法。