JPH10216895A

JPH10216895A - 鋳型用粘結剤組成物

Info

Publication number: JPH10216895A
Application number: JP2373797A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Matsumoto; 啓介松本; Naoki Kiyouchika; 直喜京近
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-18
Anticipated expiration: 2017-02-06
Also published as: JP3492134B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水溶性フェノール樹脂と合成ムライトサンド
の再生砂を混練して鋳型を造型する場合の流動性の向上
と、得られる鋳型の強度の向上。【解決手段】合成ムライトサンドの再生砂を用いて鋳
型を製造する際に使用する鋳型用粘結剤組成物が、水溶
性フェノール樹脂と、界面活性剤及び／又は潤滑剤の１
種又は２種以上とを必須成分とする。好ましくはアニオ
ン性界面活性剤、特に脂肪酸塩が必須成分として用いら
れ、その配合量は水溶性フェノール樹脂中の固形分100
重量部に対して0.01〜40重量部である。合成ムライトサ
ンドとしては強熱減量が0.1〜20重量％の再生砂100が用
いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋳型用粘結剤組成物
に関し、より詳しくは合成ムライトサンドの再生砂を用
いて鋳型を製造する際に使用され、鋳型用砂組成物の流
動性を向上させることのできる鋳型用粘結剤組成物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、鋳型の造型に用いられる耐火性粒
状材料として広く用いられてきた珪砂、ジルコン砂、ク
ロマイト砂、オリビン砂等の欠点を補う目的で、人工的
に調製された合成ムライトサンドの使用が徐々に広まっ
てきている。合成ムライトサンドは、耐火性、熱膨張
性、耐磨耗性、耐破砕性、耐衝撃性に優れることから、
年々需要が増加しており、特に、産業廃棄物の削減を目
的としたクローズドシステムの実現の一端を担うものと
して期待が高まってきている。

【０００３】合成ムライトサンドは、アルミノケイ酸塩
を主体とするセラミックスの一種であり、各種鉱物を原
料として人工的に合成、製造されたものである。工業的
に採用されているものには、例えば特公平４−40095号
公報において開示されているものがある。この開示によ
れば、高温焼成後の成分比率がAl₂Ｏ₃：20〜70重量％、
SiＯ₂：80〜30重量％となるように混合された原料組成
物が、直径が0.1〜2.0mmの球状粒子に造粒される。次い
で、かかる球状粒子に対して、高温焼成後のAl₂Ｏ₃の含
有率が90重量％以上で、粒子径が0.1mm以下の高アルミ
ナ質粉末が、0.1重量％以上５重量％未満で混合され
る。そしてこの混合物を1400〜1750℃で焼成することに
より、前記球状粒子は、球状粒子相互の融着が防止され
つつ、球状の焼成粒子として得られる。その一般的な組
成は、Al₂Ｏ₃が約60重量％、SiＯ₂が約35重量％からな
るものである。

【０００４】そして、近年の著しい技術革新に伴って要
求される高品質な鋳物の製造に適した鋳型を造型する場
合、合成ムライトサンドと水溶性フェノール樹脂（特開
昭50−130627号公報、特公昭61−43132号公報、特公昭6
1−37022号公報）とが多く用いられている。ここで言う
水溶性フェノール樹脂とは、アルカリ条件下でフェノー
ル化合物とアルデヒド化合物を重縮合させたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水溶性
フェノール樹脂と合成ムライトサンドの再生砂、即ち一
旦鋳造した後再使用を目的とする回収砂や複数回繰り返
して使用した再生砂とを混練して鋳型を造型する場合、
混練砂の流動性が新砂と比較して著しく悪化し、模型に
緊密に充填することができないという問題があった。こ
の問題は、珪砂の再生砂と比較して、合成ムライトサン
ドにおいて特に顕著であった。このため、得られる鋳物
に、砂カミ、焼着、差し込み等の鋳物欠陥が発生し、鋳
物品質の低下を引き起こす欠点があった。

