JPH07121434B2 - 鋳型用粘結剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋳型用粘結剤に関するものである。特に耐火性
粒状材料に、粘結剤樹脂を添加し、更に過酸化物を添加
混練して成る砂型に、ガス状又はエロゾル状の二酸化硫
黄を注入して鋳型を製造する方法に使用される、改良さ
れた鋳型用粘結剤に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、中、大量の鋳型を製造するには耐火性粒状材料に
フェノール樹脂を被覆し、これを空気圧等を用いて金型
に充填し、熱硬化成型させるシェルモールド法が使用さ
れてきた。しかし、鋳型製造時の省エネルギー、鋳型生
産速度、更に鋳型、鋳物の品質を改善するため、ガス状
又はエロゾル状物質で常温硬化させるコールドボックス
鋳型製造法が、シェルモールド法を代替する鋳型の製造
法として鋳物業界で真剣に導入が試みられて来ている。

コールドボックス法にはフラン系樹脂を代表とする酸硬
化性樹脂を粘結剤とし、過酸化物を酸化剤として二酸化
硫黄により硬化させるフランコールドボックスと、ポリ
オールとポリイソシアネートとをエロゾル状の第３級ア
ミンを触媒として硬化するウレタンコールドボックスが
ある。

この中、ウレタンコールドボックスを使用した鋳型は、
混練砂の自然硬化による可使時間の低下、あるいは鋳物
製造時の鋳砂の崩壊性が悪いとか、砂かみ、すくわれ、
ピンホール、すす欠陥等の鋳造欠陥が発生し易い等の欠
点がある。

又、フランコールドボックスを使用した鋳型製造法の課
題は、鋳型製造用模型の汚染、所謂しみつきである。し
みつきとは耐火性粒状物に添加混練し、被覆された液状
粘結剤組成物が鋳型成型時に粒状物同志の衝突、硬化ガ
スが余剰の硬化ガス洗浄用の加圧空気等の流体により粒
状物表面から剥離等され、模型表面に付着し、同一模型
で繰り返し鋳型製造すると、この付着が繰り返されしみ
つきとして積層されるものである。このしみつきが発生
すると模型表面の平滑性が損なわれ、鋳型の表面安定性
を低下させる等、鋳型の品質に悪影響を及ぼしたり、こ
のしみつき除去のための清掃時間を要する等生産性を阻
害する要因となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、中、大量の鋳型を製造するには自動造型機が使用
されており、耐火性粒状材料に粘結剤が混練されて、耐
火性粒状材料の表面を被覆し、空気圧等によって自動的
に充填、成型、取り出しが１分以内のサイクルで連続的
に行われている。この際、混練砂が金型へ充填される以
前に自己硬化してしまったり、あるいは金型表面での粘
結剤硬化物の積層（しみつき）は、鋳型生産性を低下さ
せる最も大きな原因の１つである。従って、コールドボ
ックス法では、更に鋳型生産性を向上させるため、混練
砂の可使時間の延長、金型へのしみつきの低減が強く要
望されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の如き問題点を解決すべく鋭意研究
の結果、混練砂の可使時間を大幅に延長し、金型へのし
みつきを大幅に低減することにより、鋳型生産性を更に
向上させるための鋳型用粘結剤として、特定のエポキシ
系樹脂、又は当該エポキシ系樹脂と分子内に２以上のビ
ニル基又はビニリデン基を含有する化合物とからなるコ
ールドボックス鋳型製造用粘結剤を見出し、本発明に到
達した。

即ち、本発明は、鋳物砂に粘結剤樹脂と酸化剤を混合
し、二酸化硫黄により鋳型を成型する鋳型の製造方法に
使用するための粘結剤であって、ビスフェノールＡジグ
リシジルエーテル、1,4−ジグリシジルオキシベンゼ
ン、ジグリシジルイソフタレート、ジグリシジルサリチ
レート、下記の一般式（Ｉ）又は（II）で表されるフェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂或いはクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂から選ばれる、分子内に２以上の
エポキシ基を含有する化合物の少なくとも１種からなる
か、又はこれらの分子内に２以上のエポキシ基を含有す
る化合物の少なくとも１種と、分子内に２以上のビニル
基又はビニリデン基を含有する化合物の少なくとも１種
とからなることを特徴とする鋳型用粘結剤に係わるもの
である。

