刮型造型用粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术提供了混砂的造型性良好的刮型造型用粘合剂组合物。该粘合剂组合物包含碱性酚醛树脂水溶液（Ａ）、有机环氧化合物及／或有机酯（Ｂ）及含氧阴离子化合物（Ｃ），（Ｂ）和（Ｃ）的含量分别对应于（Ａ）有特定比例。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能获得成形性良好的刮型造型用的铸型的粘合剂组合物和通过刮型造型法制得铸型的方法。
技术介绍
在多品种少量化生产中，中·大型铸型用圆筒状和三维曲面铸型的造型方法包括被称为刮型和旋转型的造型法(称为刮型造型法)，但铸型的管径较大时，在铁制框架内填充堆积混砂，以管的轴心部分为中心使刮板旋转来平整砂粒制得成形铸型。以往使用在作为基材的砂粒中添加了水泥和水的材料及水玻璃等无机粘合剂，但从再利用及造型性考虑，酯硬化型碱性酚醛树脂粘合剂正倍受瞩目。日本专利公开公报平7-265995号揭示了组合使用不同粒度的基材的方法；日本专利公报平9-122819号则揭示了并用皂土的方法。但是，它们都不是表现出混砂的堆积性的造型性良好的材料。专利技术的内容本专利技术涉及包含100重量份碱性酚醛树脂水溶液(A)，合计1～40重量份的有机环氧化合物及/或有机酯化合物(B)和0.1～20重量份的含氧阴离子化合物(C)的刮型造型用粘合剂组合物。此外，还涉及通过采用在100重量份耐火性粒状物中混入了1～10重量份前述本专利技术的刮型造型用粘合剂组合物的混砂的刮型造型法制造铸型的方法。还涉及上述组合物在刮型造型法中的用途。本专利技术通过并用(C)组分和(B)组分，使用于刮型造型法的砂型内部的硬化和表面的硬化的平衡趋于良好，这样堆积性等刮型造型性就得到了飞跃性的提高。此外，砂型内部的硬化主要是由于(B)组分的作用使树脂缩合，而砂型表面的硬化则主要是由于(C)组分和空气中的CO2的作用使树脂缩合所致。专利技术的实施方式(A)组分是酚类和醛类在碱性催化剂存在下进行缩合反应而获得的含有碱性酚醛树脂的水溶液。酚类可采用苯酚、甲酚、二甲苯酚、丁基苯酚、异丙烯基苯酚等烷基苯酚，间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚等多元酚类，双酚A、双酚F等双酚类。从铸型强度和工业生产考虑，较好的是苯酚和双酚A，特别好的是苯酚。这些酚类可单独与醛反应，也可2种以上混合与醛反应。此外，它们还可以和尿素、三聚氰胺及环己烷等能够与甲醛缩合的单体共缩。与酚类结合的醛化合物可采用甲醛、多聚甲醛、糠醛、乙二醛等，其中较好的是甲醛。按照常规方法，在碱性催化剂存在下使选自酚类及双酚类的1种以上(以下称为酚类化合物)和醛类在水系中反应就可制得碱性水溶性酚醛树脂水溶液，碱性催化剂对应于酚类化合物的羟基的摩尔数在0.05～3.0倍摩尔的范围内，较好的是在0.2～1.2倍摩尔的范围内。该摩尔比如果在0.05倍摩尔以上，则硬化速度和铸型强度良好，如果在3.0倍摩尔以下，则能够赋予适度的碱性，这样有利于作业安全。在制备碱性水溶液酚醛树脂水溶液时所用的较好的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂及它们的混合物，但其中特别好的是氢氧化钾。对应于酚类混合物，醛类的比例在1.0～3.0倍摩尔的范围内，较好为1.1～2.0倍摩尔。该摩尔比如果在1.0倍摩尔以上，则与硬化促进剂的相溶性良好，如果在3.0倍摩尔以下，则未反应醛类的残存量减少。(A)组分的固形组分浓度较好为25～95重量％，更好为35～70重量％的水溶液。在培养皿中称取约2g的(A)组分，进行正确的重量测定后，用105℃的干燥机干燥3小时，测定固形组分的重量就可得到(A)组分中的碱性酚醛树脂浓度。为了提高铸型的强度，(A)组分中对应于100重量份(A)组分，还可含有0.1～10重量份公知的硅烷偶合剂，例如，γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷。(B)组分具有使(A)组分硬化的作用。