【０００６】これまで、水溶性フェノール樹脂を鋳型用
粘結剤組成物として使用する際の流動性改善方法とし
て、弗素系界面活性剤（特開平２−299741号公報）、あ
るいは脂肪族化合物（特開平３−134067号公報）を使用
することが提案されている。しかしながら、これらは合
成ムライトサンドの再生砂に関するものではなく前述し
た課題が残されていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、合成ムラ
イトサンドの再生砂を用いた鋳型組成物の欠点を解決す
べく、鋭意研究を行った結果、水溶性フェノール樹脂に
界面活性剤及び／又は潤滑剤の１種又は２種以上を用い
ることにより、合成ムライトサンドの再生砂の混練砂の
流動性が著しく向上することを見出し、本発明に到達し
た。即ち本発明は、合成ムライトサンドの再生砂を用い
て鋳型を造型する際に使用する鋳型用粘結剤組成物であ
って、水溶性フェノール樹脂と、界面活性剤及び／又は
潤滑剤の１種又は２種以上とを必須成分とする鋳型用粘
結剤組成物、並びに合成ムライトサンドの再生砂とこの
鋳型用粘結剤組成物とからなる鋳型用砂組成物を提供す
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる水溶性フェノ
ール樹脂とは、有機エステル又は炭酸ガスで硬化可能な
樹脂であり、一般にはアルカリ条件下でフェノール化合
物とアルデヒド化合物とを重縮合させることによって得
られるものである。このうちフェノール化合物として
は、フェノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｆ、クレゾール、3,5-キシレノール、レゾルシノール、
カテコール、ノニルフェノール、P-tert-ブチルフェノ
ール、イソプロペニルフェノール、フェニルフェノー
ル、その他の置換フェノールを含めたフェノール類化合
物や、カシューナット殻液のような各種のフェノール化
合物の混合物等が用いられる。製造時には、これらを１
種又は２種以上混合して使用することができる。またア
ルデヒド化合物としては、ホルムアルデヒド、フルフラ
ール、グリオキザール等を１種又は２種以上混合して使
用することができる。これらの化合物は必要に応じて水
溶液として用いることができる。またこれらに、尿素、
メラミン、シクロヘキサノン等のアルデヒド化合物と縮
合が可能なモノマーや、メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブ
チルアルコール等の１価の脂肪族アルコール化合物や、
水溶性高分子のポリアクリル酸塩や、セルロース誘導体
高分子、ポリビニルアルコール、リグニン誘導体などを
混合しても差し支えない。

【０００９】水溶性フェノール樹脂の合成に用いられる
アルカリ触媒としては、LiＯＨ、NaＯＨ、ＫＯＨなどの
アルカリ金属の水酸化物が挙げられるが、特にNaＯＨ、
ＫＯＨが好ましい。また、これらのアルカリ触媒を混合
して用いてもよい。

【００１０】水溶性フェノール樹脂の合成において、フ
ェノール化合物に対するアルデヒド化合物のモル数は、
1.0〜6.0モル倍が良く、好ましくは1.1〜5.5モル倍であ
る。またフェノール化合物に対するアルカリ触媒のモル
数は、0.2〜5.0モル倍が良く、好ましくは0.5〜4.0モル
倍である。

【００１１】本発明の水溶性フェノール樹脂を炭酸ガス
によって硬化させる場合は、硬化を促進させることを目
的として、オキシアニオン化合物を配合してもよい。オ
キシアニオン化合物としては、ホウ酸、四ホウ酸ナトリ
ウム10水和物（ホウ砂）、ホウ酸カリウム10水和物、メ
タホウ酸ナトリウム、五ホウ酸カリウム、五ホウ酸ナト
リウム等のホウ酸塩、アルミン酸ナトリウム、アルミン
酸カリウム、アルミン酸リチウム等のアルミン酸塩、ス
ズ酸ナトリウム、スズ酸カリウム、スズ酸リチウム等の
スズ酸塩が挙げられる。これらの中でも特に、四ホウ酸
ナトリウム10水和物（ホウ砂）が好ましい。オキシアニ
オン化合物の配合量は、水溶性フェノール樹脂100重量
部に対して0.1〜30重量部が好ましい。更に好ましくは
３〜15重量部である。これらの化合物は、１種又は２種
以上を混合して用いることができる。

【００１２】更に、得られる鋳型の強度を向上させる目
的で、グリコール類及び／又はエーテルアルコール類を
配合してもよい。グリコール類としては、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリ
コール等を、エーテルアルコール類としては、エチレン
グリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール
モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチル
エーテル等を用いることができる。これらの化合物の配
合量は、水溶性フェノール樹脂100重量部に対して１〜3
0重量部が好ましい。更に好ましくは、5〜20重量部であ
る。

