JPH0250070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は有機添加物を含有することによ
つて改善された使用技術的性質を有する、ケイ酸
アルカリ金属水溶液をベースとするバインダ組成
物である。更に本発明の目的は改善された強度、
すなわち特に改善された早期強度を有する成形
体、特に鋳造用の鋳型および／または中子の製法
であり、該方法で前記のバインダを使用する。 ケイ酸アルカリ金属水溶液をベースとしたバイ
ンダ組成物は昔から知られており、広範に実地で
使用されている。かかるバインダ組成物は例えば
鉱物性絶縁物、含浸剤、コーチング物質、塗料お
よびパテの製造並びに木材、紙、セラミクおよび
鉱物性物質の接着に使用される。使用されるケイ
酸アルカリ金属溶液、特にケイ酸ナトリウム溶液
は一般にSiO₂：Me₂O（Me＝ナトリウムおよび／
またはカリウム）のモル比が2.0：１〜3.4：１の
範囲にあり、かつ固体含量35〜50重量％を有す
る。 かかるバインダは同様に金属鋳造用の成形体の
製造にも使用される。その際通常有利にSiO₂：
Me₂Oのモル比2.0：１〜2.9：１を有するケイ酸
アルカリ金属水溶液を微細な鋳物砂、例えば砂と
混合し、得られる混合物を所望の型に入れ、かつ
好適な硬化剤を用いて固める。このための好適な
硬化剤は例えば二酸化炭素ガスである。 かかるバインダ組成物ないしはかかる方法の主
要な欠点は、調製された混合物の流動性が、複雑
な中空型に混合物をすき間なく充填するには十分
でなく、ガス吹付けした中子の１時間以内の早期
強度が運送するには小さすぎ、かつ仕上がつた型
および中子が鋳造後壊すのにきわめて困難である
ことである。 鋳造実施後の成形体の破壊を容易にするために
かかるバインダに例えば種々の炭水化物、例えば
糖、糖みつ、でんぷんまたはでんぷん−もしくは
セルロース誘導体が添加される。しかしかかる添
加物のいずれもガス吹付けされた成形体の早期強
度に正の作用を及ぼさない。 例えば西ドイツ特許出願公開第2750294号公報
からケイ酸アルカリおよび炭水化物を含む水溶液
の形状のバインダが知られており、該バインダは
グリカン、グリカン少糖類、グリカニトール、少
糖類のグリカニトール誘導体、単糖類および二糖
類およびその誘導体の群類からのほぼ水溶性の炭
水化物並びに炭水化物と水溶性の錯化合物を形成
し得る、ホウ素、錫、ゲルマニウム、テルルまた
は砒素のオキシアニオンを含む。 PCT特許出願（国際公開）WO80／01767およ
びWO80／01768には単一、二一および多糖類ま
たはその誘導体の群類からの水溶性炭水化物並び
に尿素（WO80／01767）ないしはフエノール基
１、２、または３個を有する化合物、フエノール
基を有する多核炭化水素およびフエノール酸の群
類から選択されるフエノール性化合物（WO80／
01768）を含有する、ケイ酸アルカリ金属水溶液
をベースとしたバインダ組成物が記載されてい
る。 西ドイツ国特許出願公開第2856267号公報の目
的はアニオン活性および／または非イオン界面活
性剤１種以上を添加した、ケイ酸アルカリの水溶
液の形状の、鋳型および中子製造用の鋳物砂用の
非自己硬化性バインダである。かかる添加物はバ
インダの流動性を改善する。 本発明の課題は、特に硬化剤として二酸化炭素
を使用して鋳造用の成形体を製造するのに好適で
あり、かつ調製したての砂混合物の流動性を良好
にし、かつ硬化しかつ取り出した成形体に改善さ
れた早期強度、良好な最終強度並びに鋳造実施の
十分に良好な崩壊挙動を与える、ケイ酸アルカリ
金属水溶液をベースとするバインダを開発するこ
とである。 したがつて本発明の目的は、SiO₂：Me₂Oのモ
ル比が2.4：１〜3.4：１であり、ここでMeはナ
トリウムおよび／またはカリウムを表わし、かつ
固体含量35〜50重量％を有するケイ酸アルカリ金
属水溶液をベースとし、有機添加物を含有するバ
インダであり、該バインダがトリエタノールアミ
ンを全バインダ組成物に対して0.1〜２重量％含
有することを特徴とする。 意想外にもバインダへのトリエタノールアミン
のかかる添加が硬化前の砂混合物に良好な流動性
を与え、かつ鋳造実施後の成形体の良好な崩壊値
をもたらすのみならず、特に硬化した成形体の早
