铸模粘结剂组合物和铸模制造工艺制造技术

一个铸模粘结剂组合物，使用结果改善了铸模的初始强度．做为其主要成分的酸硬性树脂，可以从下述物质中选择一种或多种：（ａ）甲阶酚醛树脂，是由一元酚或二元酚化合物与醛类化合物缩聚而得，酚类化合物可以是取代的或非取代的，或是它们的混合物，（ｂ）上述甲阶酚醛树脂与呋喃树脂的混合物，（ｃ）将呋喃树脂与所述酚类和酚类化合物共缩聚得到的树脂，其重均分子量为３００至３０００．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关适用于气硬性铸模的粘结剂组合物和铸模的制造工艺。特别提出了一个改进的粘合剂组合物，它适用于所谓酸硬性冷芯盒，在将耐火砂粒、酸硬性树脂和过氧化物的混合物捏合制成型箱后，将二氧化硫气体或气溶胶输送到冷芯盒中以制成铸模。克隆(Cloning)法已广泛应用在中速或高速的铸模生产上，这种方法是将一个酚醛树脂包覆的粒状耐火材料做成的所谓涂覆树脂砂热硬化成型。为了在铸模生产中节能以及提高铸模生产速度和铸模及铸品的质量，在铸模工业中用冷芯盒法作为铸模生产法来代替克隆法已进行了认真尝试，冷芯盒铸型法是用气体或气溶胶在常温下硬化。冷芯盒法包括两种，一种是酸硬化冷芯盒法，就是以过氧化物为氧化剂用二氧化硫硬化，一种以呋喃树脂为代表的酸硬性树脂;另一种是氨基甲酸酯冷芯盒法，是以叔胺气溶胶为催化剂硬化多元醇与聚异氰酸酯。其中，氨基甲酸酯冷芯盒法有些缺点，就是易于产生浇铸缺陷，如型砂的不良溃裂、夹砂、铸件表面粘砂、针眼和铸模产品里的空穴。与此相反，酸硬化冷芯盒法由于克服了上述缺点而迅速引起人们的注意。酸硬化冷芯盒法与克隆法及氨基甲酸酯冷芯盒法相比有几个突出的优点，如铸模生产节省能量，生产速度高，铸模及模制品质量优良。在酸硬化冷芯盒法中可用的酸硬性树脂包括呋喃树脂、酚醛树脂、脲素树脂及它们的混合物和共缩聚物。除呋喃树脂外，这些树脂实际上是有缺点的，主要在于在酸硬化冷芯盒中铸模初始强度低。此外，自动铸造机是用于中型或大批量的铸模生产中的，在这种情况下，混合料是自动装填並用空气压力或类似方法造型、硬化並在1分钟或更短的时间内连续取出，所装填的混合料内包括用酸硬性树脂和过氧化物包覆与混合的耐火砂。在这种意义上，铸模的低初始强度是致命的缺点。因此，除呋喃树脂外还没有一种酸硬性树脂已在酸硬化冷芯盒生产中实际使用。本专利技术的目的是提供一个铸模粘结剂组合物，其主要成份是酚醛树脂或呋喃树脂与酚醛树脂的混合物或共缩聚物，所得铸模在酸硬化冷芯盒法中的初始强度明显改善，从而大大提高了铸模生产率。做为充分研究的结果，本专利技术者已阐明酸硬性树脂(其主要成份是酚醛树脂或呋喃树脂与酚醛树脂的混合物或共缩聚物)的重均分子量与铸模在酸硬化冷芯盒法中的初始强度有密切的关系，並且发现，控制酸硬性树脂的重均分子量在适当的范围内可以明显改善铸模初始强度，从而大幅度提高铸模生产率。基于这一发现，专利技术者完成了本专利技术。为了克服上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一个铸模粘结剂组合物，其主要成份是酸硬性树脂，可从下述选择一种或多种。(a)缩聚单羟基或二羟基酚类与醛类化合物得到的甲阶酚醛树脂，酚类可以是取代的或非取代的，也可以是它们的混合物，(b)上述甲阶酚醛树脂和呋喃树脂的混合物，(c)共缩聚呋喃树脂，上述酚类化合物和醛类化合物所得到的树脂，其重均分子量为300至3000。本专利技术还提供应用上述组合物制造铸模的工艺。在本专利技术中，以具有分子式(Ⅱ)，符合下述要求的粘结剂组合物为佳。本专利技术粘结剂组合物的使用不仅明显改善了铸模的初始强度从而大大提高了铸模生产率，而且使酚醛树脂在酸硬化冷芯盒法中得到实际应用。酸硬性树脂的重均分子量与铸模的初始强度的关系是与一些复杂的因素之间的平衡紧密相关的，如硬化速率，可湿性、填充性、二氧化硫的扩散性以及它们之间的相互作用。在这种意义上，当粘结剂组合物的重均分子量被控制在适当范围时，就是300至3000，更可取是在400至3000，铸模的初始强度明显得到改善。当重均分子量在此范围之外时，铸模初始强度急剧下降。组合物的重均分子量是用GPC(凝胶渗透色谱)测定的。当测量条件，如柱子及参比物，不相同时，平均分子量有时可能不同，因此确定测量条件是很重要的。本专利技术所采用的测量条件将在实施例中说明。在本专利技术中，当组合物满足下述公式(Ⅱ)要求时，铸模的初始强度会得到更明显的改善。(A+B)/(3×B+K×C)＝0.4→0.7 (Ⅱ)式中，A上述100克粘结剂组合物中，以反应产物的形式及单体形式存在的醛的摩尔量，B100克组合物中，呋喃环的数目，C100克组合物中，酚的羟基数目，K100克组合物中，能与甲醛进行加成反应的酚类化合物的一个分子所含有的邻位和对位总数。铸模的初始强度是由各种因素复杂的平衡关系所决定的，如，可湿性、填充性、硬化速率、硬化过程的分子结构等。上述条件式(A+B)/(3×B+K×C)尤其与硬化过程中固化反应速率和分子结构紧密相关的，因此极大地影响铸模的初始强度。该式的合适范围是0.4至0.7。如果超出此范围，制得的铸模初始强度降低。这样本专利技术出乎意料地改进了用苯酚一呋喃树脂所制成的铸模的初始强度。本专利技术中，组合物的重均分子量为400至3000更为可取。组合物可以两种类型的液体形式存在。组合物中含有重量为10%或更少的水较为适当，也可以含有重量为1%或更少的碱金属和碱土金属，PH值可在5至7的范围内。可用于本专利技术的非取代的或取代的，单羟基或二羟基的酚类化合物的实例包括有苯酚、甲酚、二甲酚、丁基酚、壬基酚、间苯二酚、甲叉双酚和儿茶酚。优先选用的酚类化合物具有一般式(Ⅰ) (式中R1和R2是氢原子或含1至9个碳原子的烃基)更优先选用的是从苯酚、甲酚、二甲酚中挑选出的至少一种酚类化合物。K值是能与甲醛进行加成反应的酚类化合物一个分子中邻位和对位的总数。对于苯酚、间-甲酚、3，5-二甲酚来说，K值是3。对两种或多种酚类化合物的混合物来说，K值取为与混合比相应的平均值。本专利技术的呋喃树脂是酸硬性树脂，主要含有糠醇、糠醇与乙醛缩聚物、糠醇缩聚物、糠醇与尿素和乙醛的缩聚物、糠醇与三聚氰胺和乙醛的缩聚物，或类似物，对此，並不特别受限制。本专利技术可用的醛类包括芳香醛和脂肪醛，脂肪醛更为可取。至少要从甲醛、多聚甲醛、乙二醛和乙醛中选择一种做为适用的脂肪醛。从多聚甲醛、甲醛和上述部份醛类(这些醛类至少有一种是用其他醛改性的，如用乙二醛或乙醛)中选择一种是更为优越的。通常醛不仅包含在它们与酚的缩聚物中，也包含在呋喃树脂中，因此，在上述条件式中的醛包括这两类。虽然本专利技术粘结剂组合物主要成份是酚醛树脂与呋喃树脂的混合物或共缩聚物，但也可以与其他物质混合或共缩聚，例如与做为改性剂的尿素和醛缩聚而成的脲素，或与至少一种已知的改性剂混合或共缩聚。已知改性剂的实例包括聚合物和齐聚物，如香豆酮-茚树脂、石油树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、聚乙烯醇、环氧树脂、聚乙烯/醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、聚丁二烯、聚醚、聚乙烯亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、苯氧基树脂、醋酸纤维素、二甲苯树脂、甲苯树脂、聚酰胺、苯乙烯树脂、聚乙烯醇缩甲醛、丙烯酸树脂、聚氨酯和尼龙;改性剂也包括天然物质，如木质素、木质素磺酸、松香、甘油三松香酸酯、植物油、沥青、重油、槚如坚果壳油、香草醛和丹宁;还包括糖类及其衍生物，如淀粉、玉米淀粉、葡萄糖和糊精;反应剩余物和付产物，如间苯二酚残留物、甲酚剩余物，2，2，4-三甲基-4-(羟基苯)香豆酮和异丙烯基酚之间反应的付产物和对苯二酸乙二醇之间反应的付产物;还包括多元醇，如聚乙二醇;酮类，如丙酮、环己酮及苯乙酮，以及它们与醛的缩聚物;氨基或亚氨基化合物，如双氰胺、丙烯酰胺、硫脲和它们与醛的缩聚物;醛类化合物，如糠醛和乙二醛;还有酯类化合物，如异氰脲酯和不饱和本文档来自技高网...

