JPS643586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアミン−ベースドポリオール類および
ポリイソシアネート類の混合物である樹脂結合剤
組成物に関する。これらの組成物はガス状触媒に
より硬化することができる。他の観点において本
発明は粒状固体を結合させるのに有利な硬化性ウ
レタン結合剤組成物に関する。特に、本発明は非
焼成およびアミンポリオールを用いるコールドボ
ツクスタイプ（cold box type）の結合剤に関す
る。これらの結合剤は砂または他の鋳造用凝結体
（foundry、aggregate）を結合して金属、特にア
ルミニウムおよび比較的に低温度で鋳造する他の
軽量金属の鋳造用鋳型または中子を形成すること
ができる。これらの結合剤を用いて作つた中子お
よび鋳型は低い鋳造温度において用いた場合に優
れた崩壊性または砂落し性を有する。 鋳造用中子および鋳型として使用される凝結体
を結合するのに用いるウレタンコールドボツクス
結合剤は当業者において知られている。米国特許
第3409579号明細書にはかかるコールドボツクス
結合剤組成物の例および鋳造用中子および鋳型の
製造に使用することが記載されている。 鋳造工場において使用されるコールドボツクス
結合剤システムは結合剤組成物の成分としてアミ
ンポリオールを用いることが知られている。コー
ルドボツクスシステムにおけるアミンポリオール
の使用は鋳造用結合剤の技術を前進させることで
ある。 更に、鋳造用中子および鋳型として用いられる
凝結体結合に用いるウレタン非焼成結合剤
（Urethan、Nobake、binders）は知られている。
米国特許第3676392号明細書には非焼成結合剤組
成物の例および鋳造用中子および鋳型の形成に使
用することが記載されている。 本発明は１部分アミンポリオールの自触媒性に
基づく。鋳造工場において用いる非焼成結合剤シ
ステムは少なくとも３成分を用いる代表的なウレ
タン非焼成システムの代りに２成分システムに変
えることができることは知られている。 自触媒性は著しい進歩であるけれども、本発明
はかかるシステムに制限しないばかりか、ある例
においては触媒を混合することができる。 また、本発明は極めて重要な特性を有する。従
来、鋳造工業において必要とされていた考察はア
ルミニウムおよびマグネシウムの如き軽金属の鋳
造における非焼成およびコールドボツクス結合剤
に関する。従来技術における非焼成およびコール
ドボツクス結合剤では所望の中子および鋳型特性
並びに良好な砂落し性を有するこれらの軽量金属
鋳造用中子および鋳型を得ることができない。使
用強さおよび耐摩耗抵抗を達成するのに十分な結
合剤を用いる場合には、中子および鋳型は軽金属
の鋳造温度においてよく破壊しない。すなわち、
乏しい砂落し性を示す。実際上、問題としては一
方において強固で脆くない中子および鋳型を製造
し、および他方においてアルミニウムおよびマグ
ネシウムの鋳造温度においてよく破壊して砂落し
を容易にする結合剤を見出すことであつた。 本発明の目的は混合物にポリオールをアミンポ
リオールとするポリオールおよびポリイソシアネ
ートを用いる鋳造用結合剤組成物を提供する。混
合物はガス状触媒で硬化することができる。本発
明におけるアミンポリオールは、通常アミンおよ
びアルキレンオキシドの反応生成物として得られ
る。 本発明の他の目的はウレタン非焼成およびコー
ルドボツクス結合剤組成物を提供する。更に本発
明の他の目的は強固で脆くない中子および鋳型を
作ることができ、しかも低い鋳造温度、すなわち
鉄金属の鋳造温度以下で破壊するウレタン非焼成
およびコールドボツクス結合剤を提供する。本発
明における中子および鋳型はアルミニウムおよび
マグネシウムの如き軽金属の鋳造温度における砂
落し性の容易さと強固さとの相剰効果を有する。 重合イソシアネートおよびアミン−ベースドポ
リオールの反応生成物として形成されるウレタン
結合剤は中子および鋳型を作るのに使用できるこ
とを見出した。結合剤はガス状第三アミン触媒を
用いることにより速やかに硬化する。アミン化合
物およびアルキレンオキシドの反応生成物である
ポリオールは重合イソシアネートと結合させ、砂
または他の適当な鋳造用凝集体と混合および硬化
して優れた作業特性、すなわち、強さ、耐摩耗性
および非脆弱性を有する中子および鋳型を形成す
る非焼成またはコールドボツクス結合剤を生成す
ることを見出した。これらの特性を非鉄金属の鋳
造において用いた場合に優れた砂落特性と結合す
ることができる。この良好な作業特性と優れた砂
落性との組合わせは、結合剤を低温度鋳造に使用
するのを意図する中子の形成に用いる場合に特に
顕著でかつ独想的である。触媒は結合剤システム
の成分を硬化するのに用いることができる。本発
明におけるコールドボツクス用の適当な触媒はガ
ス状第三アミン類または蒸気として導入できるア
ミン類である。トリメチルアミン、ジメチルエチ
ルアミンおよびトリエチルアミンは好ましい触媒
である。ある触媒は非焼成結合剤システムの成分
を必要としない。しかしながら、適当な触媒は非
焼成結合剤に用いることができ、速やかに硬化す
る必要がある場合にはある種のアミンポリオール
類を用いるのが好ましい。 本発明の樹脂組成物は二液性組成または二液系
として用いることを確めた。第１成分はアミンポ
リオールである。第２成分はポリイソシアネート
