JP3249010B2 - 鋳造用鋳型の製造方法 - Google Patents
鋳造用鋳型の製造方法Info
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Description
鋳造用の鋳型及び中子(本明細書の全てにわたって鋳型
と略称する。)の製造方法に関する。
生しない鋳造用鋳型を迅速かつ能率よく製造するための
粘結剤としては例えば、気体状あるいは液体状エステル
系硬化剤で硬化可能な、カリウムアルカリ性フェノール
・ホルムアルデヒド樹脂を必須成分として含有する樹脂
組成物が知られている(特開昭58−154434号公
報、特開平1−40136号公報参照)。
うな粘結剤を使用して製造した鋳型は圧縮強度などの性
能が低いため、鋳物の品質低下の原因となっている。ま
た、このような粘結剤を粒状耐火性骨材(鋳物砂)と混
合して長時間待機させた後に鋳型を製造すると、製造し
た鋳型の圧縮強度などが顕著に低下し、粘結剤の可使時
間が短く、鋳造用鋳型を工業的に製造するうえで不都合
である。
粘結剤を使用して製造した鋳造用鋳型の問題点を解決す
るため、水溶性フェノール樹脂の合成反応に着目して、
フェノール類とアルデヒド類との特定の反応比において
フェノール類の2核体化合物の生成量を最大としかつ水
溶性化することにより、粒状耐火性骨材と混合した際の
可使時間が長い粘結剤が得られ、それを使用して製造さ
れる鋳造用鋳型は圧縮強度などが高いことを見い出し、
本発明を完成するに至った。
は、フェノール類1モルに対しアルデヒド類を1.6〜
2.5モルの比率でpKa2.0以下の酸性物質に基づ
く酸性状態下でノボラック化反応を行わせ、フェノール
類の2核体化合物の生成量が最大となった時点で反応液
をアルカリ性にし、更にアルカリ性状態下でレゾール化
反応を行わせて得られる水溶性フェノール樹脂を必須成
分とする粘結剤と、粒状耐火性骨材とを混合し、この混
合物を鋳型枠内に収納して成形し、次いでこの成形物に
気体状の有機酸エステル系硬化剤を通過させて硬化させ
ることを特徴とする。
は、フェノール類1モルに対しアルデヒド類を1.6〜
2.5モルの比率でpKa2.0以下の酸性物質に基づ
く酸性状態下でノボラック化反応を行わせ、フェノール
類の2核体化合物の生成量が最大となった時点で反応液
をアルカリ性にし、更にアルカリ性状態下でレゾール化
反応を行わせて得られる水溶性フェノール樹脂を必須成
分とする粘結剤と、液体状有機酸エステル系硬化剤と、
粒状耐火性骨材とを混合し、この混合物を鋳型枠内に収
納して成形し硬化させることを特徴とする。
状有機酸エステル系硬化剤で硬化して鋳造用鋳型を製造
することができる水溶性フェノール樹脂を必須成分とし
て含有する。このような水溶性フェノール樹脂は、例え
ば、フェノール、クレゾール、レゾルシノール、キシレ
ノール、ビスフェノールA、クミルフェノール、ノニル
フェノール、ブチルフェノール、フェニルフェノール、
エチルフェノール、オクチルフェノール、アミルフェノ
ール、ナフトール、ビスフェノールF、ビスフェノール
C、カテコール、ハイドロキノン、ピロガロール、フロ
ログルシン、リグニン、ビスフェノールA残渣、クレゾ
ール残渣、クロロフェノール、ジクロロフェノール、そ
の他の置換フェノールを含めたフェノール類と、ホルム
アルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール等のアル
デヒド類とのノボラック化反応、及びそれに続くレゾー
ル化反応によって得られるレゾール・ノボラック型の水
溶性フェノール樹脂である。製造される鋳型の圧縮強度
などを高くするためには、フェノール類1モルに対し
て、アルデヒド類は1.6〜2.5モルの比率で使用す
ることが必要である。ノボラック化反応はフェノール類
がアルデヒド類により連結されたノボラック樹脂を生成
する公知の反応であり、ノボラック化反応をガスクロマ
トグラフィーなどにより追跡してフェノール類の2核体
化合物の生成量が最大となった時点で引き続き行なうレ
ゾール化反応は、ノボラック化反応の生成物をヒドロキ
シアルキル化してレゾール樹脂を生成する公知の反応で
ある。この生成される水溶性フェノール樹脂の重量平均
分子量は、2000を越えて3000以下である範囲が
好ましい。通常、水溶性フェノール樹脂は固形分50〜
75重量%の溶液、特に水溶液として使用される。ノボ
ラック化反応に用いられる適当な酸性物質は、pKa
2.0以下の化合物であり、具体的には例えば、p−ト
ルエンスルホン酸(pKa1.7)、蓚酸(pKa1.
