JPH0428456B2

JPH0428456B2 -

Info

Publication number: JPH0428456B2
Application number: JP57222970A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kunitomo; Masato Akiba; Kunio Mori; Tadayoshi Matsura
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1982-12-21
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1992-05-14
Also published as: JPS59113953A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシエルモールド用鋳物砂に関し、さら
に詳細には、砂粘結剤として、分子中にウレタン
結合と芳香環とを含む化合物(A)と硬化剤とを併用
することから成る鋳物砂に関し、とくに注湯温度
が700〜800℃程度と比較的低温なる鋳物の鋳型を
作製するのに好適な鋳物砂に係る。アルミニウム合金のように上記注湯温度範囲内
にある比較的低温の材質の鋳物を作製する場合、
従来一般のシエルモールド中子では、注湯の崩壊
性が極めて悪く、そのためにわざわざ砂落し工程
を設けるなどといつた多くのエネルギー、労力お
よび／または時間を必要とすることとなる。しかるに、本発明者らは上述した如き実状に鑑
みて、従来一般のシエルモールド用鋳物砂と同一
の作業性をもち、しかも従来一般のシエルモール
ド用鋳物砂と比較しても何ら遜色のない造型性と
鋳物強度とを与え、かつ注湯後の中子崩壊も良好
で、アルミニウム合金鋳物においてさえ、砂落し
工程を特に必要とはしないシエルモールド用鋳物
砂を提供することを目的として鋭意研究した結
果、ウレタン結合なる特定の原子団を分子中に含
んだ化合物を砂粘結剤として用いて、これを砂粒
に被覆せしめたものが上記の目的を達成しうるも
のであることを見出して、本発明を完成するに到
つた。即ち本発明は、少なくとも２個の水酸基を有す
るフエノール誘導体とイソシアネート化合物とか
ら得られるポリウレタン(A)と、ヘキサメチレンテ
トラミン又はパラホルムアルデヒドからなる硬化
剤(B)及び必要に応じてその他の熱硬化性樹脂又は
熱可塑性樹脂とを砂粘結剤として砂粒に被覆せし
めて得られたシエルモールド用鋳物砂であつて、
かつポリウレタン(A)と硬化剤(B)の合計重量が砂粒
100重量部当たり0.65〜1.8重量部であり、硬化剤
(B)の使用量がポリウレタン(A)100重量部当たり15
〜46重量部であり、かつポリウタレン(A)が砂粘結
剤中25〜87重量％であるシエルモールド用鋳物砂
を提供するものである。ここにおいて、上記した
ウレタン結合含有化合物(A)として好適なものは、
フエノール誘導体（ａ−１）とイソシアネート化
合物（ａ−２）とを反応させて得られるものであ
るが、まず上記フエノール誘導体（ａ−１）とし
て代表的なものには下記の如き式で示されるよう
な化合物がある。

