JP2001511707A

JP2001511707A - アルコール改質ポリイソシアネート含有の鋳型結合剤

Info

Publication number: JP2001511707A
Application number: JP52146898A
Authority: JP
Inventors: シン、リナ; ジーダマン、ローレンス
Original assignee: アシュランドインコーポレーテッド
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 2001-08-14
Also published as: CA2270611A1; AU729059B2; ZA979640B; EP0949979A4; US5874487A; EP0949979A1; WO1998019809A1; AU4914897A

Abstract

(57)【要約】この発明は、改質ポリイソシヤネートを使用する鋳型結合剤系に関する。その改質されたポリイソシヤネートは、ポリイソシヤネートと１つの活性水素原子をもつ脂肪族アルコールを反応させることによって調製される。これらの改質ポリイソシヤネートは、フェノールレゾール樹脂を共に、鋳型骨材に添加して鋳型配合物を生成し、それを成形してガス状アミン硬化触媒で硬化される。

Description

【発明の詳細な説明】アルコール改質ポリイソシアネート含有の鋳型結合剤技術分野この発明は、改質ポリイソシヤネートを使用する鋳型結合剤系に関する。その改質されたポリイソシヤネートは、ポリイソシヤネートと１つの活性水素原子をもつ一官能性脂肪族アルコールを反応させることによって調製される。これらの改質ポリイソシヤネートは、フェノールレゾール樹脂を共に、鋳型骨材に添加して鋳型配合物を生成し、それを成形してアミン硬化触媒で硬化させる。背景技術金属部品を製造する鋳物産業に使用される主な方法の１つは砂型鋳造である。砂型鋳造において、有機又は無機結合剤の混合物である鋳型配合物を成形及び硬化することによって、使い捨ての鋳型（一般に鋳型及び中子）が作られる。その鋳型及び中子を強化するために結合剤が使用される。鋳型及び中子を作るために砂型鋳造で用いられる２つの主な方法は、無ベーク法とコールドボックス法である。無ベーク法においては、液体硬化剤を骨材と混合し、成形して硬化鋳型及び／又は中子が作られる。コールドボックス法においては、圧縮成形した配合物にガス状硬化剤を通して硬化鋳型及び／又は中子が作られる。ガス状第三級アミン触媒で硬化されたポリウレタン−成形用結合剤は、鋳型又は中子として被成形鋳型骨材を一緒に保持するためにコールドボックス法にしばしば用いられる（例えば、米国特許第３、４０９、５７９号参照）。ポリウレタン−成形用結合剤は、一般にフェノール樹脂成分とポリイソシアネートから成り、それらは圧縮及び硬化前に砂と混合して鋳型用配合物を成形する。米国特許第４、３９６、７３８号は、改質ポリイソシアネートを開示している。これらの改質ポリイソシアネートは、ポリイソシアネートのイソシアネートのいくつかと、式ＲＯＨ（式中のＲは炭素原子数が６〜３０の炭化水素である）を有するモノヒドロキシアルコールとを前分的に反応させることによって得られる。発明の開示この発明は、別々の成分として、（Ａ）フェノール樹脂成分；及び（Ｂ）１つの活性水素原子を有する脂肪族アルコールで改質したポリイソシアネートからなるポリイソシアネート成分、からなり、触媒的に有効量のアミン硬化触媒で硬化性のポリウレタン−成形用鋳型結合剤系に関する。その鋳型結合剤系は、特に鋳型を製造するコールドボックス製造法及び無ベーク製造法に使用される鋳型配合物の製造に有用である。鋳型配合物は、鋳型及び中子をガス状第三級アミンで硬化させることを含むコールドボックス法によって鋳型及び中子を製造するのに使用するのが望ましい。硬化された鋳型及び中子は鉄及び非鉄金属部品の鋳造に使用される。改質されたポリイソシアネートはガス状第三級アミン硬化触媒の共存下で非水性媒質中でフェノール樹脂と反応する。イソシアネート（ＮＣＯ）の含量はポリイソシアネートと脂肪族アルコルとの反応によって減少する。