3)、塩酸(pKa−8)を挙げることができ、pKa
1.3〜1.7のp−トルエンスルホン酸、蓚酸などが
好ましい。酸性物質のpKaが2.0を越えると得られ
る水溶性フェノール樹脂を使用して製造される鋳型の圧
縮強度などの性能が不十分となり、pKaが小さ過ぎる
と反応装置が制限されるので、好ましくない。この酸性
物質は、フェノール類に対し0.001〜0.1の範囲
のモル比でノボラック化反応に使用するのが好ましい。
レゾール化反応に用いられる適当なアルカリ性物質は水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム又は
これらの混合物であるが、水酸化カリウムが最も好まし
い。
は、鋳型の粘結性を改善するために、通常、樹脂溶液に
対して0.05〜3重量%の範囲であることが好まし
く、その例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン
等を挙げることができる。
れる粒状耐火性骨材としては、珪砂、クロム鉄鉱砂、ジ
ルコン砂、かんらん石砂等の従来鋳型製造用に使用され
る耐火性の粒状砂のほか、粘土質の砂、再生砂を挙げる
ことができる。
れる硬化剤である有機酸エステルは、気体状又は液体状
の有機酸エステル系化合物である。気体状の有機酸エス
テル系硬化剤は、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピ
ル等の蒸気又はエアロゾルである。液体状の有機酸エス
テルはその沸点が常温で100℃以上のものであり、具
体的には、一価又は多価アルコールとカルボン酸とのエ
ステル化合物、特に炭素数1〜10の一価又は多価アル
コールと炭素数2〜10のカルボン酸とのエステル化合
物、あるいはラクトン化合物、カーボネート化合物を挙
げることができる。さらに具体的には例えば、酢酸エチ
ル、アジピン酸ジメチル、コハク酸ジメチル、エチレン
グリコールジアセテート、モノアセチン、ダイアセチ
ン、トリアセチン、エチレンカーボネート、γ−ブチロ
ラクトン、プロピオラクトン、ε−カプロラクトン、あ
るいはこれらの混合物である。使用される気体状又は液
体状有機酸エステル系硬化剤の量は、粘結剤の溶液に対
して5〜110重量%、特に20〜60重量%の範囲が
好ましい。
は、粒状耐火性骨材と粘結剤とを慣用の方法によって混
合し、成形することによって行う。通気性のよい中子取
りと鋳型枠もまた、従来のガス硬化法で使用されている
慣用型のものを使用することができる。粒状耐火性骨材
と粘結剤の有機溶剤、水等の溶液とを配合した混合物を
成形した型には、蟻酸メチル等の気体状の有機酸エステ
ルを、通常、不活性担時体ガス中の蒸気又はエアロゾル
として、常温あるいはそれより若干高い温度で通過・吸
収させて硬化させる。硬化剤の吸収に要する時間は、型
の大きさと形状及び樹脂の種類に依存するが、数秒間か
ら数分間の範囲である場合がほとんどである。硬化剤吸
収後、鋳型を枠から取り出す際、鋳型の損傷を防止する
ためには、十分な時間放置してから枠から鋳型を取り出
すのが好ましい。この時間は、鋳型に加温した不活性担
持体ガスを通過させることによって短縮することができ
る。
は、粒状耐火性骨材と粘結剤の溶液と液体状有機酸エス
テルとを慣用の方法によって混合し、成形することによ
って行う。粒状耐火性骨材と粘結剤の有機溶剤、水等の
溶液と液体状有機酸エステルとを配合した混合物を成形
した型は、常温あるいはそれより若干高い温度で一定時
間放置して硬化させる。硬化時間は、型の大きさと形状
及び樹脂の種類に依存するが、1時間から24時間の範
囲である場合がほとんどである。本発明における粘結剤
(50%溶液として)は、粒状耐火性骨材に対して、
0.5〜8重量%の範囲で配合するのが好ましい。成形
鋳型の圧縮強度などの点からは、1〜3重量%の範囲で
配合するのが特に好ましい。
比較例により本発明を更に詳細に説明するが、これらに
おいて「部」は全て「重量部」を意味し、「%」は全て
「重量%」を意味する。 合成実施例1、合成比較例1〜3 100%フェノール564部(6.0モル)と水295
部からなる水溶液中に、92%パラホルムアルデヒド3
53部(10.8モル−ホルムアルデヒド換算、以下全
て同じ)を加えた(パラホルムアルデヒド:フェノール
のモル比は1.8:1)。この混合物溶液を攪拌しなが
ら加熱し50℃になったら、35%濃塩酸6.3部
