JPH0818102B2 - Method for producing phenol-formaldehyde resin binder - Google Patents

Method for producing phenol-formaldehyde resin binder

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JPH0818102B2
JPH0818102B2 JP61123690A JP12369086A JPH0818102B2 JP H0818102 B2 JPH0818102 B2 JP H0818102B2 JP 61123690 A JP61123690 A JP 61123690A JP 12369086 A JP12369086 A JP 12369086A JP H0818102 B2 JPH0818102 B2 JP H0818102B2
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molar ratio
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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、鋳造に必要な砂鋳型造型用の自硬性結合剤
の製造方法に関し、特にアルカリ性のままで硬化するこ
とができるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂と改良さ
れた有機エステル系硬化剤とを混合することを特徴とす
る鋳物用自硬性フェノール樹脂結合剤の製造方法に関す
るものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a self-hardening binder for sand mold molding required for casting, and particularly to a phenol / formaldehyde resin that can be cured while remaining alkaline. The present invention relates to a method for producing a self-hardening phenolic resin binder for castings, which comprises mixing with an improved organic ester-based curing agent.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

アルカリ性の強いフェノール・ホルムアルデヒド樹脂
が、ある種のエステルで硬化することは知られており、
これを造型用結合剤として使用する場合、あまりにも性
能が劣っていた。しかしながら、この種結合性も改良さ
れ単独でも実用に供することができるようになってきて
いる。これらの改良技術は、特開昭49-16793号、特開昭
50-130627号、特開昭58-154433号、特開昭58-154434号
により公開されている。
It is known that highly alkaline phenol-formaldehyde resins cure with certain esters,
When this was used as a binder for molding, the performance was too poor. However, the seed binding property has also been improved, and it has become possible to put it to practical use alone. These improved techniques are described in JP-A-49-16793 and JP-A-49-16793.
50-130627, JP-A-58-154433 and JP-A-58-154434.

アルカリ性の強いフェノール・ホルムアルデヒド樹脂
が、何故にエステルで硬化するかは十分には解明されて
いないが、エステル類で硬化し得る造型に好適なフェノ
ール・ホルムアルデヒド樹脂(以下、エステル硬化型フ
ェノール樹脂と呼ぶ)については特開昭58-154433号に
詳細に記載されている。
It is not fully understood why the highly alkaline phenol-formaldehyde resin is cured with an ester, but it is a phenol-formaldehyde resin suitable for molding that can be cured with an ester (hereinafter referred to as an ester-curable phenol resin). ) Are described in detail in JP-A-58-154433.

しかしながら、前記先行技術の実施例にみられるよう
に造型に必要とする鋳物砂に対する樹脂添加量が非常に
多いのが現状である。樹脂成分の添加量が多いというこ
とは注湯時の分解ガス発生量が多く、ガス欠陥となるた
め好ましくなく、経済性も良くないため樹脂の添加量を
極力減少させた結合剤の開発がまたれている。
However, the present situation is that the amount of resin added to the molding sand required for molding is very large as seen in the examples of the prior art. The fact that a large amount of resin component is added results in a large amount of decomposition gas generated during pouring and causes gas defects, which is not desirable and is not economical, so the development of a binder that reduces the amount of resin added as much as possible Has been.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明者らは、前記したエステル硬化型フェノール樹
脂の結合剤としての問題点を解決すべく鋭意検討を重ね
た。検討の段階で、本発明者らはエステル硬化型フェノ
ール樹脂は、多量のアルカリ金属を含み、実質的な結合
剤と成り得る成分は、その固形分の2/3程度であるこ
と、従って有効な結合剤成分と成り得る量が絶対量で少
ないために、特性が悪いと考えた。そして本発明者ら
は、硬化剤となる有機エステル類が、エステル硬化型フ
ェノール樹脂に対して20〜80重量部必要とすることに着
目し、有機エステルを単なる硬化剤成分に終らせるので
はなく、結合剤成分にもなるように工夫すれば絶対結合
剤量が増加し、性能が向上し、添加量も低減できると考
え、硬化剤について鋭意研究した。その結果フェノール
・ホルムアルデヒド樹脂をエステルで溶解したものを硬
化剤成分とすれば、結合剤絶対量が増加し、これにより
強度性能が向上することを見出し、本発明を完成するに
至った。
The present inventors have earnestly studied to solve the above-mentioned problems of the ester-curable phenol resin as a binder. At the stage of investigation, the present inventors have found that the ester-curable phenol resin contains a large amount of alkali metal, and the component that can be a substantial binder is about 2/3 of its solid content, which is effective. It was considered that the characteristics were poor because the amount that could be a binder component was small in absolute amount. Then, the present inventors have noticed that the organic ester used as the curing agent requires 20 to 80 parts by weight with respect to the ester-curable phenol resin, and the organic ester is not merely a curing agent component. By devising it so that it can also be used as a binder component, the absolute binder amount can be increased, the performance can be improved, and the addition amount can be reduced. As a result, they have found that when a phenol / formaldehyde resin dissolved with an ester is used as a curing agent component, the absolute amount of the binder increases, thereby improving the strength performance, and completed the present invention.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明を概説すれば、本発明は、 (1) フェノールのホルムアルデヒドとを、モル比フ
ェノール:ホルムアルデヒド=1.0:0.85〜1.0:3.0の割
合で反応させ、次いで水酸化カリウム及び/又は水酸化
ナトリウムを、該フェノールとのモル比フェノール:
(水酸化カリウム及び/又は水酸化ナトリウム)=1.0:
0.5〜1.0:1.5の割合で添加して得られる、数平均分子量
が600〜1,800であり、かつ固形分が40〜70%であるフェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂水溶液と (2)該フェノールと該ホルムアルデヒドとを、モル比
フェノール:ホルムアルデヒド=1.0:0.6〜1.0:3.0の割
合で反応させて得られる数平均分子量が300〜1,500であ
るフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を固形分として20
〜60重量%含有する有機エステル溶媒とを、 (1)に対する(2)が20〜80重量%の割合で混合する
ことを特徴とするフェノール・ホルムアルデヒド樹脂結
合剤の製造方法に関するものである。
(Means for Solving Problems) The present invention can be summarized as follows. (1) Formaldehyde of phenol is reacted with a molar ratio of phenol: formaldehyde = 1.0: 0.85 to 1.0: 3.0, and then, The molar ratio of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide to the phenol is:
(Potassium hydroxide and / or sodium hydroxide) = 1.0:
A phenol-formaldehyde resin aqueous solution having a number average molecular weight of 600 to 1,800 and a solid content of 40 to 70%, which is obtained by adding at a ratio of 0.5 to 1.0: 1.5, and (2) the phenol and the formaldehyde. , Phenol-formaldehyde resin having a number average molecular weight of 300 to 1,500 obtained by reacting at a molar ratio of phenol: formaldehyde = 1.0: 0.6 to 1.0: 3.0 as a solid content of 20
The present invention relates to a method for producing a phenol / formaldehyde resin binder, which comprises mixing an organic ester solvent contained in an amount of -60% by weight with a ratio of (2) to 20-80% by weight with respect to (1).

