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JPH0579423B2 - - Google Patents
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JPH0579423B2 - - Google Patents

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JPH0579423B2
JPH0579423B2 JP4589686A JP4589686A JPH0579423B2 JP H0579423 B2 JPH0579423 B2 JP H0579423B2 JP 4589686 A JP4589686 A JP 4589686A JP 4589686 A JP4589686 A JP 4589686A JP H0579423 B2 JPH0579423 B2 JP H0579423B2
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JP
Japan
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mold
disintegration
permanganate
improver
binder
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JP4589686A
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Inventor
Tokufusa Harada
Kyoji Tominaga
Isao Kai
Kazuo Tamemoto
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Asahi Yukizai Corp
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Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、シエルモールド鋳造型に用いられる
鋳型、主に中子の製造に好適な鋳型材料に関する
ものである。さらに詳しくは、本発明は、アルミ
ニウム合金のような低融点軽合金の鋳造におい
て、鋳造後の砂落し作業が容易である、良好な崩
壊性を有する中子を提供するシエルモールド用鋳
型材料に関するものである。 従来の技術 従来、鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金などのシ
エルモールド鋳造で用いられる主型または中子
(鋳型)の結合剤としては、鋳造に際し優れた熱
安定性を保有する熱硬化型フエノール系樹脂が広
く使用されている。 しかしながら、その反面、鋳造後における鋳物
製品より中子が容易に排出除去されうる性質、す
なわち、中子の易崩壊性については必ずしも十分
に満足しうるものではなく、特に低温で鋳造され
るアルミニム合金のような低融点の軽金属におい
ては、鋳造後に中子がほとんど崩壊せずに鋳物中
に残存する傾向にある。そのため、現在軽金属鋳
物の製造に際しては、通常鋳物にノツクアウトマ
シーンなどで衝撃を加えて中子の粗落しを行つた
のち、さらに高温焼成炉中で数時間にわたつて熱
処理を施す、いわゆる「砂焼き工程」を設けるこ
とによつて、鋳物中より残砂を除去する方法が実
施されている。しかしながら、このような方法に
おいては、膨大なエネルギー消費を伴う上に、多
大な労力や時間を必要とするなどの欠点がある。 さらに、最近の自動車鋳物は低燃費化のため鋳
物を薄肉軽量化したり、構造的に複雑化したり、
あるいは従来の鋳鉄に代えてアルミニウム合金な
どの軽合金を用いる傾向にあつて、鋳造後におけ
る中子の易崩壊性に関する技術開発は当該技術分
野において重要かつ緊急な課題とされている。 このような技術課題に対し従来より多くの崩壊
性改善に係る技術、例えば、シエル砂、ホツトボ
ツクス砂、オイルサンド中に崩壊性向上剤として
強力な酸化剤である過マンガン酸カリウムを含ま
せることにより、鋳型の崩壊性を改善する方法が
提案されている〔「ギーセライテクニツク
(Giesereitechnik)」第6巻、第180ページ(1979
年)〕。 この方法に従えば、鋳型の崩壊性については、
鋳型の形状によつてまだ不十分な場合もあるがか
なり改善することが可能である。しかしながら、
得られる鋳型曲げ強度は大幅に低下するので、使
用に際しては樹脂の添加量を増して強度を維持し
なければならず、そのため製造コストの上昇は免
れず、その上崩壊性そのものが悪くなるという問
題を有し、現状でも実用化されるに至つていな
い。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、このような事情のもとで、特
に鋳造後の崩壊性に優れ、かつ実用上支障のない
常温強度を有する鋳型の製造に好適なシエルモー
ルド用鋳型材料を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明者らは前記の要件を満たした鋳型材料を
開発するために鋭意研究を重ねた結果、ある種の
過マンガン酸塩をその分解温度以上で加熱処理し
て得られた分解生成物がフエノール樹脂の熱分解
反応において顕著な触媒作用を示すことが判明
し、この分解生成物を崩壊性向上剤として、結合
