JPH0469017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、シエルモールド用のレジンコーテツ
ドサンドの製造法に関するものである。 ［背景技術］ シエルモールドは、珪砂など鋳型用の砂を粘結
剤樹脂によつて結合させることによつて造型する
ことで得られる。このシエルモールドは鋳肌が滑
らかで寸法精度が良いなどの優れた特長を有して
いるために多用されている。そしてこのシエルモ
ールド用の粘結剤としては一般に、フエノール類
とアルデヒド類とをモル比を１：0.6〜0.9に調整
して酸性触媒下で反応させたノボラツク型フエノ
ール樹脂や、あるいはフエノール類とアルデヒド
類とをモル比を１：１〜３に調整してアルカリ触
媒下で反応させた固形のレゾール型フエノール樹
脂が用いられ、ノボラツク型フエノール樹脂では
硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを配合
し、レゾール型フエノール樹脂ではそのままで、
加熱した鋳型用の砂と混合してフエノール樹脂粘
結剤の被覆層が被覆されたレジンコーテツドサン
ドを作成し、このレジンコーテツドサンドを加熱
された金型にふりかけたり充填したりして粘結剤
を溶融硬化させることによつてシエルモールドを
造型するのである。 しかしながら粘結剤としてフエノール樹脂を用
いたシエルモールドにあつては、一般に注湯時に
クラツクが生じ易いという問題がある。これは注
湯時の高熱による樹脂分の急熱膨張あるいは砂分
の急熱膨張に起因すると考えられる。そこでこの
問題を解決するために、フエノール樹脂やレジン
コーテツドサンドにクツシヨン効果のある物質を
添加してシエルモールドに柔軟性を持たせると共
にシエルモールドの熱膨張率を小さくし、クラツ
クの発生を防止する試みがなされている。このク
ツシヨン材としては従来よりビスフエノールＡ、
石油系樹脂、ロジンなどが使用されているが、こ
れらはいずれもシエルモールドの熱膨張率も低下
させてクラツクの発生を防止する効果はある程度
あるものの、注湯時に熱分解や揮発を起こして悪
臭を発生したりあるいは注湯後のシエルモールド
の崩壊性が悪いという欠点がある。またこのもの
ではアルミニウムや鋳鉄を鋳造する場合には効果
があるが、注湯温度の高いステンレス鋼や高マン
ガン鋼などを鋳造する場合には注湯時の急激な熱
膨張によつてクラツクはどうしても発生すること
になり、しかも急激な加熱を受けて上記分解や揮
発が急激に生じたりまたフエノール樹脂自体の酸
化によつて分解ガスが発生したりし、鋳物の「さ
しこみ」やオレンジビールなど鋳物の鋳肌に欠陥
を発生させる欠点もある。またシエルモールドの
熱膨張を低く抑えるために、フエノール樹脂をビ
スフエノールＡまたは残渣あるいはアルキルフエ
ノールなどによつて変性したり、あるいは架橋密
度を抑えたり、酸化鉄などを混合したりすること
も試みられており、ある程度の効果は得られてい
るものの、限界があつて高温の湯にはあまり効果
は期待できない。そしてこのように架橋密度を抑
えるように変性したフエノール樹脂を使用する
と、シエルモールドの熱間強度が低くなつて強度
不足によるクラツクが発生したり、あるいは樹脂
の使用時の炭化によるガス発生量が多くて鋳肌を
悪化させるという欠点もある。 この鋳肌の向上のためには従来よりシエルモー
ルドの表面に黒鉛、ジルコン、酸化アルミニウム
粉などを含んだ塗型剤を塗布して表面精度、強度
の向上を図るようにしているが、塗型剤には幾分
かの樹脂が含有されているためにシエルモールド
の湯に接する面の熱膨張率を益々大きくしてクラ
ツクが発生しやすくなり、しかも塗型剤は水に分
散させたりアルコールに分散させたりして使用さ
れるものであるために塗布したりデイツプしたり
さらには乾燥したりの繁雑な作業が必要になると
いう欠点がある。 上記のように従来では、鋳物の鋳肌を悪くする
ことなくシエルモールドのクラツクを防止するよ
うにすることは未だに実現されていないものであ
つた。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであ
り、鋳物の鋳肌を悪化させることなくシエルモー
ルドのクラツクを防止することができるシエルモ
ールド用レジンコーテツドサンドの製造法を提供
することを目的とするものである。 ［発明の開示］ しかして本発明に係るシエルモールド用レジン
コーテツドサンドの製造法は、鋳型用砂にフエノ