である。これら両成分は液体状態であり、一般に
有機溶剤の溶液である。使用時において、いわゆ
るウレタン結合剤を形成する時に、アミンポリオ
ール成分およびポリイソシアネート成分を混合
し、意図する用途に用いる。鋳造分野、すなわち
組成物を中子および鋳型に対する結合剤として用
いる場合には、先づ第１成分を砂の如き鋳造用凝
結体と混合するのが好ましい。しかる後に第２成
分を添加し、凝結体上に結合剤の均一分布を達成
した後、生成鋳造混合物を形成しまたは所望の形
成に形成する。形成生成物はただちに硬化し、常
温で中子または鋳型を形成する。本発明の組成物
は一般にある程度に自触媒作用する。すなわち、
一旦アミンポリオールおよびイソシアネートを混
合すると、イソシアネートによるポリオールの反
応性は触媒を必要としなくても反応が十分速やか
に進行するようになる。アミンポリオールおよび
ポリイソシアネートの反応性の程度はポリオール
の反応性に影響される。また、形成生成物は硬化
して形をガス状触媒と接触させることによつて中
子または鋳型を形成することができる。 組成物は自触媒的であるにもかかわらず、ウレ
タン技術において知られた液体アミン触媒および
金属触媒を非焼成化に用いることができる。ある
場合には触媒をアミンポリオールおよぶポリイソ
シアネート成分と用いることが有利である。適当
な触媒の選択によつて中子形成プロセスの条件、
例えば作業時間およびストリツプ時間を所望とす
る程度に調節することができる。実際上、ある触
媒をある種のポリオール類と用いることは所望と
する生成速度を得るのに必要とされる。 また、コールドボツクス技術において知られて
いるガス状アミン触媒は用いることができる。実
際の硬化ステツプは、第三アミンを不活性ガス流
中に懸濁させ、この第三アミン含有ガス流を、成
形体を浸透させるのに十分な圧力下で樹脂が硬化
するまで鋳型に通すことによつて達成させること
ができる。本発明の結合剤組成物は非常に重要な
特質の許容されうる引張り強さを達成させるのに
極めて短い硬化時間を必要とするだけである。最
適な硬化時間は実験的に容易に確立することがで
きる。第三アミンの触媒濃度は硬化させるのに必
要であるから、一般に硬化を達成するのに十分な
程度に極めて薄い流れにすることができる。しか
しながら硬化させる必要以上に過剰濃度は生成硬
化生成物に対して有害でない。不活性ガス流、例
えば0.01〜20容量％の第三アミンを含有する空
気、二酸化炭素または窒素を用いることができ
る。一般に、ガス状第三アミンはそのまままたは
稀釈状態で鋳型に通すことができる。適当な第三
アミン類としてはトリメチルアミンの如きガス状
第三アミン類である。しかしながら、トリメチル
アミンの如き通常液体第三アミン類は揮発状態が
適当であり、またはガス状媒質中に懸濁させ次い
で鋳型に通す。アンモニア、第一アミンおよび第
二アミンは常温反応させるために幾分活性を示す
けれども、これらの化合物の活性は第三アミン類
より著しく劣つている。機能上、トリメチルエタ
ノールアミンの如き置換アミン類は第三アミン類
の範囲に包含し、硬化剤として用いることができ
る。第三アミの作用に有害でない官能基としては
ヒドロキシル基、アルコキシ基、アミンおよびア
ルキルアミノ基、ケトオキシ基、チオ基等を包含
する。 本発明のウレタン結合剤組成物を形成するのに
用いるアミンポリオール類は、一般にアルキレン
オキシドおよびアミン化合物の反応生成物として
生成する。こゝに使用する「アミン ポリオー
ル」とはかかる反応生成物と同一であるが、しか
し合成のかかる手段に特に制限するものではない
ことを意味する。一般に、少なくとも１または２
以上の第三アミン基を含有する任意のポリオール
は「アミンポリオール」の規定の範囲内に存在す
るものと考慮される。アミンポリオール類を作る
のに用いるアルキレンオキシド類としてはエチレ
ンオキシドおよびプロピレンオキシドが好まし
い。しかしながら、同様に他のアルキレンオキシ
ドも適当に用いることができる。アミン化合物の
モルに対するアルキレンオキシドのモル量は著し
く変えることができる。アルコキシル化の度合は
結合剤としての作用に対する生成アミンポリオー
ルの能力を低下しない。 アルキレンオキシド類と反応して本発明を構成
する結合剤組成物に用いるアミンポリオール類を
生成アミン化合物としてはアンモニアおよび第１
および第２アミノ窒素を有するモノおよびポリア
ミン化合物を包含する。アミン化合物を特に例示
すると第１アルキルアミン類、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミンおよびトリエチレンテ
トラミンの如き脂肪族アミン類；シクロ脂肪族ア
ミン類；オルトー、メターおよびパラーフエニレ
ンジアミンの如き芳香族アミン類；アニリン−ホ
ルムアルデヒド樹脂等を包含する。また、上述す
るアミンポリオール類の混合物を用いることがで
きる。更に、アミンポリオール類と他のポリオー
ル類、すなわち非アミンポリオールの混合物を用
いることができる。一般に、アルコキシル化した
時に２個または３個以上の反応性ヒドロキシル基
を有するポリオールを生ずるアミン含有化合物は
本発明の組成物に用いることができる。 使用するポリオール成分の性質は中子形成プロ
セスの条件に影響を受ける。コールド−ボツクス
プロセス、すなわち、樹脂被覆砂をアミン触媒に