以下、本発明の構成について詳しく説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

まず、本発明で使用するエステル硬化型フェノール樹
脂について説明する。
First, the ester-curable phenol resin used in the present invention will be described.

フェノール源としては、フェノール,クレゾール,キ
シレノール,ビスフェノールA,ビスフェノールドF,レゾ
ールシノール等、全てのフェノール源が対象なる。しか
しながら、性能と経済性の面からみてフェノールが好ま
しい。経済性を無視するならばレゾールシノールが速硬
化性であり、性能も良い。
As the phenol source, all phenol sources such as phenol, cresol, xylenol, bisphenol A, bisphenolde F, and resorcinol can be used. However, phenol is preferable in terms of performance and economy. If economy is ignored, resorcinol is fast-curing and has good performance.

アルデヒド源としては、ホルムアルデヒド,アセトア
ルデヒド,ベンズアルデヒド,グリオキザール等が使用
できるが、ホルムアルデヒドが性能も良く安価である。
しかしながらグリオキザールで一部置換した場合、速硬
性になるので好ましい。
As the aldehyde source, formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, glyoxal and the like can be used, but formaldehyde has good performance and is inexpensive.
However, partial replacement with glyoxal is preferable because it results in rapid hardening.

また、フェノール樹脂状物として、イソプロペニルフ
ェノールの副生物や、ビスフェノールA製造時の残渣物
も使用できるが30重量部程度までの使用が限界であり、
それ以上では性能が劣ってくる。以上の点から、フェノ
ールをフェノール源とし、ホルムアルデヒドをアルデヒ
ド源としたフェノール・ホルムアルデヒド樹脂が性能と
経済性のバランスにおいて最も優れている。このエステ
ル硬化型フェノール樹脂(1)成分は、固形分として40
〜70%を含有する水溶液のものが取り扱い易い粘度であ
る。固形分濃度は高い方が好ましいが、粘度が高くなり
すぎるとかえって取り扱が困難となり、混練性が悪くな
り性能も低下する。逆に、固形分濃度が低いと粘度も低
くなり混練性は良くなるが、有効成分量の減少でやはり
性能は劣ってくる。好ましい固形分濃度は45〜55%、粘
度は200cps/25℃,maxが良い。
Further, as the phenol resinous material, by-products of isopropenylphenol and the residue produced during the production of bisphenol A can be used, but the use of up to about 30 parts by weight is limited,
Above that, the performance will be inferior. From the above points, the phenol-formaldehyde resin containing phenol as the phenol source and formaldehyde as the aldehyde source is the most excellent in the balance of performance and economy. This ester-curable phenol resin (1) component has a solid content of 40
An aqueous solution containing ~ 70% has a viscosity that is easy to handle. The higher the solid content concentration is, the more preferable it is, but if the viscosity is too high, the handling becomes rather difficult, the kneading property deteriorates, and the performance decreases. On the contrary, when the solid content is low, the viscosity is low and the kneading property is good, but the performance is inferior due to the decrease in the amount of the active ingredient. The preferred solid content concentration is 45 to 55%, and the viscosity is preferably 200 cps / 25 ° C, max.

