JP2610363B2 - シエルモールド用ノボラック型フェノール樹脂組成物 - Google Patents

シエルモールド用ノボラック型フェノール樹脂組成物

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JP2610363B2
JP2610363B2 JP2296711A JP29671190A JP2610363B2 JP 2610363 B2 JP2610363 B2 JP 2610363B2 JP 2296711 A JP2296711 A JP 2296711A JP 29671190 A JP29671190 A JP 29671190A JP 2610363 B2 JP2610363 B2 JP 2610363B2
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喜治 武田
重光 吉見
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、シエルモールド鋳造型の砂の結合に用いら
れるシエルモールド用ノボラック型フェノール樹脂に関
する。
[従来の技術] シエルモールド法による鋳造では、鋳型の結合剤とし
て一般にノボラック型フェノール樹脂が使用されてい
る。しかしシエル鋳型造形時に未反応の遊離状態にある
フェノールやホルムアルデヒドの気化により悪臭が発生
して作業環境を悪くするという不具合がある。また自動
車用の鋳物特にエンジンブロック・シリンダーヘッド類
は多数の複雑な中子を使用するため、一般の変性されて
いないノボラック型フェノール樹脂を使用すると注湯時
の鋳型の熱膨脹が高くなり、寸法変化、クラックが発生
しやすい。特開平1−135814号公報には、悪臭が少ない
ノボラック型フェノール樹脂として、1核体成分の含有
量が1重量%未満であり、2核体成分の含有量が2重量
%未満であるシエルモールド用ノボラック型フェノール
樹脂の開示がある。また、熱膨脹率の小さい変性フェノ
ール樹脂の製造方法として、ビスフェノール精製時に副
生す生成物であるSR酸を配合して製造する開示がある
(特公昭60−56729号公報)。しかしこのSR酸は副生物
であり特有の臭気をもち容易に脱臭させることが困難で
あるという問題がある。
[発明が解決しようとする課題] 上記の低臭気のノボラック型フェノール樹脂では熱膨
脹率が高く、特に中子などの肉厚の薄い場合は急熱膨脹
率が高いとその影響を受け注湯時の寸法変化やクラック
の発生などの不具合がある。また急熱膨脹率の小さいSR
酸変性ノボラック型フェノール樹脂ではSR酸に起因する
悪臭が抑制できないという不具合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、悪臭
の発生が少なく急熱膨脹率の小さいノボラック型フェノ
ール樹脂組成物とすることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明のシエルモールド用ノボラック型フェノール樹
脂組成物は、フェノール100重量部に対してビスフェノ
ールAを5〜500重量部含み、酸性触媒の存在下でホル
ムアルデヒドと反応させて得られる重量平均分子量が10
00〜2500で遊離のフェノール量が1.0%以下であること
を特徴とする。
本発明のシエルモールド用ノボラック型フェノール樹
脂組成物は、ビスフェノールAで変性されたノボラック
型フェノール樹脂である。そしてシェルモールド用鋳物
砂に被覆して使用される。
このビスフェノールAは、ノボラック型フェノール樹
脂組成物の急熱膨脹率を低下させるのに有効で、フェノ
ール100重量部に対して5〜500重量部配合される。配合
量が5重量部未満であると急熱膨脹率の低下効果が認め
られず好ましくない。また500重量部を超えると他の鋳
型特性が低下するので好ましくない。
フェノールとしては、フェノール、クレゾール、キシ
レノール、レゾルシン、カテコールなどを単独でまたは
併用して使用することができる。
ホルムアルデヒドとしては、ホルマリン、パラホルム
アルデヒド、トリオキサンなどを単独でまたは併用して
用いることができる。
酸性触媒としては、シュウ酸、塩酸、硫酸、パラトル
エンスルホン酸などの一般にノボラック型フェノール樹
脂組成物を製造するのに用いられる有機酸、無機酸、ま
たそれらの金属塩が使用できる。