よる脱ガス（gassing）により硬化するプロセス
において、結合剤の重要な特性は可使用時間
（beuch bife）である。非焼成システムにおける
有効時間（work time）に相当する可使用時間
は樹脂被覆砂が有効性を保持する経過時間であ
る。結合剤が凝結体上に分布した後、結合剤は反
応を開始する。ある時間経過後、反応は樹脂被覆
砂が最早や用いられなくなる程度まで進行する。
次いで結合剤により被覆された砂を「シヨツト
（shot）」と称する。砂を樹脂で被覆した後、砂混
合物が「シヨツト」になる前の経過時間はコール
ド−ボツクスシステムにおける可使時間として知
られている。芳香族開始アミンポリオール類を用
いる場合には樹脂−被覆砂の可使時間が予期され
なかつたように増加したことを確めた。この予期
されない結果は効果性が高く重要なことである。 上述するようにアミンポリオールと他のポリオ
ールを配合または混合する場合にはポリイソシア
ネートと反応しうるポリヒドロキシル化合物が有
用であることを確めた。この有用性は、特に結合
剤を触媒に曝した後に達成されたボツクス強さに
ある。PEP樹脂として鋳造工業において知られ
ている米国特許第3485797号明細書のヒドロキシ
含有フエノール樹脂が特に好ましい。 新規な結合剤組成物の第２成分またはパツケー
ジは好ましくは２〜５個のイソシアネート基を有
する脂肪族、シクロ脂肪族または芳香族ポリイソ
シアネートからなる。必要に応じて、ポリイソシ
アネートの混合物を用いることができる。また、
過剰のポリイソシアネートと多価アルコール、例
えばトルエンジイソシアネートおよびエチレング
リコールのプレポリマーと反応させて生成したイ
ソシアネートプレポリマー類を用いることができ
る。適当なポリイソシアネート類としてはヘキサ
メチレンジイソシアネートの如き脂肪族ポリイソ
シアネート類；４，4′−ジシクロヘキシルメタン
ジイソシアネート類の如き脂環式ポリイソシアネ
ート類；および２，４−および２，６−トルエン
ジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシア
ネートの如き芳香族ポリイソシアネート類、およ
びそのジメチル誘導体を包含する。適当なポリイ
ソシアネート類の他の例としては１，５−ナフタ
レンジイソシアネート、トリフエニルメタントリ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネートお
よびそのメチル誘導体、ポリメチレンポリフエニ
ルイソシアネートおよびそのメチル誘導体、クロ
ルフエニレン−２，４−ジイソシアネート等を挙
げることができる。すべてのポリイソシアネート
類はアミンポリオールと反応して架橋重合体構造
を形成するけれども、好ましいポリイソシアネー
ト類は芳香族ポリイソシアネート類、特にジフエ
ニルメタンジイソシアネート、トリフエニルメタ
ントリイソシアネートおよびその混合物である。 一般に、ポリイソシアネートはほぼ化学量論的
量で、すなわち、アミンポリオールの硬化を生じ
させるのに十分な濃度で使用する。しかしながら
かかる使用量から逸脱させることができ、ある場
合には有利な結果が得られる。一般に、ポリイソ
シアネートはアミンポリオールの重量に対して10
〜500重量％の範囲で用いられ、好ましくは20〜
300重量％で使用することができる。ポリイソシ
アネートは液体状態で使用する。液体ポリイソシ
アネート類は稀釈しない状態で使用できる。固体
または粘性ポリイソシアネート類有機溶剤溶液と
して用い、溶剤は溶液の80重量％までの範囲で存
在させる。 アミンポリオールまたはポリイソシアネートと
の組合わせに、または両成分に対して用いる溶剤
はイソシアネートとアミンポリオールとの反応に
任意十分な程度に加えなくても、反応させること
ができる。このために、ポリイソシアネートとア
ミンポリオールとの間の極性における差が両成分
を相容させる溶剤の選択を制限する。かかる相容
性は完全反応を達成させ、本発明の結合剤組成物
の硬化に必要である。プロトン性または非プロト
ン性タイプの極性溶剤はアミンポリオールに対し
て良好な溶剤である。このために、混合した場合
にポリオールに対する溶剤およびポリイソシアネ
ートに対する溶剤を相容する溶剤または溶剤混合
物を用いるのが好ましい。相容性以外に、ポリオ
ールまたはポリイソシアネートに対する溶剤は低
粘度、低臭気、高沸点および不活性を得るよう選
択する。かかる溶剤としては、例えばベンゼン、
トルエン、キシレン、エチレンベンゼンおよびそ
の混合物である。芳香族溶剤としては、例えば高
芳香族含有量および280〜725〓の範囲の沸点を有
する溶剤およびその混合物である。極性溶剤は芳
香族溶剤と組合わせて用いた場合に不相容性にな
るような極端な極性にすべきではない。一般に、
適当な極性溶剤はカツプリング溶剤として分類さ
れる溶剤であり、例えばフルフラール、セロソル
ブ、グリコールジアセテート、ブチルセロソルブ
アセテート、イソホロン等を包含する。また、あ
る反応性ポリオール類は溶剤として用いることが
できる。更に水はある条件下においてアミンポリ
オールに対して適当な溶剤であることを確めた。 結合剤成分を混合し、次いで砂または類似する
鋳造用凝結体と混合して鋳造用混合物を形成する
か、またはかかる結合剤成分を凝結体と順次に混
合して鋳造用混合物を形成することができる。凝
結体粒子上に結合剤を分布する方法は当業者にお