次に、モル比,アルカリ量,分子量について説明す
る。
Next, the molar ratio, alkali amount, and molecular weight will be described.

(1) モル比について 本発明においてはエステル硬化型フェノール樹脂の硬
化剤として、前記した如く有機エステル類を溶媒として
特定のフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を溶解させた
ものを用いる。そしてこれらフェノール・ホルムアルデ
ヒド樹脂としてレゾール型のものもノボラック型のもの
も使用される。一方、硬化反応の観点からフェノールと
ホルムアルデヒドとの結合モル比は両者(エステル硬化
型フェノール樹脂と有機エステル中のフェノール樹脂)
を合計した量から計算して、全体として1.0以上のレゾ
ールタイプになることが好ましい。従って、両者の合計
によるフェノールとホルムアルデヒドとの結合モル比が
1.0以上であるならばエステル硬化型フェノール樹脂の
結合モル比が1.0未満のノボラック型下フェノール・ホ
ルムアルデヒド樹脂であってもかまわないが、結合モル
比が低すぎる場合には、必要とする高分子量のものにな
らないため性能は劣り、また高すぎるとホルマリン臭が
強くなる。以上の点からエステル硬化型フェノール樹脂
の妥当なフェノールとホルムアルデヒドとの結合モル比
はフェノール:ホルムアルデヒド=1.0:0.85〜1.0〜3.0
である。
(1) Molar ratio In the present invention, as the curing agent for the ester-curing type phenol resin, the one in which a specific phenol / formaldehyde resin is dissolved using the organic ester as a solvent as described above is used. As the phenol / formaldehyde resin, a resol type resin or a novolac type resin is used. On the other hand, from the viewpoint of curing reaction, the bond molar ratio of phenol and formaldehyde is both (ester curable phenol resin and phenol resin in organic ester).
It is preferable that the total resol type is 1.0 or more when calculated from the total amount. Therefore, the combined molar ratio of phenol and formaldehyde is the sum of the two.
If the bond molar ratio of the ester-curable phenolic resin is 1.0 or more, it may be a novolac type lower phenol-formaldehyde resin having a bond molar ratio of less than 1.0, but if the bond molar ratio is too low, the required high molecular weight The performance is inferior because it is not good, and if it is too high, the odor of formalin becomes strong. From the above points, an appropriate molar ratio of phenol to formaldehyde in ester-curable phenol resin is phenol: formaldehyde = 1.0: 0.85 to 1.0 to 3.0
Is.

(2) アルカリ量について、 本発明で使用するエステル硬化型のアルカリフェノー
ル・ホルムアルデヒド樹脂において、該アルカリ成分と
してアルカリ金属は全て適用でき、少量ならばアルカリ
土類、及びその他の金属の混合物であっても差しつかえ
ないが、実質上、アルカリ金属の含有が不可欠である。
アルカリ金属はイオンポテンシャルエネルギーの小さい
ものが良いが、経済性を加味すると、最も妥当なアルカ
リ金属はカリウムであり、ついでナトリウムである。こ
れ等は、汎用的である水酸化物のものを使うのが良い。
水酸化物として、フェノールに対するモル比がフェノー
ル:アルカリ金属水酸化物=1.0:0.5〜1.0:1.5が妥当で
あり、単独でも、併用されていても、又は、後から追加
しても良い。モル比が0.5以下の場合、遅硬化になるば
かりか、所望とする分子量に達する以前にフェノール・
ホルムアルデヒド樹脂の粘度が高くなりすぎてしまう。
逆にモル比が高くなるにつれて粘度も低いものになる
が、多すぎると狭雑物としての金属水酸化物の増加でや
はり性能は劣ってくる。妥当な範囲は、1.0:0.5〜1.0:
1.5である。
(2) Regarding the amount of alkali, in the ester-curable alkali phenol-formaldehyde resin used in the present invention, all alkali metals can be applied as the alkali component, and if it is a small amount, it is a mixture of alkaline earth and other metals. Although it is not a problem, it is essentially necessary to contain an alkali metal.
The alkali metal having a small ionic potential energy is preferable, but in view of economy, the most appropriate alkali metal is potassium, and then sodium. It is preferable to use a general-purpose hydroxide.
As the hydroxide, a molar ratio to phenol of phenol: alkali metal hydroxide = 1.0: 0.5 to 1.0: 1.5 is appropriate, and it may be used alone or in combination, or may be added later. When the molar ratio is 0.5 or less, not only slow curing but also phenol /
The viscosity of the formaldehyde resin becomes too high.
On the contrary, the higher the molar ratio, the lower the viscosity, but if the amount is too large, the performance will be inferior due to an increase in metal hydroxide as a contaminant. The valid range is 1.0: 0.5 to 1.0:
It is 1.5.