このノボラック型フェノール樹脂組成物は、レジンコ
ーテッドサンド(以下RCSと略す)が所定の強度をもつ
ために重量平均分子量が1000〜2500の範囲にあることが
好ましく、臭気濃度を低下させるために遊離のフェノー
ル量は1.0%以下とすることが必要である。このために
ノボラック型フェノール樹脂の製造工程を、生成水の脱
水を次の2段階に分けておこなうと所定の特性をもつ樹
脂組成物が容易に得られるので好ましい。
たとえば、反応液が所定の粘度に達した時点で反応系
の圧力を120〜150Torrの減圧とし反応液が120℃に達す
るまで加熱する第1脱水工程と、反応液が120℃に達し
た時点で圧力をさらに60Torrに下げて反応液が230℃に
到達まで加熱をおこなう第2脱水工程をおこなう。する
と遊離フェノール量が1.0%以下で、重量平均分子量が1
000〜2500のノボラック型フェノール樹脂組成物が容易
に得られる。
反応後所定の添加剤を加えて溶解してシェルモールド
用の樹脂となる。
この樹脂組成物と硬化剤とは鋳物砂に被覆され、金型
中で加熱されて樹脂が硬化剤により硬化して鋳物砂を接
合して所定の形状に造型される。
[発明の作用および効果] 本発明のシェルモールド用ノボラック型フェノール樹
脂組成物は、ビスフェノールAを特定の割合で含み重量
平均分子量が1000〜2500で遊離フェノールが1.0%以下
である。このためRCSとした時鋳型の急熱膨脹率を小さ
くすることができる。さらに遊離のフェノール量が少な
いのでRCSが高温となっても悪臭の発生はほとんどな
い。また分子量が適度の範囲にあるため強度的にも望ま
しく、鋳型の造形作業性にも優れた特性を有する。また
鋳物の注湯時の高温で発生するガス量が少ないので、ガ
スに起因する鋳造品の欠陥が抑制でき鋳物不良を少なく
することができる。
[実施例] 以下、実施例により具体的に説明する。
(実施例1) フェノール1000重量部、ビスフェノールA300重量部、
濃度が37%のホルマリン水溶液630重量部を、撹拌、加
熱、冷却装置付きの反応釜に仕込み、撹拌しながら加熱
し反応液が80℃に達した時にシュウ酸6重量部を添加し
て、徐々に昇温し還流温度で反応させる。反応液の粘度
が気泡粘度計でZ6に達してからさらに30分反応を続け
る。次に反応釜内の圧力を120〜150Torrの減圧下で加熱
撹拌して生成水を除去する第1脱水工程を反応液の温度
が120℃に達するまでおこなった。次に反応釜内の圧力
を60Torr以下の減圧として反応液の温度が230℃に達す
るまでの第2脱水工程をおこない、さらに30分間その状
態を保持した。次に反応釜内を常圧にもどして生成物の
温度が160℃になるまで冷却する。所定の温度となった
ところでエチレンビスアマイド20重量部とアミノシラン
7重量部を添加溶解して反応釜より排出して固形ノボラ
ック型フェノール樹脂組成物1275重量部を得た。
(実施例2) フェノール1000重量部、ビスフェノールA700重量部、
37%ホルマリン水溶液710重量部、シュウ酸8重量部の
組成割合とした他は、実施例1と同様の工程で固形ノボ
ラック型フェノール樹脂組成物1665重量部を作製した。
(実施例3) フェノール1000重量部、ビスフェノールA1500重量
部、37%ホルマリン水溶液910重量部、シュウ酸11重量
部の組成割合とした他は、実施例1と同様の工程で固形
ノボラック型フェノール樹脂組成物2440重量部を作製し
た。
(実施例4) フェノール500重量部、ビスフェノールA2000重量部、
37%ホルマリン水溶液740重量部、シュウ酸11重量部の
組成割合とした他は、実施例1と同様の工程で固形ノボ
ラック型フェノール樹脂組成物2450重量部を作製した。
(比較例1) フェノール1000重量部、37%ホルマリン水溶液560重
量部を反応釜に仕込み、加熱、撹拌して反応液が80℃に
達した時にシュウ酸8重量部を添加し徐々に昇温し、反
応液が還流する温度まで上昇させその温度で反応液が気
泡粘度計で粘度がZに達するまで反応を続ける。ついで
反応釜内の圧力を120〜150Torrの減圧下で加熱脱水する
第1脱水工程をおこなう。反応液の温度が160℃に達し
たところで常圧にもどして、エチレンビスアマイド15重
量部とアミノシラン5部を添加溶解して反応釜より排出
し固形ノボラック型フェノール樹脂組成物980重量部を
得た。
(比較例2) フェノール1000重量部、37%ホルマリン水溶液560重
