JPH0593127A - アルカリ性のレゾール型フエノール・アルデヒド樹脂結合剤組成物 - Google Patents

アルカリ性のレゾール型フエノール・アルデヒド樹脂結合剤組成物

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JPH0593127A
JPH0593127A JP4072373A JP7237392A JPH0593127A JP H0593127 A JPH0593127 A JP H0593127A JP 4072373 A JP4072373 A JP 4072373A JP 7237392 A JP7237392 A JP 7237392A JP H0593127 A JPH0593127 A JP H0593127A
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pyrrolidone
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resin
binder
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ガーリイ、スミス
Martin Bradley
マーチン、ブラドレイ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の結合剤組成物は、これを鋳物砂と混合
してこの混合物で鋳型又は中子を作った場合、ガス処理
をしたあとの強度が弱かったり、保存中に強度が低下し
たり、塗型剤を塗布して実用に供しようとすると、強度
が低下したりする等の欠点があったので、この欠点を改
良することを目的とする。 【構成】 レゾール型のフェノール・アルデヒド樹脂の
アルカリ性水溶液と、その樹脂と安定な複合体を生成す
ることのできるオキシアニオンと、ピロリドン又はN−
置換ピロリドンとを含んだ結合剤組成物であって、上記
樹脂の水溶液中に存在するアルカリの量が、樹脂とオキ
シアニオンとの間で安定な複合体の生成することを実質
的に防ぐに充分な量となっている結合剤組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アルカリ性のレゾー
ル型フェノール・アルデヒド樹脂結合剤組成物に関する
ものであり、また鋳造用鋳型又は中子のような粒子状材
料の成形体製造という用途に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ヨーロッパ特許公開第0323096A
号公報は、レゾール型フェノール・アルデヒド樹脂のア
ルカリ性水溶液と、その樹脂とオキシアニオンとの間で
安定な複合体を生成することのできるオキシアニオンと
から成る結合剤組成物を記載している。また、ヨーロッ
パ特許公開第0323096A号公報は、鋳造用鋳型又
は中子のような粒子状材料の成形体を製造する方法を記
載しており、そこでは粒子状材料と結合剤組成物との混
合物を所望の形に成形し、その後この成形体を二酸化炭
素ガスを通して、オキシアニオンを樹脂と反応させて安
定な複合体を生成させ、それによって樹脂を硬化させて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題及び課題解決のための手
段】その結合剤組成物がさらにピロリドン又はN−置換
のピロリドンを含んでいると、結合剤組成物の性能がさ
らに改善されることが、今回見出された。
【0004】この発明によると、レゾール型のフェノー
ル・アルデヒド樹脂のアルカリ性水溶液と、上記樹脂と
反応して安定な複合体を生成することができるオキシア
ニオンとを含んだ結合剤組成物であって、上記溶液内に
存在するアルカリの量が、樹脂とオキシアニオンとの間
で安定な複合体を作るのを実質的に防ぐのに充分であ
り、さらに上記結合剤組成物が、ピロリドン又はN−置
換ピロリドンを含んでいることを特徴とする結合剤組成
物が提供される。
【0005】この発明の別の特徴によると、粒子状材料
の成形体を製造する方法が提供されるが、その方法は、
レゾール型のフェノール・アルデヒド樹脂のアルカリ性
水溶液と、上記樹脂と反応して安定な複合体を生成する
ことのできるオキシアニオンと、ピロリドン、又はN−
置換ピロリドンとを含むことを特徴とする結合剤と、粒
子状材料との混合物を所望の形に成形し、成形体内に二
酸化炭素ガスを通してオキシアニオンを樹脂と反応させ
て安定な複合体を生成させ、それによって樹脂を硬化さ
せるという方法である。
【0006】この発明に係る結合剤組成物と方法とは、
鋳造用鋳型と中子とを作るのにとくに価値があるので、
その用途についてこの発明を説明する。
【0007】この発明に係る結合剤組成物に使用するの
に適したフェノール・アルデヒド樹脂、オキシアニオ
ン、並びにそのフェノール・アルデヒド樹脂を製造する
に適した方法は、ヨーロッパ特許公開第0323096
A号公報に記載されているので、ここではその公報の開
示を参照して組み入れる。
【0008】N−置換ピロリドンの適当な例は、N−メ
チル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、
及びN−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリドンで
ある。
【0009】結合剤組成物中に含まれるピロリドン又は
N−置換ピロリドンの最も適当な量は、使用される樹脂
の組成により、また使用される特定なピロリドン化合物