その減少量は改質の量に依存するが、その改質ポリイソシアネートにおいてフェノール樹脂成分で硬化するのに十分なイソシアネート含量が存在する。改質されたポリイソシアネートの使用は、鋳型からの優れた剥離性、高防水性、高ブルク硬化、及び優れた結合剤強度をもたらす。図面の簡単な説明図１は、中子製造サイクル数の増加に伴い中子をコアボックスから剥離するのに必要な圧力を示す。図１は、中子をコアボックスから剥離するのに必要な圧力（この場合、結合剤は未改質ポリイソシアネートから作った本発明の範囲外）と、結合剤を改質ポリイソシアネートから作った場合（本発明の範囲内）の圧力と比較する。図２は、溶融金属を熱くかつ液体に保つスリーブの使用硬化を示発明を実施するための最良の実施態様本発明を説明における用語「ポリイソシアネート」は「ジイソシアネート」を含み、「改質に適当なポリイソシアネート」は全てのポリイソシアネートを含む。結合剤系のポリイソシアネートは少なくとも１つの改質ポリイソシアネートを含有し、２以上、好適には２〜５の官能数（価）を有する。改質ポリイソシアネートは、イソシアネート基の少なくともいくつかがウレタン結合を形成するような脂肪族アルコールと反応するポリイソシアネートである。改質ポリイソシアネートは、脂肪族、脂環式、芳香族、ハイブリッドポリイソシアネート、擬プレポリマー及び前記のように改質ポリイソシアネートの調製に使用するようなプレポリマーを含む非改質ポリイソシアネートで希釈することができる。非改質ポリイソシアネートは、典型的に２〜５０重量％、望ましくは１５〜３５重量％のＮＣＯ含量を有する。又、非改質ポリイソシアネートは、フェノール−ウレタン鋳型結合剤のポリイソシアネート成分の配合中に、一官能性脂肪族アルコールの添加によって必要な濃度で現場で調製できる。ポイイソシアネート成分における改質ポリイソシアネートの量は、典型的にポリイソシアネート成分におけるポリイソシアネートの全重量を基準にして１〜１００重量％、望ましくは２〜１６重量％である。改質ポリイソシアネートは、改質後典型的に１〜５０重量％、望ましくは１２〜３３重量％のＮＣＯ含量を有する。アルコールでの改質に適当な特定のポリイソシアネートは芳香族ポリイソシアネート、脂肪族及び／又は脂環式ポリイソシアネート、及びそれらの混合物を含む。代表的な芳香族ポリイソシアネートは、ｍ−フェニレンジイソシアネート、２、４−トルエンジイソシアネート、２、６−トルエンジイソシアネート、ナフタレン−１、５−ジイソシアネート、１−メトキシフェニル−２、４−ジイソシアネート、４、４’−ジフェニレンメタンジイソシアネート、４、４’−ジビフェニレンジイソシアネート、３、３’、４、４’−ジビフェニルジイソシアネート、３、３’−ジメチル−４、４’−ジビフェニルジイソシアネート及び３、３’ −ジメチル−ジフェニル４、４’−ジイソシアネート；４、４’４”トリフェニルメタントリイソシアネート及びトルエン−２、４、６−トリイソシアネートのようなトリイソシアネート及び４、４’−ジメチルヂフェニルメタン−２、２ ’、５、５’−テトライソシアネートを含む。それらの入手可能性及び性質から特に有用なのは、４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト、及びポリメチレンポリフェニレンポリシソシアネートのような重合体ポリイソシアネートである。改質に適当な代表的脂肪族ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１、４−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（及び異性体）、イソホロンジイソシアネート、及び４、４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートのような環状ポリイソシアネートを含む。これらのポリソシアネートに基づいた種々のプレポリマー、及び三量体も適当である、それらは芳香族又は脂肪族である。代表的な混合ポリイソジアネートは、例えば、芳香族ポリイソシアネートと他の芳香族ポリイソシアネート又は脂肪族ポリイソシアネート、又は、例えば、芳香族及び指肪族ポリイソシアネートの混合三量体を含む。