（式中、ｎは０〜10までの整数であり、ｍは０〜４まで
の整数、Ｒは炭素数１〜12までの炭化水素基、ＸはＨ又
はメチル基を表す） （式中、Ｘは−CH₂O−又は−CH₂OCO−、_Ｌは０以上の整
数、ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数） これらの分子内に２以上のエポキシ基を含有する化合物
として好ましいものは、前記一般式（Ｉ）又は（II）で
表されるフェノールノボラック型エポキシ樹脂或いはク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂の単独又は２種以上
の混合物であり、更に好ましいものは次の一般式（II
I）で表されるクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の
単独又は２種以上の混合物が挙げられる。

（式中、ｎは０〜10までの整数を表す） 又、本発明に用いられる分子内に２以上のビニル基又は
ビニリデン基を含有する化合物として好ましいものは、
分子内に少なくとも１つの芳香環を有し、更に２以上の
アクリレート基、メタクリレート基或いはアリル基を有
する化合物、例えば、ビスフェノールＡジメタクリレー
ト、フタル酸ジアリル、トリメリット酸トリアリル、ビ
スフェノールＡジグリシジルエーテルジメタクリレート
等の単独又は２種以上の混合物である。更に好ましいも
のは分子内に２以上のアリル基を含有する化合物であ
り、特に次の一般式（IV）で表される、例えばトリメリ
ット酸トリアリル、フタル酸ジアリル等の化合物の単独
又は混合物が挙げられる。

（式中、ｎは２〜６までの整数を表す） 尚、本発明で使用する分子内に２以上のエポキシ基を含
有する化合物、及び分子内に２以上のビニル基又はビニ
リデン基を含有する化合物には、製造状の未反応物が含
まれるが、その未反応物が10％以下であれば特に本発明
の効果に何ら支障をきたすものではない。

又、本発明で酸化剤として用いられる過酸化物として好
ましいものとしては、分子内に少なくとも１つの芳香環
を含有する化合物の単独又は２種以上の混合物又はこれ
らを含む組成物が挙げられる。最も好ましくは、芳香族
ハイドロパーオキサイドの単独又は２種以上の混合物又
はこれらを含む組成物である。

本発明で用いられる分子内に２以上のエポキシ基を含有
する化合物（Ａ）、分子内に２以上のビニル基又はビニ
リデン基を含有する化合物（Ｂ）、過酸化物（Ｃ）の３
者は基本的には、砂に混練する前に全て互いに混合して
使用することができる。しかし、貯蔵安定性を考慮する
と（Ｂ）と（Ｃ）の混合は避ける方が望ましい。

本発明においては、分子内に２以上のエポキシ基を含有
する化合物40〜90重量％、分子内に２以上のビニル基又
はビニリデン基を含有する化合物０〜30重量％、更に過
酸化物５〜50重量％の割合で使用するのが好ましい。

又、本発明においては、粘性の調整等で溶剤を使用して
も良く、基本的には全ての溶剤が使用できる。好ましく
は、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系の溶
剤、又はメチレンクロライド、1,1,1−トリクロルエタ
ンなどのハロゲン系溶剤の単独又は２種以上の混合物が
挙げられる。

更に、本発明において粘結剤樹脂中に鋳型の表面安定
性、耐湿性を改善する目的でシランカップリング剤等を
含有させる等、公知の添加剤を併用することもできる。

本発明に用いられる耐火性粒状骨材としては、石英質を
主成分とする硅砂の他、ジルコン砂、クロマイト砂等が
使用されるが、これらにより本発明を限定するものでは
ない。

通常、耐火性粒状骨材100重量部に本発明の粘結剤0.5〜
３重量部、過酸化物0.1〜２重量部が使用される。

〔発明の効果〕

本発明によると、混練砂の可使時間を大幅に延長し、金
型へのしみつきを大幅に低減することにより、鋳型生産
性を更に向上させるための鋳型用粘結剤を提供すること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明を更に詳細に説明するため実施例により本
発明の利点を述べるが、以下の実施例により本発明の範
囲を制限するものではない。

