JP3518610B2 - 耐火物用フェノール樹脂組成物 - Google Patents
耐火物用フェノール樹脂組成物Info
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Description
をはじめとする各種耐火物の結合剤として使用される耐
火物用フェノ−ル樹脂組成物に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、不焼成煉瓦、焼成煉瓦をはじめと
する各種耐火物の結合剤として、低公害で取扱い易く乾
燥強度及び焼成強度等各種特性に優れたフェノ−ル樹脂
が多用されている。耐火物用の結合剤として用いられる
フェノ−ル樹脂としては、ノボラック型又は/及びレゾ
−ル型の液状又は/及び粉末の樹脂が、単独または併用
のかたちで使用されている。代表的な例を挙げると、ノ
ボラック型フェノ−ル樹脂をあらかじめエチレングリコ
−ル等の溶剤に溶解した液状樹脂が単独又はヘキサメチ
レンテトラミンとの併用で使用されたり、水溶媒又はエ
チレングリコ−ル等の溶剤を含有した液状レゾ−ル樹脂
が単独で使用されたり、ノボラック型又はレゾ−ル型の
粉末フェノ−ル樹脂がメタノ−ル、エチレングリコ−ル
等の湿潤剤又は液状の各種フェノ−ル樹脂との併用で使
用されている。 【0003】以上のように、さまざまなタイプのフェノ
−ル樹脂が各種耐火物用の結合剤として使用されている
が、これら通常のフェノ−ル樹脂の欠点として、高温域
での耐酸化性に乏しいことがあげられる。特に、フェノ
−ル樹脂を結合剤として用いている耐火物は、高温で酸
化され易い黒鉛を骨材として含有するものが大部分であ
り、耐酸化性向上が大きな課題となっている。耐酸化性
改良の手段として、例えば、不焼成マグネシアカ−ボン
煉瓦等の耐火物については、金属シリコン、金属アルミ
のような金属粉を添加するという方法が採られている。
金属粉の添加によって、800-1000℃以上の温度域での耐
酸化性は向上するが、フェノ−ル樹脂の熱分解温度域で
ある400-700℃では、前記の金属粉が溶融しないため酸
化防止効果がほとんどない。また、耐酸化性向上のため
にホウ素酸化物を骨材と結合剤との混練時に添加する方
法が考えられるが、ホウ素酸化物の分散が十分でないた
め多量に添加しないと効果が乏しく、多量に添加した場
合、耐火度の低下等耐火物としての諸特性を損なう恐れ
がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は、
フェノ−ル樹脂自体の耐酸化性を向上させる方法につい
て鋭意検討した結果、本発明を完成するに至ったもので
ある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、フェノ−ル類
とアルデヒド類との付加縮合反応終了後脱水処理の前
に、フェノール類100重量部に対してホウ酸を5〜3
0重量部配合してなることを特徴とする高温域での耐酸
化性に優れた耐火物用フェノ−ル樹脂組成物に関するも
のである。本発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成物を製
造するために使用するフェノ−ル類には、フェノ−ル、
クレゾ−ル、キシレノ−ル、エチルフェノ−ル、プロピ
ルフェノ−ル、カテコ−ル、レゾルシン、ハイドロキノ
ン、ビスフェノ−ルA、その他各種アルキルフェノ−ル
などがあり、さらに、これらのフェノ−ル類を製造する
際の副生物も含まれ、これらを単独または2種類以上組
み合わせて使用する。一方、アルデヒド類としては、ホ
ルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ベンズアルデ
ヒド等を使用する。ホウ素酸化物としては、ホウ酸、無
水ホウ酸、酸化ホウ素、メタホウ酸等を使用するが、中
でも、ホウ酸(H3BO3)がフェノ−ル樹脂との相溶
性の点などから特に好ましい。また、ホウ酸を用いた場
合のホウ酸の添加量については、フェノ−ル類100重
量部に対して5〜30重量部が好ましい。ホウ酸の添加
量が5重量部未満の場合、耐酸化性向上効果が十分でな
いことがあり、一方、30重量部を越える場合、フェノ
−ル樹脂との相溶性が乏しく分離現象を起すことがあ
る。 【0006】フェノ−ル類とアルデヒド類とを付加縮合
反応する際の触媒としては、樹脂のタイプに応じて、蓚