ポリイソシアネートの改質に使用できる適当なアルコールは、次の構造式で表すことができる：ＲＯＨ式中のＲは炭素原子数が２〜５０，好適には６〜３０の線状又は枝別れ脂肪族基である。Ｒは、その連鎖に沿って、炭素−炭素二重又は三重結合、芳香環、又はそれらがイソシアネートと反応性でない限りさらに他の官能基を含むことができる。Ｒ中の水素原子は、さらにフッ素原子と部分的又は全部を置換できる。かかるアルコールの代表例は、ｎ−ヘキシルアルコール、ｎ−ヘプチルアルコール、ｎ−オクチルアルコール、ｎ−ノニルアルコール、ｎ−デシルアルコール、ｎ−ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキチジルアルコール、ベヘニルアルコール、イソヘキシルアルコール、２−エチルヘキサノール、２−エチルイソヘキサノール、イソデチルアルコール、イソｓｔエアライルアルコール、オレイルアルコール、オ及びリノレイルアルコールのようなモノアルコールを含む。１Ｈ、１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロ−１−ペンタノール、１Ｈ、１Ｈ−ヘプタフルオロ−ブタノール、１Ｈ、１Ｈ−ヘプタフルオロ−オクタノール、１Ｈ、１Ｈ，２Ｈ、２Ｈ−ドデカフルオロ−１−ペプタノール、Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロキシエチルペルフルオロオクタンスルホナミド、等も適当である。これらアルコールの混合物も使用できる。アルコールによるポリイソシアネートの改質法は周知である、例えば、米国特許第４、３９６、７３８号を参照されたい。改質ポリイソシアネートは、脂肪族、脂環式、芳香族、ハイブリッドポリイソシアネート、擬プレポリマー及び前記のように改質ポリイソシアネートの調製に使用するようなプレポリマーを含む非改質ポリイソシアネートで希釈することができる。それらの改質ポリイソシアネートは、ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂をアミン硬化触媒で硬化させるのに十分な濃度で使用される。一般に、ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂のヒドロキシルに対するポリイソシアネートのイソシアネート比は０．７５：１．２５〜１．２５：０．７５，望ましくは約０．９：１．１〜１．１〜０．９である。ポリイソシアネートは、液体で使用される。固体又は粘性ポリイソシアネートは、有機溶媒の形態で使用しなければならない、その溶媒は一般に溶液の８０重量％までの範囲で存在する。結合剤系のフェノール樹指成分は、フェノールレゾール樹脂、好適にはポリベンジルエーテルフェノール樹脂からなる。フェノールレゾール樹脂は、周知の方法にしたがって、過剰のアルデヒドとフェノールとをアルカリ性触媒又は二価の金属触媒の共存下で反応させることによって調製する。特定の溶媒も接着促進剤及び剥離剤のような種々の任意成分と共にフェノール樹脂成分に使用される。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂は、周知の方法にしたがって、二価の金属触媒の共存下でアルデヒドとフェノールを反応させることによって調製される。課題の結合剤組成物の生成に使用されるポリベンジル・エーテルフェノル樹脂は米国特許第３、４８５、７９７号に詳細に記載されている。これらのポリベンジル・エーテルフェノル樹脂はアルデヒドとフェノールとの反応生成物である。それらはオルト−オルトベンジルエーエル橋である重合体のフェノール核を結合する優勢の橋を含有することが望ましい。それらは、アルデヒドとフェノールをモル非で少なくとも１：１，一般に１．１：１．０〜３．０：１．０，望ましくは１．１；１．０〜２．０；１．０で、金属イオン触媒、望ましくは亜鉛、鉛、マンガン、銅、スズ、マグネシウム、コバルト、カルシウム、又はバリウムのような二価の金属イオンの共存下で反応させることによって調製される。