【式】

【式】または〔但し、式中のｎはゼロまたは１〜20なる整数で
あるものとする。〕次に、前期イソシアネート化合物（ａ−２）と
しては分子の末端にイソシアネート基を有する化
合物がすべて包含されるが、本発明の目的を一層
効果的に達成せしめるためには、１分子中に少な
くとも２個のイソシアネート基を有するポリイソ
シアネート化合物が好適であり、そのうちでも代
表的なものにはヘキサメチレンジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルジイソシアネート、トリレ
ンジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシ
アネートもしくはナフタレンジイソシアネート、
またはこれらのポリイソシアネート化合物と水、
アミン類もしくは多価アルコール類との反応によ
つて得られるポリイソシアネート化合物などがあ
る。そして、かかる前期ウレタン結合含有化合物(A)
を調製するに際して用いられる、これらフエノー
ル誘導体（ａ−１）とイソシアネート化合物（ａ
−２）との量比については、誘導体（ａ−１）中
の水酸基の当量が化合物（ａ−２）中のイソシア
ネート基の当量を遥かに越えるように選ぶ必要が
あるまた、このさいの反応条件としては無溶媒で、
または化合物（ａ−２）と反応性のない溶媒を用
いて、前述した如き量比の（ａ−１）、（ａ−２）
両化合物を単に混合し合うだけでもよいし、誘導
体（ａ−１）中に化合物（ａ−２）を少量ずつ加
えていつてもよいが、反応時間を短縮せしめるに
は、70〜80℃程度に加熱せしめるとか、第三級ア
ミン系触媒を投入せしめるのが有効である。但し、この触媒の投入量が多すぎたり、反応温
度が高すぎたりすると副反応を生じたり、ゲル化
したりすることがあるので、この点は特に留意す
る必要がある。かくして調製された前記化合物(A)は、ヘキサメ
チレンテトラミン又はパラホルムアルデヒドから
なる硬化剤(B)を併用した形で砂粘結剤として用い
られる。本発明における砂粘結剤は、加熱すれば容易に
硬化して優れた鋳物砂を与えるが、本発明の鋳物
砂を用いて得られる中子がアルミニウム合金など
の低温容湯の注湯後における崩壊性が良好なのは
砂粘結剤たる当該化合物(A)中のウレタン結合部分
が熱によつて分解されて砂粘結効果を低減せしめ
るという機構を経由するためと思われる。したがつて、かかる砂粘結剤中のウレタン結合
の濃度、すなわち当該ウレタン結合含有化合物(A)
の濃度が高い方が一層崩壊性が良好であり、それ
ゆえ本発明においては、砂粒を被覆すべき砂粘結
剤中に当該化合物(A)が少なくとも20重量％存在し
ていなければ、崩壊性の充分に良好なる鋳物砂を
得ることができない。砂粘結剤の使用量は、ポリウレタン(A)と硬化剤
(B)の合計重量が、砂粒100重量部当たり0.6〜1.8
重量部である。ポリウレタン(A)と硬化剤(B)の合計
重量が上記範囲よりも少ないと必要な鋳型強度が
得られないし、上記範囲よりも多いと鋳型の崩壊
性が悪くなる。硬化剤(B)の使用量がポリウレタン(A)100重量部
当たり15〜46重量部である。硬化剤(B)の使用量が
上記範囲よりも少ないと鋳型の硬化速度が遅くな
つたり、必要な鋳型強度が得られないし、上記範
囲よりも多いと鋳型の崩壊性が悪くなる。前述した如き本発明の各種態様の中でも、とり
わけ経済的にも性能的にも、さらには安全衛生的
にも好適な態様としては、レゾルシールやビスフ
エノールＡの如き水酸基を２個以上有し、かつフ
エノール核を１〜２個有したフエノール誘導体
（ａ−１）と、ジフエニルメタンジイソシアネー
トの如き蒸気圧の低目のイソシアネート化合物
（ａ−２）との反応物たるウレタン結合含有化合
物(A)をフエノール樹脂との併用の形で用い、さら
に硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミンをも
用いた混合物からなる砂粘結剤として砂粒を被覆
せしめるという方法が挙げられる。本発明の鋳物砂を得るにさいして前記化合物(A)
と硬化剤(B)は、これら両者を予め混合させてお
