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JP3126284B2 - Resin-coated aggregate - Google Patents

Resin-coated aggregate

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Publication number
JP3126284B2
JP3126284B2 JP06310315A JP31031594A JP3126284B2 JP 3126284 B2 JP3126284 B2 JP 3126284B2 JP 06310315 A JP06310315 A JP 06310315A JP 31031594 A JP31031594 A JP 31031594A JP 3126284 B2 JP3126284 B2 JP 3126284B2
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JP
Japan
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resin
organic binder
rcs
water
weight
Prior art date
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JP06310315A
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Japanese (ja)
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Inventor
勲 甲斐
徳房 原田
善久 海川
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Asahi Yukizai Corp
Original Assignee
Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd filed Critical Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
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Publication of JPH08164439A publication Critical patent/JPH08164439A/en
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  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主に鋳物製造用の鋳型
を製造するための材料として好適な樹脂被覆骨材に関す
るものである。更に詳しく言えば、本発明は常温で乾体
かつ自由流動性(以下、「乾体自由流動性」と称する)
を有し、しかも常温、場合によっては加熱下(150℃
以内の温度)で水分及び又は硬化剤を接触させることに
より硬化させることができる樹脂被覆骨材(以下、樹脂
被覆骨材を「RCS」と称する)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resin-coated aggregate suitable mainly as a material for producing a casting mold. More specifically, the present invention is dry and free-flowing at room temperature (hereinafter referred to as "dry-free flowing").
And at room temperature, optionally under heating (150 ° C
At a temperature of not more than 1) and a resin-coated aggregate (hereinafter, the resin-coated aggregate is referred to as “RCS”) that can be cured by contact with moisture and / or a curing agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】鋳型の製造プロセスとしては、熱硬化性
RCSを用いるものの代表としてシェルモールド法が、
常温硬化性RCSを用いるものの代表としてコールドボ
ックス法及び有機エステル硬化法が行われている。
2. Description of the Related Art As a typical mold manufacturing process, a shell mold method is used as a typical example of a process using a thermosetting RCS.
A cold box method and an organic ester curing method are used as representatives of those using room temperature curable RCS.

【0003】これらのうちシェルモールド法で用いるR
CSが唯一常温乾体自由流動性を保持する材料であり、
後2者で使用するRCSはいずれも湿体の鋳型材料であ
る。
Of these, R used in the shell mold method
CS is the only material that retains dryness at room temperature,
The RCS used in the latter two is a wet mold material.

【0004】シェルモールド法はこれに使用するRCS
の貯蔵安定性や使い易さのため非常に広く使用されてい
るものの、造型時に250〜300℃という高温造型を
行なうため、エネルギー消費が大きいこと及びアンモニ
ア臭気等による作業環境悪化の問題において重大な欠点
を有している。一方コールドボックス法は、これに使用
するRCSが常温硬化性であるが、アミンガス臭気の問
題と注湯時のガス発生が多いため鋳造欠陥が多発し易い
という問題があった。
[0004] The shell molding method uses the RCS
Although it is very widely used because of its storage stability and ease of use, since it is subjected to high-temperature molding at a temperature of 250 to 300 ° C. at the time of molding, it is important in terms of large energy consumption and the problem of deterioration of the working environment due to ammonia odor and the like. Has disadvantages. On the other hand, in the cold box method, although the RCS used for this is curable at room temperature, it has a problem of odor of amine gas and a problem that casting defects are apt to occur frequently due to a large amount of gas generated during pouring.

【0005】これらの問題点を解決しようとして近年水
溶性のカリウムアルカリ性フェノールホルムアルデヒド
樹脂を有機エステル類で硬化させる方法が提案されて普
及しつつある(特公昭61−37022号公報、特公昭
61−43132号公報)。
In order to solve these problems, a method of curing a water-soluble potassium-alkaline phenol formaldehyde resin with an organic ester has recently been proposed and spread (JP-B-61-37022, JP-B-61-43132). No.).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのプロ
セスにおいては以下のような問題が残されていた。その
第1点は、このプロセスの基本的な性質として、高分子
の樹脂であるほど及び樹脂液が高濃度であるほど鋳型の
強度が強くなる傾向にあるにもかかわらず、樹脂液の取
扱い上の問題及び耐火骨材との混合時に混合むらが発生
する等の理由から、分子量と樹脂濃度及び粘度に制約が
課せられるため樹脂添加量の割には鋳型強度が高くでき
ないものであった。
However, the following problems remain in this process. The first point is that, as a basic property of this process, the strength of the mold tends to increase as the resin is a high molecular weight resin and the concentration of the resin liquid increases, but the handling of the resin liquid tends to increase. For reasons such as the above problem and uneven mixing at the time of mixing with the refractory aggregate, restrictions are imposed on the molecular weight, the resin concentration and the viscosity, so that the mold strength cannot be increased for the amount of the resin added.