一般に、フェノールレゾール樹脂の調製に使用するフェノールは次の構造式で表される：式中のＢは水素原子、ヒドロキシル基、炭化水素基、オキシ炭化水素基、ハロゲン原子、又はそれらの混合体である。ビスフェノールＡのような多重環フェノールも使用される。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂の調製に使用される適当なフェノールの特定例はフェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｐ−ブチルフェノール、ｐ−アミルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、及びｐ−ノニルフェノールを含む。そのフェノールと反応されるアルデヒドは、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、フルフルアルデヒド及びベンズアルデヒドのようなポリベンジル・エーテルフェノル樹脂の調製にこれまで使用されたアルデヒドを含む。一般に、使用されたアルデヒドは式Ｒ’ＣＨＯ（式中のＲ’は水素又は炭素原子数が１〜８の炭化水素基である）を有する。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂は非水性が望ましい。用語「非水性」は、樹脂の重量を基準にして約１０％、望ましくは約１％以下の量の水を含有するポリベンジル・エーテルフェノル樹脂を意味する。使用されるポリベンジル・エーテルフェノル樹脂は、液体又は有機溶媒に可溶性であることが望ましい。有機溶媒における溶解度は骨材にフェノール樹脂成分の均一な分布を得ることが必要である。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂の混合体も使用できる。アルコキシ−改質ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂もフェノール樹脂として使用される。これらのポリベンジル・エーテルフェノール樹脂は、低級アルキルアルコールを除いてこれまで記載した非改質ポリベンジル・エーテルフェノル樹指と本質的に同一の方法で調製される、典型的にメタノールはフェノール及びアルデヒドと反応される、又は非改質フェノール樹脂と反応される。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂の外に、結合剤組成物のフェノル樹脂は少なくとも１つの有機溶媒も含有する。溶媒の量は、フェノル樹脂成分の全重量の４０〜６０重量％が望ましい。特定の溶媒及び溶媒混合物はポリイソシアネート成分に使用される溶媒と共に検討する。当業者は、フェノール樹脂成分及びポリイソシアネート成分に適当な特定の溶媒の選択法を知ることができる。ポリベンジル・エーテルフェノル樹脂においてポリベンジル・エーテルフェノール樹脂と使用される有機溶媒は、芳香族溶媒、エステル、エーテル及びアルコールであるが、これら溶媒の混合体が望ましい。ポリイソシアネートとポリベンジル・エーテルフェノル樹脂間の極性差は、両成分が相容性である溶媒の選択を制限することが知られている。かかる相容性は、本発明の結合剤組成物の完全反応及び硬化を得るのに必要である。プロトン性又は非プロトン性の極性溶媒がポリベンジル・エーテルフェノル樹脂に良好な溶媒であるが、ポリイソシアネートとの相容性が制限される。その極性溶媒は芳香族溶媒と非相容性になるように極度の極性にすべきでない。適当な極性溶媒は一般にカプップリング溶媒として分類されているものであって、フルフラル、フルフリルアルコール、セルソルブアセテート、ブチルセルソルブ、ブチルカルビトール、ジアセトンアルコール及びテキサノールを含む。他の極性溶媒は米国特許第３、９０５、９３４号に開示のタイプのようなジアルキルフタレート液体ジアルキルエステル及びジメチルグルタレートのような他のジアルキルエステルを含む。芳香族溶媒は、ポリイソシアネートと相容性であるけれども、フェノール樹脂との相容性が劣る。従って、溶媒の混合体及びの芳香族溶媒と極性溶媒の特定の混合体を使用することが望ましい。