JPH075702B2 - バインダー組成物 - Google Patents

バインダー組成物

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JPH075702B2
JPH075702B2 JP62239094A JP23909487A JPH075702B2 JP H075702 B2 JPH075702 B2 JP H075702B2 JP 62239094 A JP62239094 A JP 62239094A JP 23909487 A JP23909487 A JP 23909487A JP H075702 B2 JPH075702 B2 JP H075702B2
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ロバート・エイ・レイター
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ボーデン・インコーポレイテツド
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバインダー組成物、バインダーと骨材を含有す
る造型可能な組成物、該造型可能な組成物で製作した製
品、およびこれらの製法に関する。本発明は、特に鋳造
用バインダー組成物、該バインダーと鋳造用中子や鋳型
を造る骨材を含む造型可能な組成物、およびこれらの製
法に関する。
〔従来の技術〕
鋳造用中子、鋳型用の各種バインダーおよびバインダー
組成物は周知である。鋳造技術において、金属鋳物を製
造するための中子や鋳型は骨材（例えば砂など）と結合
に要する量のバインダーやバインダー系で通常製造す
る。典型的には、骨材とバインダーを混合した後、得ら
れた混合物を突固めるか、吹込むか、その他の方法で所
望の型に成形し、次に触媒および／または熱を使用して
硬化させて固い硬化した状態にする。
鋳造用鋳型と中子の製造に使用する樹脂バインダーは鋳
物工場で要求される急速な硬化サイクルを得るためにし
ばしば高温で硬化させる。しかしながら、近年、エネル
ギー消費がより大きく、しばしば望ましくない粉塵を発
生する高温硬化操作を避けるために、低温で硬化する樹
脂バインダーが開発されている。
樹脂バインダーを硬化させるための加熱を必要としない
一群の方法は「コールド‐ボツクス」（cold‐box）法
と呼ばれる。このような方法では、バインダー成分を骨
材（例えば砂など）に被覆し、この物質を所望の形状の
箱内に吹き込む。バインダーの硬化は造型した樹脂被覆
した物質に周囲温度でガス状触媒を通すことによつて行
なう。このような方法では、バインダー成分は通常ポリ
ヒドロキシ成分とポリイソシアネート成分とからなる。
これらはガス状アミン触媒の存在下に硬化してポリウレ
タンを形成する。
硬化させるために通気または加熱を必要としない別の一
群のバインダー系は「ノーベーク」（no‐bake）系とし
て知られている。これらの「ノーベーク」系も骨材（例
えばポリヒドロキシ成分とポリイソシアネート成分で被
覆した砂など）をしばしば使用する。この場合は、被覆
した砂は、通常は砂を保持用型や箱型に入れる直前に液
体の三級アミン触媒と混合し、この材料を周囲温度また
はそれよりやや高い温度で硬化させる。
ポリヒドロキシとポリイソシアネート各成分を使用する
バインダー系は通常は溶剤も含有する。これらによつ
て、より容易に砂に被覆される低粘度の混合物が得られ
る。溶剤はポリイソシアネートとポリヒドロキシ化合物
との間の反応に著しくは寄与しないけれども反応に影響
を及ぼすことはできる。その結果、バインダー用の異な
つた各種の溶剤を使用して製造した中子の鋳型は全く異
なつた性質を有することができる。
ポリウレタンバインダー系に関する多数の米国特許が種
々の溶剤添加物を教示している。このような特許として
は米国特許第3,476,696号、第3,905,934号、第3,985,69
9号、第4,231,914号、および第4,273,179号各明細書が
ある。
このような溶剤を含有しているバインダー系は極めて有
用ではあるけれども、ウレタンバインダーを含有するこ
のような系はなおある種の欠点を有する。例えば、中子
や鋳型から製造される鋳造上必要な表面仕上げを得るた
めに中子や鋳型上を耐熱性被覆する必要がある。この目
的には、水をベースとした耐火性被膜が好ましい。しか