剤のフエノール系樹脂とともに鋳物砂に配合する
ことにより、その目的を達成しうることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至つ
た。 すなわち、本発明は、鋳物砂、フエノール系樹
脂及び崩壊性向上剤を必須成分とするシエルモー
ルド用鋳型材料において、前記崩壊性向上剤とし
て、過マンガン酸のアルカリ金属塩及びアルカリ
土類金属塩の中から選ばれた少なくとも1種の塩
の熱分解生成物を用いたことを特徴とするシエル
モールド用鋳型材料を提供するものである。 本発明に用いられるフエノール系樹脂について
は特に制限はなく、例えばフエノール、レゾルシ
ノール、カテコール、ハイドロキノンなどのフエ
ノール類、メタクレゾール、3,5−キシレノー
ルあるいはオルソ位若しくはパラ位に炭素数1〜
4のアルキル基を有するアルキルフエノール類、
ビスフエノールA、ビスフエノールF、ビスフエ
ノールSなどのビスフエノール類及び上記フエノ
ール類、アルキルフエノール類又はビスフエノー
ル類の製造において副生する精製残査などの少な
くとも1種のフエノール性化合物と、ホルムアル
デヒド、パラホルムアリデヒド、トリオキサン、
ベンズアルデヒド、グリオキザール、フルフラー
ルなどのアルデヒド類又はフルフリルアルコール
のような同効物質などの少なくとも1種の化合物
とを縮重合反応させるに際し、触媒としてシユウ
酸、塩酸、硫酸、酢酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、塩化亜
鉛、パラトルエンスルホン酸などの酸性物質を使
用して得られるノボラツク型フエノール樹脂、水
酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、酸化マグネ
シウムなどの無機アルカリ性物質を使用して得ら
れるレゾール型フエノール樹脂、あるいはアンモ
ニア、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ヘ
キサミンなどのアミン系化合物を使用して得られ
る含窒素レゾール型フエノール樹脂、さらにはホ
ウ酸亜鉛や塩化亜鉛のような無機酸塩又は酢酸亜
鉛やナフテン酸鉛のような有機カルボン酸の二価
金属塩を使用して得られるベンジルエーテル型フ
エノール樹脂及びこれらの混合樹脂、並びに使用
目的に応じて適宜変性した変性フエノール樹脂、
例えばフエノール樹脂を製造する任意の段階にお
いてエポキシ樹脂、キシレン樹脂、尿素樹脂、メ
ラミン樹脂などの熱硬化性樹脂又は酢酸ビニル樹
脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレ
ン樹脂などの熱可塑性樹脂あるいは尿素、メラミ
ン、アニリン、フルフラール、フルフリルアルコ
ール、カシユナツトオイル、トール油などを混合
ないしは反応せしめて成る変性フエノール樹脂な
どが用いられる。これらのフエノール系樹脂は公
知の製造方法によつて製造され固形状、液状ない
しはワニス状として使用される。 鋳物砂に対する前記フエノール系樹脂の配合量
は、通常、鋳物砂に対して0.2〜10重量%、好ま
しくは0.5〜5重量%の範囲内で適宜選択される。 本発明で用いる崩壊性向上剤は、過マンガン酸
アルカリ金属塩、過マンガン酸アルカリ土類金属
塩をその分解温度以上で加熱処理して得られる分
解生成物である。本発明においては、該崩壊性向
上剤は1種用いてもよいし、2種以上組み合わせ
て用いてもよい。 前記過マンガン酸塩の具体例としては、過マン
ガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウム、過マ
ンガン酸リチウム、過マンガン酸ストロンチウ
ム、過マンガン酸カルシウム、過マンガン酸バリ
ウム、過マンガン酸マグネシウムなどが挙げら
れ、特に市販品として入手しやすいことから、通
常、過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリ
ウムが好適に使用される。本発明に用いる崩壊性
向上剤としてはこれらの過マンガン酸塩を使用す
る場合には前記のように、その熱分解温度以上の
温度で熱処理することが必要であるが、通常、処
理コスト、処理能率などの面を考慮して約300〜
1000℃の範囲の処理温度が用いられる。 一方、処理時間は処理システム(回分式、連続
式)、熱源(電気、ガス、熱風)単位処理量など
の諸条件によつて左右されるために一定しない
が、通常、約10〜180分の範囲で選択される。 また、前記方法に従つて得られる熱処理物の1
成分であり、かつ前記過マンガン酸塩の製造過程
で中間生成物として生成するマンガン酸カリウ
ム、マンガン酸ナトリウム、マンガン酸パリウム
などのマンガン酸塩は、市販品としては入手しに
くいという点での不利はあるが、前記熱分解生成
物と同様に使用することができる。 本発明に係る崩壊性向上剤の配合量は、通常、
フエノール系樹脂に対して0.5〜30重量%、好ま
しくは1〜20重量%の範囲で適宜選択される。 この配合量が0.5重量%未満の場合は鋳造後の
崩壊性を改善することができず、また30重量%を
超える場合には鋳型曲げ強度が著しく低下し実用
に供することができない。 本発明のシエルモールド用鋳型材料を製造する
に際し、前記崩壊性向上剤を配合するには、通
常、(1)あらかじめ崩壊性向上剤を鋳物砂に加えて
おき、次いで樹脂を添加混合する方法、(2)鋳物砂
