JPS6133732A - 粘結剤で被覆された成型用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、骨材全粘結剤により固着せしめて成型体を作
るための成型用材料に関するもので、更に詳しくは、平
均粒子径の異る骨材群の集合体を硬化結合せしめて有用
な成型体が得られる成型用材料に関するものであり、該
成型用材料は建築材としで使用される複合ボードや断熱
保温ボード、研磨用レジノイド砥石、更には、鋳造用鋳
型などに利用される。

（従来技術） 骨材を粘結剤により固着せしめて成型体全作るための材
料については多くの研究が行われてｌｔ。特に鋳造用に
使用されるレジンコーテツドサンド（以下、Ｒ，０，１
３，と略称する）に関しては活発に研究と技術改良が行
われてきた。このＲ，ＯｏＳ、においては、Ｒ８０，８
，全成型体にしたときの抗折力全向上させることが経済
性と直結するので、基体課題である。

この基体課題全解決するために、粘結剤であるレジンお
よび骨材である砂に関する研究と改良の外、コーティン
グの仕方についても種々研究と改良が行なわれてきた。

レジンとコーティングの仕方については、成型時に強い
粘結力を早期に発現すること、レジン金砂の表面にでき
るだけ均一にコーティングすることが主として研究され
てきた。また砂については、研摩法で砂の形状を丸くす
ることと、砂の粒度分布全シャープにする方法とが開発
され、少ないレジン量でＲ，Ｏ，Ｓ、成型体の抗折力全
増大させることに多くの成果？上げてきた。

しかしながら、上記のような発想にもとづいた多くの研
究がなされているにも拘らず、最近になって該抗折力の
飛躍的な向上法は見出されておらず、該抗折力σ横ばい
、あるいは微増の状態が続いている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来技術の問題点Ｋｍみなされたもので、
その解決しようとする第１の問題点は、まず、ＲｌＱＢ
、ｉ成型した時の成型体の抗折力を飛躍的に増大させる
ことである。すなわち、粘結材としてのレジン使用量全
増加すると抗折力はほぼ直線的に増大するが、一定のレ
ジン使用量で抗折力全大巾に増大させうる材料全提供す
ることが本発明が解決しようとする第１の問題点である
。

第２の問題点は、骨材を粘結剤により固着せしめた成型
体、例えば建築材の複合ボードや断熱保温ボード、研摩
用レジノイド砥石などの成型用型の抗折力を大巾に向上
させる成型用材料全提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、Ｒ，ＯｏＳ、成型体の抗折力を飛躍的に
向上式せるための方法について鋭意研究を重ねてきた。

Ｒ，０，Ｓ、に使用する砂は、一般に大、中、小あるい
は、大、小の粒径分布を有している。平均粒子径の大き
い（以下、大粒径と略称することがある。）砂と平均粒
子径の小さい（以下、小粒径と略称することがある。）
砂とでは、Ｒｏｏ、　Ｓ、成型体の抗折力に及ぼす役割
と寄与の大きさとは異るにちがいない。一方、粒径分布
を持った砂の集団に数重ｔ＊の少量のレジン全コーティ
ングすると該役割にとって必要な最適配分とはかなり違
ったレジン配分が大粒。

小粒の砂に対して行われているのではなかろうかという
ことが本発明の着眼点である。

下記表は砕砂（フラタリー砂）の分布の一例を示す。尚
、個数比率と表面積比率とは球として計算により求めた
ものである。

重量分布では大粒径の比率は２３チもあって小粒径の２
倍以上もある。ところが個数の比率では、大粒径はたっ
た１個にも満たない。個数の比率は抗折力に密接な関係
を有する接触点の数を決めるものであるから、抗折力へ
の寄与は大粒径は小さく、小粒径は圧倒的に大きいと思
われる。

一方、表面積の比率は、レジンの平衡必要量に直接関係
するものであるが、小粒径の表面積の比率は大粒径のそ
れの１．４倍もある。

以上のように大、中、小粒径の重量比率が通常の割合を
示す砂の群において、抗折力への寄与を表わす個数の比
率と、必要レジン量を表わす表面積の比率とは、重ｉｔ
％とは著しく様相金具にすることも本着眼に妥当性を与
えるものである。