【００１３】また、水溶性フェノール樹脂中の固形分
（105℃で３時間乾燥後の固形重量）は25〜90重量％が
良く、好ましくは30〜85重量％である。さらに水溶性フ
ェノール樹脂の重量平均分子量は500〜8000が良く、好
ましくは800〜5000である。

【００１４】本発明においては、合成ムライトサンドの
再生砂の混練砂の流動性の向上に差し支えない程度に、
水溶性フェノール樹脂にシランカップリング剤や尿素な
どのその他の添加剤も使用することができる。シランカ
ップリング剤の例としては、γ−（２−アミノ）プロピ
ルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ
−β（アミオエチル）γ−アミノプロピルメチルジメト
キシシラン等が挙げられる。

【００１５】次に、本発明に用いられる界面活性剤とし
ては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性
界面活性剤、ノニオン界面活性剤等が使用できる。

【００１６】アニオン界面活性剤としては、ラウリン酸
ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、オレイン酸カリ
ウム等の脂肪酸塩、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル
硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウ
ム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸カリウ
ム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸
カリウム等の硫酸エステル塩、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホ
ン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリ
ウム等のスルホン酸塩、高級アルコールリン酸モノエス
テルジナトリウム塩、アルキルリン酸カリウム塩、ジア
ルキルジチオリン酸亜鉛等のリン酸エステル塩が使用で
きる。

【００１７】カチオン界面活性剤としては、ラウリルア
ミンクロライド、ジヒドロキシエチルステアリルアミ
ン、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の高
級アルキルアミン塩、トリエタノールアミンモノステア
レートの蟻酸塩、ステアラミドエチルジエチルアミンの
酢酸塩、2-ヘプタデセニル-ヒドロキシエチルイミダゾ
リンなどの高級脂肪酸のアミン塩、セチルピリジニウム
クロライドなどの高級アルキルハライドのアミン塩、ス
テアラミドメチルピリジニウムクロライドなどの高級脂
肪族アミドのアミン塩といったアンモニウム塩や、これ
らに類するスルホニウム塩又はホスホニウム塩等が使用
できる。

【００１８】両性界面活性剤としては、N-アルキルトリ
グリシン、ジメチルアルキルベタイン、N-アルキルオキ
シメチル-N,N-ジエチルベタイン、アルキルベタイン、N
-アルキル-β-アミノプロピオン酸塩、アルキルジ（ア
ミノエチル）グリシン塩酸塩、N-アルキルタウリン塩、
アミノエチルイミダゾリン有機酸塩等が使用できる。

【００１９】非イオン界面活性剤としては、ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキ
ルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフ
チルエーテル、ポリオキシエチレン化ヒマシ油、ポリオ
キシエチレンアビエチルアルコール、ポリオキシエチレ
ンアルキルチオエーテル、ポリオキシエチレンアルキル
アミド、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレング
リコオール、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレ
ングリコオールエチレンジアミン、ポリオキシエチレン
モノ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンジ脂肪酸エス
テル、ポリオキシエチレンプロピレングリコール脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノ脂肪酸エ
ステル、ポリオキシエチレンソルビタントリ脂肪酸エス
テル等のポリオキシエチレン型界面活性剤、エチレング
リコールモノ脂肪酸エステル、プロピレングリコールモ
ノ脂肪酸エステル、ジエチレングリコールモノ脂肪酸エ
ステル、グリセリンモノ脂肪酸エステル、ペンタエリス
リット脂肪酸エステル、ソルビタンモノ脂肪酸エステ
ル、ソルビタンセスキ脂肪酸エステル、ソルビタントリ
脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸モノエ
タノールアミド、脂肪酸モノイソプロパノールアミド等
の多価アルコール型及びアルキロールアミド型界面活性
剤、ポリオキシエチレンアルキルアミン、N-アルキルプ
ロピレンジアミン、N-アルキルポリエチレンポリアミ
ン、N-アルキルポリエチレンポリアミンジメチル硫酸
塩、アルキルビグアニド、長鎖アミンオキシド等のアミ
ン型界面活性剤が使用できる。

【００２０】また潤滑剤としては、脂肪族又は芳香族炭
化水素、油脂、脂肪族アルコール、脂肪酸、脂肪族アミ
ン、脂肪族アミドが使用できる。これらの化合物の炭化
水素基の炭素数はＣ６〜Ｃ31であり、芳香族または脂肪
族からなる。好ましくはＣ12〜Ｃ22である。