に樹脂と同時に崩壊性向上剤を添加混合する方
法、(3)あらかじめ樹脂と鋳物砂を混合したのち、
崩壊性向上剤を添加混合する方法などが採用され
る また、本発明のシエルモールド用鋳型材料の製
造方法おしては、ドライホツトコート法、セミホ
ツトコート法、コールドコート法、粉末溶剤法の
いずれの方法であつてもよい。 さらには、本発明のシエルモールド用鋳型材料
には、前記した成分のほかに、従来から一般的に
使用されている任意の配合剤、例えばアミノ系シ
ラン、エポキシ系シランなどのシランカツプリン
グ剤、ステアリン酸系モノ又はビスアミド、メチ
ロールアミドなどのアミド類、安息香酸、サリチ
ル酸などの芳香族カルボン酸類、ヘキサメチレン
テトラミン、ステアリン酸カリシウム、ベンガ
ラ、砂鉄などを本発明の目的を損わない範囲で配
合することができる。 また、これらの配合剤は通常、鋳型材料の製造
時に配合されるが、シランカツプリング剤、アミ
ド類あるいは芳香族カルボン酸類については、フ
エノール系樹脂の製造時に配合される方が望まし
い。 作 用 本発明のシエルモールド用鋳型材料によつて製
造される鋳型に含まれる過マンガン酸アルカリ金
属塩やアルカリ土類金属塩(以下、過マンガン酸
塩という)の熱分解生成物により、鋳造後の鋳型
の崩壊性が向上する作用機構については必ずしも
明確ではないが次のように推察される。 すなわち、前記過マンガン酸塩は加熱処理を施
すことにより酸化分解してマンガン酸塩と二酸化
マンガンとを主成分とする混合物となる。 この混合物を崩壊性向上剤として使用した場
合、溶融金属を注湯した際に、マンガン酸塩はフ
エノール系樹脂のアルカリ熱分解反応に対し、触
媒的に作用し、一方共存する二酸化マンガンも該
樹脂の酸化分解反応を補助的に促進することか
ら、この相乗作用によつて従来公知の過マンガン
酸塩(主に放出された酸素による酸化分解反応)
よりも鋳型の崩壊が促進されて崩壊性が向上する
ものと推察される。 実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
るが、本発明はこれらの例によつてなんら制限さ
れるものではない。なお、各例中の物性値は以下
のようにして測定されたものである。 (1) 鋳型曲げ強度;JIS−K−6910に準じた方法
で測定した。 (2) ベンド;JACT試験法SM−3に準じた方法
で測定した。 なお、ベンドは、硬化特性の一評価方法で数
値が小さいほど、硬化速度は速いと判定した。 (3) 崩壊性;巾40mm長さ75mm厚さ25mmである第1
図の(1)のような形状のドグボーン型抗張力試験
片をレジンコーテツドサンドで作成して、崩壊
性試験用中子とした。 さらに、125mm×80mm×75mmで、前記中子試
験片より少し大きい空間を有する外型〔第1図
2〕を別途作成し、その中に上記中子試験片を
セツトし、720±5℃に溶融したアルミニウム
合金を鋳込み、鋳物3を形成させ、冷却後、鋳
物3の1か所に(第2図)圧力0.4Kg/cm2のエ
ヤハンマーにより振動を与えて、鋳物の径16mm
の排出口より、排出される砂の重量を時間ごと
に測定し、全部排出された時の総重量で除し、
その量を重量%で表示し、崩壊性とした。 実施例 1 140〜150℃に加熱した鋳物砂(商品名パールサ
ンド)5000gをスピードミキサー(遠州鉄工社
製)に投入し、さらに、結合剤としてノボラツク
型フエノール樹脂(旭有機材工業株式会社製
Sp690)60g(該鋳物砂に対して1.2重量%)と崩
壊性向上剤として、過マンガン酸カリウムを200
℃で1時間熱処理を行つて得られた熱分解生成物
6.6g(結合剤に対して11重量%)を添加し、ミ
キサー中で50秒間混練した。次いでヘキサメチレ
ンテトラミン(該結合剤に対して15重量%)を水
75gに溶解した水溶液を全量投入して、約40〜60
秒間混合を続けたのち、滑剤としてステアリン酸
カルシウム5gを投入し、さらに約15秒間混合し
たのち、ミキサーより排出し、シエルモールド用
鋳型材料を得た。 実施例 2〜6 崩壊性向上剤として、過マンガン酸カリウムを
200℃で1時間熱処理を行つて得られた熱分解生
成物に代えて、別表に記載した熱処理条件で処理
された過マンガン酸カリウムの熱分解生成物を用
いた以外は、実施例1と同様にしてシエルモール
ド用鋳型材料を得た。 実施例 7 崩壊性向上剤として、200℃で1時間熱処理を
行つて得られた過マンガン酸カリウムの熱分解生
成物6.6g(結合剤に対して11重量%)に代えて、
600℃で1時間熱処理を行つて得られた過マンガ
ン酸カリウムの熱分解生成物3g(結合剤に対し
て5重量%)を用いた以外は、実施例1と同様に
してシエルモールド用鋳型材料を得た。 実施例 8 崩壊性向上剤として、200℃で1時間熱処理を
行つて得られた過マンガン酸カリウムの熱分解生
成物6.6g(結合剤に対して11重量%)に代えて、
過マンガン酸カリウムの熱分解生成物の1成分で
あるマンガン酸カリウム3g(結合剤に対して5
重量%)を用いた以外は、実施例1と同様にし
て、シエルモールド用鋳型材料を得た。 比較例 1 崩壊性向上剤を用いない以外は、実施例1と同
様にして、シエルモールド用鋳型材料を得た。 比較例 2 崩壊性向上剤を用いず、実施例1〜6と同等の
鋳型曲げ強度を得るために、結合剤量を鋳物砂に
対して、1.1重量%用いた以外は、実施例1と同
様にしてシエルモールド用鋳型材料を得た。 比較例 3 崩壊性向上剤として、熱処理をしない過マンガ