適当な芳香族溶媒はベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンベン、及びそれらの混合物である。好適な芳香族溶媒は、少なくとも９０％の芳香族含量及び１３８℃〜２３２℃の沸点範囲を有する混合溶媒である。限定量の脂肪族及び／又は脂環式溶媒又はそれらの混合物をポリイソシアネート成分と使用できる。かかる溶媒の例はミネラルスピリット、ケロシン及びナフサである。少量の芳香族溶媒もその溶媒に共存できる。結合剤にベンチライフ・エクステンダーを添加することも有用である。ベンチライフ・エクステンダは、砂と混合した後結合剤系の２成分の早期反応を抑制する。早期の反応は、鋳型配合物の流動性を下げて、砂配合物で作成した鋳型及び中子の強度を下げる。ベンチライフ・エクステンダーは一般に結合剤のポリイソシアネート成分に添加する。ベンチライフ・エクステンダーの例は、米国特許第４、４３６、８８１号及び米国特許第４、６８３、２５２号に記載のものような有機リン含有化合物、及び米国特許第４、５４０、７２４号、及び米国特許第４、６０２、０６９号に記載のもののような無機リン含有化合物である。ポリイソシアネート成分に使用されるベンチライフ・エクステンダーの量は、一般に結合剤の全重量を基準にして０．０１〜３．０重量％、望ましくは０．１〜０．８重量％である。乾燥油、例えば、米国特許第４、２６８、４２５号に開示されているものもポリイソシアネート成分に使用される。乾燥油は合成又は天然産であって、２つ以上の二重結合を有する脂肪酸のグリセリドを含み、空気にさらしたときに酸素を吸収して過酸化物を与え、それが不飽和部分の重合を触媒する。他の任意の成分は、剥離剤及び防水性の改善に使用されるシランを含む（例えば、米国特許第４、５４０、７２４号参照）。結合剤系は、二液系にすることが望ましく、１つの容器にフェノール樹脂成分、そして別の容器にポリイソシアネート成分をいれる。一般に、結合剤系は混合し、次に砂又は骨材と混合して鋳型配合物を生成する、又は成分を骨材と順次混合することによって生成できる。フェノール樹脂成分は、イソシアネート成分と砂を混合する前に最初に砂と混合することが望ましい。結合剤を骨材粒子に分配する方法は当業者には周知である。配合物は、任意に、酸化鉄、粉砕亜麻繊維、ウッドセリアル、ピッチ、耐火物粉、等のような他の成分を含有できる。種々のタイプの骨材及び結合剤の量を用いて周知技術によって鋳型配合物を調製する。その結合剤系及び適当な骨材を使用することによって精密鋳造用の普通の型、及び耐火物型を調製できる。使用する結合剤の量及び骨材の種類は当業者には既知である。鋳型配合物の調製に使用される好適な骨材は、少なくとも約７０重量％望ましくは約８５重量％がシリカである砂である。普通の鋳型に適当な他の骨材はジルコン、オリビン、アルミノシリケート、クロマイト砂、等を含む。普通の砂型鋳型の場合、結合剤の量は一般に骨材の重量を基準にして約１０重量％以下、しばしば、約０．５〜７重量％の範囲内の場合が多い。普通の砂型鋳型の結合剤含量は骨材の重量を基準にして約０．６〜５重量％、望ましくは約１〜５重量％の範囲内の場合が最も多い。使用する骨材は乾燥状態が望ましいが、砂の重量を基準にして少量の水分、一般に約１．０重量％以下、望ましくは０．５重量％以下が許容される。これは、しようする溶媒が非水混和性の場合、又は硬化に必要な量より過剰なポリイソシアネートを使用するとポリイソシアネートが水と反応するので特に真実である。鋳型配合物は、必要な形状に成形される、その際硬化することができる。硬化は、米国特許第３、４０９、５７９号に記載されているような成形配合物に第三級アミンを通すことによって行うことができる。実施例は、本発明の特定の実施態様を説明する。これらの実施例は、当業者に本発明の実施を可能にする。これらの特定の開示以外に、他の多くの他の実施態様が可能である。実施例実施例１−３は本発明の範囲内の改質ポリイソシアネートの調製を説明する。実施例４−８は、鋳型結合剤に改質ポリイソシアネートを使用して、剥離剤の使用又は無使用でコールドボックス法によって鋳型中子の製造を説明する。