(3) 分子量について 平均分子量(数平均)は、濃度と粘度のバランスにお
いてできるだけ高分子量のものが良い。しかしながら、
濃度と粘度のバランスから、600〜1,800とならならざる
を得ない制約があり、更に好ましくは、800〜1,200であ
る。
(3) Molecular Weight The average molecular weight (number average) is preferably as high as possible in terms of balance between concentration and viscosity. However,
From the balance of concentration and viscosity, there is a constraint that it should be 600 to 1,800, and more preferably 800 to 1,200.

前記した条件にあてはまるフェノール・ホルムアルデ
ヒド樹脂のうち、それがレゾール型フェノール・ホルム
アルデヒド樹脂である場合に限り、有機エステル類で硬
化させることができる。
Of the phenol / formaldehyde resins that meet the above-mentioned conditions, only when it is a resol-type phenol / formaldehyde resin, it can be cured with an organic ester.

即ちギ酸メチル,ギ酸エチル,シュウ酸ジエチル,ジ
アセチン,トリアセチン,プロピオンラクトン,ブチロ
ラクトン,エチレングリコールジアセテート等の有機エ
ステル類で短時間に、かつ室温において硬化させること
ができる。また数日をかけるならば、酢酸メチルや、酢
酸エチル等の汎用のエステル系溶剤でも、酢酸ビニルポ
リマーでも、または低分子量のポリエステル樹脂でも硬
化させることができる。まお分子量の大きなエステル類
は遅硬化性にすぎ、前記したポリマーには若干の結合剤
能力があるにすぎない。
That is, it can be cured in a short time at room temperature with organic esters such as methyl formate, ethyl formate, diethyl oxalate, diacetin, triacetin, propion lactone, butyrolactone, ethylene glycol diacetate. If several days are spent, a general-purpose ester solvent such as methyl acetate or ethyl acetate, a vinyl acetate polymer, or a low molecular weight polyester resin can be cured. The higher molecular weight esters are only slow-curing, and the polymers described above have only some binder capacity.

次に、本発明で使用する硬化剤としてのエステル溶媒
中に含まれるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂(以
下、エステル溶媒フェノール樹脂と呼ぶ)成分について
説明する。
Next, the phenol / formaldehyde resin (hereinafter referred to as ester solvent phenol resin) component contained in the ester solvent as the curing agent used in the present invention will be described.

前記エステル溶媒フェノール樹脂成分は結合剤として
系内に残り、エステル硬化型フェノール樹脂と反応し
て、絶対結合剤量を増加させ強度を向上させる一因とな
るものと考えられる。エステル硬化型フェノール樹脂と
エステル溶媒フェノール樹脂を併用した場合、その合計
の結合モル比が1.0以上になるならばエステル硬化型フ
ェノール樹脂、又はエステル溶媒フェノール樹脂のう
ち、一方はノボラック型であってもかまわない。しかし
ながら、強度の良く出る結合モル比は、フェノール:ホ
ルムアルデヒド=1.0:1.5〜1.0:2.5である。低すぎると
遅硬化になり、高すぎるとホルマリン臭いが強くなる。
結局、エステル硬化型フェノール樹脂の結合モル比をフ
ェノール:ホルムアルデヒド=1.0:2.0〜1.0:2.5程度の
レゾール型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂とし、エ
ステル溶媒フェノール樹脂を結合モル比が1.0未満であ
るノボラック型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂とす
るように設計しておけば、組合わせた場合のモル比計算
等の繁雑さがなく、強度の良く出る結合モル比内に収め
ることができるので、好ましい設計法と言える。
It is considered that the ester solvent phenol resin component remains in the system as a binder and reacts with the ester-curable phenol resin to increase the absolute amount of the binder and contribute to the improvement of strength. When the ester-curable phenol resin and the ester-solvent phenol resin are used together, if the total bond molar ratio is 1.0 or more, one of the ester-curable phenol resin or the ester-solvent phenol resin may be a novolac type. I don't care. However, the bond molar ratio at which strength is high is phenol: formaldehyde = 1.0: 1.5 to 1.0: 2.5. If it is too low, slow curing will occur, and if it is too high, the formalin odor will be strong.
Eventually, the ester-curing phenolic resin has a bond molar ratio of phenol: formaldehyde = 1.0: 2.0 to 1.0: 2.5, which is a resol-type phenol-formaldehyde resin. If it is designed to be a formaldehyde resin, it can be said to be a preferable design method because it does not have to be complicated in the calculation of the molar ratio in the case of combination and can be contained within the bond molar ratio which gives good strength.

前記エステル溶媒フェノール樹脂を調製するに当っ
て、フェノール源及びホルムアルデヒド源、その他の要
件については、エステル硬化型フェノール樹脂とほぼ同
様に考えて良いが、アルカリ物質の存在は有機エステル
類を分解するために、できるだけ少ない方が良い。ま
た、できるだけ高分子量で高濃度のものが良いが、作業
性に適した粘度からおのずと制約され、かつ、エステル
硬化型フェノール樹脂に対する適切な有機エステルの使
用量がその種類によってほぼ決まるために、有機エステ
ル類の種類によっても濃度の制約がある。
In preparing the ester solvent phenol resin, the phenol source, the formaldehyde source, and other requirements can be considered almost the same as the ester-curable phenol resin, but the presence of the alkaline substance decomposes the organic ester. In addition, it is better to have as few as possible. In addition, high molecular weight and high concentration are preferable, but the viscosity suitable for workability is naturally constrained, and the appropriate amount of organic ester used for ester-curable phenol resin is almost determined by its type. There are restrictions on the concentration depending on the type of ester.

