JPS589859A - ケイ酸アルカリ金属水溶液をベースとするバインダ - 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】 本発明の目的は有機添加物を含有することによって改善
された使用技術的性質を有する、ケイ酸アルカリ金属水
溶液をペースとする／饗インダ組成物である。更に本発
明の目的は改善された強度、すなわち特に改善された早
期強度を有する鋳物用成形体、％に外型および／ｌたは
中子の製法であり、該方法で前記のノ々インダを使用す
る。

ケイ酸アルカリ金属水溶液をペースとした／９インダ組
成物は昔から知られており、広範に実地で使用されてい
る。かかる、Ｓインダ組成物は例えば鉱物性絶縁物、含
浸剤、コーチング物質、塗料および接合材の製造並びに
木材、紙、セラミクおよび鉱物性物質の接着に使用され
る。使用されるケイ酸アルカリ金属溶液、４ＩＫケイ酸
ナトリウム溶液は一般に８１０２　：　Ｍｅｍｏ　（Ｍ
ｅ　＝ナトリウムおよび／ｌたはカリウム）のモル比が
２０：１〜３゜４＝１の範囲にあシ、かつ固体金１３５
〜５０重量Ｓを有する。

かかるノ々インダは同様に鋳物用の成形体の製造にも使
用される。その際通常有利に８ｉ０ｊＭ＠１０のモル比
２０：１〜１９富１を有するケイ酸アルカリ金属水溶液
を微細な鋳物砂、例えば砂と混合し、得られる混合物を
所望の型に入れ、かつ好適な硬化剤を用いて固める。こ
のための好適な硬化剤は例えば二酸化炭素ガスである。

かかる／？インダ組成物ないしはかかる方法の主要な欠
点は、調製された混合物の流動性が、複雑な中空型に混
合物をすき閣なく充填するには十分でなく、ガス吹付け
した中子の１時間以内の早期強度が運送するには小さす
ぎ、かつ仕上がった型および中子が鋳造後壊すのにきわ
め゛て困難であることである。

鋳造実施後の成形体の破壊を容易圧するためにがかるＡ
イン／ＪＣ例えば種々の炭□水化物、例え“ば糖、糖み
つ、でんぷんまたはでんぷん−もしくはセルロース誘導
体が添加される。しかしかかる添加物のいずれもガス吹
付けされた成形体の早期強度に正の作用を及ぼさない。

例えば西ドイツ特許出願公開第２７５０２９４号公報か
らケイ酸アルカリおよび炭水化物を含む水溶液の形状の
・饗インダが知られており、骸・々インダはグリカン、
グリカン少糖類、グリ力゛　ニトール、少糖類のグリカ
ニトール誘導体、単機類および二糖類およびその誘導体
の群類からのほぼ水溶性の炭水化物並びに炭水化物と水
浴性の錯化合物を形成し得る、ホウ素、錫、ゲルマニウ
ム、テルルまたは砒素のオキシアニオンを含む。

ＰＣＴ特許出願（国際公開）　Ｎｏ　８０１０１７６７
およびＷｏ　８０１０１７６８には単一、ニーおよび多
糖類またはその誘導体の群類からの水溶性炭水化物並び
に尿素（ＷＯ８０１０１７６７）ないしはフェール基１
．２、または３個を有する化合物、フェノール基を有す
る多核炭化水素およびフェノール酸の群類から選択され
るフェノール性化合物（ｗｏ　８０１０１７６８　）を
含有する、ケイ酸アルカリ金属水溶−をペースとした・
９インダ組成物が記載されている。

西ｒイツ国特許出願公開第２８５６２６７号公報の目的
はアニオン活性および／または非イオン界面活性剤１種
以上を添加した、ケイ酸アルカリの水溶液の形状の、鋳
型および中子製造用の鋳物砂用の非自己硬化性／９イン
ダである。

かかる添加物はノ９インダの流動性を改善する。

本発明の課題は、特に硬化剤として二酸化炭素を使用し
て鋳物用の成形体を製造するのに好適であり、かつ調製
したての砂混合物の流動性良好で硬化し、かつ取り出し
た成形体に改善された早期強度、良好な最終強度並びに
鋳造実施後の十分に良好な崩壊挙動を与える、ケイ酸ア
ルカリ金属水溶液をペースとする・虐インダを開発する
ことである。

したがって本発明の目的は、８１０＠　：、Ｍｅｍｏの
モル比が２４　ｔ　、１−３．４　ｓ　ｌであり、ここ
でＭｅはナトリワムおよび／またはカリウ＾を表わし、
かつ固体含量３６〜６０重量％を有するケイ酸アルカリ
金属水溶液をペースとし、有機添加物を含有する／９ン
ダであり、骸ノＲインダカ！トリエタノールアミンを全
ノ々インダ組成旬−に対−して０．１〜２重量優含有す
ることを特徴とする。

