(57)【要約】【課題】酸硬化性粘結剤組成物を用いて鋳型を製造するに当たり、焼着防止効果を有する酸化鉄系骨材を用いて良好な生産性を与える鋳型の製造手段の提供する。【解決手段】酸化鉄を成分とする骨材を一部又は要部として使用し、酸硬化性樹脂、硬化剤を配合し、混錬した後、造型して鋳型を製造するに際し、前記骨材を硫酸又はスルホン酸で前処理する。これにより、焼着防止効果を有する酸化鉄系骨材の利用を促進し、鋳物分野における品質及び生産性の向上に資するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄を成分とする骨材を一部又は要部として使用し、酸硬化性樹脂、硬化剤を配合し、混錬した後、造型して鋳型を製造するに際し、前記骨材を硫酸又はスルホン酸で前処理することを特徴とする鋳型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、酸硬化性粘結剤組成物を用いて鋳型を製造する方法に関し、焼着防止効果を有する酸化鉄系骨材使用時の造型性を向上する鋳型の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】鋳型および中子に使用する常温自硬性有機粘結剤としてはフラン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂又はそれらを変性した酸硬化樹脂、フェノール樹脂又はアルキッド樹脂とポリイソシアネートとの反応によって得られるウレタン樹脂、アルカリで安定化されたフェノール樹脂とエステル硬化剤との反応で得られるアルカリフェノール樹脂が一般に知られている。【０００３】その内、フラン樹脂若しくは尿素等で変性された変性フラン樹脂が鋳型用粘結剤として安定した性能を有するという理由から汎用的に使用されている。即ち、フラン樹脂とは周知の如くフルフリルアルコールもしくはフルフラールに必要に応じて公知の改質剤を加え、ホルムアルデヒド縮合したものであって、かかるフラン樹脂は優れた耐熱性、崩壊性、鋳型強度、各温度での安定した硬化性、有機粘結剤の中で最も少ない部類に属するガス発生量、低粘性、保温性、通気性等の種々の優れた特性を有するものである。【０００４】一方、鋳物製造分野における要求項目として、焼着現象の解消が重要課題として掲げられており、種々改善手段が提案されている。一般に使用される焼着防止手段として、耐火度が高い骨材を使用する手法が採用されており、珪砂に代えて、耐火度の高い骨材としてジルコンサンド、クロマイトサンド等が用いられている。この内、ジルコンサンドは資源の枯渇の問題があり、またクロマイトサンドは有害クロムイオンの回避の観点から使用を制限する方向にある中、新たな骨材として酸化鉄系の骨材が注目されている。【０００５】かかる酸化鉄系骨材としては例えば商品名スフィロックス（伊藤忠セラテック（株）販売品）と呼ばれる骨材があり、酸化鉄パウダーを造粒し、１０００℃以上で溶融還元して製造される。しかるに、酸化鉄系の骨材を使用し、フラン樹脂等の酸硬化性樹脂を用いて鋳型造型すると、通常の処方では硬化が速やかに進行せず造型に時間がかかると共に、鋳型の強度も低いという問題のあることが分かってきた。硬化を促進する為に硬化剤量を増量したり、より酸性度の強い硬化剤を用いても硬化促進が図れず、酸化鉄系骨材を使用する上で隘路となっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】本発明はこうした事情に着目したもので、酸硬化性粘結剤組成物を用いて鋳型を製造するに当たり、焼着防止効果を有する酸化鉄系骨材を用いて良好な生産性を与える鋳型の製造手段の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】即ち、本発明は、酸化鉄を成分とする骨材を一部又は要部として使用し、酸硬化性樹脂、硬化剤を配合して混錬した後、造型して鋳型を製造するに際し、前記骨材を硫酸又はスルホン酸で前処理するところに要旨が存在する。
【作用効果および構成の説明】
【０００８】本発明は、酸化鉄系骨材を酸硬化性樹脂で造型する際の硬化促進手段について検討を重ねた結果、前記構成に到達したものであり、要旨は、酸化鉄を成分とする骨材を一部又は要部として使用し、酸硬化性樹脂、硬化剤を配合して混錬した後、造型して鋳型を製造するに際し、前記骨材を硫酸又はスルホン酸で前処理するところに存在する。
【０００９】当初、骨材にコーティングを施す手法を種々試みたが、満足できる結果が得られなかった。その中で、硫酸又はスルホン酸などで骨材を前処理した場合のみ、硬化速度の顕著な促進効果が得られることを知見した。本発明の効果を得る上で、前処理する濃硫酸やスルホン酸の使用量は、骨材１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部以上、より好ましくは０．０５〜５重量部が推奨される。