【技术保护点】
铸模粘结剂组合物，其主要成份是酸硬性树脂，可从下以选择一种或多种：（ａ）甲阶酚醛树脂，是缩聚一元酚或二元酚类化合物与醛类化合物得到的，酚类化合物可以是取代的或非取代的，也可以是它们的混合物，（ｂ）上述甲阶酚醛树脂与呋喃树脂混合物，（ ｃ）将呋喃树脂、上述的酚类和醛类化合物共缩聚得到的树脂，该树脂的重均分子量为３００至３０００。

【技术特征摘要】
JP 1985-7-29 167,262;JP 1985-7-29 167,2631.铸模粘结剂组合物，其主要成份是酸硬性树脂，可从下以选择一种或多种(a)甲阶酚醛树脂，是缩聚一元酚或二元酚类化合物与醛类化合物得到的，酚类化合物可以是取代的或非取代的，也可以是它们的混合物，(b)上述甲阶酚醛树脂与呋喃树脂混合物，(c)将呋喃树脂、上述的酚类和醛类化合物共缩聚得到的树脂，该树脂的重均分子量为300至3000。2.按照权利要求1所述的粘合剂组合物满足下述要求(A+B)/(3×B+K×C)＝0.4→0.7式中，A100克铸模粘结剂组合物中醛的摩尔量，包括反应产物和单体中的醛，B100克组合物中呋喃环的数目，C100克组合物中酚类的羟基数目，K一个能与甲醛起加成反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥春水，泽益男，木内一彦，宫端洋治，
申请(专利权)人：花王奎克株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]