ール樹脂粘結剤と金属粉末とをそれぞれ添加して
混合することによつて、鋳型用砂の表面に金属粉
末含有フエノール樹脂による被覆層を被覆せしめ
ることを特徴とするものであり、以下本発明を詳
細に説明する。 粘結剤としてのフエノール樹脂としてはノボラ
ツク型フエノール樹脂、レゾール型フエノール樹
脂のいずれでも用いることができる。また金属粉
末としては酸素と親和力が高くて容易に酸化され
るもの、例えばAl、Mg、Si、Fe、Ni、Cr、Ti、
Nb、Ｖ、あるいはこれらの金属の合金例えばAl
−MgやAl−Si等を挙げることができ、これらの
うち一種または二種以上を併用して使用すること
ができる。金属粉末の粒度としては均一な混合性
や表面積を大きくして酸化がより容易になされる
ようにするなどの見地から10μ以下が好ましい。 そしてフエノール樹脂と金属粉末とを珪砂など
鋳型用の砂に添加して混合し、金属粉末が含有さ
れたフエノール樹脂粘結剤の被覆層を砂に被覆さ
せてレジンコーテツドサンドを得るものである。
砂に金属粉末を含有させた状態でフエノール樹脂
粘結剤をコーテイングするにあたつては、ドライ
ホツトコート法、ロールドコート法、セミホツト
コート法、粉末溶剤法などでおこなうことができ
る。ドライホツトコート法は、金属粉末と固形フ
エノール樹脂とを130〜160℃に加熱した砂に添加
して混合し、砂による加熱によつて固形フエノー
ル樹脂を溶融させて溶融フエノール樹脂に金属粉
末を混合させた状態で溶融フエノール樹脂で砂の
表面を濡らして金属粉末含有フエノール樹脂被覆
層としてコートさせ、しかるのちにこの混合を保
持したまま冷却し、粒状でさらさらしたレジンコ
ーテツドサンドを得るものである。コールドコー
ト法は、フエノール樹脂をメタノールなどの溶剤
に溶解して液状になし、これと金属粉末とを砂に
添加して混合し、溶剤を揮発させることによつて
レジンコーテツドサンドを得るものである。セミ
ホツトコート法は、上記溶剤に溶解した液状フエ
ノール樹脂と金属粉末とを50〜90℃に加熱した砂
に添加混合してレジンコーテツドサンドを得るも
のである。粉末溶剤法は、固形のフエノール樹脂
を粉砕し、この粉砕樹脂と金属粉末とを砂に添加
してさらにメタノールなどの溶剤を添加し、これ
を混合してレジンコーテツドサンドを得るもので
ある。以上のいずれの方法においても粒状でさら
さらしたレジンコーテツドサンドを得ることがで
きるが、作業性などの点においてドライホツトコ
ート法が好ましい。砂とフエノール樹脂と金属粉
末との混合割合は、シエルモールドの要求される
性能によつて変動があるが、一般的に砂100重量
部に対してフエノール樹脂を樹脂固形分換算で１
〜４重量部程度、金属粉末を0.01〜１重量部程度
が好ましい。またこの混合の際に必要に応じて硬
化剤、その他砂や金属粉末とフエノール樹脂粘結
剤とを親和させるためのシランカツプリング剤な
どを配合することができる。 このようにして得られたレジンコーテツドサン
ドを常法に従つて加熱された金型にふりかけたり
充填したりしてフエノール樹脂粘結剤を溶融硬化
させることによつて、このフエノール樹脂粘結剤
による砂の結合作用でシエルモールドへと成形し
て造型するものである。このものにあつて、金属
粉末が含有されているために金属粉末の低い熱膨
張率によつてシエルモールドの注湯時の熱膨張を
抑え、シエルモールドにクラツクが生じることが
防止されるものであり、また金属粉末は酸素と容
易に反応して酸化されるものであつて、注湯時の
急激な加熱の際にフエノール樹脂粘結剤が酸化さ
れることを金属粉末によつて酸素が消費されるこ
とによつて防止できるものである。 次に本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。 実施例 １ 軟化点90℃のノボラツク型フエノール樹脂1300
ｇを四ツ口フラスコに取り、これにメタノール
700ｇを加えて良く溶解した。得られたノボラツ
ク型フエノール樹脂ワニスの25℃における粘度は
８ポアズであつた。 一方、80℃に加熱したフラタリー珪砂30Kgをワ
ールミキサーに仕込み、これに粒径5μｍの金属
アルミニウム粉末75ｇを加え、30秒間混合したの
ち上記フエノール樹脂ワニス1075ｇにヘキサメチ
レンテトラミン110ｇを分散させたものをさらに
加え、砂粒が崩壊するまで混練した後にこれを払
い出してエアレーシヨンをおこない、レジンコー
テツドサンドを得た。 実施例 ２ 140℃に加熱したフラタリー珪砂30Kgをワール