【0007】第2点は、液体状の樹脂であるため遊離ア
ルデヒド類の残留が多くなり刺激性のある臭気が発生
し、造型時の作業性を悪くする欠点を有していた。例え
ばホルムアルデヒドの場合は、この原因は、強アルカリ
触媒作用によるアルデヒドのカニッツァーロ反応により
生成するポリオキシメチレン等の再解離によるアルデヒ
ド臭気と推定されている。
The second point is that since the resin is a liquid resin, the amount of free aldehydes is increased and an irritating odor is generated, thereby deteriorating workability in molding. For example, in the case of formaldehyde, the cause is presumed to be the aldehyde odor due to the re-dissociation of polyoxymethylene and the like generated by the Cannizzaro reaction of the aldehyde with a strong alkali catalyst.

【0008】第3に、水溶性であることとpHが高いこと
による樹脂の経時変化による貯蔵安定性が悪いため冷所
に貯蔵しなければならないという欠点を有していた。
Third, there is a disadvantage that the resin must be stored in a cold place because of poor storage stability due to aging of the resin due to its water solubility and high pH.

【0009】本発明の目的は、シェルモールド法のよう
に高温造型や熱、アンモニア臭気等による作業環境の悪
化を伴うことがなく、水分及び又は硬化剤を接触させる
ことにより常温で、場合によっては加熱下(150℃以
内の温度)で造型し得、しかも取扱い易い常温で乾体自
由流動性を有するRCSを提供すること、また、従来の
ように取扱い上の問題や耐火骨材との混合ムラなどを伴
い易い高粘度(高分子)の液体樹脂を使用しなくても、
鋳型強度の向上や残留アルデヒド類の発生減少による作
業環境の改善が可能な高分子化された樹脂を含む常温で
乾体自由流動性を有するRCSを提供すること、また、
従来のようにRCSの貯蔵安定性に影響を与える液体樹
脂の経時変化に対する配慮を行う必要がない、大幅に延
長された貯蔵安定性を有する常温で乾体自由流動性を有
するRCSを提供するなど、全く新しいRCSを提供す
ることである。
An object of the present invention is to provide a high-temperature molding, heat, ammonia odor and the like without deteriorating the working environment unlike the shell mold method, and to contact with moisture and / or a curing agent at room temperature, and in some cases, at room temperature. To provide an RCS that can be molded under heating (within 150 ° C.) and that has dry body free-flowing properties at room temperature that is easy to handle. Even without using a high-viscosity (polymer) liquid resin,
To provide an RCS having a free-flowing dry body at room temperature including a polymerized resin capable of improving the working environment by improving the mold strength and reducing the generation of residual aldehydes,
There is no need to consider the aging of the liquid resin that affects the storage stability of RCS as in the past, and it provides a RCS that has dry storage fluidity at room temperature with significantly extended storage stability, etc. To provide a completely new RCS.

【0010】即ち、本発明は、耐火骨材と下記(a),
(b)及び(c)を満足する有機粘結剤とを含み、かつ
常温で乾体である樹脂被覆骨材である。 (a)フェノール類1モルに対して活性なカルボニル基
を有する化合物を1モル以上付加縮合させて得られるメ
チロール基を有するフェノール樹脂で、かつ(b)前記
フェノール樹脂中のフェノール性水酸基1グラム当量当
たり0.15〜0.8グラム当量のアルカリ金属を含む
有機粘結剤であり、しかも(c)この有機粘結剤中の水
分量が20重量%以下であり、かつ樹脂被覆骨材中の有
機粘結剤の水抽出量が40重量%以上であること。
That is, the present invention relates to a refractory aggregate and the following (a),
It is a resin-coated aggregate containing an organic binder satisfying (b) and (c) and being dry at normal temperature. (A) a phenolic resin having a methylol group obtained by subjecting one or more moles of a compound having an active carbonyl group to one mole of a phenol to addition condensation, and (b) one gram equivalent of a phenolic hydroxyl group in the phenolic resin An organic binder containing 0.15 to 0.8 gram equivalents of alkali metal per weight, and (c) the amount of water in the organic binder is 20% by weight or less, and Water extraction amount of the organic binder is 40% by weight or more.

【0011】本発明において最も重要な点は、耐火骨材
に有機粘結剤の被覆されたRCSが常温において乾体自
由流動性を保持する点、前記粘結剤が水溶性を有する点
及び前記RCSが水及び/又は硬化剤との接触により常
温、場合によっては加熱下において賦活されて骨材を結
合させる点にある。
The most important points in the present invention are that the RCS in which the organic binder is coated on the refractory aggregate retains a dry-body free-flowing property at room temperature, that the binder has water solubility, The point is that the RCS is activated by contact with water and / or a curing agent at ordinary temperature, and in some cases, under heating to bind the aggregate.

【0012】耐火骨材としては、使用温度に耐え得る耐
火・耐熱性を有する骨材であればよく、例えば硅砂の
他、アルミナ系、マグネシア系、ジルコン系、クロマイ
ト系、オリビン系、スラグ系等の天然もしくは人工骨
材、又はこれらの多孔質ないし中空質骨材、又はこれら
の回収再生骨材などが挙げられるが、中でも経済性の観
点より回収再生骨材が好ましく使用される。
The fire-resistant aggregate may be any aggregate having fire resistance and heat resistance that can withstand the use temperature. For example, besides silica sand, alumina, magnesia, zircon, chromite, olivine, slag, etc. And natural or artificial aggregates, or porous or hollow aggregates thereof, or recovered and recycled aggregates thereof. Of these, recovered and recycled aggregates are preferably used from the viewpoint of economy.