酸、塩酸、硫酸等の酸類、酢酸亜鉛等の金属塩類、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸
化カルシウム等のアルカリ類、アンモニア、トリエチル
アミン等のアミン類を単独又は2種以上の併用で使用す
る。液状フェノ−ル樹脂を製造する場合では、溶剤とし
てメタノ−ル、エタノ−ル等のアルコ−ル類、エチレン
グリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、プロピレングリコ
−ル、ジプロピレングリコ−ル等のグリコ−ル類の他、
エ−テル類、エステル類、エ−テルテステル類、ケトン
類等各種のものを単独又は2種以上の併用で使用できる
が、ホウ酸との相溶性の面から、水酸基(−OH)を持
ったアルコ−ル類、グリコ−ル類等が主体であることが
好ましい。本発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成物を製
造する際、ホウ酸は、フェノ−ル類とアルデヒド類の付
加縮合反応の後で脱水処理する前に添加する。ホウ酸の
添加時期が付加縮合反応以前の場合、ホウ酸がフェノ−
ル類とアルデヒド類との付加縮合反応に関与して、設計
どおりの樹脂が得られないため好ましくない。また、粉
末樹脂の製造において、粉砕時等にホウ素酸化物をドラ
イミックスすることは、均一分散性の面からみて好まし
くない。 【0007】 【実施例】以下本発明を実施例を用いて具体的に説明す
る。文中に記載されている「部」及び「%」は、すべて
「重量部」及び「重量%」である。 実施例1 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン776部及び10
%水酸化ナトリウム水溶液50部を仕込み、85℃で2
時間反応させた。60℃に冷却後ホウ酸150部を添加
し、次いで、60〜80mmHgの減圧下で内温75℃
となるまで脱水を行った。内温が75℃になった時点で
常圧に戻して、エチレングリコ−ル750部及びメタノ
−ル100部を添加混合し、耐火物用フェノ−ル樹脂組
成物を得た。この樹脂は常温で液状であり、25℃にお
ける粘度は 0.4Pa・sであった。 実施例2 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン587部及び35
%塩酸2部を仕込み、還流条件下で3時間反応させた。
60℃に冷却後ホウ酸200部を添加し、次いで、60
〜80mmHgの減圧下で内温140℃となるまで脱水
を行った後取り出し、融点80℃の固形ノボラック型フ
ェノ−ル樹脂を得た。この樹脂1000部とヘキサメチ
レンテトラミン100部とを混合粉砕して、耐火物用フ
ェノ−ル樹脂組成物を得た。この樹脂は常温で粉末であ
り、平均粒径35μm、融点86℃であった。 実施例3 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン560部及び蓚酸
10部を仕込み、還流条件下で3時間反応させた。60
℃に冷却後ホウ酸100部を添加し、次いで、60〜8
0mmHgの減圧下で内温130℃となるまで脱水を行
った。内温が130℃になった時点で、常圧に戻してエ
チレングリコ−ル650部を添加混合し、耐火物用フェ
ノ−ル樹脂組成物を得た。この樹脂は常温で液状であ
り、25℃における粘度は 7.0Pa・sであった。 【0008】比較例1 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン1034部及び1
0%水酸化ナトリウム水溶液100部を仕込み、85℃
で3時間反応させた。60℃に冷却後酢酸15部を添加
し、次いで、60〜80mmHgの減圧下で内温75℃
となるまで脱水を行った。内温が75℃になった時点で
常圧に戻して、エチレングリコ−ル700部を添加混合
し、液状フェノ−ル樹脂を得た。この樹脂の25℃にお
ける粘度は 0.5Pa・sであった。 比較例2 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン733部及び35
%塩酸2部を仕込み、還流条件下で3時間反応させた。
次いで、60〜80mmHgの減圧下で内温140℃と
なるまで脱水を行った後取り出し、融点80℃の固形ノ
ボラック型フェノ−ル樹脂を得た。この樹脂1000部
とヘキサメチレンテトラミン100部とを混合粉砕し