ミキサーに仕込み、これに軟化点90℃のノボラツ
ク型フエノール樹脂700ｇと実施例１と同様な金
属アルミニウム粉末35ｇとを同時に加え、30秒間
混練した後ヘキサメチレンテトラミン110ｇを300
ｇの水に溶解して添加し、砂粒の塊りが崩壊する
まで混練した。次いでさらにこれにステアリン酸
カルシウム15ｇを添加し、30秒間混練した後にこ
れを払い出してエアレーシヨンをおこない、レジ
ンコーテツドサンドを得た。 実施例 ３ 実施例２におけるノボラツク型フエノール樹脂
と金属アルミニウム粉末の替わりに、軟化点85℃
のレゾール型フエノール樹脂700ｇと粒径が6μｍ
の金属ケイ素粉末35ｇを用いるようにし、ヘキサ
メチレンテトラミンを使用しない他は実施例２と
同様にしてレジンコーテツドサンドを得た。 実施例 ４ 軟化点78℃の固形レゾール型フエノール樹脂
1300ｇを四ツ口フラスコに取り、これにメタノー
ル700ｇを加えて良く溶解させた。 実施例１のノボラツク型フエノール樹脂ワニス
の替わりにこのレゾール型フエノール樹脂ワニス
を用い、ヘキサメチレンテトラミンを使用しない
他は実施例１と同様にしてレジンコーテツドサン
ドを得た。 比較例 １ 金属アルミニウム粉末を用いない他は、実施例
２と同様にしてレジンコーテツドサンドを得た。 比較例 ２ 金属ケイ素粉末を用いない他は、実施例３と同
様にしてレジンコーテツドサンドを得た。 上記実施例１乃至実施例４及び比較例１、２に
よつて得たレジンコーテツドサンドについて各種
の試験をおこなつた。結果を次表に示す。次表に
おいて、融着点（℃）はJACT試験法SM−１に、
常温曲げ強度（Kg／cm²）はJACT試験法Ｃ−１に
それぞれ準拠し、急熱膨張率（％）はJACT試験
法SM−７に準拠してN₂ガス中で1000℃の測定温
度でそれぞれ試験をおこなつた。熱間曲げ強度
（Kg／cm²）はJACT試験法SM−１によつて作成し
たテストピースを1000℃にセツトした電気炉に入
れ、１分間処理した後に1000℃で曲げ強度を測定
することによつておこなつた。耐酸化性はJACT
試験法SM−７に準じて作成したテストピース
（20φ×50mm）1000℃にセツトした電気炉中に並
べて５分間処理したのち取り出し、冷却したのち
に振動フルイに乗せて１分間振動させた後に重さ
を量り、次式によつて計算して残留物の重量％を
算出して評価とした。 処理後の重さ／処理前の重さ×100（％） 鋳肌の判定は、レジンコーテツドサンドによつ
て内径100φ、高さ100mm、肉厚20mmのルツボを作
成し、これに1650℃の湯を流し込んで冷却したの
ちに出来上がつた鋳物の鋳肌を目視によつて観察
することによりおこなつた。

【表】 ◎〓非常に良好 ○〓良好 △〓普通
表の結果、各実施例のものは急熱膨張率が比較
例のものより小さく、シエレモールドにクラツク
が生じることを防止できる効果があることが確認
され、また各実施例のものは耐酸化性が優れると
共に鋳肌の良好な鋳物の鋳造をおこなえることが
確認される。 ［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、鋳型用砂にフエ
ノール樹脂と金属粉末とをそれぞれ添加して混合
することによつて、鋳型用砂の表面に金属粉末含
有フエノール樹脂による被覆層を被覆せしめるよ
うにしたので、含有される金属粉末の低い熱膨張
率によつてシエルモールドの注湯時の熱膨張を抑
え、シエルモールドにクラツクが生じることを防
止できるものであり、しかも金属粉末は酸素と容
易に反応して酸化されるものであつて、注湯時の
急激な加熱の際に粘結剤のフエノール樹脂が酸化
されることを金属粉末によつて酸素が消費される
ことによつて防止でき、フエノール樹脂の酸化分
解によるガス分の発生などによつて鋳造物の鋳肌
が悪くなるようなことを防ぐことができるもので
ある。また、金属粉末はフエノール樹脂に分散さ
れた状態で鋳型用砂に含有され、金属粉末を均一
に分散させることができるものであり、金属粉末
の添加による効果を安定して得ることができるも
のである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型用砂にフエノール樹脂と金属粉末とをそ
   れぞれ添加して混合することによつて、鋳型用砂
   の表面に金属粉末含有フエノール樹脂による被覆
   層を被覆せしめることを特徴とするシエルモール
   ド用レジンコーテツドサンドの製造法。