【0013】本発明に用いられる有機粘結剤の必要条件
の概要は上記(a),(b)及び(c)を満足するもの
であるが、更に付加的に各種の添加剤を併用することも
できる。また、RCSを調製する際に用いられる有機粘
結剤の使用量は、使用目的に応じて適宜決定すればよい
ので特に限定はされないが、一般的には耐火骨材に対し
て0.2重量%以上、特に鋳型用材料の場合は0.2〜
5重量%の範囲で選ばれる。
The outline of the requirements for the organic binder used in the present invention satisfies the above (a), (b) and (c), but it is also necessary to additionally use various additives in combination. Can also. The amount of the organic binder used in preparing the RCS is not particularly limited because it may be appropriately determined according to the purpose of use, but is generally 0.2 wt. % Or more, especially 0.2 to
It is selected in the range of 5% by weight.

【0014】フェノール類としては特に限定はなく、例
えばフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノール
F、レゾルシノール、カテコール、パラ−tert−ブ
チルフェノール、クレゾール類、キシレノール類及びフ
ェノール類の製造時に発生する副生物等が単独又は混合
して使用される。
There is no particular limitation on the phenols. For example, phenol, bisphenol A, bisphenol F, resorcinol, catechol, para-tert-butylphenol, cresols, xylenols, and by-products generated during the production of phenols are used alone or alone. Used mixed.

【0015】活性なカルボニル基を有する化合物として
は、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、
グリオキサール、ジオキサン、トリオキサン、テトラオ
キサン、アセトン、メチルエチルケトン等が単独又は混
合して使用されるが、好ましくはホルムアルデヒドに代
表されるアルデヒド類が使用される。活性なカルボニル
基を有する化合物はフェノール類1モルに対して1モル
以上が必要であるが経済的な理由から6モルを越ること
はない。しかしながら、好ましい反応モル比はフェノー
ル類1モルに対して活性なカルボニル基を有する化合物
1.1〜3モルである。また、かかるフェノール類と活
性なカルボニル基を有する化合物との反応で得られるフ
ェノール樹脂中のメチロール基は、鋳造時の鋳型の耐熱
強度を向上させるため、又は造型時の硬化速度との関係
に重要な役割を果たす。
Examples of the compound having an active carbonyl group include formaldehyde, paraformaldehyde,
Glyoxal, dioxane, trioxane, tetraoxane, acetone, methyl ethyl ketone and the like are used alone or in combination, but aldehydes represented by formaldehyde are preferably used. The compound having an active carbonyl group is required to be at least 1 mol per mol of phenols, but does not exceed 6 mol for economic reasons. However, the preferred reaction molar ratio is 1.1 to 3 moles of a compound having an active carbonyl group per mole of phenols. Further, the methylol group in the phenolic resin obtained by the reaction of the phenols with a compound having an active carbonyl group is important for improving the heat resistance of the casting mold, or for the relationship with the curing speed during molding. Play a role.

【0016】本発明において、例えばフェノール類1モ
ルに対して、活性なカルボニル基を有する化合物を1モ
ル未満で反応させた樹脂と活性なカルボニル基を有する
化合物を1モル以上で反応させたメチロール基を有する
樹脂との組合せで実質的に1モル以上に調整された樹脂
も本発明における樹脂の範囲に含まれる。
In the present invention, for example, a resin obtained by reacting a compound having an active carbonyl group in less than 1 mol with respect to 1 mol of a phenol is reacted with a methylol group obtained by reacting a compound having an active carbonyl group in 1 mol or more. The resin adjusted to substantially 1 mol or more by combination with the resin having the above is also included in the range of the resin in the present invention.

【0017】本発明において重要な、有機粘結剤が水溶
性を保持するための条件は、フェノール樹脂中のフェノ
ール性水酸基1グラム当量当り0.15〜0.8グラム
当量の範囲でアルカリ金属を含ませることである。即
ち、部分的にアルカリフェノラートにする必要があり、
0.15グラム当量未満では水溶性が不足すると共に硬
化速度が遅くなる傾向になり、0.8グラム当量を超え
るとアルカリ金属が多すぎるため例えば高温時に耐火骨
材の耐熱性を低下させる場合がある。本発明におけるア
ルカリ金属はLi,K,Naに代表されるが、具体的に
はK又はNaが好ましく使用される。これらは単独又は
混合して使用することができ、更には他のアルカリ土類
金属等の酸化物や水酸化物と併用することもできる。
The condition for maintaining the water solubility of the organic binder which is important in the present invention is that the alkali metal is contained in the range of 0.15 to 0.8 gram equivalent per 1 gram equivalent of phenolic hydroxyl group in the phenol resin. It is to include. That is, it is necessary to partially make the alkali phenolate,
If it is less than 0.15 gram equivalent, the water solubility becomes insufficient and the curing rate tends to be slow. If it exceeds 0.8 gram equivalent, the alkali metal is too much, for example, the heat resistance of the refractory aggregate may be reduced at high temperatures. is there. The alkali metal in the present invention is represented by Li, K, and Na, but specifically, K or Na is preferably used. These can be used alone or as a mixture, and can also be used in combination with other oxides or hydroxides such as alkaline earth metals.