いて周知の方法である。必要に応じて鋳造混合物
は酸化鉄、粉砕亜麻繊維、穀粉（wood
cereals）、ピツチ、耐火粉末（refractory
flours）等の如き他の成分を含有させることがで
きる。凝結体、すなわち砂は、通常、主成分を構
成し、結合剤成分は比較的少量である。使用する
砂は乾燥砂が好ましいけれども、幾分湿気は許容
できる。特に使用する溶剤が水に非相容性である
場合、または硬化に必要とされる過剰のポリイソ
シアネートを用いる場合には、かかる過剰のポリ
イソシアネートは水と反応し、水はアミンポリオ
ールに対して有用な溶剤である。 上述するように本発明における結合剤を用いて
形成された中子の優れた砂落し性または崩壊性シ
ビリテイは重要な発見であるものと思われる。 本発明における結合剤は崩壊または破壊しやす
く鋳造金属からの中子の分離を容易にする。低温
度、例えば1800〓またはこれ以下の温度における
鋳造において、砂落し性が主要問題である。一般
に、アルミニウムおよびマグネシウムを含む非鉄
金属はこれらの温度で鋳造する。破壊する結合剤
の破損は鋳造から砂を著しく除去し難くする。こ
のために、低い砂落し性または崩壊性、すなわち
低い結合剤崩壊を示す中子は砂を鋳造から除去す
るのに時間およびエネルギーを必要とする。本発
明の結合剤組成物の使用は、多くの場合に任意の
外部エネルギーを用いることなしに実際上100％
砂落しを達成することができる。砂落し性の改良
は結合剤組成物におけるアミンポリオールの存在
による。任意の中子の砂落し性に対する能力は、
砂粒子を凝着形状に結合するのに用いる結合剤の
量によりある程度影響される。 砂の重量に対する使用する結合剤の量は結合剤
システムから要求される所望とする中子特性によ
り影響される。評価できるように、システムにお
ける結合剤の量を増加することにより、一般に中
子の引張り強さが増加する。従つて、結合剤のレ
ベルは所望性能特性を達成する適度な範囲内で変
えることができる。本発明において、結合剤の好
ましい範囲は砂の重量に対して0.7％〜2.5％であ
る。しかしながら、結合剤を0.5％のような少量
および10％のような多量で用いることができ、あ
る用途において有利な特性を達成する。しかしな
がら、また結合剤レベルを増加させる場合には砂
落し性の度合が高結合剤レベルにおいて減少す
る。 次に、本発明を例について説明する。例中に示
すすべての部は特に示されない限り重量で示し、
またすべて％は重量％を示す。 例 １ アミンポリオールを約1.0モルのエチレンジア
ミンと4.2モルの酸化プロピレンとのプロポキシ
ル化により作つた。アミンポリオールの40％固体
溶液を、ポリオールを商品名「ハヒソール
（Hisol）10」として市販されている芳香族溶
剤に溶解して作つた。この溶液を成分（Part
）と称する。モバイ（Mobay）社から入手
し得るモンデユルMR（Mondur MR）に基づく
75％の重合イソシアネート溶液を芳香族溶剤、ま
たは「ハヒソール10」を用いて作つた。このイ
ソシアネート溶液を成分（Part）と称する。 ウエドロン（Wedron）5010」砂（洗浄し、乾
燥した細い粒状シリカ砂、「アフスケフン
（Afsgefn）66」を適当な混合装置に入れた。均
一被覆を形成するまでこの砂に上記成分を混合
した。この均一被覆した砂に上記成分を添加
し、均質砂混合物を得るまで混合した。ポリオー
ルのヒドロキシル基と完全に反応するのに幾分過
剰のほぼ化学量論的量のポリイソシアネートを用
いた。砂の重量に対して１1/2％の全結合剤を用
いた。 砂、ポリオールおよびポリイソシアネートの混
合物を中子ボツクスに入れ、「ドツクボーン（dg
bones）」として知られた標準引張ブリケツト
（stadard tensil brigettes）を作つた。５1/2分
の作業時間および８分のストリツプ時間を達成し
た。２時間、４時間および24時間後の引張り強さ
は、それぞれ300，371および387psiであつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステム（gating system）を組合せた。鋳
型を全側部上に約１1/4インチの金属厚さを有す
る中空鋳物を得るように設計した。鋳物の一端の
孔は鋳物から中子を除去するために設けた。アル
ミニウムインゴツトから作つた約1300〓の溶融ア
ルミニウムを鋳型に注いだ。約１時間冷却した
後、アルミニウム鋳物をゲートシステムから破壊
し、砂落し試験のために鋳型から除去した。 振出し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率（percent shakeout）を計算した。
上述する撹拌後、鋳物に残留する砂をスクラツピ
ングにより除去し、秤量した。上述するアミンポ
リオール−ポリイソシアネート結合剤により結合
した砂中子を、撹拌機を用いないでおよび任意の
外部機械エネルギーを作用させないでアルミニウ
ム鋳物の破壊および流出させた。砂落し率は100
％であつた。 例 ２〜６ 上記例１に記載する処理を用い、ドツグボーン
試験中子を次の表に示す成分および方法を用いて
作つた。中子は例１に記載するようにアルミニウ
ム鋳物を用いる砂落し試験に用いた。

【表】 上述するようにして作つた中子を撹拌機を用い
ずにおよび任意の外部機械エネルギーを用いずに