本発明で硬化剤として使用する有機エステル類の適切
な使用量は、エステル硬化型フェノール樹脂の結合モル
比、分子量、及びアルカリ金属量によって主に決ってく
るため、エステル硬化型フェノール樹脂の設計条件に依
存する。一般的な使用量としては20〜25℃程度ならば、
ギ酸エステルで10重量%前後、γ−ブチロラクトンなら
ば20重量%前後、ジエチレングリコールジアセテートな
らば50重量%前後が良く、更に温度条件を加味するとγ
−ブチロラクトンの場合、0℃では、25〜30重量%、40
℃では10〜15重量%が好ましい配合量になる。この必要
とする配合量を有機エステル濃度を希釈、一定にして、
エステル硬化型フェノール樹脂に対して、20〜80重量%
と配合量を変えて使用される。配合量が少ない場合は、
鋳物砂に浸み込んでしまい均一に分散せず、多すぎると
不経済になるために、経済性に合致した混合性の良い配
合量として30〜50重量%が好ましい。30〜50重量%を配
合する場合、丁度その有機エステルの必要量になるよう
に、溶媒で希釈したり、他のエステル類との混合によっ
て調整し、有機エステル系硬化剤とすることができる。
The appropriate amount of the organic ester used as the curing agent in the present invention is mainly determined by the bond molar ratio of the ester-curable phenol resin, the molecular weight, and the amount of alkali metal. Depends on. As a general usage amount, if it is around 20-25 ° C,
Formic acid ester is around 10% by weight, γ-butyrolactone is around 20% by weight, and diethylene glycol diacetate is around 50% by weight.
-In the case of butyrolactone, at 0 ° C, 25-30% by weight, 40
At 15 ° C, 10 to 15% by weight is a preferable blending amount. Dilute the organic ester concentration to a fixed amount to make this necessary amount, and
20-80% by weight based on ester-curable phenol resin
It is used by changing the compounding amount. If the amount is small,
Since it is soaked in foundry sand and is not uniformly dispersed, and if it is too large, it becomes uneconomical. Therefore, a blending amount which is suitable for mixing and has good economic compatibility is preferably 30 to 50% by weight. When 30 to 50% by weight is blended, the organic ester curing agent can be prepared by diluting it with a solvent or mixing it with other esters so that the required amount of the organic ester is exactly obtained.

本発明は、硬化剤としての有機エステルの濃度をフェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂によって調整し同時に強
度を向上させようとするものである。
The present invention is intended to adjust the concentration of an organic ester as a curing agent with a phenol-formaldehyde resin and at the same time to improve the strength.

従って、有機エステル類自体がエステル硬化型フェノ
ール樹脂の良硬化剤であり、かつエステル溶媒フェノー
ル樹脂の良溶媒であって、適切な粘度下においてエステ
ル溶媒フェノール樹脂を配合した時に、丁度硬化剤とし
ての有機エステルの必要量が維持されるように設計され
るのが最も好ましい。エステル硬化型フェノール樹脂を
硬化させることができる単体の有機エステル類は、フェ
ノール・ホルムアルデヒド樹脂の溶媒と成り得るが、好
ましい有機エステルはγ−ブチロラクトンである。γ−
ブチロラクトンを例えば水溶液とし、30〜80%濃度にし
て、エステル硬化型フェノール樹脂に対して40〜50%配
合すれば、−10℃〜50℃間の温度条件に対して30〜60分
間の型抜き作業条件に適した硬化条件を得ることができ
る。濃度の高い場合は低温の硬化条件に、また低い場合
は高温の硬化条件に適す。γ−ブチロラクトンの含有量
を一定にして、例えば40%濃度とし、40%をエステル溶
媒フェノール樹脂として、残りの20%部分に前記γ−ブ
チロラクトン以外のエステルを用いて硬化条件を遅延さ
せたり、あるいは促進させたりすることができる。第1
表に有機エステル類の硬化速度を示す。一方、濃度調整
時に、エステル溶媒フェノール樹脂の量も一定にしてお
かなければ性能にバラツキが生じるが、エステル溶媒フ
ェノール樹脂はできるだけ高分子量のもので、量も多い
程良いが、多すぎると粘度が高くて作業性や混練性が悪
くなり、少ないと効果が小さくなる。従って好ましい粘
度として200cps/25℃以下になるように制限した場合、
前記粘度制約からエステル溶媒フェノール樹脂の分子量
は、300〜1,500cps、好ましくは500〜1,100にかつ、そ
の含有量も30〜50%に規制される。
Therefore, the organic ester itself is a good curing agent for the ester-curable phenol resin, and is also a good solvent for the ester-solvent phenolic resin, and when the ester-solvent phenolic resin is compounded under an appropriate viscosity, it is just used as a curing agent. Most preferably, it is designed so that the required amount of organic ester is maintained. A simple organic ester capable of curing the ester-curable phenol resin can serve as a solvent for the phenol-formaldehyde resin, and a preferable organic ester is γ-butyrolactone. γ−
Butyrolactone, for example, as an aqueous solution with a concentration of 30 to 80% and 40 to 50% of the ester-curable phenolic resin, can be demolded for 30 to 60 minutes under temperature conditions between -10 ° C and 50 ° C. It is possible to obtain the curing conditions suitable for the working conditions. A high concentration is suitable for low temperature curing conditions, and a low concentration is suitable for high temperature curing conditions. The content of γ-butyrolactone is constant, for example, 40% concentration, 40% as an ester solvent phenol resin, the remaining 20% portion by using an ester other than the γ-butyrolactone to delay the curing conditions, or It can be promoted. First
The curing speed of organic esters is shown in the table. On the other hand, at the time of adjusting the concentration, if the amount of the ester solvent phenol resin is not kept constant, the performance varies.However, the ester solvent phenol resin has a high molecular weight as much as possible. It is high and the workability and kneading property are poor. Therefore, if you limit the viscosity to 200 cps / 25 ° C or less,
Due to the viscosity restriction, the molecular weight of the ester solvent phenol resin is regulated to 300 to 1,500 cps, preferably 500 to 1,100, and the content thereof is regulated to 30 to 50%.