しながら、ウレタンバインダーを用いて製造した中子や
鋳型を水をベースとした耐火性被覆材料で洗滌するとこ
れらは望ましくない引張り強さの低下を示す。
本発明によれば、これまでウレタンバインダー系と一緒
には使用されなかつたある種の溶剤を使用することによ
つてこの欠陥が克服され、水をベースとした中子洗滌液
で洗滌した後でさえ良好な強さを有する中子と鋳造を製
造できることが分つた。
本発明は、フエノール樹脂成分、二個またはそれ以上の
官能基を有するイソシアネート成分、およびフエノール
樹脂とイソシアネートとの間の反応に触媒作用する十分
な触媒からなるバインダー組成物を提供する。フエノー
ル樹脂はフエノールレゾール樹脂とフエノールノボラツ
ク樹脂からなる群から選択される少なくとも一種のフエ
ノール樹脂と該フエノール樹脂成分の粘度を約1000セン
チポイズ以下に下げる十分な溶剤を含有する。溶剤はア
ルコキシ脂肪族カルボン酸の液体エステルからなる。
本発明はさらにバインダー成分用のアルコキシ脂肪族カ
ルボン酸の液体エステルからなる溶剤を含有するポリウ
レタンバインダー系を使用することからなる鋳造用中子
あるいは鋳型の製法を提供する。
本発明の実施に使用するフエノール樹脂成分は広く用い
ることができる。これは、実質的に水を含まない、すな
わち、樹脂の重量を基準として約５％より少ない、好ま
しくは約１％より少ない水を含有し、使用する溶剤に可
溶な任意のフエノール樹脂（例えばフエノール化合物を
アルデヒドと反応させることによつて生成されるフエノ
ールレゾールやフエノールノボラツク樹脂）を包含して
もよい。レゾール、すなわちA-段階樹脂、ならびにレジ
トールすなわちＢ段階樹脂は、１モル過剰のアルデヒド
（例えばホルムアルデヒド）をアルカリ性触媒か金属イ
オン触媒の存在下にフエノール物質と反応させることに
よつて製造してもよい。ノボラツク樹脂は１モル過剰の
フエノール成分を酸性触媒の存在下にアルデヒドと反応
させることによつて生成してもよい。好適な樹脂はフエ
ノール環がベンジルエーテルで結合されているものであ
る。特に好適な樹脂は米国特許第4,546,124号明細書に
開示されているアルコキシ変性フエノールレゾール樹脂
であり、この内容を参考までに本明細書に引用する。
本発明によるバインダーに使用するポリイソシアネート
成分は同様にいろいろ変えることができ、二個またはそ
れ以上の官能基を有する。有用なイソシアネートの例と
しては、有機ポリイソシアネート、例えばトリレン‐2,
4-ジイソシアネート、トリレン‐2,6-ジイソシアネー
ト、およびこれらの混合物、特に商業的に入手できるこ
れらの未精製混合物である。その他の典型的なポリイソ
シアネートとしては、メチレンビス‐（4-フエニルイソ
シアネート）、n-ヘキシルジイソシアネート、ナフタレ
ン‐1,5-ジイソシアネート、シクロペンチレン‐1,3-ジ
イソシアネート、p-フエニレンジイソシアネート、トリ
レン‐2,4,6-トリイソシアネートおよびトリフエニルメ
タン‐4,4′,4″‐トリイソシアネートぱあげられる。
高級イソシアネートは（１）ジイソシアネートと（２）
ポリオールかポリアミンなどの液体反応生成物によつて
得られる。同様に商業的に入手可能な多くの不純すなわ
ち未精製ポリイソシアネートである。一つの典型的な商
業的に入手可能なイソシアネートはアツプジヨン社販売
の、25℃で約177センチポイズのブルツクフイールド粘
度と134のイソシアネート等量を有するPAPI-135のよう
なポリメチレンポリフエニルイソシアネートである。
一般に、本発明のバインダー組成物に使用されるフエノ
ール樹脂成分（Ａ）とイソシアネート成分（Ｂ）の量は
決定的に重要なものではなく、広い範囲で変えてよい。
しかしながら、反応の完了時に未反応の過剰のいずれか
の成分が残らないようにフエノール樹脂成分と実質的に
完全に反応するのに十分なイソシアネート成分が少なく
とも存在すべきである。この点については、イソシアネ
ート成分はフエノール樹脂成分の重量を基準として約15
〜約400重量％の範囲で通常は使用し、好ましくは約20
〜200％の範囲で使用する。
さらに、フエノール樹脂成分と一緒に使用する溶剤中に
十分な量のアルコキシ脂肪酸の液体エステルが存在する
限り、液体イソシアネートは希釈しない形で使用でき
る。固形または粘稠なイソシアネートも利用できるが、
使用するときは通常は有機溶剤（より詳細に後述するよ