骨材の成分である酸化鉄としては、特に制限はないが、四三酸化鉄が好ましい。
【００１０】  かかる効果が得られる理由は明確ではないが、骨材表面の塩基性部位が、硫酸又はスルホン酸と何らかの反応する為ではないかと考えられる。予め処理することで塩基性部分が消失し、造型に際して硬化剤を消費しない為に硬化が早くなると思われる。また、骨材の多孔質部分が硫酸等で封孔されて硬化剤の消耗を防止する働きもあると思われる。
しかしながら、処理効果は硫酸、スルホン酸等に限られ、発明者の実験では硝酸、塩酸、有機酸では同等の効果が得られず、特有の現象があると思われる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】骨材にフラン樹脂（ＸフランＫ５５Ｗ２：神戸理化学工業（株）製品）、スルホン酸系硬化剤（１５０ＤＤ：神戸理化学工業（株）製品）を配合し１分間混練した後、テストピース用木型（５０ｍｍφ×５０ｍｍ高さ）に充填して硬化させる。かかる試験に際し、骨材としてフリーマントル、濃硫酸で前処理したスフィロックス＃８０を単独若しくはブレンドして使用し、骨材１００重量部に対して、フラン樹脂添加量を０．８重量部、硬化剤を０．３２重量部それぞれ添加して試験を行った。テストピースの経過時間毎の圧縮強度ならびに充填密度、表面安定性（ＳＳＩ）は表１の通りであった。尚、スフィロックス＃８０の一般的物性を表２、表３に示す。【００１２】
【表１】
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【００１３】
【表２】
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【００１４】
【表３】
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【００１５】［砂分析：水分］１１０℃に設定した乾燥機に、ステンレスシャーレを入れ、恒量にしておく。感量０．１ｍｇの電子天秤でステンレスシャーレに試料１０ｇを秤量し、１時間乾燥する。恒量になった後デシケータ中にて室温まで放冷し、再び秤量して、その減量より遊離水分を式で算出する。【００１６】［砂分析：強熱減量］電気熱風循環式乾燥器により１１０℃で１時間乾燥して遊離水分を除去した試料約１０ｇを磁製るつぼに精秤して、るつぼは蓋をせずにあらかじめ１０００℃に保った電気炉に入れ１時間強熱後、るつぼを取り出しデシケータの中で室温まで冷却後、重量を精秤し、強熱減量分を算出する。【００１７】［砂分析：ＰＨ］清浄なビーカーに試料５０ｇをはかりとり、次に純水５０ｍｌを添加して３分間スタラーにて撹拌し、１５分間静置後、上澄み液をＰＨ計で測定する。【００１８】［砂分析：酸消費量］清浄なビーカーに試料５０ｇをはかりとり、次に純水５０ｍｌ及びＮ／１０塩酸水溶液５０ｍｌを加え、６０分間撹拌する。次にこの液をろ紙でろ過してろ液を５０ｍｌをホールピペットで正確に分取する。マグネチックスタラーにて撹拌しながらＰＨ計にてＰＨ７．０になるまでＮ／１０水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定し、使用したＮ／１０水酸化ナトリウム水溶液量をもって酸消費量とする。【００１９】［砂分析：粒度指数］試験用ふるい（ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１）を使用し、試料を１００ｇはかり取りふるいの最上段に入れて蓋をかぶせてふるい分け器にセットする。ふるい分け時間は１５分間とする。ふるい分け後にそれぞれのふるい上に残った砂を計量して、ふるいの目開き毎に記録し、規格に則り粒度指数を計算する。【００２０】［表面安定性試験方法］テストピースを６メッシュ篩い上に置き、１分間振動させた後、篩い上に残ったテストピースの重量残留率で評価した。
【実施例２】
【００２１】硬化剤を遅いタイプのスルホン酸系硬化剤（１５０Ｅ：神戸理化学工業（株）製品）に変えた以外は実施例１と同様にして他の無機酸の効果を確認した。【００２２】
【表４】
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【発明の効果】
【００２３】本発明は以上のように構成されており、酸化鉄を成分とする骨材を一部又は要部として使用し、酸硬化性樹脂、硬化剤を配合し、混錬した後、造型して鋳型を製造するに際し、前記骨材を硫酸又はスルホン酸で前処理することにより、鋳型の硬化速度を改善し、到達強度を向上させることができる。これにより、耐焼着性能に優れた骨材の使用を可能とし、良好な品質の鋳物製品を提供することができる。