(実施例) 以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。 (Examples) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

〈合成例〉 1.エステル硬化型フェノール樹脂の合成 (例−1) フェノール940g(10モル)、41.5%ホルマリン72.3g
(1モル)、シュウ酸5gを還流コンデンサー,撹拌装置
付きの4つ口フラスコに入れて徐々に昇温する。85℃で
加熱を止めて、発熱で還流温度まで昇温させる。100℃
に達した時点で41.5%ホルマリン578g(8モル)を30分
間かけて適下し、適下しながら反応させる。適下終了
後、冷却を開始し、80℃から48%水酸化カリウム585g
(5モル)、ついで、48%水酸化ナトリウム41.7g(5
モル)を滴下しながら室温まで冷却する。ついで錘を23
0g加える。これを(樹脂−1)とする。
<Synthesis example> 1. Synthesis of ester-curable phenol resin (Example-1) 940 g (10 mol) of phenol, 41.5% formalin 72.3 g
(1 mol) and 5 g of oxalic acid are put into a four-necked flask equipped with a reflux condenser and a stirrer and gradually heated. Stop heating at 85 ° C and heat up to reflux temperature. 100 ° C
When the temperature reaches, 578 g (8 mol) of 41.5% formalin is applied for 30 minutes, and the reaction is carried out while applying. Cooling is started after a suitable period of time, and 80% ℃ 48% potassium hydroxide 585g
(5 mol), followed by 48% sodium hydroxide 41.7 g (5
(Mol) is added dropwise and cooled to room temperature. Then the weight 23
Add 0g. This is designated as (resin-1).

(樹脂−1)は、固形分55%,粘度165cps/25℃,結
合モル比0.90(F/Pモル比),平均分子量約900のノボラ
ック型のエステル硬化型フェノール樹脂である。
(Resin-1) is a novolac-type ester-curing phenol resin having a solid content of 55%, a viscosity of 165 cps / 25 ° C., a bond molar ratio of 0.90 (F / P molar ratio), and an average molecular weight of about 900.

(例−2) フェノール940g(10モル)に41.5%ホルマリン1807g
(25モル)を加えて85℃に昇温する。ついで48%水酸化
カリウム1169g(10モル)を約1時間かけて滴下しなが
ら、85℃で反応を続ける。滴下終了後85℃に5時間保っ
た。ついで、真空蒸留によって降温しながら、370gの水
を除去する。これを(樹脂−2)とする。
(Example-2) 1807 g of 41.5% formalin to 940 g (10 mol) of phenol
(25 mol) is added and the temperature is raised to 85 ° C. Then, 1169 g (10 mol) of 48% potassium hydroxide was added dropwise over about 1 hour, and the reaction was continued at 85 ° C. After the dropping was completed, the temperature was kept at 85 ° C. for 5 hours. Then 370 g of water are removed while lowering the temperature by vacuum distillation. This is designated as (resin-2).

(樹脂−2)は、固形分54%,粘度130cps/25℃,結
合モル比2.30(F/Pモル比),平均分子量は約750のレゾ
ール型のエステル硬化型フェノール樹脂である。
(Resin-2) is a resole-type ester-curable phenol resin having a solid content of 54%, a viscosity of 130 cps / 25 ° C., a bond molar ratio of 2.30 (F / P molar ratio), and an average molecular weight of about 750.