(0.06モル)を加え、同温度で一定時間ノボラック
化反応を行った。ノボラック化反応について、反応時間
を追って原料のフェノールと生成物のフェノールの2核
体化合物(オルソ体とパラ体の合計)を、中和後メタノ
ールを内部標準物質とするガスクロマトグラフィーによ
り分析した。その結果を示すグラフを図1に掲げる。次
いで、48%カセイソーダ水溶液25.0部(0.3モ
ル)をノボラック化反応液中に加えてアルカリ性にし、
更に、48.6%カセイカリ水溶液554部(4.8モ
ル)を1時間かけて徐々に添加し、反応液の温度を50
℃から85℃まで昇温し同温度で3時間攪拌した。レゾ
ール化反応の液の粘度が200cpsになったら冷却し
て、反応液100部に対して3−グリシドキシプロピル
トリメトキシシランを0.5部の比率で添加し、粘結剤
の溶液を調製した。原料仕込み量及び反応条件をまとめ
て表1に示す。
部からなる水溶液中に、92%パラホルムアルデヒド3
92部(12.0モル)を加えた(パラホルムアルデヒ
ド:フェノールのモル比は2.0:1)。この混合物溶
液を攪拌しながら加熱し50℃になったら、触媒として
酸性物質(0.06モル)を加え、同温度で2時間(ガ
スクロマトグラフィーによりフェノールの2核体化合物
の生成量が最大となった時点)ノボラック化反応を行っ
た。次いで、48%カセイソーダ水溶液25.0部
(0.3モル)をノボラック化反応液中に加えてアルカ
リ性にし、更に、48.6%カセイカリ水溶液554部
(4.8モル)を1時間かけて徐々に添加し、反応液の
温度を50℃から85℃まで昇温し同温度で3時間攪拌
した。レゾール化反応の液の粘度が200cpsになっ
たら冷却して、反応液100部に対して3−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシランを0.5部の比率で添加
し、粘結剤の溶液を調製した。原料仕込み量及び反応条
件をまとめて表2に示す。
部からなる水溶液中に、92%パラホルムアルデヒドを
所定量加えた。この混合物溶液を攪拌しながら加熱し5
0℃になったら、35%濃塩酸6.3部(0.06モ
ル)を加え、同温度で1.5時間(ガスクロマトグラフ
ィーによりフェノールの2核体化合物の生成量が最大と
なった時点)ノボラック化反応を行った。次いで、48
%カセイソーダ水溶液25.0部(0.3モル)をノボ
ラック化反応液中に加えてアルカリ性にした後、92%
パラホルムアルデヒドを所定量加え、更に、48.6%
カセイカリ水溶液554部(4.8モル)を1時間かけ
て徐々に添加し、反応液の温度を50℃から85℃まで
昇温し同温度で3時間攪拌した。レゾール化反応の液の
粘度が200cpsになったら冷却して、反応液100
部に対して3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ンを0.5部の比率で添加し、粘結剤の溶液を調製し
た。原料仕込み量及び反応条件をまとめて表3に示す。
塩酸67.5部(0.68モル)と水325部からなる
水溶液中に、37%ホルマリン水73部(0.9モル)
を30℃で1時間かけて滴下した。滴下後、反応液を
1.5時間静置した後、油層を分離した。分離した油層
250部に水250部とカセイカリ300部(5.3モ
ル)を加え、更に92%パラホルムアルデヒド173部
(5.3モル)を1時間かけて加えた。反応液を攪拌し
ながら徐々に温度を上げ、85℃で2時間攪拌した。反
応液の粘度が150cpsになったら冷却して、反応液
100部に対して3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシランを0.5部の比率で添加し、粘結剤の溶液を調
製した。原料仕込み量及び反応条件をまとめて表3に示
す。
部からなる水溶液中に、92%パラホルムアルデヒド3
92部(12.0モル)を加えた(パラホルムアルデヒ
ド:フェノールのモル比は2.0:1)。この混合物溶
液を攪拌しながら加熱し50℃で48.6%カセイカリ
水溶液554部(4.8モル)を2時間かけて徐々に添
加し、反応液の温度を50℃から85℃まで昇温し同温
度で3時間攪拌した。反応液の粘度が200cpsにな
ったら冷却して、反応液100部に対して3−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランを0.5部の比率で添
