JPS5846376B2

JPS5846376B2 - 鋳造用樹脂被覆砂粒の製造法

Info

Publication number: JPS5846376B2
Application number: JP56077056A
Authority: JP
Inventors: 哲男原賀; 隆二野村; 勲甲斐; 元義山崎
Original assignee: Toyota Motor Corp; Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-05-21
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1983-10-15
Also published as: JPS57193259A; US4460629A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高強度の鋳型を製造することができかつ可使
時間の長い鋳造用樹脂被覆砂粒の製造法に関する。

さらに詳しくは、ベンジリックエーテル型フェノール樹
脂成分とポリイソシアネート成分とからなる粘結剤を用
い、塩基、アミンまたは金属イオンを触媒として鋳型を
造型するいわゆるアシュランド法用の樹脂被覆砂粒の製
造において、品位の低い砂粒においてもその樹脂被覆砂
粒の可使時間を延長せしめ、鋳型造型時硬れた鋳型強度
を得ることのできる樹脂被覆砂粒の製造法に関するもの
である。

フェノール樹脂成分とポリイソシアネート成分とからな
る粘結剤を砂粒に被覆し、塩基、アミンまたは金属イオ
ンを触媒としてキユアリングすることにより鋳型を製造
するアシュランド法−アシュランドコールドボックス法
及びアシスラントソーベーク法−は公知である。

このアシュランド法は、硬化に際して樹脂被覆砂粒の加
熱を必要とせス、エネルギー多消費型のシェルモード法
、ホットボックス法に比較して非常に有利である。

しかしながら、このアシュランド法においては次のよう
な欠点を有している。

ｌ）鋳物砂の品位が悪い場合には樹脂添加量が多量に必
要となる。

すなわち、微粉分の多い砂、粘土弁の多い砂、粒形の悪
い砂等の低品位の砂を用いた場合、通常の樹脂添加量以
上の樹脂を添加しないと鋳型の強度が不十分である。

従って、樹脂量を増加すると原料のコストアンプを招く
ばかりでなく、樹脂被覆砂の流動性が悪くなり、鋳型の
充填不良を起こしたり、またはガス欠陥の原因となった
りする。

とれは、微粉分の多い砂では砂粒表面積が増加し、これ
ら砂粒表面を被覆し所定強度の鋳型を得るには多量の樹
脂添加量が必要となるためである。

また、粘土弁の多い砂粒では粘結剤がこれら粘土弁に吸
収され使用する樹脂量が多くなるためである。

２）塩基性の高い砂を使用した場合、可使時間が短かく
なるという欠点がある。

ここで可使時間とは、樹脂被覆砂を調整後、この樹脂被
覆砂が化学反応して粘結力を失なわず鋳型造型に使用で
きる時間をいう。

アシュランド法、特にアシュランドコールドボックス法
は、その迅速な硬化により、主に主型製造に使用されて
いる高速造型の生型法と同調した中子製造法としての用
途が期待されるものであるが、生型に用いられるベント
ナイトが残存した再生砂では、ベントナイトのアルカリ
分のために、樹脂被覆砂粒の硬化反応が進行してしまい
、十分な可使時間が確保することができず、従ってこの
ような再生砂の使用ができなかった。

本発明は、従来法の有する上述の各種欠点を解消するた
めのもので、粘結剤を砂粒に被覆する前に予め有機酸剤
を砂粒に被覆しておくことにより、強度が向上した鋳型
を得ることができしかも可使時間が延長された樹脂被覆
砂粒の製造方法を提供するものである。

すなわち、本発明の樹脂被覆砂粒の製法は、フェノール
樹脂成分とポリイソシアネート成分とからなる粘結剤を
砂粒に被覆する前に、予め有機酸剤を砂粒に被覆せるこ
とを特徴とするものである。