鋳物の破壊および流出について観察した。 ａ アツプジヨン（Upjohn）はアツプジヨンコ
ーポレーシヨンから市販されているトリエタノ
ールアミン、すなわち、エトキシル化アンモニ
アの商品名 ｂ クオドロール（Quadrol）はBASF
Wyandotteから市販されているモル比４：１
のプロポキシル化エチレンジアミンの商品名 例 ７ 芳香族アミンポリオールを、１モルのメタ−フ
エニレンジアミンを4.2モルのプロピレンオキシ
ドでプロポキシル化することにより作つた。芳香
族アミンポリオールの40％固体溶液を、ポリオー
ルを脂肪族溶剤、ブチルセロソルブに溶解して作
つた。この溶液を成分と称する。モバイ社から
市販されている「モンデユル MR」に基づく重
合イソシアネート溶液（75％固体）を「ハヒソー
ル10」の芳香族溶剤を用いて作つた。このイソ
シアネート溶液を成分と称する。ポリオールの
ヒドロキシ基と完全に反応する化学量論的量のポ
リイソシアネートを用いた。 「ウエドロン5010」砂（洗浄し、乾燥した細い
粒状シリカ砂、「アフスケフン66」）を適当な混合
装置に入れた。この砂に、均一被覆を形成するま
で成分を混合した。成分には商品名「ダブコ
（Dabco）」として入手しうるウレタン触媒、トリ
エチレンジアミンを混合した。この触媒は周知の
ウレタン触媒である。成分の重量に対して0.8
％の触媒を用いた。成分を被覆した砂に添加
し、均質砂混合物を得るまで混合した。１1/2％
重量％の全結合剤を使用した。 砂、ポリオール、触媒およびポリイソシアネー
トの混合物を中子ボツクスに入れ、「ドツクボー
ン」として知られた標準引張ブリケードを作つ
た。70分の作業時間および110分のストリツプ時
間を達成した。24時間後の引張り強さは230psiで
あつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）をモールドに配置した。鋳型に
はゲートシステムを組合せた。鋳型を全側部上に
約１1/4インチの金属厚さを有する中空鋳物を得
るように設計した。鋳物の一端の孔は鋳物から中
子を除去するために設けた。アルミニウムインゴ
ツトから作つた約1300〓の溶融アルミニウムを鋳
型に注いだ。約１時間冷却した後、アルミニウム
鋳物をゲートシステムから破壊し、砂落し試験の
ために鋳型から除去した。 振出し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率を計算した。上述する撹拌後、鋳物
に残留する砂をスクラツピングにより除去し、秤
量した。上述するアミンポリオール−ポリイソシ
アネート−触媒結合剤により結合した砂中子を、
撹拌機を用いないでおよび任意の外部機械エネル
ギーを作用させないでアルミニウム鋳物の破壊お
よび流出させた。砂落し率は100％であつた。 例 ８〜11 上記例７に記載する処理を用い、ドツグボーン
試験中子を次の表に示す成分および方法を用いて
作つた。中子は例７に記載するようにアルミニウ
ム鋳物を用いる砂落し試験に用いた。

【表】 上述するようにして作つた中子を撹拌機を用い
ずにおよび任意の外部機械エネルギーを用いずに
鋳物の破壊および流出について観察した。 (1) フエニルプロピルピリン50％およびカルボン
酸のリチウム塩50％。 ｃ プルラコール767はBasf Wyandotte社から
市販されているプロポキシル化芳香族アミン−
ベースドポリオールの商品名。 ｄ プルラコール795はBasf Wyandotte社から
市販されているエトキシル化芳香族アミン−ベ
ースドポリオールの商品名。 ｅ ハヒソール10およびケロシンの商品名。 例 12 芳香族アミンポリオールを、１モルのオルト−
フエニレンジアミンを4.2モルのプロピレンオキ
シドでプロポキシル化することにより作つた。芳
香族アミンポリオールの40％固体溶液を、ポリオ
ールをイソホロンに溶解して作つた。この溶液を
成分と称する。重合イソシアネート「モンデユ
ルMR」を成分と称する。ポリオールのヒドロ
キシ基と完全に反応するほぼ化学量論的量のポリ
イソシアネートを用いた。 「ウエドロン5010」砂（洗浄し、乾燥した細い
粒状シリカ砂、「アフスケフン66」）を適当な混合
装置に入れた。この砂に、均一被覆を形成するま
で成分を混合した。成分には商品名「ダブコ
（Dabco）」として入手しうるウレタン触媒、トリ
エチレンジアミンのジプロピレングリコールの33
％溶液を混合した。この触媒は周知のウレタン触
媒である。成分の重量に対して1.0％の触媒を
用いた。成分を被覆した砂に添加し、均質砂混
合物を得るまで混合した。砂の重量に対して１1/
２重量％の全結合剤（55％成分および45％成分
）を使用した。 砂、ポリオール、触媒およびポリイソシアネー
トの混合物を中子ボツクスに入れ、「ドツクボー
ン」として知られた標準引張ブリケツトを作つ
た。９分の作業時間および20分のストリツプ時間
を達成した。２時間および24時間後の引張り強さ
はそれぞれ292および313psiであつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステムを組合せた。鋳型を全側部上に約１
１／４インチの金属厚さを有する中空鋳物を得るよ
うに設計した。鋳物の１端の孔は鋳物から中子を
除去するために設けた。アルミニウムインゴツト
から作つた約1300〓の溶融アルミニウムを鋳型に
