JPS6144583B2

JPS6144583B2 -

Info

Publication number: JPS6144583B2
Application number: JP1787081A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kawai; Hirotsugu Ichikawa
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1986-10-03
Also published as: JPS57134233A; DE3204270A1; FR2499432A1; GB2092602A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鋳型を製造する方法に関する。本発明の方法は、特に鋳物用中子・主型を得る
為に、耐火性微粒子状固体物質から、鋳型を得る
目的に適用できる。鋳造用の中子及び主型等鋳型を製造する際に用
いられる耐火性微粒子状固体物質には代表的に
は、硅砂、ジルコンサンド、クロマイトサンドが
ある。又これらを鋳型の骨材と呼ぶこともある。従来、該鋳造工業では、骨材を結合させる目的
で、セメント、水ガラスの如き「無機粘結剤」が
用いられて来た。しかしこれらの粘結剤を用いて
鋳物を生産する際には、造型生産性が良くな
い、鋳込後の崩壊性が良くない、鋳物の表面
仕上り、寸法精度が悪い、硅砂など骨材の再生
利用に限界があるなどの理由で、近年では有機粘
結剤が脚光を浴び、上記欠点を大幅に改善して来
た。有機粘結剤には、フラン系を主流とする酸硬
化型粘結剤と、ウレタン型粘結剤があり各々触媒
又は促進剤の存在下で自硬化する「自硬性」的使
用法と、触媒又は促進剤をガスとして型込めした
鋳型中に吹き込んで反応・硬化させる高速の鋳型
生産向の「コールドボツクス」的使用法がある。
このコールドボツクス的使用法に於ては、酸硬化
型では亜硫酸ガスを、ウレタン型ではアミンガス
を用いる為、これらガスを密閉系でかつ最終処理
することを前提に用いねばならず、各々に合つた
設備を設けて実用化されなければならなかつた。鋳型の製造において亜硫酸ガスやアミンガスを
使用しない方法については、特開昭50−29423号
公報に開示される方法がある。この方法はアクリ
ル酸エステルの重合を利用して硅砂等骨材を結合
せしめ中子・主型等鋳型を得る際、型込めした鋳
型内を実質的に酸素のない状態にする事、具体的
には窒素ガス又は炭酸ガスの如き不活性ガスを吹
き込む事により、数秒から数分内という高速鋳型
生産を可能にした第３のコールドボツクスという
ことができる。該出願に於ける技術では、亜硫酸
ガスやアミン含有ガスという有害ガスを用いる必
要がないという大きな長所を大きい生産スピード
と共に挙げることができる。しかるに特開昭50−
29423号公報の発明は「実質的に酸素の存在しな
い環境を与える」「過酸化物の存在下」という限
定された条件下で鋳型を成型し得る方法である。本発明はアクリル酸エステル又はメタアクリル
酸エステルを用いる事は共通であるが、取扱
い、貯蔵に於て注意を要する「過酸化物」を用い
ることなく、「実質的に酸素の存在しない環
境」即ち「嫌気的に」のみならず、通常の状態
で、即ち空気中ででも鋳型を成形し得るという方
法で特開昭50−29423号の発明とは別異のもので
ある。空気中常温にて重合・硬化して鋳型を成形
できる本発明の性質は「酸硬化型」、「ウレタン
型」とは全く異質の「ビニル重合体」の「自硬
性」であり業界待望のフラン系、ウレタン系に次
ぐ第三の有機自硬性粘結剤系であり、又一方嫌気
的に重合・硬化させる場合には「コールドボツク
ス」と言える。即ち、本発明はナフテン酸コバルトまたはオク
テン酸コバルトとカルボン酸とからなるアミン活
性化剤とＮ・Ｎ−ジアルキルアリルアミンとを含
む重合促進剤と、微粒子状固体物質と、アクリル
酸エステル又はメタアクリル酸エステル（以下単
にエステルと記載する）とを混合しパーオキイド
不在下で重合硬化させることにより、空中にて常
温で鋳型を製造する方法を提供するものであり、
又実質的に酸素の存在しない環境に於ても実施す
る方法を提供するものである。本発明において重合促進剤として使用されるア
ミンはＮ・Ｎ−ジアルキルアリルアミン例えば
Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ・Ｎ−ジメチルト
ルイジンである。又本発明において用いられるア
ミンは液状のものであることが好ましい。本発明で言うアミン活性化剤とは、ナフテン酸
コバルトまたはオクテン酸コバルト（以下コバル
ト石鹸と略す）とカルボン酸とからなり、他の金