【0018】次いで本発明において、被覆された有機粘
結剤中の水分量は20重量%以下を保持する必要があ
る。これは樹脂の分子量の大きさと、アルカリ金属の量
によって決定されるものであるが、水分量とのバランス
がわるいとRCSがブロッキングを起すからである。一
般に高分子ほど水分量が多くても常温で乾体を保持する
ことができるが、20重量%が限界である。本発明にお
ける有機粘結剤中の水分量は、RCSについてカールフ
ィッシャー法により測定した水分量を、添加された有機
粘結剤量(固形分)で除した重量基準の百分率で表わ
す。
Next, in the present invention, the water content in the coated organic binder must be maintained at 20% by weight or less. This is determined by the size of the molecular weight of the resin and the amount of the alkali metal. However, if the balance between the amount of water and the water is poor, RCS causes blocking. In general, the higher the molecular weight of a polymer, the more it can maintain a dry body at room temperature even if the amount of water is large, but the limit is 20% by weight. The amount of water in the organic binder in the present invention is expressed as a percentage on a weight basis obtained by dividing the amount of water measured by the Karl Fischer method for RCS by the amount (solid content) of the added organic binder.

【0019】本発明において、有機粘結剤は水溶性であ
ることが条件であるが、その水溶性の程度は、RCS中
の有機粘結剤の水抽出量、即ちRCSを常温の水で少な
くとも3時間抽出処理することによって抽出される有機
粘結剤量(固形分X)を、RCS製造時に使用した有機
粘結剤量(固形分Y)に対する比率で表示した、水抽出
量(X/Y、重量%)で、40重量%以上あることが必
要である。この水抽出量が40重量%未満では、RCS
を水及び又は硬化剤と接触させて賦活させようとする時
に硬化時間が長くなり造型サイクルが遅くなる。
In the present invention, the condition that the organic binder is water-soluble is a condition, and the degree of the water-solubility is determined by the amount of the organic binder in the RCS extracted with water, that is, the RCS is at least dissolved in water at room temperature. The amount of water (X / Y) expressed as a ratio of the amount of the organic binder (solid content X) extracted by the extraction treatment for 3 hours to the amount of the organic binder (solid content Y) used in the production of RCS. ,% By weight). If the amount of water extraction is less than 40% by weight, RCS
When trying to activate by contacting with water and / or a curing agent, the curing time becomes longer and the molding cycle becomes slower.

【0020】本発明によるRCSを硬化させるための硬
化剤としては、有機エステル類系硬化剤又は25℃にお
ける水溶液中でのpKaが9.82以下の酸性物質(即
ち、フェノールより強い酸性を有する酸性物質)やアル
カリ金属と接触することにより該酸性物質を発生させる
無機塩類等の酸系硬化剤又はこれらを組合せた硬化剤が
挙げられる。前記有機エステル類系硬化剤としては、例
えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、乳酸エチ
ル、クエン酸トリエチル、コハク酸ジメチル、マロン酸
ジメチル、セバシン酸ジメチル、シュウ酸ジメチル、ア
クリル酸メチル、エチレングリコールジアセテート、ジ
アセチン、トリアセチン等のカルボン酸エステル類、又
はγ−ブチロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−カプ
ロラクトン、δ−バレロラクトン、β−プロピオラクト
ン、ε−カプロラクトン等のラクトン類、又はエチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、4−エチルジ
オキソロン、4−ブチルジオキソロン、4,4−ジメチ
ルジオキソロン、4,5−ジメチルジオキソロン等の環
状アルキレンカーボネート類等が液体やガス体で使用さ
れる。中でもギ酸メチル、エチレングリコールジアセテ
ート、トリアセチン、γ−ブチロラクトン、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネートなどが好ましい。
また、前記酸系硬化剤としては、例えば炭酸ガス、炭酸
水、炭酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、塩化鉄、
硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、塩化マグネシウム、
硫酸マグネシウム、有機スルホン酸2価金属塩等が使用
されるが、中でも炭酸ガス、リン酸アルミニウム、硫酸
アルミニウム(硫酸バンド)などが好ましい。
As a curing agent for curing the RCS according to the present invention, an organic ester-based curing agent or an acidic substance having a pKa of 9.82 or less in an aqueous solution at 25 ° C. (ie, an acidic substance having an acidity stronger than phenol). Acid-based curing agent such as an inorganic salt or the like, which generates the acidic substance upon contact with an alkali metal, or a combination thereof. As the organic ester-based curing agent, for example, methyl formate, ethyl formate, ethyl acetate, ethyl lactate, triethyl citrate, dimethyl succinate, dimethyl malonate, dimethyl sebacate, dimethyl oxalate, methyl acrylate, ethylene glycol Carboxylic esters such as diacetate, diacetin and triacetin, or lactones such as γ-butyrolactone, γ-caprolactone, δ-caprolactone, δ-valerolactone, β-propiolactone, ε-caprolactone, or ethylene carbonate, propylene Cyclic alkylene carbonates such as carbonate, 4-ethyldioxolone, 4-butyldioxolone, 4,4-dimethyldioxolone, and 4,5-dimethyldioxolone are used as a liquid or gas. Among them, methyl formate, ethylene glycol diacetate, triacetin, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like are preferable.
Further, as the acid-based curing agent, for example, carbon dioxide gas, carbonated water, magnesium carbonate, aluminum phosphate, iron chloride,
Aluminum sulfate (sulfuric acid band), magnesium chloride,
Magnesium sulfate, divalent metal salts of organic sulfonic acids and the like are used. Among them, carbon dioxide, aluminum phosphate, aluminum sulfate (sulfuric acid band) and the like are preferable.