本発明で使用する有機酸剤ば、非極性酸剤として、脂肪
族炭化水素類、芳香族炭化水素類、・・ロダン化炭化水
素類等であシ、これらを単独または混合して使用するこ
とができる。

極性醇媒としては、ケトン類、エステル類、エーテル類
、アルコール類、脂肪酸類等であり、これらを単独また
は混合して使用することができる。

また、前記非極性喀媒と極性醇媒とを混合して使用する
こともできる、０具体的には、脂肪族炭化水素としては例えばｎ−へキサ
ン、ｎ−へブタン、インオクタン等であう、芳香族炭化
水素としてはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベ
ンゼン等であす、ハロゲン化炭化水素類としては、四塩
化炭素、クロロベンゼン等である。

ケトン類としては、アセトン、メチルイソブチルケトン
、インホロン、シクロヘキサン等でアリ、エステル類と
しては酢酸エチル、シュウ酸ジエチル、フタル酸ジエチ
ル等であり、エーテル類としてハイソプロビルエーテル
、■、４−ジオキサン等であシ、アルコール類としては
メタノール、エタノール、エチレングリコール、インプ
ロパツール、フルフリルアルコール等であり、脂肪酸類
としては、酢酸、プロピオン酸等である。

さらに、混合着剤系である灯油、軽油、重油等の石油系
酸剤や、一般に市販されているナフサ留分である日本石
油化学社製「・・イゾール１００」、昭和石油社製「・
・イゾール」、石油スピリット等も単独または他の着剤
と混合して使用される。

特に好ましい有機酸剤は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化
水素、ケトン類、エステル類および混合酸剤系である。

これら有機酸剤のうち、非極性酸剤は主として鋳型強度
を上昇濾せる効果を有し、極性着剤は主として可使時間
を延長するという効果を有する。

従って、非極性着剤と極性着剤とを混合して使用すれば
、鋳型強度と可使時間とのバランスを取る上で非常に有
利である。

有機酸剤の添加割合は、砂粒に対して０．０１〜ｌＯ重
量俤、好ましくは０．１〜５重量饅である。

添加量が０．０１重量多以下では有機酸剤の砂に対する
予備被覆の効果が十分状われず、また１０重量多以上で
は逆に鋳型強度を低減させる結果となり好ましくない。

一般に、これら有機溶剤の砂に対する添加割合は、砂粒
の粒形が良く、微粉分、粘土弁の少ないすなわち品位の
高い砂においては少量で良く、品位の低い砂においては
やや多めにする必要がある。

有機酸剤を砂に被覆するにあたり、ミキサーの型は特に
限定されないが、発熱せずに両者を混練できるものが良
く、混線時の砂製は一１０〜５０℃の範囲とすることが
好ましい。

また、有機酸剤中に鋳型性能を劣化させない程度の不純
物が含まれていても差しつかえない。

本発明方法にｋいては、有機酸剤を予め砂粒に被覆して
おくため、粘結剤の砂粒表面におけるぬれ性が向上し、
またこの有機酸剤がウレタン反応系の良醇媒として働く
ため鋳型強度の向上及び可使時間の延長が計られる。

本発明方法で使用される砂粒は、通常の鋳物砂のほか、
微粉分、粘土弁の多い低品位の砂及びアルカリ分の多い
再生砂等でも良い。

粒径は特に限定されないが、例えば５０〜６００μ程度
のものである。

粘着剤として使用されるフェノール樹脂成分は、レゾー
ル樹脂系、ノボラック樹脂系、ベンジルエーテル樹脂系
の液状樹脂である。

ポリインシアネート成分としては、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアオー）、４
．４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が
使用可能である。

上記各成分は有機酸剤予備被覆砂粒に対し０．０１〜１
０重量多添加される。

各成分は砂粒に同時にもしくは別々に添加される。

しかしながら、有機溶剤とこれら粘結剤成分とを同時に
添加することは好ましくない。

混線は、例えば高速ミキサーを用い、１５〜６０秒程度
行程度。

粘結剤を被覆した砂粒の硬化は、常法により例えば、コ
アーボックス内へ上記混合物を吹き込み充填した後ポリ
エチルアミンのような触媒ガスを通過させることにより
行なわれる。