実施例１〜11及び比較例１ 粘結剤として、表−１に示す本発明にかかるエポキシ化
合物とアクリル又はアリル化合物を含む組成物、及び比
較のため従来より使用されているフラン樹脂を使用し、
酸化剤として表−１に示す過酸化物を用いて、鋳型を成
型した。鋳型の成型はオーストラリア産フラタリー硅砂
1,000重量部に粘結剤12重量部、過酸化物４重量部を添
加し、混練した混合物を25×25×250m/mの型枠内に加圧
空気と共に吹き込んで充填し、次いで二酸化硫黄ガスを
混合物の充填された型枠内に吹き込んで鋳型を成型し
た。

混練直後及び混練後５時間経過した混練砂を用いて成型
した鋳型の曲げ強度を測定すると共に連続して100回成
型した金型に予め装着した20×40m/mの金属板へ積層し
た樹脂膜（しみつき）の重量を測定した。結果を表−１
に示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳物砂に粘結剤樹脂と酸化剤を混合し、二
   酸化硫黄により鋳型を成型する鋳型の製造方法に使用す
   るための粘結剤であって、ビスフェノールＡジグリシジ
   ルエーテル、1,4−ジグリシジルオキシベンゼン、ジグ
   リシジルイソフタレート、ジグリシジルサリチレート、
   次の一般式（Ｉ）又は（II）で表されるフェノールノボ
   ラック型エポキシ樹脂或いはクレゾールノボラック型エ
   ポキシ樹脂から選ばれる、分子内に２以上のエポキシ基
   を含有する化合物の少なくとも１種からなることを特徴
   とする鋳型用粘結剤。 （式中、ｎは０〜10までの整数であり、ｍは０〜４まで
   の整数、Ｒは炭素数１〜12までの炭化水素基、ＸはＨ又
   はメチル基を表す） （式中、Ｘは−CH₂O−又は−CH₂OCO−、_ｌは０以上の整
   数、ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数）
2. 【請求項２】一般式（Ｉ）で表される化合物が次の一般
   式（III）で表される化合物である特許請求の範囲第１
   項記載の粘結剤。 （式中、ｎは０〜10までの整数を表す）
3. 【請求項３】鋳物砂に粘結剤樹脂と酸化剤を混合し、二
   酸化硫黄により鋳型を成型する鋳型の製造方法に使用す
   るための粘結剤であって、ビスフェノールＡジグリシジ
   ルエーテル、1,4−ジグリシジルオキシベンゼン、ジグ
   リシジルイソフタレート、ジグリシジルサリチレート、
   次の一般式（Ｉ）又は（II）で表されるフェノールノボ
   ラック型エポキシ樹脂或いはクレゾールノボラック型エ
   ポキシ樹脂から選ばれる、分子内に２以上のエポキシ基
   を含有する化合物の少なくとも１種と、分子内に２以上
   のビニル基又はビニリデン基を含有する化合物の少なく
   とも１種からなることを特徴とする鋳型用粘結剤。 （式中、ｎは０〜10までの整数であり、ｍは０〜４まで
   の整数、Ｒは炭素数１〜12までの炭化水素基、ＸはＨ又
   はメチル基を表す） （式中、Ｘは−CH₂O−又は−CH₂OCO−、_ｌは０以上の整
   数、ｎは０以上の整数、ｍは１以上の整数）
4. 【請求項４】分子内に２以上のビニル基又はビニリデン
   基を含有する化合物が、少なくとも１つの芳香環を有
   し、更に２以上のアクリレート基、メタクリレート基或
   いはアリル基を有する化合物である特許請求の範囲第３
   項記載の粘結剤。
5. 【請求項５】分子内に２以上のアリル基を含有する化合
   物が次の一般式（IV）で表される化合物である特許請求
   の範囲第４項記載の粘結剤。 （式中、ｎは２〜６までの整数を表す）