【００２１】脂肪族又は芳香族炭化水素としては、流動
性パラフィン、固形パラフィン、オレフィン、鉱物油等
が使用できる。

【００２２】油脂としては、大豆油、サフラワー油、ト
ウモロコシ油、ヒマシ油、落花生油等の脂肪油、牛脂、
豚脂、乳脂などの脂肪及びみつロウやカーナバロウ等の
ロウが使用できる。

【００２３】脂肪族アルコールとしては、ヘキシルアル
コール、オクタノール、デカノール、ラウリルアルコー
ル、セチルアルコール、ステアリルアルコール、エイコ
シルアルコール、メリシルアルコール等の脂肪族飽和ア
ルコール、オレイルアルコール等の脂肪族不飽和アルコ
ール、その他ヘキサデカン1,2ジオール、ドコサン1,2ジ
オール等の脂肪族多価アルコールが使用できる。

【００２４】脂肪酸としては、カプロン酸、カプリル
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、リノール
酸、リノレン酸、リシノール酸等が使用できる。

【００２５】脂肪族アミンとしては、ヘキシルアミン、
ドデシルアミン、セチルアミン、オレイルアミン、ステ
アリルアミン、ベヘニルアミン等の一級アミン、ジヘキ
シルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、ジオ
レイルアミン、ジステアリルアミン、ジベヘニルアミン
等の二級アミン、トリヘキシルアミン、トリドデシルア
ミン、トリセチルアミン、トリオレイルアミン、トリス
テアリルアミン、トリベヘニルアミン等の三級アミンが
使用できる。

【００２６】脂肪族アミドとしては、ヘキシルアミド、
ドデシルアミド、セチルアミド、オレイルアミド、ステ
アリルアミド、ベヘニルアミドやアルキル基の炭素数が
Ｃ６〜Ｃ31のアルカノールアミド等の一級アミドが使用
できる。

【００２７】界面活性剤及び／又は潤滑剤のうち、得ら
れる鋳型用砂組成物の流動性、製造される鋳型の強度と
いった面から、好ましくはアニオン界面活性剤が良く、
更に好ましくは脂肪酸塩が良い。

【００２８】界面活性剤及び／又は潤滑剤の配合量は特
に限定されないが、一般に水溶性フェノール樹脂中の固
形分100重量部に対して0.01〜40重量部、好ましくは0.1
〜20重量部である。界面活性剤及び／又は潤滑剤の配合
量が0.01重量部未満であると流動性の向上効果が殆どな
く、また40重量部を越えると鋳型の強度が低下する傾向
がある。

【００２９】本発明の界面活性剤及び／又は潤滑剤は、
必要に応じて水溶液、溶剤溶液、分散液或いは粉末状で
使用しても良いが、その時の配合量は有効成分に換算し
て決定される。また、本発明の界面活性剤及び／又は潤
滑剤の１種又は２種以上は水溶性フェノール樹脂に単に
溶存させてもよいし、合成ムライトサンドの再生砂と水
溶性フェノール樹脂と硬化剤とを混練する前又は後に、
水溶液、溶剤溶液、分散液或いは粉末状で配合しても構
わない。溶剤溶液にする場合の溶剤としては、エタノー
ル、プロパノール等の低級アルコール、グリセリン、エ
チレングリコール等の多価アルコール、アセトン及びエ
ステル化合物等の一般周知の溶剤が挙げられる。

【００３０】本発明により得られる鋳型用砂組成物は、
有機エステル又は炭酸ガスによって硬化される。

【００３１】（Ｉ）エステル硬化（ａ）自硬性本発明の鋳型用粘結剤組成物を用いて鋳物用砂型を自硬
性鋳型造型法によって製造する場合、合成ムライトサン
ドの再生砂100重量部に、硬化剤である有機エステルを
0.05〜９重量部、好ましくは0.1〜５重量部、水溶性フ
ェノール樹脂溶液をその固形分として0.1〜15重量部、
好ましくは0.3〜５重量部、更に界面活性剤及び／又は
潤滑剤を水溶性フェノール樹脂中の固形分100重量部に
対して0.01〜40重量部、好ましくは0.1〜20重量部、周
知の方法で混練して鋳型を製造することができる。

【００３２】鋳型の製造時に用いられる硬化剤である有
機エステルとしては、ラクトン類あるいは炭素数１〜10
の一価又は多価アルコールと炭素数１〜10の有機カルボ
ン酸から誘導される有機エステルの１種又は２種以上が
用いられるが、自硬性鋳型造型法では、γ-ブチロラク
トン、プロピオンラクトン、ε-カプロラクトン、ギ酸
エチル、エチレングリコールジアセテート、エチレング
リコールモノアセテート、トリアセチン等を用いるのが
好ましい。