以下に、実施例及び比較例を用いて本発明方法をさらに
詳しく説明する。

各実施例及び比較例中、部は全て重量部で表わす。

実施例ｌバラホルムアルテヒド（８５％）７０１．フェノール１
０００ｇ、酢酸亜鉛５ｇを系に装入した。

この系を１００−１２５℃に加熱して３時間反応させ、
７００皿Ｈｇの減圧度で１時間減圧脱水して樹脂を得
た。

この樹脂にメチルエチルケトン９００ｇ、キシレン３０
１’ｅ加え溶解して樹脂液Ａを得た。

また、粗ジフェニルメタンジイソシアネート７５０ｇ、
キシレン２５０ｇを混合酵解して樹脂※※液Ｂを得た。

まず、鋳物砂〔三条６号（粒度指数６５）〕１００部に
対し、有機着剤として灯油０．４部を三条６号に加え、
市川式ミキサーで３０秒間、１４０ｒ−ｐ−ｍにて混練
し、灯油を砂粒表面に被覆した。

この砂に、更に上記の樹脂液Ａ、樹脂液Ｂをそれぞれ砂
に対して１部ずつ添加し、３０秒間混練した。

この樹脂被覆砂を抗折力試験片用金型に型込めし、トリ
エチルアミンのタンクにエアヲパブリングして通ガスキ
ユアリングすることにより試験片（２５間×２５間Ｘ１
２０ｍｍ）を得た。

これら試験片の抗折強度は、混練した直後の被覆砂、及
び混線後２時間または混練後４時間ビニール袋中に密閉
した状態で放電した被覆砂について、それぞれ造型直後
、造型１０分後、造型２４時間後について測定した。

比較例１上記実施例１と同様に三条６号（粒度指数６５）１００
部を用い、有機着剤を被覆することなく樹脂液Ａ及び樹
脂液Ｂを各々１０部ずつ添加・混練し、各種の抗折試験
片を造型する。

上記実施例１と比較例１で得られた試験片の抗折強度を
第１表に示す。

実施例２標準的な砂より明らかに品位が低いと思われる生型法の
ベントナイト分を含有する再生砂１００部に対して、灯
油１０部をカロえ、市川式ミキサーで３０秒間、１４０
ｒ、ｐ−ｍ−にて混練し、砂粒表面に灯油を被覆した後
、樹脂液Ａ、樹脂液Ｂをそれぞれ１５部ずつ添力ｎ・混
練した。

この樹脂被覆砂を、実施例１と同様に抗折力試験片用金
型（２５順×２５朋×１２０朋）に型込めし、トリエチ
ルアミンのタンクにエアをバブリングして通ガス、キユ
アリングすることにより試験片を得た。

これら試験片の抗折強度は、混練した直後の砂及び混線
後１０分間または混練後３０分間ビニール袋中で密閉し
た状態で放置した砂について、それぞれ造型直後、造型
１０分後、造型２４時間後について測定した。

実施例３実施例２で使用した再生砂１００部に対し、エチルセ
ロソルブアセテートを１部加え、ミキサーで混練した後
、樹脂Ａ、樹脂Ｂｋそれぞれ１．５部ずつ添加混練して
実施例２と同様に各種試験片を得て抗折強度を測定した
。

実施例４実施例２で使用した再生砂１００部に対し、エチルセ
ロソルブアセテート：灯油＝１：４の混※※合醇液を１
．０部加え、ミキサーで混練した後、樹脂液Ａ、樹脂液
ｆｌ−それぞれ１．５部ずつ添加混練して、実施例２と
同様に各種試験片を得て抗折強度を測定した。