属石鹸、例えば鉛、マンガン等の石鹸はコバルト
石鹸に比較して有効ではない。本発明に用いられるアミン活性化剤の必須成分
の一つであるカルボン酸について具体的に説明す
れば基本的には炭素数２以上のカルボン酸は用い
ることができるが、好ましいものは水又はアルコ
ール又はエステルに対して大きい溶解度を有する
ものか又はそれ自体が液体のカルボン酸である。
この様なカルボン酸の具体例を挙げると酢酸、プ
ロピオン酸、カプリル酸、アクリル酸、メタアク
リル酸、モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリク
ロル酢酸、シアノ酢酸、ブロモ酢酸、クロルプロ
ピオン酸等がある。これらの内、自硬性的に酸素の存在下で用いて
硅砂を結合、成形し得るものは窒素環境下ででも
成形し得るが、例えばトリクロル酢酸は、自硬性
的にも反応は起こせ得るが鋳型としての強度を与
える点においては窒素雰囲気下で用いると充分な
強度を与えることができる。本発明において使用される微粒子状固体物質と
は、例えば耐火性微粒子状固体物質であり特に鋳
造用に於ては具体例として硅砂、ジルコンサン
ド、クロマイトサンド等を挙げることができる。
しかし本発明方法は、固体物質の種類及びその成
形体の用途を制限するものではない。次に本発明に於けるエステルは、特に構造を規
定しないが、用途から考え当然多官能性エステル
が好ましい。具体例を挙ければ、エチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ（メタ）アクリレートやジペンタエリ
スリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどの単
一構造で示される多官能エステルから、多価アル
コールと多塩基性カルボン酸オリゴエステルの末
端に、数個の（メタ）アクリル酸エステル基が組
み込まれたオリゴエステル型や同様にウレタンオ
リゴマーの末端に（メタ）アクリル酸エステル基
を有するウレタン型又更にはエポキシ型等の分子
量分布を有する多官能エステルも本発明に言うエ
ステルとして用いることができる。以下、実施例により、本発明の方法を更に詳細
に説明する。エステル、コバルト石鹸、ジアルキ
ルアリルアミン、カルボン酸と、微粒子状固体物
質例えば硅砂との混合は、各成分を各々別々に加
えても良く、例えばエステル中にジアルキルアリ
ルアミンを予め混合しておいて添加しても良い
が、エステル中にコバルト石鹸を混合するかある
いはエステル以外の三成分をすべて混合すること
は避けた方が好ましい。互いに好ましくない反応
が起こり得るからである。更に本発明において
「実質的に酸素の存在しない環境」とは、型込め
した模型中に不活性ガス例えば窒素ガス、炭素ガ
スを通気し空気と置換したり減圧にさらして酸素
をなくしたり、又は一旦不活性ガスを通気した後
そのまま空気を遮断したりすることで実現でき
る。本発明の方法は当然のことながら常温で行うこ
とを主目的としたものであるが、硅砂等固体粒子
を加温したり嫌気的に用いる時には、不活性ガス
を加温したり又金型等模型を加温したりすること
によりその反応スピードを促進できることは論を
待たない。次に本発明を鋳型を製造するのに利用する際の
標準的な配合・混合割合を説明する。エステルは硅砂等骨材に対して0.8〜３％好ま
しくは１〜２％である。コバルト石鹸は、エステ
ルに対して0.5〜15％好ましくは１〜５％、Ｎ・
Ｎ−ジアルキルアリルアミンも、エステルに対し
て0.5〜10％好ましくは１〜５％、カルボン酸は
エステルに対して0.5〜10％好ましくは１〜５％
である。以下に実施例を示すが、用いた成形体のテスト
ピースは50mmφ×50mmＨのものであり、硬化性能
は抗圧力（圧縮強度）（Kg/cm²）で測定した。混練
方法は効率の良いミキサーを用い、まずエステル
を次にアミン続いてコバルト石鹸、カルボン酸の
順で行つた。自硬性として空気中で硬化させる場合は、混練
した後手込め法にて割り型に込めた。コールドボ
ツクス的に又嫌気的に硬化させる場合には、混練
した後内径50mmφのインレツト、アウトレツト管
をとりつけた円筒にランマー込めした後内筒を閉
じインレツト管より20/MINの流速で窒素ガス
を流じアウトレツト管より放出した。通気は10秒
間で窒素ガスを止めて後インレツト、アウトレツ
トを閉じ110秒間そのままの雰囲気に保つた後、
テストピースをとり出し抗圧力の測定を行つた。
即ち２分後の抗圧力で示したものである。配合例に於ける％はすべて重量％である。又、主に用いた骨材は硅砂で銘柄は商品名フリ
ーマントルなるオーストラリヤ産品である。その
粒度構成は次の第１表の如くである。