【0021】このような硬化剤の使用量は、有機粘結剤
の性質、硬化剤の種類及び成形方法により異なるため一
概に限定されないが、硬化性の観点から一般的には有機
粘結剤100重量部に対して5重量部以上、好ましくは
10〜200重量部、より好ましくは10〜100重量
部の範囲で選ばれる。
The amount of such a curing agent used is not specifically limited since it varies depending on the properties of the organic binder, the type of the curing agent and the molding method. It is selected in an amount of 5 parts by weight or more, preferably 10 to 200 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight with respect to parts by weight.

【0022】次に本発明のRCSを製造する方法の一実
施態様を以下に示す。
Next, one embodiment of the method for producing the RCS of the present invention will be described below.

【0023】(ステップ1)フェノールとホルムアルデ
ヒド水溶液とを規定モル比でアルカリ金属又はアルカリ
土類金属化合物、アミン系化合物、酸系化合物等の塩基
性及び又は酸性触媒の存在下で付加縮合反応させてメチ
ロール基を有する液状フェノール樹脂(以下単に「液状
フェノール樹脂」と称する。)を合成し、必要なグラム
当量数のアルカリ金属の水酸化物を添加して必要に応じ
て更に高分子量体になるように反応させた液状フェノー
ル樹脂を得る。この時に強度向上のためのシランカップ
リング剤や離型向上剤等を含ませることもできる。更に
また、前記液状フェノール樹脂をあらかじめスプレード
ライ等で脱水して粉末状の樹脂としておき、耐火骨材と
の混合中に水を媒体として使用できるように供給するこ
とも可能である。このようにして有機粘結剤を得る。
(Step 1) A phenol and an aqueous formaldehyde solution are subjected to an addition condensation reaction in a prescribed molar ratio in the presence of a basic or acidic catalyst such as an alkali metal or alkaline earth metal compound, an amine compound or an acid compound. A liquid phenol resin having a methylol group (hereinafter, simply referred to as "liquid phenol resin") is synthesized, and a necessary gram equivalent number of an alkali metal hydroxide is added so that a higher molecular weight compound is obtained as required. To obtain a liquid phenol resin. At this time, a silane coupling agent, a release improver, or the like for improving strength may be included. Furthermore, it is also possible to previously dehydrate the liquid phenol resin by spray drying or the like to prepare a powdery resin, and to supply water so that it can be used as a medium during mixing with the refractory aggregate. Thus, an organic binder is obtained.

【0024】(ステップ2)バッチ式及び又は連続式の
ミキサーに、必要に応じて加熱された耐火骨材を投入
し、前記有機粘結剤を配合して混合を続けながら、そし
て送風、減圧又は窒素吹き込みをしながら水分を除去さ
せることによって常温で乾体で自由流動性を有するRC
Sを得る。このとき例えば滑剤(ステアリン酸カルシウ
ム等)、硬化促進剤(アルカリ土類金属の水酸化物又は
酸化物等)、硬化剤、熱分解により水を放出するような
結晶水含有化合物などを必要に応じて潜伏的に配合する
場合がある。前記乾体RCSは空気中の水分や炭酸ガス
とふれないように密封しておくことが好ましい。水分は
RCSを固結させ、炭酸ガスはアルカリと反応して水溶
性をわるくするためである。
(Step 2) The heated refractory aggregate is charged into a batch-type and / or continuous-type mixer, if necessary, and the above-mentioned organic binder is blended while mixing is continued. Dry and free flowing RC at room temperature by removing water while blowing nitrogen
Get S. At this time, for example, a lubricant (such as calcium stearate), a curing accelerator (such as a hydroxide or oxide of an alkaline earth metal), a curing agent, or a compound containing water of crystallization that releases water by thermal decomposition may be used as necessary. May be latently blended. The dry RCS is preferably sealed so as not to touch the moisture or carbon dioxide in the air. Moisture solidifies the RCS, and carbon dioxide gas reacts with alkali to deteriorate water solubility.