うなもの）とともに使用する。この点に関して、成分
（Ｂ）、イソシアネート成分は溶剤の80重量％まで含有
してもよいことに注意すべきである。
両成分（Ａ）と（Ｂ）は実際上は、所望の粘度の成分‐
溶剤混合物を得るために前記した溶剤に溶解させ、こう
して該物質の使用（例えば両成分による骨材の被覆にお
ける使用）を容易にする。好適な溶剤中の成分（Ａ）と
（Ｂ）の溶液のブルツクフイールド粘度を約1000センチ
ポイズ以下、好ましくは約500センチポイズより小さく
するために十分な溶剤を使用する。溶剤の合計量は広い
範囲で変動し得るが、本発明の組成物ではこれは、一般
にフエノール成分（Ａ）の合計重量を基準として約５〜
約70重量％の範囲で存在し、好ましくはフエノール成分
（Ａ）の約20〜約60重量％の範囲で存在する。
本発明の実施に使用する溶剤はこれらが前述したとおり
アルコキシ脂肪酸の液体エステルを含有する限りいろい
ろ使用できる。十分な量のエステルを使用すると、水を
ベースとした中子洗滌液で洗滌された後、中子は好適な
強さを有する。この点では、一般にフエノール樹脂の重
量を基準として約５重量％以上のアルコキシ脂肪酸の液
体エステルが溶剤混合物の一部として存在すべきであ
る。好ましくは、フエノール樹脂の重量を基準として約
10〜約45％のこの液体エステルが存在すべきである。
本発明を実施するのに使用する溶剤は一般に炭化水素溶
剤とアルコキシ脂肪族酸の液体エステルの混合物であ
る。例えばエステルやケトンのようなその他の極性溶剤
も本発明の溶剤と組み合わせて使用してよい。
好適な代表的な炭化水素溶剤としては芳香族炭化水素、
例えばベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼ
ン、高沸点芳香族炭化水素混合物、芳香族重質ナフサな
どがあり、これらは全て特に有用な溶剤である。
本発明に有用なアルコキシ脂肪族カルボン酸の代表的な
液体エステルは下記の一般式を有するエステルを含む。
RO（CH２）ｎCHR２CO２Ｒ１ ただし、ＲとＲ１は１〜８個の炭素原子を有するアルキ
ル基であり、Ｒ２は水素か１〜４個の炭素原子を有する
アルキル基であり、そしてｎは０か小さな正の整数、好
ましくは１〜４である。溶剤は本発明の方法において使
用するフエノール樹脂がそれによつて室温において均質
な溶液を生成する溶剤である。
特定の好適な代表的なエステルとしてはエチル3-エトキ
シプロピオネート、ブチル3-エトキシプロピオネートお
よびブチル3-ブトキシプロピオネートがあげられる。エ
チル3-エトキシプロピオネートは特に有用な溶剤であ
る。
前述のエステルはフエノール樹脂に対して良好な溶解性
をもたらす。これらの溶剤を含有しているフエノールウ
レタンバインダーを用いて製造した鋳造用中子や鋳型は
水をベースとした中子洗滌液を用いて洗滌した後、これ
らの引張り強さより以上の強さを保持する。
別の極性溶剤を使用するときは、本発明のエステル溶剤
は組み合わせた溶剤の中に上記した量でなお存在すべき
である。前記したエステル溶剤が必要量で存在し、各溶
剤を組み合わせることによつてフエノール樹脂成分とイ
ソシアネート成分を有する溶液が生成する（これは例え
ば砂のような骨材を実質的に均一で完全に被覆させる）
限り、極性溶剤と炭化水素溶剤との合計量は互いに全て
の割合で変動し得ることが理解される。
前述したとおり、本発明の組成物は「コールドボツク
ス」法および「ノーベーク」法の両方で硬化することが
できる。ちなみに、該組成物は好適な触媒（Ｃ）を含
む。フエノール樹脂成分とイソシアネート成分との間の
反応に触媒作用をさせるため任意の好適な触媒を使用し
てよいけれども、「コールドボツクス」法を使用すると
きは使用する触媒は通常は揮発性触媒であることが理解
されるべきである。他方、「ノーベーク」法を使用する
場合は、液体触媒を通常は利用する。さらに、たとえど
ちらかの方法を用いるとしても、すなわち「コールドボ
ツクス」か「ノーベーク」法か、成分（Ａ）と（Ｂ）と
の実質的に完全な反応をさせるために少なくとも十分な
触媒を使用する。
本発明の組成物を「コールドボツクス」法で硬化させる
際に使用する好ましい代表的な触媒は一般に不活性の担
体（例えば空気か二酸化炭素）と共に中子や鋳型を通す
揮発性の三級アミンガスである。本発明の実施に使用し
てもよい室温で急速に硬化する代表的な揮発性三級アミ