引張り強さは、引張り試験機（ＴｈｗｉｎｇＡｌｂｅｒＩｎｔｅｌｅｃｔＩＩ−Ｓｔｄ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製のＵＳＡ１９１５４）で測定した。実施例の全てにおいて、試験試料は、コールドボックス法により、成形した配合物にトリエチルアミン（ＴＥＡ）を１．０秒接触させることによって製造した。全ての部は重量部であり、温度は全て特に断らない限り℃である。次の略語を実施例に使用した：ＭＯＮＤＩＪＲＭＲＳ５＝ＢａｙｅｒＡＧによって販売され、３２％のフリ−ＮＣＯ含量と２．４の官能価を有するポリメチレンポリフェニルイソシアネート．ＭＯＮＤＵＲＭＲ＝ＢａｙｅｒＡＧによって販売され、３２％のフリ−ＮＣＯ含量と２．７の官能価を有するポリメチレポリフェニルイソシアネート．ＲＥＳＩＮ＝触媒として二水和酢酸亜鉛で調製し、米国特許第３、４８５、７９７号の実施例に記載の線に沿って調製した単位モルのフェノール当たり０．０９モルのメタノールの添加で改質したポリベンジルエーテルフェノール樹指．実施例１（４モル％オレイルアルコールで調製し、２８％のＮＣＯ含量を有する改質ＭＤＮＤＵＲＭＲ）凝縮器、機械的攪拌機及び滴下漏斗を備えた３首丸底フラスコに、窒素雰囲気下でＭＯＮＤＶＲＭＲ（１００部、３２％ＮＣＯ含量）を添加して、これにオレイルアルコール（４モル％、９．６ｍＬ、８部）を室温で１０分かけて滴下した。その反応を６０℃で１時間加熱して、２８％ＮＣＯ含量、Ｃａｒｒ−Ｍｅｄエオメータで測定して室温（２５℃）で３．６ポアズの粘度、６０℃で０．５ポアズを有するオレイル改質イソシアネートを提供した。混合体におけるオレイルアルコールの重量％がポリイソシアネートの全重量（改質及び非改質）を基準にして３．７重量％であるように、改質ポリイソシアネートを非改質ポリイソシアネート、ＭＯＮＤＵＲＭＲと重量比で１：１に混合した。実施例２（１０モル％オレイルアルコールで調製し、２２％のＮＣＯ含量を有する改質ＭＤＮＤＵＲＭＲ）反応は実施例１に類似して行った。ＭＯＮＤＵＲＭＲ（１００部、３２％ＮＣＯ含量）にオレイルアルコール（２０部）を添加した、そして２２％ＮＣＯ含量、Ｃａｒｒ−Ｍｅｄエオメータで測定して室温（２５℃）で１２ポアズの粘度、６０℃で０．８ポアズを有するオレイル改質イソシアネートを提供した。混合体におけるオレイルアルコールの重量％が有機ポリイソシアネートの全重量（改質及び非改質）を基準にして８．４重量％であるように、改質ポリイソシアネートを非改質ポリイソシアネート、ＭＯＮＤＵＲＭＲと重量比で１：１に混合した。混合体におけるオレイルアルコールの重量％が有機ポリイソシアネートの全重量（改質及び非改質）を基準にして４．２重量％であるように、改質ポリイソシアネートを非改質ポリイソシアネート、ＭＯＮＤＵＲＭＲと重量比で１：３に混合した。実施例３（４モル％イソセチルアルコールで調製し、２８％のＮＣＯ含量を有する改質ＭＤＮＤＵＲＭＲ）反応は実施例１に類似して行った。ＭＯＮＤＵＲＭＲ（１００部、３２％ＮＣＯ含量）にイソセチルアルコール（４モル％、６．９部）を添加した、そして２８％ＮＣＯ含量、Ｃａｒｒ−Ｍｅｄエオメータで測定して室温（２５℃）で３．５ポアズの粘度、６０℃で０．５２ポアズを有する改質イソシアネートを提供した。混合体におけるイソセチルアルコールの重量％がポリイソシアネートの全重量（改質及び非改質）を基準にして３．２重量％であるように、改質ポリイソシアネートを非改質ポリイソシアネート、ＭＯＮＤＵＲＭＲと重量比で１：１に混合した。比較Ａ及び実施例４−６（無剥離剤の配合物）比較例及び実施例４−６は、鋳型試験型（ドッグボーン状）の調製を説明する。比較Ａは、非改質ポリイソシアネートを使用するが、実施例４、５及び６は、剥離剤を含有しないポリイソシアネート生成結合剤系において改質ポリイソシアネート又はその希釈物を使用する。部Ｉ及び部ＩＩの配合を表１に示す。表１（結合剤の配合表）比較例Ａ及び実施例において、中子は比較例Ａ及び実施例４−６の結合剤で作った。砂配合物（ＭａｎｌｅｙｉＬ５Ｗレークサンド）を５５重量％の部Ｉと４５重量％の部ＩＩを含んだ。