て、粉末フェノ−ル樹脂を得た。この樹脂は常温で粉末
であり、平均粒径33μm、融点87℃であった。 比較例3 撹拌機、還流冷却器及び温度計付きの反応装置に、フェ
ノ−ル1000部、37%ホルマリン604部及び蓚酸
10部を仕込み、還流条件下で3時間反応させた。次い
で、60〜80mmHgの減圧下で内温130℃となる
まで脱水を行った。内温が130℃になった時点で常圧
に戻して、エチレングリコ−ル650部を添加混合し液
状フェノ−ル樹脂を得た。この樹脂の25℃における粘
度は 7.5Pa・sであった。 【0009】〈熱天秤による比較〉図1に実施例1に記
載した本発明の耐火物用フェノール樹脂組成物と比較例
1に示した通常の液状フェノ−ル樹脂の空気中での熱天
秤の比較デ−タを、また、図2に実施例2に記載した本
発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成物と比較例2に示し
た通常の粉末フェノ−ル樹脂の空気中での熱天秤の比較
デ−タを示した。 (測定条件) ・測定機器:理学電機製 示差熱天秤 ・雰囲気 :空気中 ・昇温速度:5℃/分 これらのデ−タから明らかなように、通常のフェノ−ル
樹脂に比較して、本発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成
物は、熱分解温度が高温側にシフトし、課題であった4
00〜700℃での耐酸化性に優れている。 【0010】〈実用試験〉実験用万能混練機にマグネシ
アクリンカー粗粒(1〜3mm)1800部、マグネシ
アクリンカ−微粉(0.3mm以下)600部、りん状黒
鉛600部、実施例3に記載した耐火物用フェノール樹
脂組成物又は比較例3に記載した液状フェノ−ル樹脂1
20部、ヘキサメチレンテトラミン12部を入れ、25
℃で60分間混練した。次いで、混練物120gを15
×25×100mmの金型にとり、9.8×107Paの
圧力をかけて成形し、得られた試験片を170℃で12
時間乾燥した。さらに、この試験片について空気中で5
00℃、3時間加熱処理を行った。そして、170℃乾
燥後及び500℃加熱処理後それぞれの試験片につい
て、かさ比重、気孔率、曲げ強度を測定した。結果を表
1に示す。 【0011】 【表1】【0012】表1から明らかなように、比較例3で示さ
れる通常のフェノ−ル樹脂に比較して、実施例3で示さ
れる本発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成物は、特に5
00℃加熱処理後の曲げ強度が大きく、この温度域で酸
化劣化が起こりにくいことがわかる。 【0013】 【発明の効果】本発明の耐火物用フェノ−ル樹脂組成物
を各種耐火物の結合剤として用いた場合、従来の耐火物
用フェノ−ル樹脂結合剤の欠点であった高温域での耐酸
化性が改良され、耐用性に優れた耐火物を製造すること
ができる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 フェノ−ル類とアルデヒド類との付加縮
合反応終了後脱水処理の前に、フェノール類100重量
部に対してホウ酸を5〜30重量部配合してなることを
特徴とする耐火物用フェノ−ル樹脂組成物。
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JP06468192A JP3518610B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 耐火物用フェノール樹脂組成物 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06468192A JP3518610B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 耐火物用フェノール樹脂組成物 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06468192A Expired - Lifetime JP3518610B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 耐火物用フェノール樹脂組成物 |
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