上記着＠に基づいて、平均粒径４８メツシユのほぼ正規
分布を有するガラスピーズ（ＡＯ）と、同じく平均粒径
２００メツシユのガラスピーズ（ＢＯ）とにそれぞれレ
ジン１重童％全コーティングした。得られたレジン被覆
体をそれぞれ（Ａ）および（Ｂ）とする。（Ａ）および
（Ｂ）それぞれから得られた成型体の抗折力はともに５
０　ｋｇ／ｃｎ？であった。ところが、（Ａ）６０部と
（Ｂ）４０部の混合体から得られた成型体の抗折力ｉｊ
　９５　ｋｇ／ｃｔｒＰとなり、１９０チもの驚威的な
抗折力の増加をもたらした。これが本発明の端著である
。

本発明者等は、さらに鋭意研究を重ねて本発ｆｉＡ全な
すに至った。

本発明は、粘結剤と骨材の体積比率 （玉順亙ｐ旧Ｌ×１００）が［Ｌ３〜２０チとなるよ骨
材の体積 うな割合の粘結剤により被覆された成型用材料において
、平均粒子径の大きい骨材群の平均粒子径と、平均粒子
径の小さい骨材群の平均粒子径の比がＷ以上である２群
以上の骨材群全夫々別個ｆ粘結剤で被覆した後肢粘結剤
で被覆された各骨材群全混合してなる粘結剤で被覆され
た成型用材料である。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明に使用される粘結剤は特に限定されるものでなく
、硬化性全有する粘結剤であればいずれでも良いが、成
型用材料が粘結剤で被覆された後に常温で付着性のない
自由流動性を有する転体になるような粘結剤が好んで使
用される。

その例としては、ノボラック型フェノール樹脂、レゾー
ル型フェノール樹脂、アンそニアレゾール型フェノール
樹脂、ベンジルエーテル型フェノール樹脂、アルキル変
性フェノール樹脂などのフェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿累樹脂、フラン
樹脂、キシレン樹脂、シリコーン樹脂およびジアリルフ
タレート樹脂などがあげられ、これら全単独で又は２種
以上混合して使用される。また、これらの樹脂中に目的
に応じて各種の変性剤例えばシラン、ワックスなどｔ使
用した変性樹脂も好適に使用できる。

本発明で使用される骨材群としては、鋳物用砕砂、ジル
コンサンド、オリビンサンド、クロマイトサンド、シラ
ス、シラスバルーン、アルミナサンド、溶融アルミナ、
シリコンカーバイト、ガラスピーズ、ガラスバルーン、
フラ（７ツシユ、フェライト粒子、カーボンビーズ、カ
ーボンバルーン、造粒カーボンブラック、人造軽量骨材
、高炉スラグ、パーライト、焼成ヒル石、ドロマイト粒
、マグネシアクリンカ−などがあげられ、該骨材群は通
常では単一成分で使用されることが多いが、異種骨材群
同志の混合系で使用することもできる。

本発明の成型用材料における鹸記粘結剤と前記骨材群の
体積比率゛は１ｌＬ３〜２０％の範囲で自由に選択でき
るが、好ましくはＩＩＬ５〜１５％である。ここで体積
比率とは（１！！ｉＪＪ＄＊−×１００゜骨材の体積 で表わされる値であり、本発明でいう体積とは真比重に
対応する真の体積である。尚、シラスバルーンのような
中空状の骨材の体積は中がつまったものとみなした真の
体積全本発萌における体積とする。

該体積比率が１５％より小さいと、例えば珪砂のような
比較的比重の大きい骨材全使用した場合、重量換算して
も骨材に対する粘結剤の重量が１１５部より小さくなり
、粘結剤が骨材を被覆するには量的に不十分となるため
強度の高い成型用材料が得られない。また、体積比−が
２０％より大きいと、骨材は十分に粘結剤で被覆され、
強度の高い成型用材料が得られるが、本発明の主旨であ
る粘結剤の有効的な効果よりも骨材群の接点以外の空隙
を粘結剤で１００％充満させる結果となり、例えば、空
隙含有しない複合成型体を形成する結果となるため、従
来の、各骨材群の均一混合集合体に対して粘結剤全配合
被覆したものと何ら変らない結果となる。

□本発明における平均粒子径の異なる２群以上の骨材群
とは、その粒子径は特に限定されるものでないが５μｔ
ｎから１０簡のものが好適であり、更に好ましくは５０
μｍから５０００μｍの範囲のものである。また、平均
粒子径の異なる２群以上の骨材群は、あらかじめ均一に
混合された集合体を再び２群以上に分割しても良く、あ
らかじめ別々に調合されている各群全使用しても良い。