ン酸カリウムを用いた以外は、実施例1と同様に
して、シエルモールド用鋳型材料を得た。 比較例 4 実施例1〜6、比較例2と同等の鋳型曲げ強度
を得るために結合剤量を鋳物砂に対して、1.45重
量%用い、崩壊性向上剤として熱処理をしない過
マンガン酸カリウムを結合剤に対して11重量%用
いた以外は、実施例1と同様にして、シエルモー
ルド用鋳型材料を得た。 比較例 5 実施例7、8、比較例1と同等の鋳型曲げ強度
を得るために、結合剤量を鋳物砂に対して、1.45
重量%用い、崩壊性向上剤として熱処理していな
い過マンガン酸カリウムを結合剤に対して5重量
%用いた以外は、実施例1と同様にして、シエル
モールド用鋳型材料を得た。 比較例 6 崩壊性向上剤として、100℃で1時間熱処理を
行つて得られた過マンガン酸カリウムの熱分解生
成物を結合剤に対して11重量%を用いた以外は、
実施例1と同様にしてシエルモールド用鋳型材料
を得た。 実施例1〜8、比較例1〜6で得られたシエル
モールド用鋳型材料の鋳型曲げ強度、ベンド及び
崩壊性を調べた。その結果を別表に示す。また過
マンガン酸カリウム及びそれを種々の条件下で熱
処理したもの、及びマンガン酸カリウムの水溶液
の水素イオン濃度(PH)を下記の方法で測定し
た。その結果も該表に示す。 崩壊性向上剤の水溶液の水素イオン濃度(PH)の
測定法 200c.c.のビーカーに各条件下で熱処理して得ら
れた過マンガン酸カリウムの熱分解生成物1.0g
を投入し、これに蒸留水100c.c.を加え、約20分間
かきまぜたのち、静置しこの溶液のPHをPHメータ
ー(東亜電子工業(株)製)で測定した。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a mold used for a shell mold casting die, and mainly to a mold material suitable for manufacturing a core. More specifically, the present invention relates to a molding material for shell molds that provides a core with good collapsibility and easy sand removal work after casting in the casting of low melting point light alloys such as aluminum alloys. It is. Conventional technology Conventionally, thermosetting phenolic resin, which has excellent thermal stability during casting, has been used as a binder for the main mold or core (mold) used in shell mold casting of cast iron, cast steel, aluminum alloy, etc. Widely used. However, on the other hand, the property that the core can be easily discharged and removed from the cast product after casting, that is, the easy disintegration of the core, is not always fully satisfactory, especially for aluminum alloys cast at low temperatures. In light metals with low melting points, such as, the core tends to remain in the casting without disintegrating after casting. For this reason, when manufacturing light metal castings, the castings are usually pounded with a knockout machine to roughen the core, and then heat treated in a high-temperature firing furnace for several hours. A method has been implemented to remove residual sand from castings by providing a "burning process". However, such a method has drawbacks such as consuming a huge amount of energy and requiring a great deal of labor and time. Furthermore, recent automobile castings have become thinner and lighter in order to improve fuel efficiency, and have become structurally more complex.
