JP3165262B2

JP3165262B2 - 鋳造成形用粘結剤組成物、鋳造成形用組成物、および鋳造用鋳型の製造方法

Info

Publication number: JP3165262B2
Application number: JP28356592A
Authority: JP
Inventors: 進奧山; 秀男淵; 盛雄塩川
Original assignee: 保土谷アシュランド株式会社
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JPH06114491A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強度、表面安定性等の
性能に優れた鋳造用の鋳型、中子（本明細書の全てにわ
たって鋳型と略称する。）の製造、及びそのために使用
する組成物に関する。

【従来の技術】従来、鋳込みの際に刺激性の酸ガスを発
生しない鋳造用鋳型を迅速かつ能率よく製造するための
組成物としては、例えば、液体状エステル系硬化剤で硬
化可能なカリウムアルカリ性フェノール・ホルムアルデ
ヒド樹脂及びシラン化合物を含む樹脂組成物が知られて
いる（特開平１−４０１３６号公報参照）。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来公知の樹脂組成物を使用して製造した鋳型は、
強度が低い。更に、鋳込み完了後の鋳型の崩壊性も悪
い。そのため、鋳物の品質低下の原因となっている。本
発明は、著しく高い鋳型強度及び鋳型の表面安定性を有
し、かつ鋳込み完了後の鋳型崩壊性にも優れた鋳造用鋳
型の製造方法、及びそれに使用する鋳造成形用粘結剤組
成物及び鋳造成形用組成物を提供することを目的とす
る。

【０００３】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の液体状有機酸エステル硬化性鋳造成形用
粘結剤組成物は、水溶性フェノール樹脂、ポリビニルア
ルコール、シラン化合物及び必要により溶媒を含有する
ことを特徴とする。本発明の鋳造成形用組成物は、水溶
性フェノール樹脂、ポリビニルアルコール、シラン化合
物、液体状有機酸エステル系硬化剤、粒状耐火性骨材及
び必要により溶媒を含有することを特徴とする。本発明
の鋳造用鋳型の製造方法は、水溶性フェノール樹脂、ポ
リビニルアルコール、シラン化合物及び溶媒を含有する
粘結剤組成物の溶液と液体状有機酸エステル系硬化剤と
粒状耐火性骨材とを混合し、この混合物を鋳型枠内に収
納して成形し硬化させることを特徴とする。

【０００４】本発明における粒状耐火性骨材としては、
けい砂、クロム鉄鉱砂、ジルコン砂、かんらん石砂等の
従来鋳型鋳造用に使用される耐火性の粒状砂のほか、粘
土質の砂、再生砂も使用することができる。本発明に用
いられる水溶性フェノール樹脂とは液体状有機酸エステ
ル系硬化剤で硬化可能な樹脂であり、例えばフェノー
ル、クレゾール、レゾルシノール、キシレノール、ビス
フェノールＡ、クミルフェノール、ノニルフェノール、
ブチルフェノール、フェニルフェノール、エチルフェノ
ール、オクチルフェノール、アミルフェノール、ナフト
ール、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＣ、カテコー
ル、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログルシン、
リグニン、ビスフェノールＡ残渣、クレゾール残渣、ク
ロロフェノール、ジクロロフェノール、その他の置換フ
ェノールを含めたフェノール類とホルムアルデヒド、ア
セトアルデヒド、フルフラールアルデヒド及びアルデヒ
ドの混合物等との反応によって得られるフェノール樹脂
が挙げられる。これらのフェノール樹脂の縮合に用いら
れる適当なアルカリ性物質は水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化リチウム及びこれらの混合物である
が、水酸化カリウムが最も好ましい。この水溶性フェノ
ール樹脂の重量平均分子量は８００〜２０００の範囲が
好ましい。本発明における水溶性フェノール樹脂として
はカリウムアルカリ性フェノール・ホルムアルデヒド樹
脂が好ましく、通常、固形分５０〜７５重量％の溶液、
特に水溶液として使用される。

【０００５】本発明におけるポリビニルアルコールは、
その重合度、ケン化度に限定はなく、公知のものはいず
れも使用することができるが、ケン化度はその溶剤に対
する溶解性、ゲル化性の点から、８０〜９９％の範囲で
あることが好ましく、重合度はその溶液の粘度の点から
２５００以下であることが好ましい。更にポリビニルア
ルコールの配合量は、粘結剤組成物溶液とした場合の粘
度及び鋳型の強度の点から、水溶性フェノール樹脂１０
０重量部（固形分として）に対して、０．１〜１０重量
部の範囲が好ましく、０．５〜５重量部の範囲が特に好
ましい。ポリビニルアルコールは、製造した水溶性フェ
ノール樹脂に配合してもよく、水溶性フェノール樹脂の
製造の際にあらかじめ配合しておいてもよい。本発明に
おけるシラン化合物は、形成鋳型の強度を改善するため
に、樹脂溶液に対して０．０５〜３重量％の範囲で使用
するのが好ましく、その例としては、γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン等を挙げることができる。

【０００６】本発明における硬化剤である有機酸エステ
ルは、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピルを除く液
体状のエステル系化合物であり、その沸点が常温で１０
０℃以上のものである。具体的には、一価又は多価アル
コールとカルボン酸とのエステル化合物、特に炭素数１
〜１０の一価又は多価アルコールと炭素数２〜１０のカ
ルボン酸とのエステル化合物、あるいはラクトン化合
物、カーボネート化合物を挙げることができる。さらに
具体的には例えば、酢酸エチル、アジピン酸ジメチル、
コハク酸ジメチル、エチレングリコールジアセテート、
モノアセチン、ダイアセチン、トリアセチン、エチレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン、プロピオラクト
ン、ε−カプロラクトン、あるいはこれらの混合物であ
る。使用される液体状有機酸エステル系硬化剤の量は、
粘結剤組成物の溶液に対して５〜１１０重量％、特に２
０〜６０重量％の範囲が好ましい。