ここで骨材群の平均粒子径をｄ８とするとｄ８は次の一
般式で規定される。

平均粒子径が大きい骨材群の平均粒子径ｋ　ｄ８ｘ、小
さい骨材群の平均粒子径ｆｄＢ−とすれば、ｄ８１／ｄ
１３１は６以上になるのが好ましく、更に好ましくは２
以上である。但し、平均粒子径の均似し７′ｃ２群以上
の骨材群にまとめて１群の骨材群とする。ｄＪ／ｄ８２
がρより小さい場合に、粒子径は限りなく同一平均粒子
径に近づくために、α凌 あたかも同一系で被覆したものと同じになり本発明の効
果が発揮されにくい。

平均粒子径の異る各群の骨材重量に対して被覆する粘結
剤皺に、特に限定されないが、小粒径骨材群の粘結剤比
率対大粒径骨材群の粘結剤比率が１／２以上になるよう
に加えるのが好適であり、２／３以上が更に好適である
。

また大粒径骨材群と小粒径骨材群の配合比は特に限定さ
れるものではないが、充填密度がより大きくなるように
配合比を選定した方が良くその場合において高強度を有
する成型用材料が得られる。

次に平均粒子径の異る２群以上のそれぞれの骨材群に粘
結剤を被覆する好適な方法としては以下のような種々の
方法がある。回転羽根あるいは、回転ロールなどを有す
るバッチミキサー。

連続的なミキサーあるいは同等の混合あるいは混線性を
有するミキサー中にあらかじめ骨材全投入し、次いで粘
結剤全投入して必要な時間被覆させる方法、骨材全粘結
剤の融点以上に刀日熱（イ） しておき、いわゆる浴融被覆させる方法、また粘結剤を
あらかじめ液状にしておき、骨材の温度は常温又は１５
０℃以下に加熱しておいて被覆する方法などがある。

尚、これらの混合被覆に際して、硬化促進剤。

硬化剤、離型剤、流動化剤その他各機能を与えるための
変性剤などを同時に添加することは本発明の主旨を妨げ
るものではない。

本発明においては、前記したようにそれぞれ単独で粘結
剤を被覆した骨材群を均質に混合しなければならない。

その混合要領は自由に選択できるが、好ましくはあまり
機械的な外力全受けないように、つまり被覆層が剥げな
いようにスタティックな混合機又は均等切出し方式によ
る方法を用いるのが良い。

〔作用〕

本発明において構じられた手段の作用の理論的な機構に
必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。

大粒径骨材群と小粒径骨材群の均質混合集合体を粘結剤
で被覆する場合は、大粒径骨材と小粒径骨材が粘結剤の
奪い合いをするものと考えられる。すなわち、大粒径骨
材は運動エネルギーが大きいので小粒径骨材をおしのけ
ようとする作用があり、また大粒径骨材はその１粒子。

１粒子の持っている熱容量が大きいために粘結剤を良く
浴かし、より深くまで溶は込んで粘結剤全音うために、
ただでさえ不足がちの粘結材をより多く占有する。

そのために、小粒径骨材中には粘結剤が全く被覆されな
いか、部分的にしか被覆されないものの比率が増加しｆ
ｃり、熱容量の小さい小粒径骨材は粘結剤によって被覆
されるというよりも溶けた粘結剤に小粒径骨材が付着し
複合粒子あるいはダマになったりするものが発生する結
果となる。

一方、大粒径骨材、小粒径骨材を２群以上に分けて別々
に粘結剤全投入すると粒子同志は同一レベルの運動エネ
ルギー金持っているため粘結剤の被覆が均一に近くなり
粘結剤が被覆された各骨材群を再混合してできた粘結剤
被覆骨材は非常に均質に個々の粒子に粘結剤が満面に被
伽された成型用材料となる。

また、大粒径骨材群の平均粒子径と、小粒径骨材群の平
均粒径の比は、好昔しくにρ以上さらに好ましくは２以
上の場合に強度の高い成型用材料が得られたが、それは
大粒径骨材間の空隙全より細かい小粒径骨材が細密充填
されるために、その見掛充填密度が高くなり、骨材同志
の接点が増え強度アップした成型用材料となるものと考
えられる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明金さらに詳しく説明する。