加し、粘結剤の溶液を調製した。原料仕込み量及び反応
条件をまとめて表3に示す。
において製造した粘結剤の溶液を60部加え90秒間混
合して、混練砂を調製した。この混練砂を直ちにあるい
は24時間経過後に木型枠内に収納して成形し、この成
形物中に蟻酸メチル30部を含む蟻酸メチル−空気混合
ガスを常温で作用させて、直径50mm、高さ50mm
の鋳型試験片を製造した。製造した鋳型試験片の圧縮強
度を表4、表5及び表6に示す。 〔圧縮強度試験方法〕 鋳型試験片を製造した後、常温(20℃)、50%相対
温度での硬化5分経過後、1時間経過後あるいは硬化2
4時間経過後における鋳型試験片の圧縮強度(kgf/
cm2 )を測定。
状耐火性骨材と混合した際の可使時間が長い粘結剤が得
られ、それを使用して製造される鋳造用鋳型は圧縮強度
などが高く収縮が小さいという顕著な効果が得られる。
よる原料のフェノールと生成物のフェノールの2核体化
合物の変化をガスクロマトグラフィーにより分析した結
果を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 フェノール類1モルに対しアルデヒド類
を1.6〜2.5モルの比率でpKa2.0以下の酸性
物質に基づく酸性状態下でノボラック化反応を行わせ、
フェノール類の2核体化合物の生成量が最大となった時
点で反応液をアルカリ性にし、更にアルカリ性状態下で
レゾール化反応を行わせて得られる水溶性フェノール樹
脂を必須成分とする粘結剤と、粒状耐火性骨材とを混合
し、この混合物を鋳型枠内に収納して成形し、次いでこ
の成形物に気体状の有機酸エステル系硬化剤を通過させ
て硬化させること、を特徴とする鋳造用鋳型の製造方
法。 - 【請求項2】 フェノール類1モルに対しアルデヒド類
を1.6〜2.5モルの比率でpKa2.0以下の酸性
物質に基づく酸性状態下でノボラック化反応を行わせ、
フェノール類の2核体化合物の生成量が最大となった時
点で反応液をアルカリ性にし、更にアルカリ性状態下で
レゾール化反応を行わせて得られる水溶性フェノール樹
脂を必須成分とする粘結剤と、液体状有機酸エステル系
硬化剤と、粒状耐火性骨材とを混合し、この混合物を鋳
型枠内に収納して成形し硬化させること、を特徴とする
鋳造用鋳型の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12471094A JP3249010B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12471094A JP3249010B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07308732A JPH07308732A (ja) | 1995-11-28 |
JP3249010B2 true JP3249010B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=14892194
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12471094A Expired - Lifetime JP3249010B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 鋳造用鋳型の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3249010B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100336978B1 (ko) * | 1995-12-29 | 2002-11-07 | 고려화학 주식회사 | 주물용 결합제 수지조성물 |
CN102387877B (zh) * | 2009-04-10 | 2014-04-23 | 花王株式会社 | 固化剂组合物 |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP12471094A patent/JP3249010B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07308732A (ja) | 1995-11-28 |
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