注いだ。約１時間冷却した後、アルミニウム鋳物
をゲートシステムから破壊し、砂落し試験のため
に鋳型から除去した。 砂落し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率を計算した。上述する撹拌後、鋳物
に残留する砂をスクラツピングにより除去し、秤
量した。上述するアミンポリオール−ポリイソシ
アネート−触媒結合剤により結合した砂中子を、
撹拌機を用いないで、および任意の外部機械エネ
ルギーを作用させないでアルミニウム鋳物の破壊
および流出させた。砂落し率は100％であつた。 例 13〜15 上記例12に記載する処理を用い、ドツグボーン
試験中子を次の表に示す成分および方法を用いて
作つた。中子は例12に記載するようにアルミニウ
ム鋳物を用いる砂落し試験に用いた。

【表】

【表】 上述するようにして作つた中子を撹拌機を用い
および外部機械エネルギーを作用させて鋳物の破
壊および流出について観察した。 例 16 アミンポリオールを約1.0モルのメタ−フエニ
レンジアミンと6.0モルのプロピレンオキシドと
のプロポキシル化により作つた。アミンポリオー
ルの40％固体溶液を、40％イソホロン溶剤、16.5
％芳香族溶剤および3.5％ケロシンの混合物に溶
解して作つた。この溶液を成分と称する。モバ
イ社から入手し得るモンデユルMR（Mondur
MR）に基づく75％固体の重合イソシアネート溶
液を芳香族溶剤、「ハヒソール10」を用いて作
つた。このイソシアネート溶液を成分と称す
る。ポリオールのヒドロキシ基と完全に反応する
ほぼ化学量論的量のポリイソシアネートを用い
た。 「ウエドロン（Wedron）5010」砂（洗浄し、
乾燥した細い粒状シリカ砂、アフスケフン66」）
を適当な混合装置に入れた。均一被覆を形成する
までこの砂に上記成分を混合した。この均一被
覆した砂に上記成分を添加し、均質砂混合物を
得るまで混合した。砂の重量に対して１1/2％全
結合剤（等量の成分および成分）を用いた。 砂、ポリオールおよびポリイソシアネートの混
合物を通常の中子キヤビテイまたは中子ボツクス
に入れ、「ドツクボーン」として知られた標準引
張ブリケードを作つた。ドツグボーン試験中子
を、中子に第三アミン触媒を曝して硬化させた。
アミン触媒、ジメチルエチルアミンを二酸化炭
素、不活性担体ガスに懸濁させた。中子をアミン
触媒に約20秒（ガス時間）にわたり曝し、中子を
ボツクスから除去する前に10分間中子ボツクスに
残留させた（滞留時間）。引張り強さpsiはボツク
スから出したとき25、１時間後72および24時間後
135であつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステム（gating system）を組合せた。鋳
型を全側部上に約１1/4インチの金属厚さを有す
る中空鋳物を得るように設計した。鋳物の１端の
孔は鋳物から中子を除去するために設けた。アル
ミニウムインゴツトから作つた約1300〓の溶融ア
ルミニウムを鋳型に注いだ。約１時間冷却した
後、アルミニウム鋳物をゲートシステムから破壊
し、砂落し試験のために鋳型から除去した。 砂落し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率（percent shakeout）を計算した。
上述する撹拌後、鋳物に残留する砂をスクラツピ
ングにより除去し、秤量した。上述するアミンポ
リオール−ポリイソシアネート結合剤により結合
した砂中子を、撹拌機を用いないでおよび任意の
外部機械エネルギーを作用させないでアルミニウ
ム鋳物の破壊および流出させた。砂落し率は100
％であつた。 例 17〜21 上記例16に記載する処理を用い、試験中子を次
の表に示す成分および方法を用いて作つた。

【表】 上述するようにして作つた中子を撹拌機を用い
ずにおよび任意の外部機械エネルギーを用いずに
鋳物の破壊および流出について観察した。 例 22 アミンポリオールを、１モルのメタ−フエニレ
ンジアミンを8.0モルのプロピレンオキシドでプ
ロポキシル化することにより作つた。PEP樹
脂として入手しうるフエノル系ポリオールをアミ
ンポリオールに添加してポリオール混合物を作つ
た。ｏ−アミンポリオール対非アミンポリオール
の比を２：１にした。ポリオール混合物の60％固
体溶液を、ポリオール混合物をイソホロン溶剤に
溶解して作つた。この溶液を成分Ｉと称する。
「モンデユルMR」に基づく重合イソシアネート
溶液（75％固体）を「テキサコ7545」、芳香族溶
剤および６％ケロシンからなる溶剤混合物を用い
て作つた。このイソシアネート溶液を成分と称
する。ポリオールのヒドロキシ基と完全に反応す
るほぼ化学量論的量のポリイソシアネートを用い
た。 「ウエドロン5010」砂（洗浄し、乾燥した細い
粒状シリカ砂、「アフスケフン66」）を適当な混合
装置に入れた。この砂に、均一被覆を形成するま
で成分を混合した。成分を被覆砂に添加し、
均質砂混合物を得るまで混合した。砂の重量に対
して１1/2重量％の全結合剤（成分44％および
成分56％）を用いた。 砂、ポリオールおよびポリイソシアネートの混
合物を通常の中子キヤビテイまたは中子ボツクス
に入れ、「ドツクボーン」として知られた標準引
張ブリケードを作つた。ドツグボーン試験中子
を、中子に第三アミン触媒を曝して硬化させた。