Alternatively, there is a trend to use light alloys such as aluminum alloys in place of conventional cast iron, and the development of technology regarding the easy disintegration of cores after casting is considered an important and urgent issue in this technical field. To address these technical issues, we have developed more techniques than before to improve disintegration, such as by incorporating potassium permanganate, a strong oxidizing agent, into shell sand, hotbox sand, and oil sand as a disintegration improver. , a method for improving mold disintegration has been proposed [Giesereitechnik, Vol. 6, p. 180 (1979).
Year)〕. According to this method, regarding the disintegration of the mold,
Although it may still be insufficient depending on the shape of the mold, it can be significantly improved. however,
Since the resulting mold bending strength is significantly reduced, it is necessary to increase the amount of resin added to maintain the strength during use, which inevitably increases manufacturing costs and furthermore, the disintegrability itself deteriorates. However, it has not yet been put into practical use. Problems to be Solved by the Invention Under these circumstances, the object of the present invention is to provide a shell mold suitable for manufacturing a casting mold that has excellent disintegrability after casting and has room-temperature strength that does not pose any practical problems. The objective is to provide mold materials for Means for Solving the Problems The present inventors have conducted extensive research in order to develop a mold material that satisfies the above requirements, and as a result, we have developed a method of heat-treating a certain type of permanganate above its decomposition temperature. It was found that the obtained decomposition product exhibited a remarkable catalytic effect in the thermal decomposition reaction of phenolic resin, and by blending this decomposition product into foundry sand as a disintegration improver together with the phenolic resin as a binder. The inventors have discovered that the object can be achieved, and have completed the present invention based on this knowledge. That is, the present invention provides a casting material for a shell mold that includes foundry sand, a phenolic resin, and a disintegration improver as essential components, and in which the disintegration improver includes an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt of permanganate. The present invention provides a mold material for a shell mold, characterized in that it uses a thermal decomposition product of at least one salt selected from among them. There are no particular limitations on the phenolic resin used in the present invention, and examples include phenols such as phenol, resorcinol, catechol, and hydroquinone, metacresol, 3,5-xylenol, or phenolic resins having 1 to 1 to 1 carbon atoms in the ortho or para position.
Alkylphenols having 4 alkyl groups,
Bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, and bisphenol S, and at least one phenolic compound such as a purification residue by-produced in the production of the above phenols, alkylphenols, or bisphenols; formaldehyde; paraformaldehyde, trioxane,
Oxalic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, zinc acetate, zinc borate, Novolac type phenolic resin obtained using acidic substances such as zinc chloride and para-toluenesulfonic acid, resol type phenolic resin obtained using inorganic alkaline substances such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium oxide, or ammonia. , nitrogen-containing resol-type phenolic resins obtained using amine compounds such as triethylamine, ethylenediamine, and hexamine, as well as inorganic acid salts such as zinc borate and zinc chloride, or organic carbonates such as zinc acetate and lead naphthenate. Benzyl ether type phenolic resins obtained using divalent metal salts of acids, mixed resins thereof, and modified phenolic resins modified as appropriate depending on the purpose of use,
For example, at any stage in the production of phenolic resin, thermosetting resins such as epoxy resins, xylene resins, urea resins, melamine resins, thermoplastic resins such as vinyl acetate resins, polyamide resins, acrylic resins, polyethylene resins, or urea, melamine, Modified phenolic resins made by mixing or reacting aniline, furfural, furfuryl alcohol, coconut oil, tall oil, etc. are used. These phenolic resins are produced by known production methods and are used in solid, liquid or varnish form. The amount of the phenolic resin blended into the foundry sand is usually appropriately selected within the range of 0.2 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. The disintegration improver used in the present invention is a decomposition product obtained by heat-treating an alkali metal salt of permanganate or an alkaline earth metal salt of permanganate at a temperature higher than its decomposition temperature. In the present invention, one type of the disintegration improver may be used, or two or more types may be used in combination. Specific examples of the permanganate include potassium permanganate, sodium permanganate, lithium permanganate, strontium permanganate, calcium permanganate, barium permanganate, magnesium permanganate, etc. In particular, potassium permanganate and sodium permanganate are preferably used because they are easily available as commercial products. When using these permanganates as the disintegration improver used in the present invention, as mentioned above, it is necessary to heat treat them at a temperature higher than their thermal decomposition temperature. Approximately 300~ considering efficiency etc.