によって異なるが、普通は結合剤組成物の重量を基準と
して1−10重量%の範囲内にあり、好ましくは2−5
重量%の範囲内にある。
【0010】ピロリドン化合物の存在は、鋳造用鋳型及
び中子製造用結合剤としての結合剤組成物の性能に、1
又は2以上の有利な効果を及ぼすが、それは用いられる
特定の樹脂と特定のピロリドン化合物との組成によって
異なる。
【0011】有利な効果は次のとおりである。 (i) 二酸化炭素ガスを使用してガス処理した直後の鋳
型又は中子の強度が改善される。 (ii) ガス処理後使用されるまで、例えば24時間又は
それ以上貯蔵されると、鋳型又は中子の強度が改善され
る。 (iii) アルコール性塗型剤を塗布し、燃焼乾燥させて貯
蔵すると、鋳型又は中子の強度が改善される。 (iv) 混合砂の流動性が増す。 (v) 鋳型又は中子の表面仕上げ及びかどの硬さが改善
される。
【0012】この発明に係る結合剤組成物は、またシラ
ンを含むことが望ましく、そのシランは例えばガンマア
ミノプロピルトリエトキシシラン、 N−(2−アミノ
エチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、フ
ェノールトリメトキシシラン又はガンマグリシドキシプ
ロピルトリメトキシシランであり、通常結合剤組成物の
重量を基準として0.2−1.0重量%の量を含むこと
が好ましい。
【0013】下記の実施例は、この発明を具体的に説明
するためのものである。
【0014】
【実施例1】下記の組成物からレゾール型フェノール・
ホルムアルデヒド樹脂を合成した。 フェノール 800.00g 91%W/Wパラホルムアルデヒド 642.20g 50%W/W水酸化ナトリウム溶液 40.85g F:Pモル比 2.3 :1 OH:Pモル比 0.06:1 出発組成物中の水 5.2 %W/W
【0015】下記の操作を行った。 1.フェノールを投入し、溶融する。 2.パラホルムアルデヒドと、1部の水酸化ナトリウム
溶液とを投入し、1分間に1℃の割合で60−65℃ま
で加熱する。 3.冷却して発熱反応を押さえ、残りの水酸化ナトリウ
ム溶液を1時間かけて添加する間、60−65℃に維持
する。 4.1分間に1℃の割合で75℃まで加熱する。 5.30分間75℃に維持する。 6.1分間に1℃の割合で85℃まで加熱する。 7.ペイント、リサーチ、アソシエーション、バブル、
ビスコーシティ、チューブズ(Paint Research Associa
tion Bubble Viscosity Tubes)を使って、15gの50
%W/W水酸化カリウム溶液で薄めた25gサンプル上
で測定したとき、樹脂が25℃で4000−6000セ
ンチポイズの粘度に達するに充分な時間85℃に維持す
る。
【0016】この樹脂を用いて、重量で下記組成を持っ
た基本結合剤(1)を作った。 樹脂 25 部 50%水酸化カリウム溶液 35 部 硼砂 5.5 部 ガンマアミノプロピルトリエトキシシラン 0.39部
【0017】この樹脂に水酸化カリウム溶液を加え、発
熱反応による温度上昇を制御し、樹脂を冷却した。硼砂
を樹脂中に加え、それが溶解するまで混合した。その後
30℃以下の温度でシランを加えた。
【0018】98重量%の基本結合剤1に2重量%のN
−メチル−2−ピロリドンを溶解して、基本結合剤1の
一部から結合剤組成物2を作った。
【0019】下記の操作により、鋳物砂用結合剤として
この2つの結合剤をテストした。
【0020】砂の重量を基準として3重量%の結合剤を
チェルフォード(Chelford)60の砂(AFS粒度指数6
2)と混合し、この混合物を使用してAFS 50mm
×50mm直径の標準の円柱状中子を作った。砂の温度
は19−20℃であった。0.35Kg/cm2 の圧力
と6.0リットル/分の流量で、二酸化炭素ガスを色々
な時間通すことによって、この中子を硬化させた。
【0021】ガス処理した直後に、この中子の一部を高
乾圧縮強度付属機形式PHD(High-Dry Compressive St
rength Attachment Type PHD) を付設したジョージフイ
ッシャー万能強度試験機形式PFA(George Fischer Un
iversal Strength Machine Type PFA)によりテストし
た。また、中子の一部を乾燥貯蔵条件(温度18−21
℃、相対湿度35−40%)下に24時間貯蔵したのち
にテストし、別の中子を湿潤貯蔵条件(温度26−28
℃、相対湿度80−85%)下に24時間貯蔵したのち
にテストした。
【0022】得られた結果を下記第1表に示す。
【0023】
【実施例2】実施例1の基本結合剤1の1部を使用し、
95重量%の基本結合剤1中に5重量%のN−メチル−
2−ピロリドンを溶解して、結合剤組成物3を作った。
【0024】実施例1において、貯蔵テストのためにテ
スト用中子を24時間の代わりに4日間貯蔵したという
以外は、実施例1に記載した通りに結合剤1と結合剤3
とをテストした。
【0025】得られた結果を下記の第2表に示す。
【0026】
【実施例3】結合剤の重量を基準にして、N−メチル−
2−ピロリドン(NMP)を1重量%と10重量%との
間の色々な割合で含んでいる一連の結合剤4−10を基
本結合剤1から作った。
【0027】砂の温度を18−19℃とし、貯蔵時の周
囲温度を17−19℃とし、湿潤貯蔵条件を25−27
℃、80−95%相対湿度とした以外は、実施例1と同
じ方法により、また同じ条件下で、これらの結合剤をテ
ストした。
【0028】結果を下記の第3表、第4表及び第5表に
示す。
【0029】
【0030】