アミン触媒、ジメチルエチルアミンを二酸化炭
素、不活性担体ガスに懸濁させた。中子をアミン
触媒に約５秒（ガス時間）にわたり曝し、中子を
ボツクスから除去する前に１分間中子ボツクスに
残留させた（滞留時間）。引張り強さpsiはボツク
スから出したとき58、１時間後200および鋳造の
時間210であつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステムを組合せた。鋳型を全側部上に約１
１／４インチの金属厚さを有する中空鋳物を得るよ
うに設計した。鋳物の１端の孔は鋳物から中子を
除去するために設けた。アルミニウムインゴツト
から作つた約1300〓の溶融アルミニウムを鋳型に
注いだ。約１時間冷却した後、アルミニウム鋳物
をゲートシステムから破壊し、砂落し試験のため
に鋳型から除去した。 砂落し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率を計算した。上述する撹拌後、鋳物
に残留する砂をスクラツピングにより除去し、ま
た秤量した。上述するアミンポリオール−ポリイ
ソシアネート結合剤により結合した砂中子を、撹
拌機を用いないでおよび任意の外部機械エネルギ
ーを作用させないでアルミニウム鋳物の破壊およ
び流出を行つた。砂落し率は100％であつた。 例 23〜24

【表】 砂中子を「キユリタン103（Curithane 103）」
アツプシヨンコーポレーシヨンから入手しうるア
ニリンホルムアルデヒド樹脂から誘導したアミン
ポリオールで結合し、撹拌機を用いないでおよび
任意の外部エネルギーを作用させないでアルミニ
ウム鋳物を破壊および流出させた。プルラコール
753に基づく砂中子を振動させて表に示す砂落し
率を得た。 例 25 アミンポリオールを、1.0モルのエチレンジア
ミンを8.0モルのプロピレンオキシドでプロポキ
シル化することにより作つた。アミンポリオール
の50％固体溶液を、ポリオールをイソホロン溶剤
30％、芳香族溶剤16.5％およびケロシン35％の混
合物に溶解させて作つた。この溶液を成分と称
する。「モンデユルMR」に基づく重合イソシア
ネート溶液（75％固体）を「テキサコ7545」、芳
香族溶剤19％およびケロシン６％を用いて作つ
た。このイソシアネート溶液を成分と称する。
ポリオールのヒドロキシ基と完全に反応するほぼ
化学量論的量のポリイソシアネートを用いた。 「ウエドロン5010」砂（洗浄し、乾燥した細い
粒状シリカ砂、「アフスケフン66」）を適当な混合
装置に入れた。この砂に、均一被覆を形成するま
で成分を混合した。成分を被覆砂に添加し、
均質砂混合物を得るまで混合した。砂の重量に対
して１1/2重量％の全結合剤（等量の成分およ
び成分）を用いた。 砂、ポリオールおよびポリイソシアネートの混
合物を通常の中子キヤビテイまたはボツクスに入
れ、「ドツグボーン」として知られた標準引張ブ
リケードを作つた。ドツグボーン試験中子を、中
子に第三アミン触媒、トリメチルアミンに曝して
硬化させた。中子をアミン触媒に約10秒（ガス時
間）にわたり曝し、中子をボツクスから除去する
前に５分間中子ボツクスに残留させた（滞留時
間）。引張り強さpsiは脱ガス後15分において80お
よび24時間後135であつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステムを組合せた。鋳型を全側部上に約１
１／４インチの金属厚さを有する中空鋳物を得るよ
うに設計した。鋳物の１端の孔は鋳物から中子を
除去するために設けた。アルミニウムインゴツト
から作つた約1300〓の溶融アルミニウムを鋳型に
注いだ。約１時間冷却した後、アルミニウム鋳物
をゲートシステムから破壊し、砂落し試験のため
に鋳型から除去した。 砂落し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率を計算した。上述する撹拌後、鋳物
に残留する砂をスクラツピングにより除去し、ま
た秤量した。上述するアミンポリオール−ポリイ
ソシアネート結合剤により結合した砂中子を、撹
拌機を用いないでおよび任意の外部機械エネルギ
ーを作用させないでアルミニウム鋳物の破壊およ
び流出を行なつた。砂落し率は100％であつた。 例 26 PEP樹脂として入手しうるフエノル系ポリ
オールの58.5％固体溶液を、ポリオールを「ハイ
ソール10」に溶解して作つた。この溶液を成分
と称する。「モルデユルMR」に基づく重合イソ
シアネート溶液（75％固体）を「テキサコ7545」、
芳香族溶剤19％およびケロシン６％からなる溶剤
混合物を用いて作つた。このイソシアネート溶液
を成分と称する。ポリオールのヒドロキシ基と
完全に反応する化学量論的量のポリイソシアネー
トを用いた。 「ウエドロン5010」砂（洗浄し、乾燥した細い
粒状シリカ砂、「アフスケフン66」）を適当な混合
装置に入れた。この砂に、均一被覆を形成するま
で成分を混合した。成分を被覆砂に添加し、
均質砂混合物を得るまで混合した。砂の重量に対
して1.8％の全結合剤（等量の成分および成分
）を用いた。 砂、ポリオールおよびポリイソシアネートの混
合物を通常の中子キヤビテイまたはボツクスに入
れ、「ドツクボーン」として知られた標準引張り
ブリケツトを作つた。ドツグボーン試験中子を、
中子に第三アミン触媒を曝して硬化させた。アミ
ン触媒、ジメチルエチルアミンを二酸化炭素、不
