JP4537347B2 - 鋳型製造用粘結剤組成物、鋳型製造用組成物、および鋳造用鋳型製造方法 - Google Patents
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Description
フェノール100g、パラホルムアルデヒド52.7g(モル比1.65)およびナフテン酸亜鉛0.15gを撹拌混合し、110℃〜114℃にて3時間反応させた後、速やかに減圧下に脱水し、フェノール樹脂(樹脂固形分98%)を得た。この樹脂の重量平均分子量は1900であった。このフェノール樹脂はIR分析およびNMR分析した結果、ベンジリックエーテル基を有するフェノール樹脂であることが確認された。
比較フェノール樹脂の合成例1で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)30質量部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A1成分とした。A1成分は黄色透明液体であり層分離を起こしていない正常な製品であった。
比較フェノール樹脂の合成例1で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)25質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)5質量部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A2成分とした。A2成分は黄色液体であり、僅かに白濁を生ずるが層分離を起こしていない製品であった。
比較フェノール樹脂の合成例1で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)20質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)10質量部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A3成分とした。A3成分は黄色液体であり、僅かに白濁を生じ、また層分離を起した。
フェノール100g、パラホルムアルデヒド49.5g(モル比1.55)、n−ブタノール10gおよびナフテン酸亜鉛0.15gを撹拌混合し、110℃〜114℃にて3時間反応させた後、速やかに減圧化に脱水し、フェノール樹脂(樹脂固形分98%)を得た。この樹脂の重量平均分子量は1300であった。このフェノール樹脂はIR分析およびNMR分析した結果、ベンジリックエーテル基を有するフェノール樹脂であることが確認された。
フェノール樹脂および比較フェノール樹脂の合成例で合成されたフェノール樹脂は、次の条件でGPC分析し、標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)を求めた。
機種 :東ソー株式会社製ゲル濾過クロマトグラフィーSC−8020シリーズビルドアップシステム
カラム:G3000Hx1+G2000Hx1×2
検出器:RI検出器
移動相:テトラヒドロフラン1ml/min
カラム温度:40℃
フェノール樹脂および比較フェノール樹脂の合成例で合成されたフェノール樹脂は、13C−NMR分析におけるSGCMLP(SinglePulseCompleteLowPowerDecoupling)法で測定し、対象となるシグナル団について積分を行い、各炭素原子の量比を算出した。フェノール樹脂の合成例2で合成されたフェノール樹脂の13C−NMR分析チャートを[図1]に示す。
ポリメリックMDI(ジフェニルメタンジイソシアナート)75質量部、石油系溶剤(出光石油化学株式会社イプゾール−150)25質量部及びイソフタル酸クロリド0.5質量部から成る溶液を調製して、これをB成分とした。
フェノール樹脂の合成例2で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)25質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)5質量部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A4成分とした。A4成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性粒状骨材100質量部に対して前記フェノール樹脂溶液(A4成分)0.9質量部と前記ポリイソシアネート溶液(B成分)を0.9質量部の比率で添加し、品川式ミキサーで90秒間混練した。得られた粘結剤被覆砂を10×30×85曲げ試験片用金型を取り付けた浪速製作所製V−TOP330Cコールドボックス造型機のサンドマガジン内に入れ、サンドマガジンに0.29MPaの圧力をかけてブローして10×30×85曲げ試験片用金型に吹き込んだ。つぎにトリエチルアミンジェネレーターにより0.25MPaの圧力で1秒間ガッシングし、前記金型内にトリエチルアミンを透過させてキュアリングした後、0.29MPaの圧力で3秒間エアパージし、脱型して10×30×85曲げ試験片を製造し、造型直後にこの砂型の曲げ強さを測定した。
曲げ試験片の作製および曲げ強さの測定については、(1)品川式ミキサーで90秒間混練した直後の粘結剤被覆砂を用いた場合、(2)混連後1時間放置した粘結剤被覆砂を用いた場合、(3)混連後2時間放置した粘結剤被覆砂を用いた場合のそれぞれについて実施した。
結果を[表1]に示す。本発明の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを使用したことにより、比較例にくらべて初期強度が改善され、可使時間が改善されていることがわかる。
実施例1で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)15部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)15部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A5成分とした。A5成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性骨材、A5成分、及び実施例1で得られたB成分を用いて、実施例1と同様の方法を用いて曲げ試験片を作製した後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。本発明の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを使用したことによる、初期強度の向上および可使時間の延長が実施例1よりもさらに改善されていることがわかる。
