JPH0798896B2 - フルフリルアルコールをベースとする結合剤およびその製造法 - Google Patents

フルフリルアルコールをベースとする結合剤およびその製造法

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JPH0798896B2 JP60066736A JP6673685A JPH0798896B2 JP H0798896 B2 JPH0798896 B2 JP H0798896B2 JP 60066736 A JP60066736 A JP 60066736A JP 6673685 A JP6673685 A JP 6673685A JP H0798896 B2 JPH0798896 B2 JP H0798896B2
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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、とくに鋳造分野で使用される成形体を製造す
る際に使用される、フルフリルアルコールをベースとす
る結合剤およびその製造法に関する。
従来の技術 西ドイツ国特許明細書第2239835号からは、このような
成形体を製造するため、結合剤として使用された酸硬化
性の樹脂に二酸化硫黄を給気し、かつこれを酸化剤およ
び水の存在において現場で生じる硫酸により硬化させる
方法が公知である。とくに、このような酸硬化性の樹脂
として、軽金属鋳造用の鋳型および芯型の製造にフラン
樹脂が使用されるが、この樹脂は、大きい耐熱衝撃性、
大きい常温曲げ強さおよび鋳造後の成形体の十分な崩壊
性により優れている。
しかしこのフラン樹脂の使用は、型枠中で成形体を製造
する際に極めて容易に被膜を生じかつ給気ノズルが粘結
するという欠点を有する。前者が、成形体の寸法を不利
に変動させることになり、後者が、不均質な給気および
従つて不均質な硬化の原因となる。従つて、型枠および
給気ノズルが極めてしばしば除掃される必要がある。こ
のことは、成形体を製造する際の作業能率の著るしい劣
化を表わす。
発明が解決しようとする問題点 従つて、本発明の課題は、軽金属鋳造に際し従来のフラ
ン樹脂の良好な特性を有するが、その粘結および被膜形
成の傾向が著るしく低減された成形体製造用結合剤を提
案することである。
問題点を解決するための手段 この課題は、粒状材料より成る成形体を製造するため
の、以下の組成: 1分子当りフラン環数4以上を有するフルフリルアルコ
ール−ホルムアルデヒド縮合生成物 40〜60重量% 1分子当り2〜4個のフラン環を有するフルフリルアル
コール−ホルムアルデヒド縮合生成物 28〜40重量% 2,5−ビス−ヒドロキシメチルフラン 15〜25重量% フルフリルアルコール 0〜 8重量% を有する結合剤、およびこの結合剤を製造するための、
フルフリルアルコールとホルムアルデヒドとを、モル比
1:0.6〜1でpH価範囲2.5〜6.0で、縮合生成物が粘度800
〜900mPa・sを有するまで相互に反応させ、かつその後
に水および未反応のフルフリルアルコールを溜去する方
法、並びに鋳型および芯型を、前記結合剤を使用し製造
するため、これら鋳型に、二酸化硫黄を給気しかつこれ
を現場で形成された硫酸により硬化させる方法により解
決される。
従来のフラン樹脂は、大体において1分子当りフラン環
数4以上を有する酸縮合されたフルフリルアルコール−
ホルムアルデヒド縮合生成物であり、これが一般にフル
フリルアルコール15〜50重量%を含有する。この高粘度
または個体の生成物は、フルフリルアルコール中に溶解
されかつまたフルフリルアルコールにより所望の粘度
(100〜300mPa・s)に調節される。しかし、添加され
たフルフリルアルコールはもう1つの作用を有する:こ
のものは硬化に際し所要の反応性を生じる。1分子当り
フラン環数4以上を有するフルフリルアルコール−ホル
ムアルデヒド縮合生成物は極めて反応性に乏しい。成形
体製造に際し所要の硬化速度となしうるため、高分子縮
合体が活性化されなければならない。従つて、大分量の
フルフリルアルコールがフラン樹脂中で必要であると思
われていた。