Processing temperatures in the range of 1000°C are used. On the other hand, the processing time varies depending on various conditions such as the processing system (batch type, continuous type), heat source (electricity, gas, hot air), unit processing amount, etc., but it usually takes about 10 to 180 minutes. Selected by range. In addition, 1 of the heat-treated product obtained according to the above method
Manganate salts such as potassium manganate, sodium manganate, and pallium manganate, which are components and are produced as intermediate products in the manufacturing process of permanganate, have a disadvantage in that they are difficult to obtain as commercial products. However, it can be used in the same way as the thermal decomposition products. The amount of the disintegration improver according to the present invention is usually
The content is appropriately selected in the range of 0.5 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight based on the phenolic resin. If the amount is less than 0.5% by weight, the disintegration after casting cannot be improved, and if it exceeds 30% by weight, the bending strength of the mold will drop significantly, making it impossible to put it to practical use. When producing the molding material for shell molds of the present invention, the method of blending the disintegration improver is usually (1) adding the disintegration improver to the foundry sand in advance, and then adding and mixing the resin; (2) A method of adding and mixing a disintegration improver to molding sand at the same time as the resin, (3) After mixing the resin and molding sand in advance,
A method of adding and mixing a disintegration improver is also adopted.In addition, as for the method of manufacturing the mold material for shell mold of the present invention, any of the dry hot coating method, semi-hot coating method, cold coating method, and powder solvent method can be used. It may be a method. Furthermore, in addition to the above-mentioned components, the shell mold molding material of the present invention may include any conventionally commonly used compounding agents, such as silane coupling agents such as amino-based silanes and epoxy-based silanes; Stearic acid mono or amides such as bisamide and methylolamide, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid and salicylic acid, hexamethylenetetramine, potassium stearate, red iron sand, and the like are blended within a range that does not impair the purpose of the present invention. be able to. Further, these compounding agents are usually blended during the production of the mold material, but it is preferable that the silane coupling agent, amides, or aromatic carboxylic acids be blended during the production of the phenolic resin. Effect The thermal decomposition products of alkali metal permanganate and alkaline earth metal salts (hereinafter referred to as permanganates) contained in the mold produced using the mold material for shell molds of the present invention cause Although the mechanism of action by which the disintegrability of the mold improves is not necessarily clear, it is inferred as follows. That is, the permanganate is oxidatively decomposed by heat treatment to become a mixture containing manganate and manganese dioxide as main components. When this mixture is used as a disintegration improver, when molten metal is poured, the manganate acts catalytically on the alkaline thermal decomposition reaction of the phenolic resin, while the coexisting manganese dioxide also acts on the alkali thermal decomposition reaction of the phenolic resin. Due to this synergistic effect, conventionally known permanganates (oxidative decomposition reactions mainly due to released oxygen)
It is presumed that the disintegration of the mold is promoted and the disintegration properties are improved. Examples Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way. In addition, the physical property values in each example were measured as follows. (1) Mold bending strength: Measured according to JIS-K-6910. (2) Bend: Measured according to JACT test method SM-3. In addition, bend was determined to be a curing property evaluation method, and the smaller the numerical value, the faster the curing speed. (3) Disintegrability; the first one is 40 mm wide, 75 mm long, and 25 mm thick.
A dogbone type tensile strength test piece with the shape shown in (1) in the figure was made from resin coated sand and used as a core for the collapsibility test. Furthermore, an outer mold (Fig. 1, 2) of 125 mm x 80 mm x 75 mm and a space slightly larger than the core test piece was prepared separately, and the core test piece was set in it and heated to 720 ± 5°C. Molten aluminum alloy is cast to form a casting 3, and after cooling, vibration is applied to one part of the casting 3 (Fig. 2) using an air hammer with a pressure of 0.4 kg/cm 2 to reduce the diameter of the casting to 16 mm.
Measure the weight of the sand discharged from the discharge port every hour, divide it by the total weight when all is discharged,
The amount was expressed in weight% and was defined as disintegration. Example 1 5000 g of foundry sand (product name: Pearl Sand) heated to 140-150°C was put into a speed mixer (manufactured by Enshu Tekko Co., Ltd.), and novolak-type phenolic resin (manufactured by Asahi Yokuzai Kogyo Co., Ltd.) was added as a binder.
Sp690) 60g (1.2% by weight based on the foundry sand) and 200g of potassium permanganate as a disintegration improver.
Pyrolysis product obtained by heat treatment at ℃ for 1 hour
6.6 g (11% by weight based on binder) were added and kneaded in a mixer for 50 seconds. Hexamethylenetetramine (15% by weight based on the binder) was then added to water.
Pour in the entire amount of the aqueous solution dissolved in 75 g, and add about 40 to 60 g.