前記した実施例1と同様の方法で、比較フェノール樹脂の合成例1で得られたフェノール樹脂を使用した比較A1成分0.9質量部と、実施例1で得られたポリイソシアネート溶液(B成分)0.9質量部の比率で添加し、品川式ミキサーで90秒間混練し粘結剤被覆砂を得た。この粘結剤被覆砂を用いて前記実施例1と同様の方法で曲げ試験片を得た後、曲げ試験を実施した。結果を表1に示す。炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを含有しないため、初期強度および可使時間の点で不十分であることがわかる。
前記した実施例1と同様の方法で、比較フェノール樹脂の合成例1で得られたフェノール樹脂を使用した比較A2成分0.9質量部と実施例1で得られたポリイソシアネート溶液(B成分)0.9質量部の比率で添加し、品川式ミキサーで90秒間混練し粘結剤被覆砂を得た。この粘結剤被覆砂を用いて前記実施例1と同様の方法で曲げ試験片を得た後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを使用したものの、フェノール樹脂がブタノール変性されていないため相溶性が悪く、初期強度および可使時間の点で不十分であることがわかる。
比較フェノール樹脂の合成例1で得られたフェノール樹脂を使用した比較A3成分は黄色液体であり、僅かに白濁を生じた。また層分離を起したため、曲げ試験は実施できなかった。フェノール樹脂がブタノール変性されていないため、炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン量を増加させたところ、相溶性がかえって悪化してしまった。
フェノール100g,パラホルムアルデヒド49.5g(モル比1.55)、n−ブタノール20gおよびナフテン酸亜鉛0.15gを撹拌混合し、110℃〜114℃にて3時間反応させた後、速やかに減圧化に脱水し、フェノール樹脂(樹脂固形分98%)を得た。この樹脂の重量平均分子量は1300であった。このフェノール樹脂はIR分析およびNMR分析した結果、ベンジリックエーテル基を有するフェノール樹脂であることが確認された。13C−NMR分析チャートを〔図2〕に示す。
フェノール樹脂の合成例3で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)20質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)10部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A6成分とした。A6成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性骨材、A6成分、および実施例1で得られたB成分を用いて、実施例1と同様の方法を用いて曲げ試験片を作製した後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。
フェノール樹脂の合成例3で得られた、ベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)15質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)15部、および3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、A7成分とした。A7成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性骨材、A7成分、および実施例1で得られたB成分を用いて、実施例1と同様の方法を用いて曲げ試験片を作製した後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。本発明の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを使用したことによる、初期強度の向上および可使時間の延長が実施例3よりもさらに改善されていることがわかる。
フェノール100g,パラホルムアルデヒド49.5g(モル比1.55)、n−ブタノール30gおよびナフテン酸亜鉛0.15gを撹拌混合し、110℃〜114℃にて3時間反応させた後、速やかに減圧化に脱水し、フェノール樹脂(樹脂固形分98%)を得た。この樹脂の重量平均分子量は1300であった。このフェノール樹脂はIR分析およびNMR分析した結果、ベンジリックエーテル基を有するフェノール樹脂であることが確認された。13C−NMR分析チャートを〔図3〕に示す。
フェノール樹脂の合成例4で得られた、ベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50
質量部、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)20部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)10部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3部から成る溶液を調製し、A8成分とした。A8成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性骨材、A8成分、及び実施例1で得られたB成分を用いて、実施例1と同様の方法を用いて曲げ試験片を作製した後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。本発明の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン使用量が同量であっても、フェノール樹脂のブタノール変性比が高くなるほど、初期強度の向上および可使時間の延長が実施例3よりもさらに改善されていることがわかる。