2.エステル溶媒フェノール樹脂の合成 (例−3) (例−1)に従い、全く同様に合成し、還流温度に2
時間保った後、真空蒸留700mmHgにて150℃までたき上げ
た。このフェノール・ホルムアルデヒド樹脂はノボラッ
ク型フェノール・ホルムアルデヒド樹脂であり、結合モ
ル比0.90(F/Pモル比),平均分子量約1,000であった。
このフェノール・ホルムアルデヒド樹脂をそのままγ−
ブチロラクトンに溶解し濃度35%とした。粘度は150cps
/25℃であった。これを(エステル溶媒フェノール樹脂
−3)とする。
2. Synthesis of Ester Solvent Phenol Resin (Example-3) Synthesis was carried out in exactly the same manner as in (Example-1), and the reflux temperature was adjusted to 2
After keeping for a while, the temperature was raised to 150 ° C. by vacuum distillation 700 mmHg. This phenol-formaldehyde resin was a novolac type phenol-formaldehyde resin, and had a bond molar ratio of 0.90 (F / P molar ratio) and an average molecular weight of about 1,000.
This phenol-formaldehyde resin is γ-
It was dissolved in butyrolactone to a concentration of 35%. Viscosity is 150cps
/ 25 ° C. This is designated as (ester solvent phenol resin-3).

(例−4) フェノール940g(10モル)、41.5%ホルマリン1229g
を加え、ついで48%苛性ソーダ水溶液337gを加え、徐々
に90℃まで昇温する。90℃で5時間保ち、真空度700mmH
gで80℃を越えるまで蒸留した。このレゾール型フェノ
ール・ホルムアルデヒド樹脂は固型分83%,水分7%を
含有し、粘度14,000cps/25℃,結合モル比1.55(F/Pモ
ル比),分子量約600であった。このフェノール・ホル
ムアルデヒド樹脂を樹脂:γ−ブチロラクトン:トリア
セチン=45:45:10重量組成比に調整した。粘度は80cps/
25℃であった。これを(エステル溶媒フェノール樹脂−
4)とする。
(Example-4) Phenol 940g (10mol), 41.5% formalin 1229g
Then, 337 g of 48% aqueous sodium hydroxide solution is added, and the temperature is gradually raised to 90 ° C. Hold at 90 ℃ for 5 hours, vacuum degree 700mmH
Distilled to above 80 ° C in g. This resol-type phenol-formaldehyde resin contained 83% solids and 7% water, had a viscosity of 14,000 cps / 25 ° C, a binding molar ratio of 1.55 (F / P molar ratio), and a molecular weight of about 600. This phenol / formaldehyde resin was adjusted to a resin: γ-butyrolactone: triacetin = 45: 45: 10 weight composition ratio. Viscosity is 80cps /
It was 25 ° C. This (ester solvent phenol resin-
4).

1.エステル硬化型フェノール樹脂の調製例 エステル硬化型フェノール樹脂(以下、主剤と称す)
を次の様に調製した。
1. Preparation Example of Ester-Curing Phenolic Resin Ester-curing Phenolic Resin
Was prepared as follows.

(主剤−1) (例−1の樹脂−1):(例−2の樹脂−2)=1:1
重量比で混合したものを(主剤−1)とする。
(Main agent-1) (Resin-1 of Example-1): (Resin-2 of Example-2) = 1: 1
The mixture in the weight ratio is referred to as (main ingredient-1).

(主剤−2) (例−2の樹脂−2)そのものを(主剤−2)とす
る。
(Main ingredient-2) (Resin-2 of Example-2) itself is referred to as (main ingredient-2).

2. エステル溶媒フェノール樹脂の調製例 エステル溶媒フェノール樹脂(以下硬化剤と称す)は
次の様に調製した。
2. Preparation Example of Ester Solvent Phenolic Resin Ester solvent phenol resin (hereinafter referred to as curing agent) was prepared as follows.

(硬化剤−1) (例−3)の(樹脂−3)そのものを(硬化剤−1)
とする。
(Curing agent-1) The (resin-3) itself of (Example-3) is (curing agent-1)
And

(硬化剤−2) (例−4)の(樹脂−4)そのものを(硬化剤−2)
とする。
(Curing agent-2) The (resin-4) of (Example-4) itself is (curing agent-2).
And

3.エステル硬化剤の調製(比較硬化剤) 比較例として、エステルだけの硬化剤を次の様にして
調製した。
3. Preparation of Ester Curing Agent (Comparative Curing Agent) As a comparative example, a curing agent containing only ester was prepared as follows.

● (比較硬化剤−1) γ−ブチロラクトンを水に溶解し、65%濃度としたも
のを(比較例−5)の硬化剤とする。
(Comparative Curing Agent-1) γ-butyrolactone was dissolved in water to have a concentration of 65% as the curing agent of (Comparative Example-5).

● (比較硬化剤−2) γ−ブチロラクトン45%,ジアセチン55%で混合した
もののを60%水溶液を(比較例−6)の硬化剤とする。
(Comparative curing agent-2) A mixture of 45% γ-butyrolactone and 55% diacetin is used as a curing agent for (Comparative Example-6) in a 60% aqueous solution.