〔実施例１〕 表１のＡに示す粒径分布を有し、平均粒子径が４０８μ
ｍであるガラスピーズ骨材群をまず５ｏｏｏｒ秤欺し、
ヒーターによって１５０℃に刃口熱し、ついで遠州鉄工
製スピードミキサーに投入し、直ちにノボラック型フェ
ノール樹脂（旭有機材製ＢＰ−６９０）全２５ｆ投入し
、ミキサー中で６０秒間混練して、該樹脂全ガラスピー
ズに被覆させた後、冷却水７５９とへキサメチレンテト
ラミン（以下へキサミンと称す）Ａ８ｆｔ水浴液として
投入し、約４０〜６０秒後に内容物が転体自由流動的に
なったところで、滑剤としてステアリン酸カルシウムを
５１投入して約３０秒後に排出した。

得られた成型用材料は非常に流動性に冨んださらさらし
た状態のものであり、得られた成壓体の曲げ強度は２４
．６　Ｋ９７ｃｍ”であった。（曲げ強度はＪＩＳＫ６
９１０に準じて測定した値である。以下同じ。）この成
型用材料ｋＲ１とする。

つぎに表１のＢに示す粒径分布を有し、平均粒子径が７
２μｍであるガラスピーズ骨材群について表２の成型用
材料Ｒ４に示す配合で上記と同様にして成型用材料Ｒａ
’に得た。この材料の曲げ強度は６６．３ゆ／−であっ
た。

得られた成型用材料Ｒ１およびＲ４ｆ６０：４０の配合
比にして市川式卓上ミキサーにより両者全混合せしめ、
目的とする成型用材料を得た。

この材料の曲げ強度は７　ａ　３に９７ｃｍ”、充填密
度ｉｊ、　１．８６０　ｔ　７ｃｍ”　テあツタ。（充
填密度ｉｊＪ工５Ｋ６９１０に準じて焼成したテストピ
ースの重ｉｌをその体積で除した値である。以下同じ。

）その他の測定結果は表３に示す通りであった。

測定結果かられかるようにこの材料の曲げ強度は後述す
る比較例１および混合する前の単独材料のそれに比べ、
飛躍的に強度の向上が見られる結果であった。

〔実施例２〜１２〕 実施例１と同様にして表１に示す粒径分布を有するガラ
スピーズ骨材群ム〜Ｄ１に使用して、表２に示す配合量
にてノボラック型フェノール樹脂被覆成型用材料Ｒ１〜
Ｒｏｏｋ得た。それぞれ単独材料の曲げ強度は表２に示
す通りであった。

得られた各成型用材料全表５に示す配合比率で実施例１
に示す方法により混合せしめて目的とする成型用材料を
得た。それらの曲げ強度及び充填密度全測定した。その
結果は表３に示す通りであった。

〔比較例１〕 表１に示した平均粒子径が４０８μｍのガラスピーズ骨
材群Ａと同７２μｍのガラスピーズ骨材群Ｂとｐ６０：
４０の配合比で混合し几１群のガラスピーズ骨材群に実
施例１で得られた成型用材料と同じ樹脂重量比となる量
のノボラック型フェノール樹脂全実施例１と同様の方法
にて被覆させて成型用材料を得た。

得られた成型用材料の曲げ強度は５１１５　ｋｇ／ｌｎ
ｌであり、充填密度は１．８２０　ｔ　７ｃｍ”であっ
た。

〔比較例２〜１２〕 表１に示す粒径分布含有するガラスピーズ骨材群ム〜Ｄ
ｆ使用して、表４に示す配合比にて混合し７ｔ１群のガ
ラスピーズ骨材群に実施例２〜１２で得られた成型用材
料と同じ樹脂重量比となる量のノボラック型フェノール
樹脂を実施例１と同様の方法にて被覆させて成型用材料
を得た。それらの曲げ強度及び充填密度全測定した。そ
の結果は表４に示す通りであった。

〔実施例１３〕 表５に示す粒度分布會有し、平均粒子径が４２１μｍで
ある砕砂骨材群Ｅと平均粒子径が９３μｍ　である砕砂
骨材群Ｆのそれぞれ全使用して表６のＲ１１およびＲ１
４に示す配合量にて、実施例１と同様の方法によりノボ
ラック型フェノール樹脂被覆砂（以下Ｒ９０，８，と称
す）を得た。得られたそれぞれのＲ１０，８，をＲ１１
ｅ　Ｒ１４とする。Ｒ１１の曲げ強度ｆｆ　５５．６　
ｋｇ／ｃｒｎ”であり、Ｒ１４のそれは５２．２ゆ／Ｃ
ｍ”であった。