フェノール樹脂の合成例4で得られた、ベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)15部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)15部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3部から成る溶液を調製し、A9成分とした。A9成分は黄色透明液体であり、層分離を起こしていない正常な製品であった。
耐火性骨材、A9成分、および実施例1で得られたB成分を用いて、実施例1と同様の方法を用いて曲げ試験片を作製した後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。本発明の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン含有量が多くなるほど、初期強度の向上および可使時間の延長が実施例5よりもさらに改善されていることがわかる。
フェノール樹脂の合成例4で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)10部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)20部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3部から成る溶液を調製し、比較A10成分とした。
比較A10成分は黄色透明液体であるが、層分離を起したため、曲げ試験は実施できなかった。炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン使用量が多過ぎると、フェノール樹脂がブタノール変性されていても、相溶性が低下することがわかる。
フェノール100g、パラホルムアルデヒド60.6g(モル比2.0)、およびナフテン酸亜鉛0.15gを撹拌混合し、110℃〜114℃にて3時間反応させた後、速やかに減圧化に脱水し、フェノール樹脂(樹脂固形分98%)を得た。この樹脂の重量平均分子量は1300であった。このフェノール樹脂はIR分析およびNMR分析した結果、ベンジリックエーテル基を有するフェノール樹脂であることが確認された。
比較フェノール樹脂の合成例5で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20質量部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)15質量部、アルキルベンゼン(日本石油化学株式会社製アルケンL)15部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3質量部から成る溶液を調製し、比較A11成分とした。
比較A11成分は層分離を起したため、曲げ試験は実施できなかった。フェノール樹脂がブタノール変性されていないため、炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンとの相溶性が悪いことがわかる。
フェノール樹脂の合成例2で得られたベンジリックエーテル基含有フェノール樹脂50質量部に対して、二塩基酸メチルエステル混合物(デュポン社製:商品名DBE)20部、石油系溶剤(エクソンモービル石油化学株式会社製Solvesso#100)30部、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3部から成る溶液を調製し、比較A12成分とした。
前記した実施例1と同様の方法で、比較フェノール樹脂の合成例2で得られたフェノール樹脂を使用した比較A12成分0.9質量部と、実施例1で得られたポリイソシアネート溶液(B成分)0.9質量部の比率で添加し、品川式ミキサーで90秒間混練し粘結剤被覆砂を得た。この粘結剤被覆砂を用いて前記実施例1と同様の方法で曲げ試験片を得た後、曲げ試験を実施した。結果を[表1]に示す。炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを含有しないため、初期強度および可使時間の点で不十分であることがわかる。
Claims (7)
- ブタノール変性フェノール樹脂と炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを含有するフェノール樹脂成分(A成分)、およびポリイソシアナートを含有するポリイソシアナート溶液(B成分)からなる鋳型製造用粘結剤組成物。
- 前記したA成分中の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン含有量が、A成分100質量部に対して2質量部以上20質量部未満である請求項1記載の鋳型製造用粘結剤組成物。
- 前記したA成分中の炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼン含有量が、A成分100質量部に対して5質量部以上15質量部以下である請求項1または請求項2記載の鋳型製造用粘結剤組成物。
- 前記したA成分中のブタノール変性フェノール樹脂における、ブトキシメチル化率(ブトキシメチル基数/フェノール核数)が10%以上70%以下である、請求項1〜請求項3いずれかの項に記載の鋳型製造用粘結剤組成物。
- 前記したA成分中のブタノール変性フェノール樹脂におけるブタノール変性が、n−ブタノール、イソブチルアルコール、セカンダリーブチルアルコール、ターシャリーブチルアルコールから選択される1種以上のブタノールによってなされたものである、請求項1〜4いずれかの項に記載の鋳型製造用粘結剤組成物。
- ブタノール変性フェノール樹脂と炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを含有するフェノール樹脂成分(A成分)、およびポリイソシアナートを含有するポリイソシアナート溶液(B成分)からなる鋳型製造用粘結剤組成物のA成分とB成分を混合し、さらに粒状耐火性骨材を混合したことを特徴とする鋳型製造用組成物。
- ブタノール変性フェノール樹脂と炭素数6〜16のアルキル基を有するアルキルベンゼンを含有するフェノール樹脂成分(A成分)、およびポリイソシアナートを含有するポリイソシアナート溶液(B成分)からなる鋳型製造用粘結剤組成物のA成分とB成分を混合し、さらに粒状耐火性骨材を混合して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製造方法。
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