その砂混合物は４０００部のＭａｎｌｅｙ１Ｌ５Ｗレークサンドに表１に示すように１．５重量５の結合剤を含有した。得られた鋳型配合物は、ブローイングによってドッグボーン状のコアボックスに圧縮、米国特許第３、４０９、５７９号に記載のコールドボックス法を用いて硬化させた。この場合の被圧縮配合物は次に圧力１．４ｋｇ／ｃｍ²の窒素中でＴＥＡの混合体と１．０秒間接触させ、続いて圧力４．２ｋｇ／ｃｍ²の窒素で６秒間パージした、それによって標準の方法を用いてＡＦＳ引張り試料（ドッグボーン）を成形した。試験の型はＲＥＤＦＯＲＤＣＢＴ−１中子ブロアーを使用して得た。ベンチライフが零の鋳型配合物で作ったドッグボーン状中子の引張り強さは、直ちに（１分）、３時間、２４時間、及び閉鎖容器内で環境条件で１００％相対湿度で貯蔵後２４時間後に測定した。また、それらは、鋳型配合物が３時間のベンチライフをもった後、直ちに及び２４時間後に測定した。ドッグボーン状型の引張り強さの測定は、実際の鋳造操作において砂と結合剤の混合物が以下に動作するかを予測できる。それらの型の低引張り強さは、フェノール樹脂及びポリイソシアネートが硬化前に砂と混合後により激しく反応したことを示す。オレイルアルコールで改質したＭＯＮＤＵＲＭＲの引張り特性を表ＩＩに示す：表ＩＩ無剥離剤で改質及非改質ＭＯＮＤＵＲＭＲで調製の試験中子の引張り強さ表ＩＩは、中子洗浄無しで改質ポリイソシアネートを使用したときに中子の耐湿性が増したことを示す。データはさらに、オレイルアルコールによりポリイソシアネートの改質量が増すと耐湿性がさらに増すことを示す。実施例７−８（内部剥離剤を有する配合物）比較例Ａ及び実施例４−５に使用した配合物を、タル油脂肪酸のような内部剥離剤０．８部を表１に示した配合物の対応する部Ｉに添加したことを除いて、比較例Ｂ及び実施例７−８に使用した。表ＩＩＩは、比較例Ｂの部１に内部剥離剤をもったもの及びオレイルアルコールで改質した２つのポリイソシアネートでの引張り強さの相違を示す。相対湿度１００％での引張り強さは、オレイルアルコールで改質したポリイソシアネートを含有する結合剤を使用して作った中子が著しく高い。表ＩＩＩ内部剥離剤含有の改質及び非改質ポリイソシアネートで調製した試験中子の引張り強さ実施例９−１０結合剤に剥離剤無使用の場合の剥離性の測定）シリング粘着試験によって、従来の非改質ポリイソシアネート（ＭＯＮＤＵＲＭＲ含有の比較結合剤系）及び実施例１の改質ポリイソシアネート（４．２ｗｔ％のオレイルアルコール）及び実施例２の改質ポリイソシアネート（８．４ｗｔ％のオレイルアルコール）を含有する結合剤で作成した中子の剥離特性を測定した。実施例２の改質ポリイソシアネート（４．２ｗｔ％）を使用した結合剤系は、表ＩＩに示した実施例４の結合剤系であった。実施例２の改質ポリイソシアネート（８．４ｗｔ％）を使用した結合剤系は、表ＩＩに示した実施例５の結合剤系であった。結合剤系はいずれも内部剥離剤を含有しなかった。結合剤系で作成した中子の剥離性を試験するために使用したシリンダ粘着試験は、Ｍａｎｌｅｙ１Ｌ５Ｗレークサンドを２ｘ４インチのステンレス鋼シリンダに反復ブローイングする工程を含んだ。引張り試験機を使用して、鋼シリンダから硬化シリングサンドを除去するのにかかる圧力（ｐｓｉ）を測定した。結合剤の量は、配合物の部Ｉの５５重量％及び部ＩＩの＄５重量％で１．５重量％で有った。使用した中子ブロアーは、ガス圧が１．４ｋｇ／ｃｍ²そしてブロー圧力が４．２ｋｇ／ｃｍ²のＲｅｄｆｏｒｄＣＢＴ−１（商品名）であった。圧力を測定する引張り試験機は、ＱＣ−１０００引張り試験機（米国Ｔｈｗｉｎｇ−ＡｌｂｅｒｔＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）であった。表ＩＶ（その結果を図１にグラフで示す）は、市販のポリイソシアネート、ＭＯＮＤＵＲＭＲと４．２重量％（実施例４）及び８．４重量％（実施例５）のオレイルアルコールで調製したポリイソシアネートを含有するポリイソシアネ− ト成分を比較することから得られた結果のデータを示す。図１は、非改質ポリイソシアネートより著しく低いオレイルアルコール改質ポリイソシアネートの圧力を示す。