【0031】これらの実施例の結果は、基本樹脂にN−
メチル−2−ピロリドンを加えたことによる利点を中子
の強度で示している。ガス処理直後の強度を上昇させる
ための最適添加量は、2−5重量%の添加範囲内にある
が、貯蔵後の中子の強度は、10重量%までは添加量が
多くなるに伴って一層上昇する。
【0032】
【実施例4】結合剤の重量を基準として、それぞれ1重
量%の2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、
N−メチル−2−ピロリドン、及び2−(2−ヒドロキ
シエチル)−2−ピロリドンを含んだ一連の結合剤11
−14を基準結合剤1から作った。また、結合剤の重量
を基準として5重量%の同じピロリドン化合物を含んだ
一連の結合剤15−18を作った。
【0033】貯蔵テスト用に、温度16−17℃で相対
湿度40−50%の乾燥貯蔵条件下に、3日間テスト中
子を貯蔵したという以外は、実施例1に記載したのと同
様に、上記2つの一連の結合剤を比較してテストした。
【0034】得られた結果を下記の第6表と第7表とに
示す。
【0035】
【0036】ピロリドンとN−置換ピロリドンとは、同
じようなガス処理直後の強度を与えたが、乾燥貯蔵の強
度ではN−置換ピロリドンが一般にピロリドンそのもの
よりもすぐれており、とくに5%の添加ですぐれてい
た。
フロントページの続き (72)発明者 ガーリイ、スミス イギリス国、ウエストミドランズ、ビー 74、2エーワイ、サツトンコールドフイー ルド、ストリートリイ、バンクサイドクレ ツセント、3 (72)発明者 マーチン、ブラドレイ イギリス国、ウエストミドランズ、ビー 37、6エスゼツド、ソリハル、チエルムズ リイウツド、ライクロフトアベニユ、29

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レゾール型フェノール・アルデヒド樹脂
    のアルカリ性水溶液と、その樹脂と反応して安定な複合
    体を生成することのできるオキシアニオンとを含んだ結
    合剤組成物であって、その中では溶液中に存在するアル
    カリの量が、樹脂とオキシアニオンとの間で安定な複合
    体を生成することを実質的に防ぐに充分な量であり、さ
    らにその結合剤組成物がピロリドン又はN−置換ピロリ
    ドンを含んでいることを特徴とする、結合剤組成物。
  2. 【請求項2】 N−置換ピロリドンが、N−メチル−2
    −ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−エチ
    ル−2−ピロリドン、又はN−(2−ヒドロキシエチ
    ル)−2−ピロリドンであることを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項に記載の結合剤組成物。
  3. 【請求項3】 ピロリドン又はN−置換ピロリドンが、
    結合剤組成物の重量を基準として1−10重量%の量だ
    け存在していることを特徴とする、特許請求の範囲第1
    項又は第2項に記載する結合剤組成物。
  4. 【請求項4】 ピロリドン又はN−置換ピロリドンが、
    結合剤組成物の重量を基準として2−5重量%の量だけ
    存在していることを特徴とする、特許請求の範囲第3項
    に記載する結合剤組成物。
  5. 【請求項5】 組成物がさらにシランを含んでいること
    を特徴とする、特許請求の範囲第1−4項の何れか1つ
    の項に記載する結合剤組成物。
  6. 【請求項6】 シランがガンマアミノプロピルトリエト
    キシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプ
    ロピルトリメトキシシラン、フェノールトリメトキシシ
    ラン又はガンマグリシドキシプロピルトリメトキシシラ
    ンであることを特徴とする、特許請求の範囲第5項に記
    載する結合剤組成物。
  7. 【請求項7】 存在するシランの量が、結合剤組成物の
    重量を基準として0.25から1.0重量%であること
    を特徴とする、特許請求の範囲第5項に記載する結合剤
    組成物。
  8. 【請求項8】 粒子状材料と結合剤組成物とを含んだ混
    合物を所望の形に成形し、その成形体中に二酸化炭素ガ
    スを通して結合剤組成物を固化させるという粒子状材料
    の成形体を製造する方法であって、使用される結合剤組
    成物が特許請求の範囲第1−7項の何れか1つの項に記
    載する組成物であることを特徴とする、粒子状材料成形
    体の製造方法。
JP4072373A 1991-03-13 1992-02-21 アルカリ性のレゾール型フエノール・アルデヒド樹脂結合剤組成物 Pending JPH0593127A (ja)

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GB9105314.0 1991-03-13
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BR (1) BR9200844A (ja)
CA (1) CA2061373C (ja)
DE (1) DE69203898T2 (ja)
ES (1) ES2075607T3 (ja)
GB (1) GB9105314D0 (ja)
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