き、かかる混合物で砂を被覆せしめる方法もあれ
ば、まずいずれか一方の成分で砂を被覆せしめ、
次いで他方の成分でさらに被覆せしめる方法もあ
れば、同時に両者を用いて被覆せしめる方法もあ
るが、いずれの方法によつてもよい。本発明の鋳物砂を得るに当つて、前記化合物(A)
を砂に被覆せしめるには、いわゆるドライホツト
マーリング方式を採用するのがよく、かかる方式
について述べれば当該化合物(A)と熱砂とを混練し
て当該化合物(A)と溶融させることにより砂粒に被
覆せしめる方法と、当該化合物(A)の溶液を砂に混
ぜ合わせ、ついで溶媒を蒸発させることによつて
被覆せしめる方法とがある。本発明においては、鋳型が成型されたのちにお
いて砂粒の接着に関与しうる前記化合物(A)成分と
硬化剤(B)成分とを合わせて砂粘結剤と呼ぶもので
あるが、かかる砂粘結剤がより多くの成分から成
る場合においては、前述した如き種々の態様を適
宜組み合わせて砂粒に被覆せしめることにより鋳
物砂を得ることができるのは勿論である。次に、本発明を合成例、実施例、比較例および
参考例により具体的に説明するが、部および％は
特に断わりのない限りは、すべて重量基準である
ものとする。なお、各実施例および比較例において用いられ
る砂とは、SiO₂純度が99％以上で、かつAFS（ア
メリカン・フアウンドリーメンズ・ソサエテイ）
粒度指数が60±３なる珪砂をいう。合成例１ビスフエノールＡの115部とトリレンジイソシ
アネートの35部と酢酸エチルの150部とを窒素気
流中で撹拌混合し、酢酸エチルをリフラツクスさ
せながら８時間反応せしめて300部のウレタン結
合含有化合物(A)を得た。以下、これを化合物（Ａ
−１）と略記する。合成例２「フアウンドレツツTD−3402−Ｂ」（大日本
インキ化学工業(株)製のノボラツク型フエノール樹
脂）の100部を130℃に保持して溶解させておいて
から、ここに合成例１で得られた化合物（Ａ−
１）の200部を少しずつ加えて、この化合物(A)中
の酢酸エチルなどを蒸留により除去せしめた後、
ウレタン結合含有化合物(A)たるビスフエノール
Ａ・トリレンジイソシアネート反応物と、熱可塑
性樹脂たるノボラツク型フエノール樹脂との混合
物が198部得られた。合成例３レゾルシノールの110部とジフエニルメタンジ
イソシアネートの68部と酢酸エチルの178部とを
窒素気流中で撹拌混合し、酢酸エチルをリフラツ
クスさせながら２時間反応せしめ、さらにトリエ
チレンジアミンの0.1部を加えて５時間反応を続
行せしめて、356部のウレタン結合含有化合物(A)
を得た。以下、これを化合物（Ａ−２）を略記す
る。合成例４「フアウンドレツツTD−3402−Ｂ」の100部
を予め130℃で溶解させて同温度に保持しておい
た処へ、合成例３で得られた化合物（Ａ−２）の
200部を少しずつ加えて、この化合物（Ａ−２）
中の酢酸エチルなどを蒸留により除去せしめて、
ウレタン結合含有化合物(A)たるレゾルシノール・
ジフエニルメタンジイソシアネート反応物と、熱
可塑性樹脂たるノボラツク型フエノール樹脂との
混合物が199部得られた。合成例５「フアウンドレツツTD−3402−Ｂ」および化
合物（Ａ−２）の量をそれぞれ80部および40部に
変更させた以外は、合成例４と同様の操作を繰り
返した処、ウレタン結合含有化合物(A)たるレゾル
シノール・ジフエニルメタンジイソシアネート反
応物と熱可塑性樹脂たるノボラツク型フエノール
樹脂との混合物が99部得られた。実施例１ミキサーに予め90℃に加熱された100部の砂を
入れ、次いで合成例１で得られた化合物（Ａ−
１）の３部とヘキサメチレンテトラミンの0.24部
とを混ぜ合わせて加えて２分間ミキサー中で混練
させ、さらにステアリン酸カルシウム粉末の0.1
部を加えて30秒間混練を行なつてシエルモールド
用鋳物砂を得た。実施例２ミキサーに予め140℃に加熱された100部の砂を
入れ、次いで合成例２で得られた混合物の1.5部
を加えて１分間ミキサー中で混練し、しかるのち
ヘキサメチレンテトラミンの0.45部の水の１部に
溶解させた溶液を加えて１分間混練したあと、ス