【００３３】（ｂ）ガス硬化本発明の粘結剤組成物を用いて鋳物用砂型をガス硬化鋳
型造型法によって製造する場合、合成ムライトサンドの
再生砂100重量部に、水溶性フェノール樹脂溶液をその
固形分として0.1〜15重量部、好ましくは0.3〜５重量
部、界面活性剤及び／又は潤滑剤を水溶性フェノール樹
脂中の固形分100重量部に対して0.01〜40重量部、好ま
しくは0.1〜20重量部、周知の方法で混練し、ガス硬化
性鋳型製造プロセスを用いてガス状の有機エステルを通
気することによって、鋳型を製造することができる。ガ
ス硬化性鋳型造型法に用いる有機エステルとしては、ギ
酸メチルが好ましい。ガス状の有機エステルの使用量
は、合成ムライトサンドの再生砂100重量部に対して、
0.05〜９重量部が好ましい。

【００３４】なお、造型方法としては、ＶＲＨ造型法や
吸引造型法である減圧造型法にも応用できるものであ
り、従ってその他の造型法を使用してもよく、特に上記
の造形方法に限定されるものではない。

【００３５】（II）炭酸ガス硬化本発明の鋳型用粘結剤組成物を用いて鋳物用砂型を炭酸
ガス硬化鋳型造型法によって製造する場合、合成ムライ
トサンドの再生砂100重量部に水溶性フェノール樹脂溶
液をその固形分として0.1〜15重量部、好ましくは0.3〜
５重量部、更に界面活性剤及び／又は潤滑剤を水溶性フ
ェノール樹脂中の固形分100重量部に対して0.01〜40重
量部、好ましくは0.1〜20重量部、周知の方法で混練
し、炭酸ガスを通気することによって鋳型を製造するこ
とができる。炭酸ガスの使用量は、合成ムライトサンド
の再生砂100重量部に対して0.01〜50重量部、好ましく
は0.1〜10重量部である。

【００３６】なお、この場合にも造型方法としては、Ｖ
ＲＨ造型法や吸引造型法である減圧造型法にも応用でき
るものであり、従って上記の造形方法に特に限定される
ものではない。

【００３７】本発明の粘結剤組成物／鋳型用砂組成物
は、アルミ鋳物のような非鉄合金や鋳鋼や鋳鉄鋳物を製
造するための鋳型を造型するために用いることができる
が、特に鋳造に関する用途を限定されるものではない。

【００３８】本発明の鋳型組成物に用いられる合成ムラ
イトサンドの再生砂は、水溶性フェノール樹脂を用いて
造型した鋳型を用いて鋳物を製造した後にばらした砂
を、一般的な再生方法（湿式、乾式、熱式等）により１
回以上再生処理した砂であるが、磨耗式で再生されたも
のが収率も高く、経済的に優れ好ましい。また、これら
の再生方法を組み合わせて再生しても良い。

【００３９】合成ムライトサンドの再生砂は、一般に再
生砂の強熱減量が0.1〜20重量％、好ましくは0.3〜５重
量％のものである。強熱減量が20重量％を超えた砂によ
り造型された鋳型を用いて鋳物を製造すると、ガス欠陥
を生じる傾向が強くなる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【００４１】＜水溶性フェノール樹脂１〜５の合成＞50
％水酸化カリウム水溶液に、表１に示したモル比率（フ
ェノール化合物及びアルコール類の合計モル数を100と
した場合の比率）でフェノール化合物及びアルコール類
を加え、攪拌し、溶解させた。また、この時のフェノー
ル化合物に対する水酸化カリウムのモル数を0.8モル倍
とした。更に、フェノール化合物に対してホルムアルデ
ヒドが2.0モル倍になるように50％ホルムアルデヒド水
溶液を加え、80℃で反応を行った。そして、反応溶液中
におけるフェノール−ホルムアルデヒド変性樹脂の重量
平均分子量が約3000に達するまで反応を続けた。重量平
均分子量が3000に達する時点の判定は、予め実験的に求
めた重量平均分子量と粘度の関係から、反応溶液の粘度
を測定することによって行った。反応溶液を室温まで冷
却した後、反応溶液中のフェノール−ホルムアルデヒド
変性樹脂の含有量が50％になるように水で調整し、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシランを反応溶液10
0重量部に対して0.5重量部添加して、水溶性フェノール
樹脂１〜５を得た。