他方で、コアー型枠中の被膜形成および粘結は、フルフ
リルアルコールおよびこれから生じる縮合生成物が原因
であると判明した。この知見から推考される以下の結
論、すなわちフルフリルアルコール使用を断念しかつ反
応性に乏しい高分子フラン樹脂の代りに反応性の低分子
フラン樹脂を使用することは成功しなかつた、それとい
うのも1分子当り環数2〜4を有する低分子フラン樹脂
は一定の不十分な強度にまで硬化するにすぎないからで
ある。従つて、平均的に低分子のフラン樹脂混合物を使
用した場合、二酸化硫黄を使用し硬化した際に型枠内被
膜は生じないが、硬化せる成形体の常温曲げ強さ約100
〜150N/cm2が得られるにすぎない。しかし、鋳造技術
上の理由から必要とされる常温曲げ強さは300〜600N/c
m2である。
ところで、 1分子当りフラン環数4以上を有するフルフリルアルコ
ール−ホルムアルデヒド縮合生成物 40〜60重量% 1分子当り2〜4個のフラン環を有するフルフリルアル
コール−ホルムアルデヒド縮合生成物 28〜40重量% 2,5−ビス−ヒドロキシメチルフラン 15〜25重量% を含有する結合剤混合物は、相応する成形体の経済的製
造工程を可能にするために十分な硬化速度を有し、所要
の圧縮強さが得られ、かつ型枠中の不利な被膜形成およ
び給気ノズルの粘結が多数回の成形体製造後でも生じな
いかないしは許容可能な最低限にまで低減されると判明
した。それどころか本発明による混合物は、被膜形成お
よび粘結を不利に顕著ならしめることなく、結合剤混合
物総量に対し8重量%にまでのフルフリルアルコールを
含有することができる。
本発明による結合剤は、個々の成分を混合することによ
り製造されることができる。しかしながら有利にこの結
合剤は、直後に、フルフリルアルコールとホルムアルデ
ヒドとを縮合させた場合に得られ、その場合その組成が
反応条件を選択することにより特定される。装入生成物
は、純粋なまたは工業用のフルフリルアルコールおよび
ホルムアルデヒドもしくは、反応条件下にホルムアルデ
ヒドを離脱することのできる成分である。この種の生成
物は、例えば、ホルムアルデヒド自体、その普通市販の
30〜50%水溶液(ホルマリン)、ホルムアルデヒド重亜
硫酸塩、トリオキシメチレンまたはパラホルムアルデヒ
ドである。これら反応成分が、モル比1:0.6〜1で弱酸
性の媒体中で、有利にpH範囲2.5〜6.0で相互に反応せし
められる。有利に、pH価の調節が酢酸を使用し行なわれ
るが、これは場合によりわずかな量の苛性アルカリ溶液
で緩衝されていてもよい。反応は、100〜140℃の温度で
行なわれかつ反応温度に応じ3〜12時間続行する。反応
は、反応混合物の粘度が800〜900mPa・s(20℃)に達
した際に、反応混合物を中和することにより中断され
る。
得られた混合物は、高分子縮合生成物もまた低分子縮合
生成物も所望の割合で、並びに2,5−ビス−ヒドロキシ
メチルフラン15〜20重量%とともにわずかな量の未反応
のフルフリルアルコールおよび水を含有する。水および
場合によりフルフリルアルコールおよび場合によりわず
かな量の2,5−ビス−ヒドロキシメチルフランが溜去さ
れ、かつ粘度8000〜10000mPa・s(20℃)を有する樹脂
混合物が得られる。この結合剤は、二酸化硫黄で硬化さ
れる芯型および鋳型の製造に適当であるが、但し大てい
は、鋳物砂との容易な混合を可能にする低い粘度、例え
ば300mPa・sが所望される。この粘度は、約10重量%の
低級アルコール、有利にエタノールを添加することによ
り調節される。さらに、芯型−および鋳物砂結合剤とし
てのフラン樹脂で常用されているように、約0.25重量%
のシランが添加される。
実施例 以下に、本発明を実施例につき詳説する。
例1 工業用フルフリルアルコール980gおよび96%パラホルム
アルデヒド300gを、氷酢酸50mlおよび50%苛性ソーダ溶
液1mlを添加した後撹拌下に加熱沸騰させかつ4時間こ
の温度に維持する。
その後に、この反応混合物を苛性ソーダ溶液で中和し、
かつ水140mlおよびフルフリルアルコール203gを溜去す
る。こうして、1分子当りフラン環数4以上を有するフ
ルフリルアルコール−ホルムアルデヒド縮合生成物47重