量部、シュウ酸8重量部とした他は実施例1と同様の工
程で固形ノボラック型フェノール樹脂組成物960重量部
を得た。
(比較例3) フェノール240重量部、SR酸(ビスフェノールAの精
製時に副生する副生成物)960重量部、37%ホルマリン
水溶液514重量部を反応釜に仕込み加熱、撹拌して70℃
に達した時シュウ酸4重量部を添加し還流温度で150分
反応させ、ついで120〜150Torrの減圧下で加熱脱水をお
こない温度が180℃に達した時に常圧にしてエチレンビ
スアマイド17重量部、サリチル酸34重量部、アミノシラ
ン6重量部を添加溶解して反応釜より排出し固形ノボラ
ック型フェノール樹脂組成物1200重量部を得た。
(評価結果) 実施例1〜3および比較例1〜3で作製した各ノボラ
ック型フェノール樹脂についてそれぞれ融点、重量平均
分子量、遊離フェノール量を測定した。結果を第1表に
示す。
また、それぞれの樹脂をフーカー砂に2重量%被覆し
たRCSを形成し、常温強度と温間強度および急熱膨脹率
を測定した結果を第1表に示す。
なお、重量平均分子量、フリーフェノール量は高速液
体クロマトグラフィーにより測定した。常温強度はJACT
指定曲げ試験機により測定し、温間強度は小型抗折試験
機MOLDELSC−200Dにより測定した。急熱膨脹率は、JACT
試験法SM−7に基づき測定した。
さらに上記のRCSそれぞれ1gを300℃で分解させた時の
ガスを補集し、3点比較式臭袋法に準じ、30倍、100
倍、300倍、1000倍、3000倍に稀釈した後、6人の測定
者がこの稀釈ガスをかぎ臭気を感じる最高稀釈倍率から
臭気濃度を統計的に計算して求めた。結果を第1表に示
す。
実施例では樹脂の融点が65℃以上で比較例より高く重
量平均分子量も1200〜1500で遊離のフェノール量も1.0
%以下で本発明の範囲内にある。一方比較例1、3の第
2脱水工程をおこなわない方法では遊離のフェノール量
が1.0%以上となり臭気濃度が高くなる。比較例2のビ
スフェノールAを含まず実施例と同じ工程で製造する
と、遊離フェノール量は1.0%以下となるが融点がやや
低く急熱膨脹率が高い。すなわち、ビスフェノールAを
含まないと急熱膨脹率を小さくすることができない。比
較例3はSR酸を含むので急熱膨脹率は小さくなるが臭気
濃度が高い、すなわち、このSR酸はビスフェノール生成
反応の際の副生物であるので種々の不純物を含み第2 脱水工程のような減圧度を高くして遊離のフェノールを
除去しても悪臭は減少しない。比較例1のようにビスフ
ェノールAを含まず遊離フェノール量が多い場合は急熱
膨脹率を低下させることができない。比較例1、3の1
段の脱水工程での製造ではフェノールの遊離量を所定の
値以下とすることは困難である。比較例2のように実施
例と同じ工程でおこなえば重量平均分子量と遊離のフェ
ノール量は所定の値とすることができるが、ビスフェノ
ールAを含まないので樹脂特性が向上しない。
したがって、本発明のビスフェノールA変性樹脂では
臭気濃度も低く、急熱膨脹率も小さく所定の強度を保持
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉年 信雄 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−68240(JP,A) 特開 昭63−142016(JP,A) 特開 昭61−95735(JP,A) 特開 昭52−138593(JP,A) 特開 昭55−149744(JP,A) 特開 平1−135814(JP,A) 特開 平2−70717(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フェノール100重量部に対してビスフェノ
    ールAを5〜500重量部含み、酸性触媒の存在下でホル
    ムアルデヒドと反応して得られる重量平均分子量が1000
    〜2500で遊離のフェノール量が1.0%以下であることを
    特徴とするシエルモールド用ノボラック型フェノール樹
    脂組成物。
JP2296711A 1990-10-31 1990-10-31 シエルモールド用ノボラック型フェノール樹脂組成物 Expired - Lifetime JP2610363B2 (ja)

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