【００４２】

【表１】

【００４３】＜水溶性フェノール樹脂６〜10の合成＞水
溶性フェノール樹脂１〜５と同一の方法により重量平均
分子量が3000に達するまで反応させた反応溶液に、フェ
ノール化合物に対する水酸化カリウムのモル数が1.5モ
ル倍になるように50％水酸化カリウム水溶液を加えた。
以上のようにして得られたアルカリ溶液100重量部に対
して、グリコール類としてトリエチレングリコールを10
重量部、オキシアニオン化合物として硼砂を５重量部添
加し、樹脂組成物（フェノール−ホルムアルデヒド変性
樹脂、グリコール類及びオキシアニオン化合物）の含有
量が60％になるように水で調整し、最後にγ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランを0.5重量部添加し
て、水溶性フェノール樹脂６〜10を得た。

【００４４】［水溶性フェノール樹脂の重量平均分子量
の測定方法］水溶性フェノール樹脂の重量平均分子量の
測定は、下記の如く行った。（ａ）サンプル調製試料に同重量の水を加え、0.1重量％のＨ₂ＳＯ₄を加え
て中和する。生成した沈殿を濾過分離し、水洗し、乾燥
する。これをテトラヒドロフラン(ＴＨＦ)に溶解し、Ｇ
ＰＣ用のサンプルを調製した。（ｂ）カラムガードカラムTSX（東洋曹達工業（株）製）HXL（6.5mm
φ×４cm）１本と、TSK3000HXL（7.8mmφ×30cm）１本
と、TSK 2500HXL（7.8mmφ×30cm）１本。注入口側より
ガードカラム−3000HXL−2500HXLの順に接続。（ｃ）標準物質ポリスチレン（東洋曹達工業（株）製）。（ｄ）溶出液ＴＨＦ、流速：１ml／min（圧力40〜70kg／cm²）。（ｅ）カラム温度室温（20〜25℃）。（ｆ）検出器 UV（紫外分光光度計）。波長はフェノールの紫外極大ピ
ークにより定量した。（ｇ）分子量計算の為の分割法時間分割（２秒）。

【００４５】［合成ムライトサンドの再生砂の調整方
法］合成ムライトサンド100重量部に対し、トリアセチ
ン0.3重量部と水溶性フェノール樹脂（固形重量50％、
重量平均分子量3000）1.5重量部を添加混練して得られ
た混練砂を用いて造型した鋳型を用いて、鋳物材質FC-2
5(S/M=3.5、ここでS/Mとは鋳型の重量と鋳造物の重量比
を表す）を鋳造し、回収した砂をクラッシャーにかけ、
日本鋳造製Ｍ型ロータリーリクレーマーを用いて再生し
た。以上の工程を５回繰り返して得られた再生砂を用い
て、以下の実施例及び比較例試験を行った。

【００４６】＜実施例１〜15及び比較例１＞評価方法以下の評価は全て25℃、60％ＲＨで行った。［混練砂の流動性評価］合成ムライトサンドの再生砂10
0重量部に対して、水溶性フェノール樹脂１と、樹脂中
の固形分に対して10重量％の界面活性剤及び／又は潤滑
剤を予め混合して得られる樹脂溶液1.5重量部と、トリ
アセチン0.3重量部とを混練して得られた砂を、３mm目
の篩を通して100mm×50mmφの試験筒に粗充填し、重量
を測定した。そして、比較例１の重量を100として相対
値を求めた。即ち、数値が高いほど流動性が良好である
ことが示される。結果を表２に示す。

【００４７】［鋳型の抗圧力評価］合成ムライトサンド
の再生砂100重量部に対して、水溶性フェノール樹脂１
と、樹脂中の固形分に対して10重量％の界面活性剤及び
／又は潤滑剤を予め混合して得られる樹脂溶液1.5重量
部と、トリアセチン0.3重量部とを混練して得られた砂
を用いて成型した、テストピース（50mm×50mmφ）の24
時間後の抗圧力を測定した。結果を表２に示す。

【００４８】

【表２】

【００４９】＜実施例16〜30及び比較例２＞水溶性フェ
ノール樹脂２に対して、種々の界面活性剤及び／又は潤
滑剤を用い、実施例１〜15の方法に従って評価を行っ
た。流動性の評価は、比較例１の重量を100として相対
値を求めた。結果を表３に示す。