ン触媒としてはトリメチルアミン、トリエチルアミン、
およびジメチルエチルアミンなどがある。
他方、本発明の組成物を「ノーベーク」法で用いるとき
は、液体三級アミン触媒が通常使用され、かつ好まし
い。塩基性である代表的な液体三級アミンは約４〜約11
の範囲のpKｂ値を有するものである。pKｂ値は塩基の解
離定数の−logであり、塩基性物質の塩基度の周知の単
位である。この数が高いほど塩基性は弱い。既述の範囲
内にある塩基は通常は一個またはそれ以上の窒素原子を
有する有機化合物である。このような物質の中で好まし
いのは環構造中に少なくとも一個の窒素原子を有する複
素環式化合物である。既述した範囲内のpKｂ値を有する
塩基の特定の例としては、アルキル基が１〜４個の炭素
原子を有する4-アルキルピリジン、イソキノリン、アリ
ールピリジン、例えばフエニルピリジン、ピリジン、ア
クリジン、2-メトキシピリジン、ピリダジン、3-クロロ
ピリジン、キノリン、N-メチルイミダゾール、4,4-ジピ
リジン、フエニルプロピルピリジン、1-メチルベンズイ
ミダゾール、および1,4-チアジンが包含される。外の代
表的な好適な触媒には三級アミン触媒、例えばN,N-ジメ
チルベンジルアミン、トリエチルアミン、トリベンジル
アミン、N,N-ジメチル‐1,3-プロパンジアミン、N,N-ジ
メチルエタノールアミンおよびトリエタノールアミンが
あるが、これらに限定されるものでなはない。種々の金
属有機化合物も触媒として単独であるいは前述の触媒と
組み合わせて用いることができることを理解すべきであ
る。添加される触媒物質として使用してもよい有用な金
属有機化合物の例としては、ナフテン酸コバルト、オク
タン酸コバルト、ジラウリン酸ジブチル錫、オクタン酸
第一錫、およびナフテン酸鉛などがある。組み合わせて
使用するとき、このような触媒物質、すなわち金属有機
化合物、窒素含有触媒、およびアミン触媒は互いに全て
の割合で使用してよい。
本発明の組成物を「ノーベーク」法で用いるときは、ア
ミン触媒は所望により、例えば前述した炭化水素溶剤の
ような適当な溶剤に溶解できることがさらに理解され
る。液体アミン触媒は本発明の組成物中に存在するフエ
ノール樹脂成分の重量を基準として約0.5〜約15重量％
の範囲で通常は使用できる。
本発明のバインダー組成物を「ノーベーク」法で使用す
るときは、硬化時間は添加する触媒の量を変えることに
よつて調整できる。一般に、触媒の量が増えるにつれ硬
化時間は短くなる。さらに、組成物を加熱することも通
気するなどのことを必要とせずに周囲温度で硬化が起
る。しかしながら、通常の鋳物工場の実務では反応を促
進するためおよび温度を調整して、経日基準で実質的に
均一な作業温度を得るためにしばしば砂を予熱して砂の
温度を約−1.1℃（30゜F）から48.9℃（120゜F）まで、
好ましくは23.9〜37.8℃（75゜F〜100゜F）に高める。
しかしながら、このような予熱は本発明を実施する際の
決定的なものでも不可欠のものでもないことが理解され
るべきである。
本発明のバインダー組成物はこれをさまざまな粒状物
質、例えば石灰石、珪酸カルシウムおよび砂利などと混
合してこれらを結合し、次にその混合物を適当な方法で
処理して緊密に成形した構造物を形成するのに使用して
もよいが、これらは鋳造技術において鋳物砂用のバイン
ダー組成物として特に有用である。このように使用する
ときは、バインダーと砂の量は広い範囲で変動させるこ
とができ、決定的なものではない。他方、砂粒の全てを
実質的に完全にかつ均一に被覆するため、および砂とバ
インダーの均質な混合物を得るために少なくとも結合に
要する量のバインダー組成物が存在すべきで、その結
果、混合物を都合よく望みどおりに成形し、かつ硬化し
たときに実質的に均一で全体に硬化された強い、均一な
成形品が得られ、従つて、このようにして作られた成形
品、例えば砂型や中子の取扱い中の破損とそり（warpag
e）を少なくする。この際のバインダーは本発明の組成
物の全重量を基準として約0.7％〜約6.0重量％の範囲内
で造型可能な組成物中に存在してもよい。
その他の普通に使用される添加剤は本発明のバインダー
組成物に場合により使用することができる。このような
添加剤としては例えば、カツプリング剤として知られて
いるオルガノシランがある。このような物質の使用はバ
インダーの骨材への接着を強化する。このタイプの有用