【0025】(ステップ3)得られたRCSを用いて鋳
型を造型するためには水及び/又は硬化剤を接触させて
RCSを賦活させる必要があり、その代表的な造型方法
としては以下のような例が挙げられる。 (1)木型等の型内に充填する直前に水と硬化剤の混合
体とRCSとを混合してこれを型内充填し常温で造型す
る方法、(2)RCSを金型内に充填する際に水分を含
んだ有機エステル類や炭酸ガス等の硬化剤をブローイン
グ又は吸引するのと同時に接触させる方法、(3)RC
Sを型内に充分充填しておき、水分及び硬化剤のガス又
はミストを吹き込むか吸引して接触させる方法、(4)
加熱金型内にRCSを充填した後、高い温度によって水
分や硬化剤となる分解ガスを発生させて有機粘結剤と接
触させる方法、(5)実質的に水分を含まないRCS
に、硬化剤や硬化促進剤を潜伏的に配合しておき、造型
する時に水分のみを接触させる方法。
(Step 3) In order to mold a mold using the obtained RCS, it is necessary to activate RCS by contacting water and / or a curing agent, and a typical molding method is as follows. Examples are given. (1) A method in which a mixture of water and a curing agent and RCS are mixed immediately before filling in a mold such as a wooden mold, and the mixture is filled in the mold and molded at normal temperature. (2) RCS is filled in a mold. A method in which a curing agent such as an organic ester containing water or carbon dioxide gas is contacted at the same time as blowing or sucking, (3) RC
A method in which S is sufficiently filled in a mold, and a gas or mist of moisture and a curing agent is blown or sucked into the mold, and (4)
A method in which a heating mold is filled with RCS, and then moisture or a decomposition gas serving as a curing agent is generated at a high temperature to make contact with an organic binder, (5) RCS containing substantially no moisture
A method in which a curing agent and a curing accelerator are latently mixed, and only water is contacted during molding.

【0026】[0026]

【実施例】以下に実施例を示して本発明をさらに詳しく
説明する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0027】(実施例1) (有機粘結剤の調製)フェノール1500g(15.9
モル)と92重量%パラホルムアルデヒド1041g
(31.9モル)及び水1353gを3口フラスコに取
り50重量%苛性ソーダ水溶液150gを投入して70
℃で1時間反応させた後更に80℃で1時間反応させて
冷却した。次いで前記50重量%苛性ソーダ水溶液を1
05g追加して前記フェノールモノマーの水酸基1グラ
ム当量に対して0.2グラム当量になるようにし、更に
昇温して80℃に保持し、50℃における粘度が120
cPになるように反応させて樹脂を得た。この時の固形分
濃度は56重量%であり希硫酸で中和して液体クロマト
グラフィーによる数平均分子量を測定したところ約75
0程度のものであった(以下この樹脂を「基準の有機粘
結剤」と称する)。この基準の有機粘結剤に第1表に示
す割合で50重量%苛性ソーダ水溶液や水を追加して、
有機粘結剤A〜Dを得た。
(Example 1) (Preparation of organic binder) 1500 g of phenol (15.9)
Mol) and 1041 g of 92% by weight paraformaldehyde
(31.9 mol) and 1353 g of water were placed in a three-necked flask, and 150 g of a 50% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added thereto.
After reacting at 80 ° C. for 1 hour, the mixture was further reacted at 80 ° C. for 1 hour and cooled. Then, the 50% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added to 1
An additional 0.05 g was added so that the equivalent of 0.2 gram equivalent to 1 gram equivalent of the hydroxyl group of the phenol monomer was further raised and the temperature was maintained at 80 ° C.
The reaction was performed to obtain cP to obtain a resin. At this time, the solid concentration was 56% by weight, and neutralized with dilute sulfuric acid.
It was about 0 (hereinafter, this resin is referred to as “standard organic binder”). A 50% by weight aqueous solution of caustic soda or water is added to the organic binder of this standard at the ratio shown in Table 1,
Organic binders A to D were obtained.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】(RCSの製造)耐火骨材として三河硅砂
V−6号をあらかじめ50℃,100℃,150℃に加
熱しておき、遠州鉄工製実験ミキサー中に各々4Kgを投
入して、それぞれの条件で前記有機粘結剤A〜Dを耐火
骨材に対して固形分で2.5重量%になるように添加し
た後混合しながら送風して脱水を行った。この時に水分
が蒸発して乾体の自由流動性のあるRCSに崩壊してし
まう時間は第2表に示す通りであった。第2表から、予
測通りに混合温度が高いほど崩壊する時間は短かいもの
であったが、意外にもアルカリ金属量が少ないほど、こ
の範囲においては崩壊時間が短かくなり生産性が良くな
ることが分った。
(Manufacture of RCS) Mikawa silica sand V-6 was previously heated to 50 ° C., 100 ° C. and 150 ° C. as a refractory aggregate, and 4 kg each was put into an experimental mixer manufactured by Enshu Tekko. Under the conditions, the organic binders A to D were added to the refractory aggregate so as to have a solid content of 2.5% by weight, followed by blowing while mixing to dehydrate. At this time, the time required for the water to evaporate and disintegrate into a dry free-flowing RCS was as shown in Table 2. From Table 2, as expected, the higher the mixing temperature, the shorter the collapse time was. However, unexpectedly, the smaller the amount of alkali metal, the shorter the collapse time and the higher the productivity in this range. I understood that.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】(RCSの性質−その1)得られた各RC
S中の水分量をカールフィッシャー法で測定したところ
第3表のようであり有機粘結剤中の水分量に換算した値
を下段に示す。但し硅砂中に付着している微量の水分は
無視した。
(Properties of RCS-1) Each RC obtained
The water content in S was measured by the Karl Fischer method, as shown in Table 3, and the value converted to the water content in the organic binder is shown in the lower row. However, a small amount of water adhering to the silica sand was ignored.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】第3表にみるごとく実測水分量による有機
粘結剤中換算水分量は20重量%以下であり最低でも3
重量%近くの水分があるにもかかわらずRCSは常温で
乾体自由流動性を有するものであった。これらのことは
従来のシェルモールド用RCSでは考えられないような
含水率であるが樹脂そのものがアルカリ金属のフェノラ
ートを形成しており実質的にかなり高い融点になってい
るものと推察される。
As shown in Table 3, the converted moisture content in the organic binder based on the actually measured moisture content is 20% by weight or less, and at least 3%.
The RCS had a dry-body free-flowing property at room temperature, despite the presence of nearly weight percent moisture. These facts indicate that the resin itself forms an alkali metal phenolate and has a substantially high melting point, though it has a water content that cannot be considered in the conventional RCS for shell molding.