After continuing to mix for seconds, 5 g of calcium stearate was added as a lubricant, and after further mixing for about 15 seconds, the mixture was discharged from the mixer to obtain a mold material for a shell mold. Examples 2-6 Potassium permanganate as a disintegration improver
Same as Example 1 except that instead of the pyrolysis product obtained by heat treatment at 200°C for 1 hour, a pyrolysis product of potassium permanganate treated under the heat treatment conditions listed in the attached table was used. A mold material for shell mold was obtained. Example 7 As a disintegration improver, in place of 6.6 g (11% by weight of the binder) of a thermal decomposition product of potassium permanganate obtained by heat treatment at 200°C for 1 hour,
A mold material for a shell mold was prepared in the same manner as in Example 1, except that 3 g (5% by weight of the binder) of the thermal decomposition product of potassium permanganate obtained by heat treatment at 600°C for 1 hour was used. I got it. Example 8 As a disintegration improver, in place of 6.6 g (11% by weight of the binder) of a thermal decomposition product of potassium permanganate obtained by heat treatment at 200°C for 1 hour,
3 g of potassium manganate, a component of the thermal decomposition product of potassium permanganate (5 g per binder)
A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1, except that % by weight) was used. Comparative Example 1 A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1 except that no disintegration improver was used. Comparative Example 2 Same as Example 1 except that 1.1% by weight of binder was used based on the foundry sand in order to obtain mold bending strength equivalent to Examples 1 to 6 without using a disintegration improver. A mold material for shell mold was obtained. Comparative Example 3 A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1, except that potassium permanganate without heat treatment was used as the disintegration improver. Comparative Example 4 In order to obtain mold bending strength equivalent to Examples 1 to 6 and Comparative Example 2, the amount of binder was 1.45% by weight based on the foundry sand, and potassium permanganate without heat treatment was used as a disintegration improver. A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1 except that 11% by weight of the binder was used. Comparative Example 5 In order to obtain mold bending strength equivalent to Examples 7, 8, and Comparative Example 1, the amount of binder was increased to 1.45% of the foundry sand.
A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1, except that 5% by weight of potassium permanganate, which had not been heat-treated, was used as a disintegration improver based on the binder. Comparative Example 6 As a disintegration improver, a thermal decomposition product of potassium permanganate obtained by heat treatment at 100°C for 1 hour was used in an amount of 11% by weight based on the binder.
A mold material for a shell mold was obtained in the same manner as in Example 1. The mold bending strength, bending and collapsibility of the mold materials for shell molds obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 were investigated. The results are shown in the attached table. Further, the hydrogen ion concentration (PH) of potassium permanganate, its heat-treated products under various conditions, and aqueous solutions of potassium permanganate were measured by the following method. The results are also shown in the table. Measuring method of hydrogen ion concentration (PH) of aqueous solution of disintegration improver 1.0 g of pyrolysis product of potassium permanganate obtained by heat treatment under each condition in a 200 c.c. beaker
100 c.c. of distilled water was added thereto, and after stirring for about 20 minutes, the solution was allowed to stand and the PH of this solution was measured using a PH meter (manufactured by Toa Denshi Kogyo Co., Ltd.).

【表】【table】

【表】 本発明のように、過マンガン酸カリウムの熱分
解温度以上で熱処理を行つて得られた崩壊性向上
剤を結合剤に対して11重量%を用いた実施例1〜
6は、崩壊性向上剤を用いていない比較例1よ
り、鋳型曲げ強度はやや低下しているが、熱処理
をしていない過マンガン酸カリウムを用いた比較
例3、及び過マンガン酸カリウムをその熱分解温
度以下で1時間熱処理したものを用いた比較例6
に対比して、鋳型曲げ強度の低下は非常に少な
い。また、実施例1〜6と同等な鋳型曲げ強度を
得るには、崩壊性向上剤を用いない比較例2にお
ける結合剤量は1.1重量%であり、熱処理をして
いない過マンガン酸カリウムを用いた比較例4の
場合は、1.45重量%の結合剤を必要とした。 また、熱分解温度以上で熱処理して得られる過
マンガン酸カリウムの熱処理生成物を結合剤に対
して、5重量%用いた実施例7は、同量の結合剤
で崩壊性向上剤を用いない比較例1とほぼ同等の
鋳型曲げ強度であり、熱処理していない過マンガ
ン酸カリウムを用いた比較例5の場合、実施例
7、比較例1と同等の鋳型曲げ強度を得るために
は、1.45重量%の結合剤を必要とした。 崩壊性についても、同等の鋳型曲げ強度である
実施例1〜6、比較例2、4を対比すると崩壊性
向上剤を用いていない比較例2に対して、実施例
1〜6は大巾に崩壊性は良くなつている。また、
熱処理をしていない過マンガン酸カリウムを用い
た比較例4に対しても崩壊性は良くなつている。
このことは、実施例7、比較例1、5の対比から
も明らかである。 また、過マンガン酸カリウムを熱分解温度以上
で熱処理を行つて得られる崩壊性向上剤の1成分
であるマンガン酸カリウムを用いた実施例8で
も、実施例7とほぼ同等の効果が得られた。 発明の効果 以上の説明より明らかなように、過マンガン酸
塩の熱処理生成物を含有する本発明のシエルモー
ルド用鋳型材料は鋳型の成形に際し、鋳型曲げ強
度の劣下を防止し、かつ硬化速度を向上させるな
ど鋳型特性を改善せしめ、また鋳造後における鋳
型の崩壊性を大巾に向上させるため、鋳型の崩壊
に要する時間、労力、エネルギー費用が大巾に軽
減するとともに生産効率が上昇し生産性が著しく
向上する。 また、鋳型を崩壊させるための衝撃圧を低下さ
せることができるため、鋳物製品の破損が少なく
なり製品歩留りを向上させるとともに、騒音を低
くし作業環境の改善がはかられるなどの多くの特
徴を有し、産業上の有用性を提供するものであ
る。
[Table] Examples 1 to 1 in which 11% by weight of the disintegration improver obtained by heat treatment at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of potassium permanganate was used based on the binder as in the present invention.