なカツプリング剤としては、アミノシラン、エポキシシ
ラン、メルカプトシラン、ヒドロキシシラン、およびウ
レイドシラン、例えばγ‐アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ‐ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、
3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ‐メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン、γ‐グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、β‐（3,4-エポキシシクロヘ
キシル）トリメトキシシラン、N-β‐（アミノエチル）
‐γ‐アミノプロピルトリメトキシシランなどがある。
本発明の実施において、鋳物製造工程で通常利用される
添加剤も砂の被覆作業中の組成物に添加することができ
る。このような添加剤には酸化鉄、粘土、炭水化物、硼
弗化カリ、木粉などがある。
本発明による、造型可能な組成物を製造する方法は一般
に、骨材を（Ａ）少なくとも結合に要する量のフエノー
ル樹脂成分、（Ｂ）二個またはそれより多い官能基を有
するイソシアネート成分、および上記成分（Ａ）と
（Ｂ）との間の反応に実質的に完全に触媒作用するため
の十分な量の触媒と混合することからなる。成分（Ａ）
はフエノールレゾール樹脂およびフエノールノボラック
樹脂からなる群から選択される少なくとも一種のフエノ
ール樹脂を含む。唯一の制約は樹脂が室温で溶剤媒体と
均質な溶液を生成するものであるということである。樹
脂は十分な溶剤に溶解してフエノール樹脂成分の粘度を
約1000センチポイズ以下に下げる。この溶剤はアルコキ
シ脂肪酸の液体エステルを含有している極性有機溶剤か
らなる。炭化水素溶剤も添加してよい。
各成分を骨材と混合する順序に限界的なものは何もない
ことが理解されるべきである。実際には、（Ａ）フエノ
ール樹脂成分は別に貯蔵して使用の直前に溶剤と混合で
きるが、所望により、溶剤と混合して、使用直前まで貯
蔵することができる。これは成分（Ｂ）、イソシアネー
ト成分についてもあてはまる。他方、成分（Ａ）と
（Ｂ）は実際上は、起り得る早期反応を防ぐために使用
直前まで互いに接触させるべきではなく、この点につい
ては、成分（Ａ）と（Ｂ）は骨材と同時か交互に適当な
混合装置、例えばマラーミキサー、連続式混合機、リボ
ンブレンダーなどで骨材粒子の均一な被覆を確実にする
ために混合物を連続的に撹拌しながら混合してよい。
しかしながら、より具体的には、混合物を「コールドボ
ツクス」法に従つて硬化すべきときは、所望の成形を行
つた後の混合物を空気中のアミン触媒で通気し、成形し
た混合物を通す触媒の流速を十分にして成分（Ａ）と
（Ｂ）との間の実質的に完全な反応を行わせ、硬化した
成形品を得るようにすべきである。
しかしながら、反対に、混合物を「ノーベーク」法によ
つて硬化させるときは、触媒は成分（Ａ）と（Ｂ）によ
る骨材の被覆と同時か、後で骨材に添加し、次に混合物
を成形し、成分（Ａ）と（Ｂ）との間の反応が実質的に
完了するまで硬化させるだけで、鋳造用中子や鋳型のよ
うな成形品を形成する。他方、触媒は骨材を各成分で被
覆する前に成分（Ａ）か（Ｂ）のいずれか一つと混合し
てもよいことを理解すべきである。
結果として、鋳物砂と結合に要する量の成分（Ａ）と
（Ｂ）との混合物について示したとおり、処理を行なう
ことによつて、成分（Ａ）と（Ｂ）との反応生成物およ
び少なくとも十分なアルコキシ脂肪酸の液体エステルを
含有している極性有機溶剤とからなる結合に要する量の
バインダー組成物と鋳物砂からなる鋳造用中子や鋳型が
形成される。
下記の各実施例は本発明を説明するものであるが、これ
らに限定することを意図するものではない。特記しない
限り全ての部と％は重量によるものである。
〔実施例〕
実施例 １ 米国特許第4,546,124号明細書に記載されている方法に
よつて製造したメトキシ変性フエノールレゾール樹脂を
鋳造用ウレタンバインダーのポリヒドロキシ成分として
使用した。エチル‐3-エトキシプロピオネート20gと芳
香族炭化水素溶剤25gとの混合物中に樹脂55gを溶解する
ことによつて樹脂の溶液を製造した。シランA-1160も0.