【0034】(RCSの性質−その2)次いで、50g
のRCSをソックスレー抽出器を用いて常温で5時間水
抽出して得られた有機粘結剤の抽出量(固形分)をRC
S調製時に使用した有機粘結剤量(固形分)に対する比
率として求めた、RCS中の有機粘結剤の水抽出量(重
量%)、即ち有機粘結剤の水溶性の程度を第4表に示
す。
(Properties of RCS-Part 2) Then, 50 g
Of the organic binder obtained by water-extraction of RCS at room temperature for 5 hours using a Soxhlet extractor (RC)
Table 4 shows the water extraction amount (% by weight) of the organic binder in the RCS, that is, the degree of water solubility of the organic binder, which was obtained as a ratio to the amount (solid content) of the organic binder used in preparing S. Shown in

【0035】[0035]

【表4】 [Table 4]

【0036】第4表に示された結果によれば、有機粘結
剤が水に溶解される程度は、アルカリ金属の量と混合す
る温度条件によって変化していることが分る。これは混
合時に樹脂の分子量が大きくなって水可溶分が少なくな
っていることによるものと推察される。これは、常温抽
出した有機粘結剤を希硫酸中和して得た樹脂を液体クロ
マトグラフィーでその数平均分子量を測定したところ、
全てが基準有機粘結剤調製時の樹脂(数平均分子量が約
750程度)の1.2倍〜2.8倍に変化していたこと
から裏付けられた。
According to the results shown in Table 4, the degree to which the organic binder is dissolved in water varies depending on the amount of the alkali metal and the temperature conditions for mixing. This is presumed to be due to the fact that the molecular weight of the resin increases during mixing and the water-soluble content decreases. This is the result of measuring the number average molecular weight of a resin obtained by neutralizing an organic binder extracted at room temperature with diluted sulfuric acid by liquid chromatography.
This was supported by the fact that all of them changed from 1.2 times to 2.8 times the resin (number average molecular weight was about 750) at the time of preparing the reference organic binder.

【0037】(RCSの性質−その3)前述の各RCS
1000gを品川式ミキサーに取り、水とγ−ブチロラ
クトンから調製した20重量%ラクトン水溶液20gを
注入して30秒間混合した後直径50mm、高さ50mmの
円柱形テストピースを作成して放置時間(時間)ごとに
その抗圧力を測定した結果は第5表に示す通りであっ
た。
(Properties of RCS-Part 3) Each of the above RCSs
1000 g was taken into a Shinagawa mixer, 20 g of a 20% by weight lactone aqueous solution prepared from water and γ-butyrolactone was poured, mixed for 30 seconds, and then a cylindrical test piece having a diameter of 50 mm and a height of 50 mm was prepared and left standing (time Table 5 shows the results of measurement of the coercive pressure for each of the above cases.

【0038】[0038]

【表5】 [Table 5]

【0039】(比較例1)有機粘結剤Cの水溶液をその
まゝ利用して、常温の三河硅砂V−6号1000gに、
固形分で2.5重量%になるように配合して湿態のレジ
ンサンドを得て、品川式ミキサー中に、前述のγ−ブチ
ロラクトンの20重量%水溶液を20g注入して、RC
Sの性質−その3の時と同様に、鋳型強度を測定したと
ころ、以下の表に示す通りであった。
(Comparative Example 1) An aqueous solution of the organic binder C was used as it was to prepare 1000 g of Mikawa silica sand V-6 at room temperature.
A wet resin sand was prepared by blending to a solid content of 2.5% by weight, and 20 g of the above-mentioned 20% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone was poured into a Shinagawa mixer, and RC was added.
Properties of S-As in the case of No. 3, the strength of the mold was measured, and the results were as shown in the following table.