6 has slightly lower mold bending strength than Comparative Example 1, which did not use a disintegration improver, but compared to Comparative Example 3, which used potassium permanganate without heat treatment, and potassium permanganate, which did not use heat treatment. Comparative Example 6 using a product heat-treated for 1 hour below the thermal decomposition temperature
Compared to this, the decrease in mold bending strength is very small. In addition, in order to obtain mold bending strength equivalent to Examples 1 to 6, the amount of binder in Comparative Example 2, which does not use a disintegration enhancer, is 1.1% by weight, and potassium permanganate without heat treatment is used. Comparative Example 4 required 1.45% by weight of binder. In addition, in Example 7, in which 5% by weight of the heat-treated product of potassium permanganate obtained by heat-treating above the thermal decomposition temperature was used based on the binder, the disintegration improver was not used with the same amount of binder. In the case of Comparative Example 5, which has almost the same mold bending strength as Comparative Example 1 and uses unheated potassium permanganate, in order to obtain mold bending strength equivalent to Example 7 and Comparative Example 1, the mold bending strength is 1.45. % binder by weight was required. Regarding the disintegration property, when comparing Examples 1 to 6 and Comparative Examples 2 and 4, which have the same mold bending strength, Examples 1 to 6 have a large difference compared to Comparative Example 2, which does not use a disintegration improver. The disintegrability has improved. Also,
The disintegration properties were also improved compared to Comparative Example 4, which used potassium permanganate without heat treatment.
This is also clear from the comparison between Example 7 and Comparative Examples 1 and 5. Furthermore, in Example 8, which used potassium manganate, which is a component of a disintegration improver obtained by heat-treating potassium permanganate at a temperature higher than the thermal decomposition temperature, almost the same effect as Example 7 was obtained. . Effects of the Invention As is clear from the above explanation, the mold material for shell molds of the present invention containing a heat-treated product of permanganate prevents deterioration of mold bending strength and hardens the mold when molding. This improves the mold properties, such as improving the mold properties, and also greatly improves the collapsibility of the mold after casting, which greatly reduces the time, labor, and energy costs required for mold collapse, and increases production efficiency. performance is significantly improved. In addition, the impact pressure required to collapse the mold can be reduced, which reduces damage to cast products and improves product yield. It also has many features such as lowering noise and improving the working environment. and provide industrial utility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は、実施例に記載した崩壊性
を測定するための試験用器具及びその使用状態を
示す断面図である。
FIG. 1 and FIG. 2 are cross-sectional views showing a test device for measuring disintegration described in Examples and its usage state.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 鋳物砂、フエノール系樹脂及び崩壊性向上剤
を必須成分とするシエルモールド用鋳型材料にお
いて、前記崩壊性向上剤として、過マンガン酸の
アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩の中から
選ばれた少なくとも1種の塩の熱分解生成物を用
いたことを特徴とするシエルモールド用鋳型材
料。
1. In a shell mold molding material containing foundry sand, a phenolic resin, and a disintegration improver as essential components, the disintegration improver is selected from alkali metal salts and alkaline earth metal salts of permanganate. A molding material for a shell mold, characterized in that it uses a thermal decomposition product of at least one salt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022081962A (en) * 2020-11-20 2022-06-01 旭有機材株式会社 Resin-coated sand having improved mold collapsibility

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022081962A (en) * 2020-11-20 2022-06-01 旭有機材株式会社 Resin-coated sand having improved mold collapsibility

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