4gも添加した。炭化水素溶剤は引火点37.8℃（100゜F）
以上の芳香族炭化水素である（シランはユニオンカーバ
イト社販売のもの）。ウレタン樹脂の製造に使用するイ
ソシアネート溶液はポリメチレンポリフエニルイソシア
ネート75％を芳香族炭化水素溶剤25％に溶解することに
よつて製造した。
K-45キツチンエイド混合機に珪砂2500gを加えた。混合
機を始動させ、メトキシ変性レゾール樹脂溶液17.2gと
ポリメリツクイソシアネート14.1gを添加した。次に三
級アミン触媒溶液0.7mlを添加した（触媒はアクメ・レ
ジン社製の商業用触媒No.5082である）。砂は触媒の添
加１分後に混合機から排出した。砂の一部を直ちにDiet
ertNo.696、12組の中子とりを用いて12個の標準アメリ
カ鋳物協会１インチドツクボーン引張りブリケツトを作
るために使用した。中子を室温で硬化させ、10分、１時
間および24時間の硬化時間後に破壊した。引張り強さを
デトロイト・テステイング・マシーン社製のModel CST
試験機を用いて測定した。砂の第二の部分を角錐中子を
製造するのに使用した。中子の中に温度計を挿入した。
離型時間は中子が硬くなつて温度計をもはや中子の中に
押し込むことができない時間として測定した。この実施
例および下記の各実施例からの全ての試料は５〜６分の
離型時間を示した。１時間で中子とりから取り出された
他の中子は水をベースとした中子洗滌液に浸漬し、次に
炉中で165℃で25分間乾燥した。中子の引張り強さは炉
から取り出して１時間と24時間後に測定した。
比較試験を実施例１に使用したのと同じ方法に従つて行
なつた。ただし、エチル3-エトキシプロピオネートを二
塩基エステル（先行技術で使用される溶剤）に換えた。
デユポン社製の二塩基エステルはコハク酸ジメチル約25
％、グルタール酸ジメチル50％およびアジピン酸ジメチ
ル25％を含有する。
この実施例の溶剤を用いて行なつた試験と二塩基エステ
ル溶剤を用いた比較試験の結果を第１表に示す。水をベ
ースとする中子洗滌液を用いた洗滌後のこの実施例の中
子の優れた強度が先行技術の溶剤を使用して製造された
中子の強度と比較したとき明白に示されている。
実施例 ２ この実施例は「コールドボツクス」法におけるアルコキ
シ変性フエノールレゾール樹脂の使用を示す。樹脂溶液
は実施例１におけるように製造した。ただし、樹脂溶液
は樹脂60％、芳香族溶剤24％、エステル溶剤15％および
剥離剤として赤油１％を含有していた。レゾール溶液
（40g）とイソシアネート溶液40gをK-45キツチンエイド
混合機を使用して410砂５kgと混合した。この鋳造用混
合物をレツドフオードCBT-1中子ブロワー中に吹込ん
だ。この混合物は中子に50psi空気圧で吹込まれ、CO２
中の12％ジメチルエチルアミンで３秒、30psiで、次に
パージ空気で５秒、30psiで通気された。引張り強さを
硬化の１分、１時間、および24時間後にデトロイト・テ
ステイング・マシーン社製の「Model CST」引張り試験
機を使用して測定した。中子を中子とりから取出した後
15分水をベースとした中子洗滌後に浸漬した中子につい
ても引張り強さを測定した。これらの中子を165℃で25
分間乾燥し、次に試験前に１時間と24時間保持した。
比較試験は実施例１で製造した中子との比較のために使
用した比較試験の中子と同様に、先行技術の溶剤を使い
て製造した中子について行なつた。
これらの試験の結果（第２表に示す）は再び本発明の溶
剤を使用して製造した中子が水洗滌後に優れた引張り強
さを有することを示す。
実施例 ３および４ 実施例２の共通の手順を繰り返した。ただし、エステル
溶剤はブチル3-エトキシプロピオネート（実施例３）ま
たはブチル3-ブトキシプロピオネート（実施例４）であ
つた。第３表に示した試験結果はこれらの溶剤を使用し
て製造した中子がエチル3-エトキシプロピオネートを使
用するものに匹適する洗滌前後の引張り強さを有するこ
とを示している。
実施例 ５ 実施例２の共通の手順を繰り返した。ただし、樹脂溶液
は樹脂60％、芳香族溶剤19％、エチル3-エトキシプロピ
オネート10％、ジ‐（2-エチルヘキシル）アジパートお
よび赤油１％を含有していた。
比較試験を同じ手順に従つて製造した中子について行な
つた。ただし、エチル3-エトキシプロピオネートを二塩
基エステルに換えた。テストの結果（第４表に示す）は
本発明の溶剤を含有している溶剤の混合物を使用して製
造した中子が水洗滌後に優れた強さを有することを示
す。
実施例 ６ 実施例２の共通手順を繰り返した。ただし、樹脂溶液は
樹脂60％、芳香族溶剤19％、エチル3-エトキシプロピオ
ネート15％、赤油１％、およびTX1B５％を含有していた
（TX1Bはイーストマン・ケミカルズ社製のジオールTEXA