また、ポリイソシアネートの主鎖におけるオレイルアルコールの量の増加と共に、非改質ポリイソシアネートより著しく低い圧力を与える。オレイルアルコール改質ポリイソシアネートは、非改質ポリイソシアネートと比較して優れた剥離特性を与えた。改質ポリイソシアネートをＭＯＮＤＵＲＭＲＳ−５と比較した同様の結果を示す。表ＩＶ（非改質ポリイソシアネートと改質ポリイソシアネートで作った結合剤の中子剥離の比較）バルク硬化試験バルク硬化は、所定のアミンで樹脂の硬化効率を決定する又は所定の樹脂系対して種々のアミンの硬化効率を比較する方法である。その方法は、樹脂／砂の配合物を調製し、その樹脂／砂の配合物を装置に装填し、硬化剤でガス処理し、そして樹脂／砂の配合物の硬化効率を測定する工程を含む。その方法は、コールドボックス結合剤系の使用を含む。内部剥離剤を含有しない改質イソシアネートのバルク硬化は、内部剥離剤を含有した非改質イソシアネートと比較してトリエチル硬化剤で１０〜１５％高い硬化を示した。バルク硬化の研究は、約６６℃で既知量の硬化剤（１００マイクロリットルのトリエチルアミン）、既知量の結合剤量（１．５重量％）及び１２００ｇの砂、部Ｉと部ＩＩの比が５５：４５で行った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．別々の成分として、（Ａ）フェノール樹脂成分；及び（Ｂ）１つの活性水素原子を有し、脂肪族アルコールで改質したポリイソシアネートからなるポリイソシアネート成分、からなり、触媒てきに有効量のアミン硬化触媒で硬化性のポリウレタン−成形用鋳型結合剤系。２．フェノール樹脂成分が、（ａ）二価の金属触媒の共存下でアルデヒド：フェノールのモル比が１．１：１〜３：１であるように、アルデヒドとフェノールを反応させることによって調製したポリベンジルエーテルフェノール樹脂、及び（ｂ）レゾール樹脂が可溶性である溶媒からなる請求項１記載の結合剤系。３．フェノールは、フェノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール及びそｓｒえらの混合物からなる群か選択する請求項２記載の結合剤系。４．アルデヒドがホルムアルデヒドである請求項３記載の結合剤系。５．ポリイソシアネート成分のＮＣＯ含量が１２％〜３３％である請求項４記載の結合剤系。６．１つの活性水素を含有する化合物は、イソセリルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール及びそれらの混合物から選択される請求項５記載の結合剤系。７．ポリベンジルエーテルフェノール樹指のヒドロキジル基と、ポリイソシアネート硬化剤のイソシアネート基の比が、０．８０：１．２〜１．２：０．８０である請求項６記載の結合剤系。８．フェノール樹指の調製に使用する二価の金属触媒が亜鉛である請求項７記載の方法。９．改質ポリイソシアネート成分のＮＣＯ含量が１２％〜３３％である請求項８記載の結合剤系。１０．（Ａ）主量の骨材と、（Ｂ）請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の有効結合量の結合剤系、からなる鋳型配合物。１１．結合剤組成物は、骨材の重量を基準にして０．６〜５．０重量％である請求項９記載の鋳型配合物。１２．次の工程からなり、コールドボックス法による鋳型の製造法：（ａ）請求項１０記載の鋳型配合物を生成する工程；（ｂ）工程（ａ）から得た鋳型配合物を原型に導入することによって、鋳型を成形する工程；（ｃ）成形された鋳型配合物に第三級アミン触媒を接触させる工程；及び（ｄ）工程（ｃ）の鋳型を原型から除去する工程。１３．第三級アミン触媒は、ガス状第三級アミン触媒である請求項１２記載の方法。１４．結合剤組成物の量は、骨材の重量を基準にして０．６〜５．０重量％である請求項１３記載の方法。１５．第三級アミン触媒は、液体第三級アミン触媒である請求項１２記載の方法。１６．次の工程からなる金属鋳造法：（ａ）請求項１２に従ってい鋳型を調製する工程；（ｂ）液状の金属を前記鋳型の周囲に注入する工程；（ｃ）前記金属を冷却、凝固させる工程；及び（ｄ）次に成形された品物を分離する工程。