【００５０】

【表３】

【００５１】＜実施例31〜45及び比較例３〜５＞水溶性
フェノール樹脂３〜５に対して、種々の界面活性剤及び
／又は潤滑剤を用い、実施例１〜15の方法に従って評価
を行った。流動性の評価は、比較例１の重量を100とし
て相対値を求めた。結果を表４に示す。

【００５２】

【表４】

【００５３】＜実施例46〜52及び比較例６，７＞水溶性
フェノール樹脂１に対して、表５で定めた量のオレイン
酸カリウムを用い、実施例１〜15の方法に従って評価を
行った。このとき流動性の評価は、比較例６の重量を10
0として相対値を求めた。結果を表５に示す。なお比較
例７は、一般的な配合量の観点から、流動性及び強度に
関して表５における相対的比較対象として挙げたもので
ある。また、表中の添加量は樹脂中の固形分100重量部
に対する添加量（重量部）である。

【００５４】

【表５】

【００５５】＜実施例53〜59及び比較例８，９＞種々の
強熱減量の合成ムライトサンドの再生砂100重量部に対
して、水溶性フェノール樹脂１と樹脂中の固形分に対し
て10重量％のオレイン酸カリウムを予め混合して得られ
る樹脂溶液1.5重量部と、トリアセチン0.3重量部とを混
練して得られる砂を用いて、実施例１〜15の方法に従っ
て評価を行った。表中の値は、それぞれの再生砂に対し
てオレイン酸カリウムを含まない樹脂を用いて評価した
場合の重量及び強度を100として相対値を求めたもので
ある。即ち数値が高いほど流動性及び強度が向上してい
ることが示される。結果を表６に示す。なお比較例８及
び９は、一般的な強熱減量の観点から、流動性及び強度
に関して表６における相対的比較対象として挙げたもの
である。

【００５６】［強熱減量（ＬＯＩ）の測定方法］再生砂
約10gをシャーレに精秤し、105℃の乾燥機に入れて水分
を除去する。この砂をるつぼに移し、総重量（Ａ）を化
学天秤で測定し、約1000℃の電気炉に１時間入れる。取
り出したるつぼをデシケーターに１時間放置して冷却し
た後、化学天秤で総重量（Ｂ）を測定する。

【００５７】強熱減量（％）=［（Ａ−Ｂ）／（Ａ−Ｃ）］×100 Ｃ：るつぼの重量

【００５８】

【表６】

【００５９】＜実施例60〜74及び比較例10〜14＞評価方法以下の評価は全て25℃、60％ＲＨで行った。

【００６０】［混練砂の流動性評価］合成ムライトサン
ドの再生砂100重量部に対して、水溶性フェノール樹脂
１〜５と、樹脂中の固形分に対して10重量％の界面活性
剤及び／又は潤滑剤を予め混合して得られる樹脂溶液2.
5重量部とを混練して得られた砂を、３mm目の篩を通し
て100mm×50mmφの試験筒に粗充填し、重量を測定し
た。そして、比較例10の重量を100として相対値を求め
た。即ち、数値が高いほど流動性が良好であることが示
される。結果を表７に示す。

【００６１】［鋳型の抗圧力評価］合成ムライトサンド
の再生砂100重量部に対して、水溶性フェノール樹脂１
〜５と、樹脂中の固形分に対して10重量％の界面活性剤
及び／又は潤滑剤を予め混合して得られる樹脂溶液2.5
重量部とを混練して得られた砂を、50mm×50mmφのガス
硬化用テストピース枠に充填し、合成ムライトサンドの
再生砂100重量部に対して0.8重量部の蟻酸メチルを注入
し、得られたテストピースの24時間後の抗圧力を測定し
た。結果を表７に示す。

【００６２】

【表７】

【００６３】＜実施例75〜89及び比較例15〜19＞評価方法以下の評価は全て25℃、60％ＲＨで行った。

【００６４】［混練砂の流動性評価］合成ムライトサン
ドの再生砂100重量部に対して、水溶性フェノール樹脂
６〜10と、樹脂中の固形分に対して10重量％の表９に示
した界面活性剤及び／又は潤滑剤を予め混合して得られ
る樹脂溶液３重量部とを混練して得られた砂を、３mm目
の篩を通して100mm×50mmφの試験筒に粗充填し、重量
を測定した。そして、比較例15の重量を100として相対
値を求めた。即ち、数値が高いほど流動性が良好である
ことが示される。結果を表８に示す。