NOLのジイソブチラートである）。この樹脂溶液を使用
して製造した中子は実施例２〜４のものに匹適する水洗
滌前後の引張り強さを有していた。これは他の極性溶剤
が本発明のアルコキシ酸エステルと組み合わせて使用で
きることを示している。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（Ａ）フェノールレゾール樹脂およびフェ
    ノールノボラック樹脂からなる群より選択される少なく
    とも一種のフェノール樹脂および該フェノール樹脂成分
    の粘度を1000センチポイズ以下に下げるのに十分なアル
    コキシ脂肪族酸の液体エステルを含む溶剤を含有するフ
    ェノール樹脂成分、（Ｂ）２個以上の官能基を有するイ
    ソシアネート成分、および（Ｃ）上記成分（Ａ）と
    （Ｂ）との反応に触媒作用するのに十分な触媒からなる
    ことを特徴とするバインダー組成物。
  2. 【請求項２】溶剤がアルコキシ脂肪族酸の液体エステル
    と炭化水素との混合物である特許請求の範囲第１項記載
    のバインダー組成物。
  3. 【請求項３】溶剤がアルコキシ脂肪族カルボン酸の液体
    エステルとそれ以外のエステルまたはケトンとの混合物
    からなる特許請求の範囲第１項記載のバインダー組成
    物。
  4. 【請求項４】アルコキシ脂肪族酸の液体エステルが一般
    式 RO（CH２）ｎCHR２CO２Ｒ１ （ただし、ＲおよびＲ１は１〜８個の炭素原子を有する
    アルキル基であり、Ｒ２は水素または１〜４個の炭素原
    子を有するアルキル基でありそしてｎは０または１〜４
    の整数である）を有し、そしてフェノール樹脂と室温で
    均質な溶液を形成している特許請求の範囲第１項記載の
    バインダー組成物。
  5. 【請求項５】アルコキシ脂肪族酸のエステルがエチル３
    −エトキシプロピオネート、ブチル３−エトキシプロピ
    オネートおよびブチル３−ブトキシプロピオネートから
    なる群より選択される特許請求の範囲第４項記載のバイ
    ンダー組成物。
  6. 【請求項６】フェノール樹脂成分がアルコキシ変性フェ
    ノールレゾール樹脂である特許請求の範囲第１項記載の
    バインダー組成物。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4814363A (en) * 1988-01-15 1989-03-21 Ashland Oil, Inc. Phenolic resin compositions and their use in foundry binders
US4852636A (en) * 1988-01-15 1989-08-01 Ashland Oil, Inc. Process for preparing foundry shapes and castings utilizing certain polyurethane binders
USRE34092E (en) * 1988-01-15 1992-10-06 Ashland Oil, Inc. Phenolic resin compositions and their use in foundry binders
AU3286089A (en) * 1988-02-16 1989-09-06 Ashland Oil, Inc. Low solids polyurethane-forming foundry binders for cold-box process
US4982781A (en) * 1989-02-09 1991-01-08 Ashland Oil, Inc. No-bake process for preparing foundry shapes for casting low melting metal castings
IL93632A (en) * 1989-03-13 1993-06-10 Borden Uk Ltd Phenolic resin compositions
JPH0689402B2 (ja) * 1989-03-31 1994-11-09 新日本製鐵株式会社 磁性焼鈍後の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
ATE129004T1 (de) * 1990-12-14 1995-10-15 Diteco Ltda Klebstoffzusammensetzung bestehend aus isocyanat, phenolformaldehyd und tannin zur herstellung von sperrholzplatten für die aussenanwendung.