活性担体ガスに懸濁させた。中子をアミン触媒に
約１秒（ガス時間）にわたり曝し、中子をボツク
スから直ちに除去した。引張り強さpsiはボツク
スから直ちに除去した場合（１分）182、４時間
後225および20時間後297であつた。 「ドツクボーン」中子をアルミニウム鋳物によ
る砂落し試験に用いた。７個の引張ブリケツト
（ドツクボーン）を鋳型に配置した。鋳型にはゲ
ートシステムを組合せた。鋳型を全側部上に約１
１／４インチの金属厚さを有する中空鋳物を得るよ
うに設計した。鋳物の１端の孔は鋳物から中子を
除去するために設けた。アルミニウムインゴツト
から作つた約1300〓の溶融アルミニウムを鋳型に
注いだ。約１時間冷却した後、アルミニウム鋳物
をゲートシステムから破壊し、砂落し試験のため
に鋳型から除去した。 砂落し試験は鋳物を１ガロンコンテナーに入れ
て行なつた。このコンテナーを撹拌機上に乗せ、
２分間振動させた。このようにして鋳物から除去
した砂中子の重量を砂中子の最初の重量と比較
し、砂落し率を計算した。上述する撹拌後、鋳物
に残留する砂をスクラツピングにより除去し、ま
た秤量した。上述するアミンポリオール−ポリイ
ソシアネート結合剤により結合した砂中子を、撹
拌後砂落しに破損した。砂落し率は０％であつ
た。本例を上述する各例と比較して、低温度鋳物
を作る場合にコールドボツクスシステムに用いる
他のポリオールに対して、コールドボツクスシス
テムにおいてアミンポリオールを用いて砂落しす
ることにより優れていることがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軽量金属物品の鋳造後破壊する鋳造用物品を
   用いて形成する軽量金属物品の鋳造方法におい
   て、 ａ 骨材の重量に対して10％までの骨材を結合す
   るのに十分な量の結合剤組成物を該骨材上に分
   布することにより鋳造用混合物を形成し、かか
   る結合剤組成物はポリオール成分、液体ポリイ
   ソシアネート成分からなり、かかるポリオール
   成分はアミンポリオールからなり；鋳造用混合
   物を所望の鋳造用物品に形成し；およびかかる
   形成鋳造用混合物を硬化し； ｂ 前記軽量金属が溶融し、かつ鋳造しうるまで
   該軽量金属を加熱し； ｃ かように形成した形成鋳造用物品を用いてか
   かる軽量金属を鋳造し； ｄ 鋳造金属を凝固させ；および ｅ 鋳造用物品を破壊し、かかる破壊した鋳造用
   物品を鋳造軽量金属物品から除去することを特
   徴とする軽量金属物品の鋳造方法。 ２ アミンポリオール成分を芳香族アミン化合物
   およびアルキレンオキシドの反応生成物とする特
   許請求の範囲第１項記載の鋳造方法。 ３ アルキレンオキシドはプロピレンオキシドか
   らなる特許請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 ４ アルキレンオキシドはエチレンオキシドから
   なる特許請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 ５ アミンポリオール成分は水溶液からなる特許
   請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 ６ 芳香族アミン化合物はアニリンからなる特許
   請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 ７ 芳香族アミン化合物はアニリンホルムアルデ
   ヒド付加物からなる特許請求の範囲第２項記載の
   鋳造方法。 ８ アミンポリオールは有機溶剤の溶液に存在さ
   せる特許請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 ９ アミンポリオールは芳香族有機溶剤の溶液に
   存在させる特許請求の範囲第２項記載の鋳造方
   法。 １０ アミンポリオール成分は脂肪族アミン化合
   物およびアルキレンオキシドの反応生成物とする
   特許請求の範囲第２項記載の鋳造方法。 １１ アルキレンオキシドはプロピレンオキシド
   からなる特許請求の範囲第１０項記載の鋳造方
   法。 １２ アルキレンオキシドはエチレンオキシドか
   らなる特許請求の範囲第１０項記載の鋳造方法。 １３ アミンポリオール成分は水溶液からなる特
   許請求の範囲第１０項記載の鋳造方法。 １４ 脂肪族アミン化合物はエチレンジアミンか
   らなる特許請求の範囲第１０項記載の鋳造方法。 １５ アミンポリオールは有機溶剤の溶液に存在
   させる特許請求の範囲第１０項記載の鋳造方法。 １６ アミンポリオールは芳香族有機溶剤の溶液
   に存在させる特許請求の範囲第１０項記載の鋳造
   方法。 １７ アミンポリオールは脂肪族アミンポリオー
   ルおよび芳香族アミンポリオールの混合物からな
   る特許請求の範囲第１０項記載の鋳造方法。 １８ ポリオール成分はアミンポリオールおよび
   非アミンポリオールからなる特許請求の範囲第１
   ０項記載の鋳造方法。 １９ 結合剤を常温においてガス状の第三アミン
   で硬化させる特許請求の範囲第１項記載の鋳造方
   法。 ２０ 骨材を砂とする特許請求の範囲第１項記載
   の鋳造方法。 ２１ 鋳造軽量金属物品をアルミニウムとする特
   許請求の範囲第１項記載の鋳造方法。