【００６５】［鋳型の抗圧力評価］合成ムライトサンド
の再生砂100重量部に対して、水溶性フェノール樹脂６
〜10と、樹脂中の固形分に対して10重量％の表９に示し
た界面活性剤及び／又は潤滑剤を予め混合して得られる
樹脂溶液３重量部とを混練して得られた砂を、50mm×50
mmφのガス硬化用テストピース枠に充填し、合成ムライ
トサンドの再生砂100重量部に対して1.5重量部の炭酸ガ
スを注入し、得られたテストピースの24時間後の抗圧力
を測定した。結果を表８に示す。

【００６６】

【表８】

【００６７】＜実施例90〜104及び比較例20〜24＞＜水溶性フェノール樹脂11〜15の合成＞水溶性フェノー
ル樹脂１〜５と同一の方法により重量平均分子量が3000
に達するまで反応させた反応溶液に、フェノール化合物
に対する水酸化カリウムのモル数が1.5モル倍になるよ
うに、50％水酸化カリウム水溶液を加えた。このように
して得られたアルカリ溶液100重量部に対して、オキシ
アニオン化合物として硼砂を５重量部添加し、樹脂組成
物（フェノール−ホルムアルデヒド変性樹脂及びオキシ
アニオン化合物）の含有量が50％になるように水で調整
してからγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
を0.5重量部添加したものと、表９に示すグリコール類
に界面活性剤及び／又は潤滑剤をそれぞれ溶解または分
散させた溶液を調製し、二液型の水溶性フェノール樹脂
11〜15を得た。

【００６８】評価方法以下の評価は全て25℃、60％ＲＨで行った。

【００６９】［混練砂の流動性評価］合成ムライトサン
ドの再生砂100重量部に対して、2.7重量部の水溶性フェ
ノール樹脂11〜15と、有効成分に換算して0.3重量部の
界面活性剤及び／又は潤滑剤を含有する配合量でグリコ
ール類溶液を混練して得られた砂を、３mm目の篩を通し
て100mm×50mmφの試験筒に粗充填し、重量を測定し
た。そして、比較例15の重量を100として相対値を求め
た。即ち、数値が高いほど流動性が良好であることが示
される。結果を表９に示す。

【００７０】［鋳型の抗圧力評価］合成ムライトサンド
の再生砂100重量部に対して、2.7重量部の水溶性フェノ
ール樹脂11〜15と、有効成分に換算して0.3重量部の界
面活性剤及び／又は潤滑剤を含有する配合量でグリコー
ル類溶液を混練して得られた砂を用いて、50mm×50mmφ
のガス硬化用テストピース枠に充填し、合成ムライトサ
ンドの再生砂100重量部に対して1.5重量部の炭酸ガスを
注入し、得られたテストピースの24時間後の抗圧力を測
定した。結果を表９に示す。

【００７１】

【表９】

【００７２】

【発明の効果】上記の実施例から明らかなように、本発
明の鋳型用粘結剤組成物及び鋳型用砂組成物を用いるこ
とによって、合成ムライトサンドの再生砂を用いた場合
の混練砂の流動性、及び得られる鋳型の強度を大幅に向
上させることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成ムライトサンドの再生砂を用いて鋳
型を製造する際に使用する鋳型用粘結剤組成物であっ
て、水溶性フェノール樹脂と、界面活性剤及び／又は潤
滑剤の１種又は２種以上とを必須成分とする、鋳型用粘
結剤組成物。
【請求項２】アニオン性界面活性剤を必須成分とす
る、請求項１の鋳型用粘結剤組成物。
【請求項３】アニオン性界面活性剤が脂肪酸塩であ
る、請求項２の鋳型用粘結剤組成物。
【請求項４】界面活性剤及び／又は潤滑剤の１種又は
２種以上の配合量が水溶性フェノール樹脂中の固形分10
0重量部に対して0.01〜40重量部である、請求項１〜３
の何れか１の鋳型用粘結剤組成物。
【請求項５】強熱減量が0.1〜20重量％の合成ムライ
トサンドの再生砂100重量部と、請求項１〜４の何れか
１の鋳型用粘結剤組成物0.1〜15重量部（固形分とし
て）とを含んでなる鋳型用砂組成物。
【請求項６】請求項５の鋳型用砂組成物を硬化剤で硬
化させて得られる鋳型組成物。