テアリン酸カルシウム粉末の0.1部を加えて30秒
間混練せしめてシエルモールド用鋳物砂を得た。実施例３化合物（Ａ−１）の代わりに、同量の化合物
（Ａ−２）を用いた他は、実施例１と同様にして
シエルモールド用鋳物砂を得た。実施例４合成例２で得られた混合物の代わりに、同量の
合成例４で得られた混合物を用いた他は、実施例
２と同様にしてシエルモールド用鋳物砂を得た。実施例５合成例２で得られた混合物の代わりに、同量の
合成例５で得られた混合物を用いた他は、実施例
２と同様に行なつてシエルモールド用鋳物砂を得
た。実施例６ミキサーに予め120℃に加熱した100部の砂を入
れ、次いで「プライアミンＰ−364−BL」（大日
本インキ化学工業(株)製のユリア樹脂；不揮発分＝
67％）の1.5部を加えて30秒間混練させ、しかる
のち合成例１で得られた化合物（Ａ−１）の１部
とヘキサメチレンテトラミンの0.2部とを混ぜ合
わせて加えて１分間混練させたあと、ステアリン
酸カルシウム粉末の0.1部を加えて30秒間混練せ
しめてシエルモールド用鋳物砂を得た。実施例７ミキサーに予め140℃に加熱した100部の砂を入
れ、次に合成例４で得られた混合物の1.2部を加
えて１分間混練させ、しかるのち「フアウンドレ
ツツTD−3399；不揮発分＝60％）」の0.5部と、
ヘキサメチレンテトラミンの0.36部を水の１部に
溶解させた溶液とを加えて１分間混練させたあ
と、ステアリン酸カルシウム粉末の0.1部を加え
て30秒間混練せしめてシエルモールド用鋳物砂を
得た。実施例８「フアウンドレツツTD−3399」の代わりに、
0.3部の「フアウンドレツツDA−405」（同上社製
のフラン樹脂；有効成分＝99％以上）を用いた他
は、実施例７と同様にしてシエルモールド用鋳物
砂を得た。比較例１合成例２で得られた混合物の代わりに、同量の
「フアウンドレツツTD−3402−Ｂ」を用いた他
は、実施例２と同様の操作を繰り返して、対照用
の従来型シエルモールド用鋳物砂を得た。参考例１〜９各実施例１〜８および比較例１で得られた各種
の鋳物砂を用いて性能比較試験を行なつた。それらの結果は第１表にまとめて示す。なお、各試験は次の要領で行なつたものであ
る。まず、融着点はJACT（社団法人鋳造技術普及
協会）試験法Ｃ−１に準拠したものであり、次に
曲げ強さはJIS Ｋ−6910「シエルモールド用粉末
フエノール樹脂試験法」に準拠したものであり、
さらに崩壊性は被試験樹脂被覆砂（鋳物砂）を加
熱成型して80mmφ×10mmなる大きさのテストピー
スを作製し、このテストピースを450℃の還元性
雰囲気中に20分間保持せしめたのち、これを取り
出して10メツシユの篩を用いてロータツプ試験機
で処理し、テストピースがこの篩上から消失する
までの時間（但し、５分以上を要する場合におい
ては５分で打ち切つた。）を測定することにより、
該試験機処理時間を以て崩壊性のデータとした。かかる処理時間の短かい方が崩壊性が良好であ
ることを意味する。

【表】

【表】第１表の結果からも明らかなように、本発明の
鋳物砂はいずれも比較例１のものに比して崩壊性
が顕著に向上しており、加えて他の性能において
も何ら遜色のないものであることが知れた。

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくとも２個の水酸基を有するフエノール
誘導体とイソシアネート化合物とから得られるポ
リウレタン(A)と、ヘキサメチレンテトラミン又は
パラホルムアルデヒドからなる硬化剤(B)及び必要
に応じてその他の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂
とを砂粘結剤として砂粒に被覆せしめて得られた
シエルモールド用鋳物砂であつて、かつポリウレ
タン(A)と硬化剤(B)の合計重量が砂粒100重量部当
たり0.65〜1.8重量部であり、硬化剤(B)の使用量
がポリウレタン(A)100重量部当たり15〜46重量部
であり、かつポリウタレン(A)が砂粘結剤中25〜87
重量％であるシエルモールド用鋳物砂。