【表】実施例で示したカルボン酸の内、常温で固体の
物質は水溶液で用いた。記載は酸の名称そのまま
とした。実施例１配合；各種エステル（第２表）各２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン２％対エステルオクテン酸コバルト 2.5％対エステルアクリル酸２％対エステル上記配合にし「自硬性」として、空気中、室温
（25℃）にて硬化せしめた結果は次の第２表の如
くである。

【表】

【表】実施例２配合；各種エステル（第３表）各２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン５％対エステルオクテン酸コバルト５％対エステル酢酸５％対エステル実施例１と同様に「自硬性」として硬化せしめ
た結果は次の第３表の如くである。

【表】実施例３配合；トリメチロールプロパントリアクリレート
２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン２％対エステルアクリル酸２％対エステルコバルト石鹸（第４表）（第４表）対エステル実施例１と同様に「自硬性」として硬化せしめ
た結果は次の第４表の如くである。

【表】実施例４配合；トリメチロールプロパントリアクリレート
２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルトルイジン１％対エステルオクテン酸コバルト 2.5％対エステルアクリル酸１％対エステル同じく「自硬性」として硬化せしめた結果は次
の第５表の如くであつた。

【表】実施例５配合；トリメチロールプロパントリアクリレート
２％対耐火物骨材Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン２％対エステルオクテン酸コバルト５％対エステルアクリル酸２％対エステル実施例１と同様に硅砂以外の耐火物骨材を「自
硬性」として硬化せしめた結果は次の第６表の如
くである。

【表】実施例６配合；トリメチロールプロパントリアクリレート
２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン５％対エステルオクテン酸コバルト５％対エステルカルボン酸酸（第７表）各５％対エステル同様に「自硬性」としての硬化を起こさしめた
結果は次の第７表の如くである。

【表】実施例７配合；Ｍ−8030（東亜合成化学工業(株)製）２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン５％対エステルオクテン酸コバルト５％対エステルカルボン酸（第８表）（第８表）対エステル同様に「自硬性」としての硬化特性は次の第８
表の如くである。

【表】実施例８トリメチロールプロパントリアクリレートを２
％硅砂に対して加えて下記第９表の様な配合系
で、「嫌気的」に窒素ガスを用いて硬化せしめ
た。25℃にて10秒間の通ガス110秒間の保持の後
の抗圧力を２分後抗圧力として示す。

【表】実施例９配合ノボラツクエポキシアクリレート^* ２％対硅砂Ｎ・Ｎ−ジメチルアニリン３％対エステルオクテン酸コバルト３％対エステルアクリル酸３％対エステル＊日本化薬製Ｒ−113とネオペンチルグリコー
ルジアクリレートの混合物上記配合に於て調整した混練砂を混練後直ちに
型込めし、空気中即ち自硬性としての硬化特性を
評価した。結果は次の如くであつた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ナフテン酸コバルトまたはオクテン酸コバル
トとカルボン酸とからなるアミン活性化剤とＮ・
Ｎ−ジアルキルアリルアミンとを含む重合促進剤
と、微粒子状固体物質と、アクリル酸エステルま
たはメタアクリル酸エステルとを混合しパーオキ
サイド不在下で重合・硬化させることを特徴とす
る鋳型の製造方法。