(B)组分中作为有机环氧化合物(具有环氧基的化合物)的代表例包括山梨糖醇聚缩水甘油醚、山梨糖醇酐聚缩水甘油醚、三异氰脲酸三缩水甘油酯、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、丙三醇聚缩水甘油醚、二丙三醇聚缩水甘油醚、聚丙三醇聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、新戊基二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇缩水甘油醚、酚环氧乙烷(以下称为EO)加成物的缩水甘油醚、月桂醇EO加成物的缩水甘油醚、醇(碳原子数1～18)缩水甘油醚、己二酸二缩水甘油醚、邻苯二甲酸二缩水甘油醚。有机环氧化合物在水中的溶解率较好是在20％以上，更好是在70％以上。上述有机环氧化合物在水中的溶解率％(体积比)是指在25℃的室温下10重量份有机环氧化合物溶于90重量份水中的溶解率％。有机环氧化合物较好为选自碳原子数2～20的1元或多元羟基化合物及其衍生物的化合物的缩水甘油醚。该化合物的衍生物包括环氧烷(碳原子数2～4)加成物(平均加成摩尔数1～50)及多元羟基化合物的缩醚。较好的有机环氧化合物为选自碳原子数3～10的脂肪族多元醇及其缩醚的化合物的聚缩水甘油醚，其中特别好的是丙三醇聚缩水甘油醚、二丙三醇聚缩水甘油醚、聚丙三醇聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚。此外，(B)组分中的有机酯化合物包括γ-丁内酯、ε-己内酯等内酯类，乙二醇二乙酸酯、1，2-丁二醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯等碳原子数1～10的1元或多元醇和碳原子数1～10的羧酸形成的有机酯等。其中较好的是碳原子数2～5的多元醇和碳原子1～3的羧酸形成的有机酯，特别好的是乙二醇二乙酸酯和1，2-丁二醇二乙酸酯。(B)组分中的有机酯可单独使用也可2种以上并用。作为(B)组分，在强调可使用时间时最好使用有机环氧化合物，在强调刮平性、压缩强度时最好使用有机酯，在强调耐砂落性、刮平性、压缩强度、可使用时间的平衡时最好并用有机环氧化合物和有机酯，这种情况下，有机环氧化合物/有机酯的重量比最好为100/10～100/150。对应于100重量份(A)组分，(B)组分的用量合计为1～40重量份，更好为10～30重量份。在此范围内能够制得强度足够的铸型，且成本较低。(C)组分包括硼酸及四硼酸钠10水合物(硼砂)、四硼酸钾10水合物、偏硼酸钠、五硼酸钠等硼酸盐等硼酸化合物，或铝酸盐和锡酸盐等，较好的是硼酸和硼砂。对应于100重量份(A)组分，(C)组分的含量一般为0.1～20重量份，较好为3～15重量份。在此范围内能够获得优良的刮型造型性。对应于100重量份耐火性粒状材料，本专利技术的粘合剂组合物的用量为1～10重量份。所得混砂被用于通常的刮型造型法。即，将混砂填入模具中，用刮板将混砂拨成规定形状后，使其硬化就可制得铸型。以往，根据铸造目的可采用各种耐火性粒状材料，例如，天然硅砂、人造硅砂、氧化铝等陶瓷粒、锆砂、铬砂和オルビン砂等。此外，本专利技术的粘合剂组合物中可含有醇类、二醇类、醚醇类等溶剂。具体包括甘油、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、聚乙二醇、聚乙二醇一烷基醚、苯甲醇等。它们可混入(A)组分中。对应于100重量份(A)组分，溶剂用量一般为0.5～30重量份，更好为1.5～10重量份。从提高刮型造型性考虑，本专利技术的粘合剂组合物中可含有选自纤维素衍生物类、蛋白质类、多糖类、聚乙烯类、聚丙烯酸类及聚氨酯类的1种以上水溶性高分子(D)。较好的是选自纤维素衍生物类高分子及聚乙烯吡咯烷酮的1种以上水溶性高分子，所述水溶性高分子(D)对应于100重量份(A)组分的含量一般为0.1～5重量份，更好为0.3～30重量份。对用于刮型造型法的混砂(耐火性粒状材料和粘合剂组合物的混合物)的堆积性和刮平性有本文档来自技高网...

【技术保护点】
刮型造型粘合剂组合物，其特征在于，包含１００重量份的碱性酚醛树脂水溶液（Ａ）、１～４０重量份选自有机环氧化合物及有机酯化合物的至少１种（Ｂ）、０．１～２０重量份的含氧阴离子化合物（Ｃ）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：船田等，京近直喜，
申请(专利权)人：花王株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]