【０００７】鋳造用鋳型の製造は、粒状耐火性骨材と粘
結剤組成物の溶液と液体状有機酸エステル系硬化剤とを
慣用の方法によって混合し、成形することによって行
う。中子取りと鋳型枠もまた、従来使用されている慣用
型のものを使用することができる。本発明の粒状耐火性
骨材と粘結剤組成物の有機溶剤、水等の溶液と液体状有
機酸エステル系硬化剤とを配合した組成物を成形した型
は、常温あるいはそれより若干高い温度で一定時間放置
して硬化させる。硬化時間は、型の大きさと形状及び樹
脂の種類に依存するが、１時間から２４時間の範囲であ
る場合がほとんどである。本発明の粘結剤組成物溶液
は、粒状耐火性骨材に対して、０．５〜８重量％の範囲
で配合するのが好ましい。成形鋳型の強度の点からは、
１〜３重量％の範囲で配合するのが特に好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明を更
に詳細に説明する。実施例及び比較例において、「部」
は全て「重量部」を意味し、「％」は全て「重量％」を
意味する。実施例１〜３、比較例１、２粘結剤組成物の調製１００％フェノール２７．２部とＫＯＨ１０部を含む水
溶液を混合して溶解した。この中に４６．９部の３７％
ホルムアルデヒド水溶液をさらに加えた（ホルムアルデ
ヒド：フェノールのモル比は２．０：１）。この混合物
溶液を還流下で３時間加熱した後に冷却して、固形分５
０％のカリウムアルカリ性フェノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂の水溶液を製造した。このカリウムアルカリ性フ
ェノール・ホルムアルデヒド樹脂水溶液中に、この樹脂
１００部（固形分として）に対し、表１に示す配合量の
１０％あるいは３０％ポリビニルアルコール水溶液（Ｇ
Ｌ−０５：重合度５００、ケン化度８８％）と、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシランを１部加えて充
分に混合し、粘結剤組成物を調製した。表１において、
実施例１では１０％ポリビニルアルコール水溶液を配合
し、それ以外の実施例では３０％ポリビニルアルコール
水溶液を配合し、比較例１では他に何も加えず、比較例
２では実施例１におけるポリビニルアルコール水溶液の
添加量に相当する量の水を加えた。〔物性測定方法〕固形分含量は、空気循環炉内で試料
２．０±０．１ｇを１００℃で３時間加熱して測定し
た。

【０００９】鋳型試験片の製造フリーマントル珪砂１０００部に硬化剤としてトリアセ
チン４部を加えて１分間混練し、さらにこの中に前記の
とおり製造した粘結剤組成物の溶液を２０部加えて更に
１分間混練して、鋳造成形用組成物を調製した。この鋳
造成形用組成物を木型枠内に収納して成形し、常温で２
４時間放置して、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの鋳型試
験片を製造した。製造した鋳型試験片の性能を表１に示
す。

【００１０】〔性能試験方法〕１．圧縮強度鋳型試験片製造後、常温（２０℃）、５０％相対温度に
おける鋳型試験片の圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ² ）を測
定。２．表面安定性鋳型試験片を常温（２０℃）で１０メッシュの篩上で２
分間振とうして、篩上に残った鋳型試験片の残存率を
（重量）％で表示。３．熱間表面安定性鋳型試験片を７００℃で２０秒間加熱した後、１０メッ
シュの篩上で１分間振とうして、それぞれ篩上に残った
鋳型試験片の残存率を（重量）％で表示。４．残留強度鋳型試験片を７００℃で５分間加熱した後、常温（２０
℃）で２４時間放置後の鋳型試験片の圧縮強度（ｋｇｆ
／ｃｍ² ）を測定。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明により成形
した鋳型は著しく高い圧縮強度を有し、しかも同時に残
留強度も低下させることができたので、注湯して鋳物の
製造を完了した後の鋳型の崩壊性が一段と優れているう
え、表面安定性及び熱間表面安定性も良好である。その
ため、高い圧縮強度を要しかつ鋳造後の型ばらしが容易
であることが必須の、大型の精密鋳物を高品質でかつ能
率よく製造することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩川盛雄神奈川県横浜市鶴見区大黒町７番43号保土谷アシュランド株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開平６−579（ＪＰ，Ａ) 特開平４−284940（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22C 1/00 - 1/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアル
コール、シラン化合物及び必要により溶媒を含有するこ
とを特徴とする液体状有機酸エステル硬化性鋳造成形用
粘結剤組成物。
【請求項２】水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアル
コール、シラン化合物、液体状有機酸エステル系硬化
剤、粒状耐火性骨材及び必要により溶媒を含有すること
を特徴とする鋳造成形用組成物。
【請求項３】水溶性フェノール樹脂、ポリビニルアル
コール、シラン化合物及び溶媒を含有する粘結剤組成物
の溶液と液体状有機酸エステル系硬化剤と粒状耐火性骨
材とを混合し、この混合物を鋳型枠内に収納して成形し
硬化させることを特徴とする鋳造用鋳型の製造方法。