前記した主剤−1,主剤−2および硬化剤−1,硬化剤−
2を用い、また比較例として比較硬化剤−1,比較硬化剤
−2を用いて性能評価を行なった。
Main Agent-1, Main Agent-2 and Curing Agent-1, Curing Agent-
No. 2 was used, and as comparative examples, comparative curing agent-1 and comparative curing agent-2 were used for performance evaluation.

〈性能評価〉 容量5l,回転数90rpm小型ミキサーに砂温度15℃のフリ
ーマントル新砂3000gを加え、次いで硬化剤の必要量
(主剤1.5%添加のとき18g,主剤1.0%のとき12g)を加
え、10秒間撹拌,混練する。次に主剤(1.5%のときは4
5g,1.0%のときは30g)を加え、45秒間混練し、直ちに5
0mmH×50mmφの型に強く型込めして、経時時間後脱型し
て強度を測定する。このときの放置温度は15℃,湿度は
60%RHであった。
<Performance evaluation> 3000g of freemantle fresh sand with a sand temperature of 15 ° C was added to a small mixer with a capacity of 5l and a rotation speed of 90rpm, and then the required amount of curing agent (18g when the main agent was added 1.5%, 12g when the main agent was 1.0%) Stir and knead for 10 seconds. Next, the main agent (4 at 1.5%
Add 5g, 30g when 1.0%), knead for 45 seconds, immediately add 5
It is strongly molded in a mold of 0 mmH x 50 mmφ, and after a lapse of time, it is demolded and the strength is measured. The leaving temperature at this time is 15 ° C, and the humidity is
It was 60% RH.

結果を第2表(1),(2)に示す。 The results are shown in Table 2 (1) and (2).

第2表(2)の強度試験結果から明らかなように、エ
ステル溶媒フェノール樹脂を含有した硬化剤を用いた場
合、顕著に高強度となり最終強度(24時間後)でみるな
らば、主剤の添加量を約30%削減しても比較例のものと
ほぼ同等の強度になる。
As is clear from the strength test results in Table 2 (2), when a curing agent containing an ester solvent phenol resin was used, the strength was remarkably high, and the final strength (after 24 hours) was the addition of the main agent. Even if the amount is reduced by about 30%, the strength is almost the same as that of the comparative example.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明になる主剤としてのアルカリフェノール・ホル
ムアルデヒド樹脂と硬化剤としてのフェノール・ホルム
アルデヒド樹脂を含有してなる有機エステル溶媒とを混
合して得られる鋳物用自硬性結合剤は、従来のものと比
較して樹脂成分を大幅に低減させても強度特性に優れて
いる。
The self-hardening binder for castings obtained by mixing the alkali phenol / formaldehyde resin as the main agent and the organic ester solvent containing the phenol / formaldehyde resin as the curing agent according to the present invention is compared with the conventional one. It has excellent strength characteristics even if the resin component is significantly reduced.

従って本発明になる鋳物用自硬性フェノール樹脂結合
剤は、鋳物工業において極めて有効なものである。
Therefore, the self-hardening phenolic resin binder for casting according to the present invention is extremely effective in the casting industry.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(1)フェノールとホルムアルデヒドと
を、モル比でフェノール:ホルムアルデヒド=1.0:0.85
〜1.0:3.0の割合で反応させ、次いで水酸化カリウム及
び/又は水酸化ナトリウムを、該フェノールとのモル比
でフェノール:(水酸化カリウム及び/又は水酸化ナト
リウム)=1.0:0.5〜1.0:1.5の割合で添加して得られ
る、数平均分子量が600〜1,800であり、かつ固形分が40
〜70%であるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂水溶液
と (2)該フェノールと該ホルムアルデヒドとを、モル比
でフェノール:ホルムアルデヒド=1.0:0.6〜1.0:3.0の
割合で反応させて得られる数平均分子量が300〜1,500で
あるフェノール・ホルムアルデヒド樹脂を固形分として
20〜60重量%含有する有機エステル溶媒とを、(1)に
対し(2)を20〜80重量%の割合で混合することを特徴
とするフェノール・ホルムアルデヒド樹脂結合剤の製造
方法。
(1) Phenol and formaldehyde in a molar ratio of phenol: formaldehyde = 1.0: 0.85
To 1.0: 3.0, and then potassium hydroxide and / or sodium hydroxide in a molar ratio with the phenol: phenol: (potassium hydroxide and / or sodium hydroxide) = 1.0: 0.5 to 1.0: 1.5 The number average molecular weight is 600 to 1,800 and the solid content is 40.
˜70% phenol / formaldehyde resin aqueous solution and (2) the phenol and formaldehyde are reacted at a molar ratio of phenol: formaldehyde = 1.0: 0.6 to 1.0: 3.0 to obtain a number average molecular weight of 300 to 1,500 phenol / formaldehyde resin as solid content
A method for producing a phenol-formaldehyde resin binder, which comprises mixing 20 to 60% by weight of an organic ester solvent with 20 to 80% by weight of (2) relative to (1).
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