比較例２実施例２で使用した再生砂１００部に対し、有機酸剤を
使用せずに、単に樹脂液Ａ、樹脂液Ｂをそれぞれ２．０
部ずつ添加・混練し、実施例２と同様に各種の試験片を
得て抗折強度を測定した。

比較例３実施例２で使用した再生砂１００部に対し、灯油１部、
樹脂液Ａ１．５部、樹脂液Ｂ１．５部をそれぞれ同時に
添加・混練し、実施例２と同様に各種試験片を得て、抗
折強度を測定した。

上記各実施例及び比較例で得られた試験片の抗折強度を
第２表に示す。

゛実施例５パラホルムアルデヒド（８５％）５５０，９．フェノー
ル１ｏｏｏ、ｙ、ナフテン酸亜鉛ｌｏｇｋ系に装入した
。

この系を１００−１２５℃に加熱し、４時間水を留出さ
せた後、７００１ｎｒＩＬＨｇの減用度で１時間減圧脱
水して樹脂を得た。

この樹脂にブチルセロソルブアセテート８００ｇ、キシ
レン２００ｇを加え酵解して樹脂液Ｃを得た。

また、粗ジフェニルメタンジインシアオー）８００．９
゜キシレン２００．９’ｉ混合廖解し、樹脂液Ｄ’に得
た。

まず、浜岡砂（粒度指数５２）１００部に対し、有機溶
剤としてエチルセＵンルプアセテートト灯油を１＝４の
割合で混合した廖液Ｏ１４部を浜岡砂に加え、品用式ミ
キサー中で３０秒間１４０ｒ−ｐ−ｍにて混練し、これ
ら有機廖剤廖液を砂粒表面に被覆した。

次に、上記樹脂液Ｃと、硬化剤としてＮ−エチ途※ルモ
ルホリンを樹脂液ＣＫ対して２．０部添加し、品用式ミ
キサーによシ１４０ｒ−ｐ−ｍ・にて３０秒間混練した
後、樹脂液りを１．０部加え、３０秒間混練する。

得られた樹脂液被覆砂粒を抗圧試験片用木型（５０朋ψ
Ｘ５０ｉｉ１１）に型込めし、常温で１時間、２時間、
４時間及び２４時間放置した後、各々の試験片の抗圧力
を測定した。

比較例４実施例５で使用した浜岡砂１００部に対し、有機着剤を
添加することなく、樹脂液Ｃ１，０部と、硬化剤として
Ｎ−エチルモルホリンを樹脂液Ｃに対して２．０部添加
混練した後、さらに樹脂液りを砂１００部に対し１．０
部添加・混練し、試験片を造型する。

所定時間放置後の各々の試験片の抗折強度を測定した。

上記実施例５及び比較例４で得られた試験片の抗折強度
を第３表に示す。

以上の記載から明らかなように、本発明方法による鋳型
造型用樹脂被覆砂粒は、砂粒に予め有機着剤を被覆しそ
の後粘結剤を被覆するので有機着剤が粘結剤の良着媒と
なり粘結剤の砂粒表面の付着性が向上し、砂粒に対する
粘結剤添加量を低減することができ、曾た粘結剤添加量
を減少しても高強度の鋳型を造型することができる。

また、アルカリ分の多い再生砂を使用しても砂粒を予め
有機着剤で被覆しであるので、粘結剤との反応が抑制さ
れ可使時間が延長する。

本発明方法は、通常使用される鋳物砂は勿論のこと低品
位の鋳物砂を使用しても高強度の鋳型を得ることができ
、しかも従来の粘結剤添加量に比べ著しく添加量を低減
することができる等の利点を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１フェノール樹月誠分とポリイソシアネート成分とか
らなる粘結剤によシ樹脂被覆砂粒を製造するにあたり、
前記粘結剤全被覆する前に予め有機晦剤で砂粒を被覆す
ることを特徴とする鋳造用樹脂被覆砂粒の製造法。