期強度を著しく改善することが判明した。ここで
早期強度とはガス吹付けした成形体の硬化１時間
後の圧縮強さをいう。二酸化炭素を吹付けること
により成形体の比較的短かい硬化時間後ですら既
り十分な初期圧縮強さが得られ、これは硬化した
成形体の取扱いおよび運搬を著しく容易にする。
本発明によるバインダ組成物を用いて調製された
砂混合物の卓越した流動性はその他の技術的経費
を必要とせずに複雑な中空型への完全な充填を可
能にする。更に本発明によるバインダを用いて得
られる成形体はきわめて良好な鋳造後の崩壊挙動
を示す。 かかるバインダへのトリエタノールアミンの本
発明による添加の効果は、モノエタノールアミン
またはジエタノールアミンの添加では所望の効果
が不十分な程度でしか得られないために一層意想
外である。 それとは異なりトリエタノールの添加は全バイ
ンダ組成物に対して既に0.1重量％の量で有効で
あると示された。トリエタノールアミン添加量の
２重量％の本発明による上限はSiO₂：MeO₂のモ
ル比2.4：１を有し、かつ市販の濃度のケイ酸ア
ルカリ金属溶液中のトリエタノールアミンの最大
溶解性によつて決められる。更に本発明によれば
SiO₂：Me₂Oのモル比が2.4：１よりも大きい、例
えば3.4：１のケイ酸アルカリ金属溶液中でより
大量のトリエタノールアミンを有利に使用するこ
ともできる。水で著しく希釈したケイ酸アルカリ
金属溶液でSiO₂／Me₂Oモル比2.4：１を有するも
のの場合にもより大きなトリエタノールアミンの
添加量が可能であり、かつ有利である。このこと
はバインダ組成物に付加的に常用の溶解助剤、例
えばクモルスルホン酸ナトリウム、ソルビツトま
たはグリコールが添加されている場合により該当
する。 本発明によるバインダを用いて製造された成形
体は更に減少された吸湿性並びに良好なエツジ部
分の強度に優れている。 所望により本発明によるバインダには調製され
た砂混合物の流動性を一層高める観点からアニオ
ン活性および／または非イオン界面活性剤を公知
方法で添加してもよい。更に本発明によるバイン
ダは所望により更に常用の崩壊促進剤、例えば炭
水化物、例えば糖、糖みつ、でんぷんまたはでん
ぷん−もしくはセルロース誘導体を含んでいても
よい。 粘結された成形体の耐水性は既にケイ酸リチウ
ムの僅かな添加量によつて増加させることができ
る。 本発明によるバインダで使用されるケイ酸アル
カリ金属溶液の基礎は一般にそのモル比と固体含
量が前記の値の範囲内にある常用の水ガラス溶
液、例えばケイ酸ナトリウム溶液および／または
ケイ酸カリウム溶液である。しかし相応するケイ
酸アルカリ金属水溶液は粉末状の水溶性ケイ酸ア
ルカリ金属を溶解しても得られる。良好な結合能
の点で本発明によるバインダは有利にSiO₂対
Me₂Oのモル比2.4：１〜2.9：１（ここでMeはナ
トリウムおよび／またはカリウムを表わす）を有
するケイ酸アルカリ金属を含有する。特に本発明
によるバインダ中でナトリウム／カリウム混合ガ
ラス、すなわちケイ酸ナトリウム／ケイ酸カリウ
ム溶液を使用することが硬化した成形体のきわめ
て良好な早期強度の点で特に有利であると示され
た。 上述したように本発明によるバインダは有利に
鋳造用成形体、特に鋳型および／または中子を微
細な鋳物砂、有利に石英砂から硬化剤として二酸
化炭素を使用して製造するために使用される。か
かる成形体の製造は自体公知の方法で行なわれ
る：一般に本発明によるバインダ３〜６重量％を
微細な鋳物砂、通常石英砂と強力に混合し、かつ
二酸化炭素を使用して硬化させる。 しかし本発明によるバインダはケイ酸アルカリ
金属水溶液をベースとするバインダが通常使用さ
れる全ての目的に同様に使用することができる。 次いで実施例につき本発明を詳説する。 例 １ 使用されるバインダは次の組成を有する： SiO₂：Ma₂Oのモル比2.57：１および固体含量
41.65重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液
90重量％ 20重量％のトリエタノールアミン水溶液５重量％ 脱イオン化水 ５重量％ バインダは水溶液を混合することにより得られ
る。 成形体を製造するためにバインダは次のように
して使用される： 石英砂（粒度F32）1000重量部を前記のバイン
ダ40重量部と２分間強力に混合する。引続き得ら