【0040】[0040]

【表6】 [Table 6]

【0041】(RCSの性質−その4)前記各RCSを
品川式ミキサー中に計量して硬化剤と混合する工程で、
北川式検知管を用いてホルムアルデヒドの発生量を測定
した。その結果を第7表に示す。
(Properties of RCS-Part 4) In the step of measuring each RCS in a Shinagawa mixer and mixing it with a curing agent,
The amount of formaldehyde generated was measured using a Kitagawa detector tube. Table 7 shows the results.

【0042】[0042]

【表7】 [Table 7]

【0043】(RCSの性質−その5)有機粘結剤Cを
用いて100℃で混合して調製したRCSと有機粘結剤
C(水溶液)とをそれぞれ25℃の雰囲気で6ケ月間貯
蔵してそれぞれの経時変化の度合いを調べた。粘度の上
昇した有機粘結剤Cを砂と混合しようとしたが、半固形
化しているため鋳型の性能は評価不可能であった。しか
し、RCSは、γ−ブチロラクトンの20重量%水溶液
を加えて、鋳型性能を調べた結果は第8表に示す通り使
用可能なものであった。
(Properties of RCS-Part 5) RCS prepared by mixing with organic binder C at 100 ° C. and organic binder C (aqueous solution) were stored in an atmosphere at 25 ° C. for 6 months. The degree of each time-dependent change was examined. An attempt was made to mix the organic binder C having increased viscosity with sand, but the performance of the mold could not be evaluated because it was semi-solidified. However, as for RCS, a 20% by weight aqueous solution of γ-butyrolactone was added, and the results of examining the mold performance were as shown in Table 8.

【0044】[0044]

【表8】 [Table 8]

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明の常温で乾体の樹脂被覆骨材は、
シェルモールド法で用いられる樹脂被覆骨材と同じよう
な取扱い容易性を有しながら、従来のような高温造型や
熱、アンモニア臭気等による作業環境の悪化を伴うこと
がなく、水分及び又は硬化剤を接触させることにより常
温で硬化する性質をもっており、しかも従来の湿体樹脂
被覆骨材に比べて鋳型強度が向上し、貯蔵安定性が良
く、作業環境を良くするものである。また、本発明の樹
脂被覆骨材は、乾体で保管することができるため、従来
のように経時変化を伴い易い有機粘結剤(水溶液)の貯
蔵安定性を確保するための措置を行う必要がない。更に
は付加的に、その造型方法において水分を少なくするこ
とで、加圧造型方法、即ち物理造型をも可能にするよう
な新しい鋳型用材料である。
The resin-coated aggregate of the present invention which is dry at normal temperature is
While having the same ease of handling as the resin-coated aggregate used in the shell mold method, it does not involve the deterioration of the working environment due to the conventional high-temperature molding, heat, ammonia odor, etc. Has the property of being cured at room temperature when contacted with it, and has improved mold strength, better storage stability, and better working environment than conventional wet resin-coated aggregates. In addition, since the resin-coated aggregate of the present invention can be stored as a dry body, it is necessary to take measures to ensure the storage stability of the organic binder (aqueous solution) which is liable to change with time as in the conventional case. There is no. In addition, it is a new mold material that enables a pressure molding method, that is, a physical molding method by reducing moisture in the molding method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海川 善久 愛知県丹羽郡扶桑町大字南山名字新津26 番地の4 旭有機材工業株式会社 愛知 工場内 (56)参考文献 特開 平7−178507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22C 1/22 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yoshihisa Umikawa 26, Niitsu, Niizumi, Fuso-cho, Fuwa-cho, Niwa-gun, Aichi Prefecture Asahi Organic Materials Industry Co., Ltd. Aichi Factory (56) References JP-A-7-178507 , A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B22C 1/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 耐火骨材と下記(a),(b)及び
(c)を満足する有機粘結剤とを含み、かつ常温で乾体
である樹脂被覆骨材。 (a)フェノール類1モルに対して活性なカルボニル基
を有する化合物を1モル以上付加縮合させて得られるメ
チロール基を有するフェノール樹脂で、かつ(b)前記
フェノール樹脂中のフェノール性水酸基1グラム当量当
たり0.15〜0.8グラム当量のアルカリ金属を含む
有機粘結剤であり、しかも(c)この有機粘結剤中の水
分量が20重量%以下であり、かつ樹脂被覆骨材中の有
機粘結剤の水抽出量が40重量%以上であること。
1. A resin-coated aggregate comprising a refractory aggregate and an organic binder satisfying the following (a), (b) and (c), and being dry at room temperature. (A) a phenolic resin having a methylol group obtained by subjecting one or more moles of a compound having an active carbonyl group to one mole of a phenol to addition condensation, and (b) one gram equivalent of a phenolic hydroxyl group in the phenolic resin An organic binder containing 0.15 to 0.8 gram equivalents of alkali metal per weight, and (c) the amount of water in the organic binder is 20% by weight or less, and Water extraction amount of the organic binder is 40% by weight or more.
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