得られたＲｏｏ、Ｓ　Ｒ１，およびＲ１４を６０：４０
の配合比にして実施例１に示す方法により混合せしめて
目的とするＲ、Ｏ１Ｓ’ｉ得た。

得られｆＣＲｏＣｏＳの曲げ強度は５α１　ｋｇ／ｃｙ
＋＋”であり、充填密度は１．７２０　ｔ／ｌｖｒ”で
あった。

有する砕砂骨材群Ｅ　、　Ｊ　’ｉ使用して表６に示す
配合量にてＲｏＯｏＳ　Ｒ１，〜Ｒｎを得た。それぞれ
単独材料の曲げ強度は表６に示す通りであった。

得られた各Ｒ，０，８ｉ表７に示す配合比率で実施例１
に示す方法により混合せしめて目的とするＲ、Ｏ，Ｓ−
ｉ得た。それらの曲げ強度及び充填密度全測定した。そ
の結果は表７に示す通りであった。

表　　７ 〔比較例１３〕 表５に示す粒度分布を有し、平均粒子径が４２１μｍの
珪砂骨材群Ｅと同９３μｍの珪砂骨材群Ｆと５６０：４
０の配合比で混合した１群の珪砂骨材群に実施例１５で
得られ７’（ＲΩβと同じ樹脂重量比となる量のノボラ
ック型フェノール樹脂全実施例１と同様の方法にて被覆
させてＲｏ（１Ｂを得た。

得られｆｃＲ，ｏ、Ｓの曲げ強度ｆｆ、、　５９．８　
ｋｇ７ｃｍ”であり、充填密度は１．７１０　ｆ／ｃｖ
ｒ”であつ友。

〔比較例１４〜１８〕 表５に示すような粒度分布を有する珪砂骨材群Ｅ　、　
Ｊ　（Ｈ使用して、表８に示す配合比にて混合しｆｃ１
群の珪砂骨材群に実施例１４〜１８で得られ７ｚＲ０（
，８と同じ樹脂重量比となる量のノボラック型フェノー
ル樹脂全実施例１と同様の方法にて被覆させてＲｏｏ、
８１ｒ′４′ｆｃ０それらの曲げ強度及び充填密度全測
定した。その結果は表８に示す通りであった。

表　　　　　　８ 〔発明の効果〕 本発明によれば、前記実施例の結果から明らかなように
従来品と同一強度全保持するためには、従来品よりも非
常に少ない粘結剤量で良く、また総合された骨材に対す
る粘結剤量が従来品と同一であれば非常に高い強度が得
られるという効果がある。

また、意外にも充填密度が大巾に向上するので大きな成
形圧力全必要としないなどの利点全有する。

本夾施例では骨材群としてガラスピーズと珪砂の例しか
示さなかったが前記他の骨材群においても、実施例と同
じ効果が得られることは言うまでもない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粘結剤と骨材の体積比率（（粘結剤の体積／骨材の
   体積）×１００）が０．３〜２０％となるような割合の
   粘結剤により被覆された成型用材料において、平均粒子
   径の大きい骨材群の平均粒子径と、平均粒子径の小さい
   骨材群の平均粒子径の比が√２以上である２群以上の骨
   材群を夫々別個に粘結剤で被覆した後該粘結剤で被覆さ
   れた各骨材群を混合してなる粘結剤で被覆された成型用
   材料。 ２、平均粒子径の異る各群の骨材に対して被覆する粘結
   剤の重量比率を、平均粒子径の小さい骨材群の粘結剤比
   率対平均粒子径の大きい骨材群の粘結剤比率が１／２以
   上になるような割合で夫々の骨材群を被覆した特許請求
   の範囲第１項記載の粘結剤で被覆された成型用材料。 ３、粘結剤が熱硬化性フェノール樹脂であり、骨材群が
   鋳造用鋳型の成型に適した硅砂類よりなり、かつ得られ
   た該樹脂被覆砂粒が常温で自由流動性を有する乾体とな
   つているレジンコーテツドサンドである特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の粘結剤で被覆された成型用材
   料。