れる混合物170ｇをゲオルグ・フイシヤー製突固
め装置〔ゲオルグ・フイシヤーアクチエンゲゼル
シヤフト製、シヤフハウゼン（スイス）在〕で３
度ランマー打ちすることにより高さ60mmおよび直
径50mmの円筒状中子を成形し、かつ圧縮する。得
られる中子を次に二酸化炭素を吹き込んで（28
／分、25℃で５秒間、導管圧1.5バール）硬め
る。 室温で１時間貯蔵後の成形体の圧縮強さ（早期
強度）をゲオルグ・フイシヤー製圧縮強さ試験機
（スイス、シヤフハウゼン在ゲオルグ・フイシヤ
ー・アクチエンゲゼルシヤフトにより製造）を用
いて測定する。 結果を次表に掲げる。 流動性の測定のために調製したての砂／バイン
ダ混合物170ｇをPFB型流動性試験機（スイス、
シヤフハウゼン在ゲオルグ・フイシヤー・アクチ
エンゲゼルシヤフト製）に秤量して入れ、引続き
突固め装置に装入し、かつランマー打ち３度によ
つて圧縮する。ラム棒の指示値を読取り、かつ流
動性Ｆを式：Ｆ％＝6.66・（60−読取り指示値）
により計算する。 成形体の崩壊性の測定は大ていの場合実験室条
件下では数量的に行なうことはできない、それと
いうのも熱処理された中子は大ていこれを圧縮試
験装置に運ぶために接触または試験する際に既に
壊れるからである。そのために次のような試験方
法により試験した：前記の条件下で製造された成
形体を室温および50％の相対大気湿度で72時間貯
蔵し、次いで720℃ないしは900℃でそれぞれ２分
間熱処理し、引続きゲオルグ・フイシヤー製圧縮
強さ試験装置で調べた。その際測定された結果を
同様に次表に挙げる。 以下の例の結果は特別に記載のない限り同じ操
作および試験条件下で得られた。測定された結果
は同様に次表に挙げる。 例 ２ 例１によるケイ酸ナトリウム溶液90重量％にト
リエタノールアミンの20重量％水溶液0.5重量％
および脱イオン化水9.5重量％を加える。 例 ３ SiO₂：Me₂Oのモル比2.47：１および固体含量
47.3重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液90重量
％に20重量％−トリエタノールアミン水溶液10重
量％を加える。 例 ４ SiO₂：Me₂Oのモル比2.47：１および固体含量
47.3重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液80重量
％並びにSiO₂：K₂Oのモル比2.88：１および固体
含量41.1重量％を有するケイ酸カリウム溶液20重
量％から成るアルカリ金属ケイ酸塩溶液90重量％
に20重量％−トリエタノールアミン水溶液10重量
％を加える。 比較例 １ 前記の例と異なりこの比較例はジエタノールア
ミンを含有する。 SiO₂：Na₂Oのモル比2.47：１および固体含量
47.2重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液90重量
％に30重量％−ジエタノールアミン水溶液10重量
％を加える。 比較例 ２ この例のバインダはトリエタノールアミンを含
まない。 SiO₂：Me₂Oのモル比2.47：１および固体含量
47.3重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液90重量
％に脱イオン化水10重量％を加える。 流動性、鋳造による成形品の早期強度および崩
壊挙動に関する前記の例の結果を次表にまとめ
る。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ SiO₂：Me₂Oのモル比が2.4：１〜3.4：１で
   あり、ここでMeはナトリウムおよび／またはカ
   リウムを表わし、かつ固体含量35〜50重量％を有
   するケイ酸アルカリ金属水溶液をベースとし、有
   機添加物を含有するバインダにおいて、該バイン
   ダが全バインダ組成物に対してトリエタノールア
   ミン0.1〜２重量％を含有することを特徴とする、
   ケイ酸アルカリ金属水溶液をベースとするバイン
   ダ。 ２ SiO₂：Me₂Oのモル比が2.4：１〜2.9：１で
   あり、ここでMeがナトリウムおよび／またはカ
   リウムを表わす、ケイ酸アルカリ金属を含有す
   る、特許請求の範囲第１項記載のバインダ。