量%、1分子当り2〜4個のフラン環を有するフルフリ
ルアルコール−ホルムアルデヒド縮合生成物31重量%、
2,5−ビス−ヒドロキシメチルフラン21重量%、フルフ
リルアルコール1重量%からなる結合剤が得られる。得
られた結合剤910gにアミノシラン2.5gおよびメタノール
90gを混合し、かつそれにより粘度300mPa・sに調節す
る。この溶液150gを、メチルエチルケトンペルオキシド
(減感剤中50%濃度)60gおよび石英砂15kgと緊密に混
合する。得られたコンパウンドから、連続的に20回それ
ぞれ1kgを、給気ノズルが設けられたコアー型枠中へ充
填し、1秒間SO2気流を給気しかつ20秒間空気で後洗浄
する。得られた成形体は、1時間後に常温曲げ強さ530N
/cm2を有する。試験終了後、型枠および給気ノズルは
顕著な被膜もまた粘結も示さない。耐熱衝撃性および、
成形体の鋳造後の崩壊性は、普通市販のフラン樹脂を使
用し製造した成形体に相応する。
比較例1 例1と類似するが、但し結合剤として、その粘度をフル
フリルアルコールで300mPa・sに調節した普通市販のフ
ラン樹脂を使用する。すでに、10回の成形充填および給
気後に、コアー型枠中に平均0.25mm厚の固い被膜が存在
する。同じく、ノズルは約20%が粘結した。
比較例2 例1と類似するが、但し結合剤として、1分子当り平均
フラン環数2〜4を有するフラン樹脂を使用する。硬化
後に、常温曲げ強さ145N/cm2が得られる。この強度
は、熱的後処理によつても増大されることができない。
比較例3 例1と類似するが、但し結合剤として工業用の2,5−ビ
ス−ヒドロキシメチルフランを使用する。硬化した際
に、わずかに常温曲げ強さ110N/cm2が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アロイス・クヴアスニオク ドイツ連邦共和国イーゼルローン‐7・フ オム‐シユタイン‐シユトラーセ 32 (72)発明者 ハラルト・ヘールデーゲン ドイツ連邦共和国ハーゲン‐8・ツム・ホ ーエン・ホーフ 28 (72)発明者 ゲルハルト・ヤノヒヤ ドイツ連邦共和国イーゼルローン‐7・イ ム・ノルドフエルト 44 (56)参考文献 特開 昭48−38362(JP,A) 特開 昭49−131262(JP,A) 米国特許2874148(US,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】粒状材料より成る成形体を製造するための
    結合剤において、以下の組成: 1分子当りフラン環数4以上を有するフルフリルアルコ
    ール−ホルムアルデヒド縮合生成物 40〜60重量% 1分子当り2〜4個のフラン環を有するフルフリルアル
    コール−ホルムアルデヒド縮合生成物 28〜40重量% 2,5−ビス−ヒドロキシメチルフラン 12〜25重量% フルフリルアルコール 0〜 8重量% を有することを特徴とするフルフリルアルコールをベー
    スとする結合剤。
  2. 【請求項2】粒状材料より成る成形体を製造するため
    の、以下の組成: 1分子当りフラン環数4以上を有するフルフリルアルコ
    ール−ホルムアルデヒド縮合生成物 40〜60重量% 1分子当り2〜4個のフラン環を有するフルフリルアル
    コール−ホルムアルデヒド縮合生成物 28〜40重量% 2,5−ビス−ヒドロキシメチルフラン 12〜25重量% フルフリルアルコール 0〜 8重量% を有する結合剤を製造するに当り、フルフリルアルコー
    ルとホルムアルデヒドとを、モル比1:0.6〜1でpH価範
    囲2.5〜6.0で、縮合生成物が粘度800〜900mPa・sを有
    するまで相互に反応させ、かつその後に水および未反応
    のフルフリルアルコールを留去することを特徴とするフ
    ルフリルアルコールをベースとする結合剤の製造法。
JP60066736A 1984-03-31 1985-04-01 フルフリルアルコールをベースとする結合剤およびその製造法 Expired - Lifetime JPH0798896B2 (ja)

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