US5425994A (en) * 1992-08-04 1995-06-20 Technisand, Inc. Resin coated particulates comprissing a formaldehyde source-metal compound (FS-MC) complex
DE4320969A1 (de) 1993-06-24 1995-01-05 Basf Lacke & Farben Verfahren zur Herstellung von Polyurethanharzen und deren Verwendung sowie die Verwendung von Ethoxyethylpropionat zur Herstellung von Polyurethanharzen
US5852071A (en) * 1994-08-03 1998-12-22 Borden Chemical, Inc. Biphenyl additive for improvement in urethane foundry binders
US5756569A (en) * 1996-12-19 1998-05-26 Carver; Bobby Carroll Use of alkyl 3-alkoxypropionates as coalescing agents in aqueous coating compositions
GB9912812D0 (en) * 1999-06-03 1999-08-04 Borden Chem Co Ltd Urethane foundry binders
IT1313280B1 (it) * 1999-08-02 2002-07-17 Cavenaghi Spa Sistemi leganti per fonderia.
JP5335436B2 (ja) 2005-12-30 2013-11-06 カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ テレケリックウレタンアクリレートｕｖ硬化型プレポリマー材料の合成方法
US9458349B2 (en) * 2007-05-11 2016-10-04 Georgia-Pacific Chemicals Llc Phenol-formaldehyde novolac resin having low concentration of free phenol
DE102008007181A1 (de) 2008-02-01 2009-08-06 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Verwendung von verzweigten Alkandiolcarbonsäurediestern in Gießereibindemitteln auf Polyurethanbasis

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3476696A (en) * 1966-03-28 1969-11-04 Hooker Chemical Corp Polyurethane coatings
US3429848A (en) * 1966-08-01 1969-02-25 Ashland Oil Inc Foundry binder composition comprising benzylic ether resin,polyisocyanate,and tertiary amine
US3432457A (en) * 1967-07-12 1969-03-11 Ashland Oil Inc Resinous composition comprising benzylic ether resin,polyisocyanate,and tertiary amine
US3905934A (en) * 1974-05-23 1975-09-16 Ashland Oil Inc Phenolic resin-polyisocyanate binder systems containing dialkyl phthalate solvents
SE7407505L (sv) * 1974-06-07 1975-12-08 Bofors Ab Forfarande for framstellning av formkroppar av polyuretanbundna kornformiga material.
GB1601938A (en) * 1977-07-21 1981-11-04 Fordath Ltd Foundry binders
DE2759262C2 (de) * 1977-12-31 1983-04-28 Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, 4000 Düsseldorf Bindemittelsystem auf Polyurethan- Basis für Formstoff-Mischungen zur Herstellung von Gießformen und Kernen
US4273179A (en) * 1978-08-16 1981-06-16 Ashland Oil, Inc. Phenolic resin-polyisocyanate binder systems containing dibasic ester solvents
GB2088886B (en) * 1980-10-06 1984-07-18 Mitsubishi Petrochemical Co Binder composition for foundry molds or cores
US4540724A (en) * 1984-01-30 1985-09-10 Ashland Oil Inc. Phenolic resin-polyisocyanate binder systems containing a phosphorus halide and use thereof
US4602069A (en) * 1984-04-11 1986-07-22 Ashland Oil, Inc. Phenolic resin-polyisocyanate binder systems containing a phosphorus based acid
US4546124A (en) * 1984-10-12 1985-10-08 Acme Resin Corporation Polyurethane binder compositions
US4634758A (en) * 1984-10-12 1987-01-06 Acme Resin Corporation Process for preparing alkoxy-modified phenolic resole resins

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Publication number Publication date
ATE77575T1 (de) 1992-07-15
AU7625287A (en) 1988-03-31
CA1314349C (en) 1993-03-09
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US4698377A (en) 1987-10-06
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AR243575A1 (es) 1993-08-31
JPS6395217A (ja) 1988-04-26
PH23771A (en) 1989-11-03
DE3779984D1 (de) 1992-07-30
EP0261775B1 (en) 1992-06-24

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