−悪性にも・々インダへのトリエタノールアミンのかか
る添加が硬化前の砂混合物に良好な流動性を与え、かつ
鋳造実施後の成形体の喪好な崩壊値をもたらすのみなら
ず、特に硬化した成形体の早期強度を著しく改善するこ
とが判明した。ここで早期強度とはガス吹付けした成形
体の硬化１時間後の圧縮強さをいう。二酸化炭素を吹付
けることによる成形体の比較的短かい硬化時間後ですら
ＲＫ十分な初期圧縮強さが得ら２ れ、これは硬化した成形体の取扱いおよび運搬を著しく
容易処する。本発明によるＡインダ組成物を用いて調製
された砂混合物の卓越した流動性はその他の技術的経費
を必要とせずＫｌ［Ｍな中空型への完全な充＊を与える
。艷に本発明によるノセインダを用いて得られる成形体
はきわめて良好な鋳造後の崩壊挙動を示す。

かかるノセインダへのトリエタノールアミンの本発明に
よる添加の効果は、モノエタノールアミｙｔたはジェタ
ノールアミンの添加では所望の効果が不十分な程度でし
か得られないために一層意想外である。

それとは異なり　）　＋７エタノールの添加は全・々イ
ンダ組成物に対して既に０．１重量係の量で有効である
と示された。トリエタノールアミン添加量の２重量嗟の
本発明による上限は８１０２　：　ＭｅＯｌのモル比２
４：１を有し、］かつ市販の濃度のケイ酸アルカリ金属
溶液中へのトリエタノールアミンの最大溶解性によって
決められる。更に本発明によればＳｉｎｇ　：　Ｍｅｍ
ｏのモル比が２４：１よりも大きい、例えば３．４！１
のケイ・酸アルカリ金属溶液中でよシ大量のトリエタノ
ールアミンを有利に使用することもできる。水で著しく
希釈したケイ酸アルカリ金属溶液でＳｉＯ，／Ｍｅ、０
モル比２．４：ｌを有するものの場合にもより大キナト
リエタノールアミンの添加量が可能であり、かつ有利で
ある。このことは／ｅインダ組成物に付加的に常用の溶
解助剤、例えばクモルスルホン酸ナトリウム、ンルピッ
トま九はグリコールが添加されている場合により該当す
る。

本発明による・ζインダを用いて製造された成形体は史
に減少された吸湿性並びに良好なエツジ部分の強度に優
れている。

所望により、本発明による・々インダには調製された砂
混合物の流動性を一層高める観点からアニオン活性およ
び／ｌたは非イオン界面活性剤を公知方法で添加しても
よい。Ｉ！に本発明による・々インダは所望により更に
常用の崩壊促進剤、例えば炭水化物、例えば糖、糖みつ
、でんぷんまたはでんぷん−もしくはセルロース誘導体
を含んでいてもよい。

粘結された成形体の耐水性は既にケイ酸リチウムの僅か
な添加量によって増加させることができる。

本発明によるノ々インダで使用されるケイ酸アルカリ金
属溶液の基礎は一般にそのモル比と固体含量が帥記の値
の範囲内にある常用の水ガラス溶液、例えばケイ酸ナト
リウム溶液および／を九はケイ酸カリウム溶液である。

しかし相応するケイ酸アルカリ金属水溶液は粉末状の水
溶性ケイ酸アルカリ金属を溶解しても得られる。

良好な結合能の点で本発明による・饗インダは有利に８
１０１対Ｍｅｍｏのモル比２４　：ｌ　〜２９　：　］
　（ここでＭｅはナトリウムおよび／またはカリウムを
表わす）を有するケイ酸アルカリ金属を含有する。特に
本発明による／９インダ中でナトリウム／カリウム混合
ガラス、すなわちケイ酸ナトリウム／ケイ酸カリウム溶
液を使用することが硬化した成形体のきわめて良好な早
期強度の点で％に有利であると示された。

上述したように本発明によるノ々インダは有利に鋳物用
成形体、％に外型および／ｌたは中子を微細な鋳物砂、
有利に石英砂から硬化剤として二酸化炭素を使用して製
造するために使用される。かかる成形体の製造は自体公
知の方法で行なわれるニ一般に本発明によるノ々インダ
３〜６重量慢を微細な鋳物砂、通常石英砂と強力に混合
し、かつ二酸化炭素を使用して硬化させる。

しかし本発明によるノ々インダはケイ酸アルカリ金属水
溶液をペースとするＡインダが通常使用される全ての目
的に同様に使用することができる。

次いで実施例につ合本発明を詳説する。

ｌ 使用されるＡインダは次の組成を有する：８１０１　：
　Ｎａｎｏのモル比２５７ｚｌおよび固体含量４１、６
５重量嗟を有するケイ酸ナトリウム溶液９０重量係 ２０重量係のトリエタノ−ルアオン水溶液　　５重ｔｑ
ｂ脱イオン化水　　　　　　　　　　　６重量嘔／々イ
ンダは水溶液を混合することＫよシ得られ−る。

成形体を製造するためにノ々インダは次のよう托して使
用される： 石英砂（粒度Ｆ３２）１０００重量部を前記の／９イン
ダ４０重量饅と２分間強力に混合する。

引続き得られる混合物１７０ｔをゲオルグ・フィシ−ｙ
−ｍ突固め装置〔ゲオルグ・フィシャーアクチェンゲゼ
ルシャフト製、シャツハウゼン（スイス）在〕で３度゛
ランマー打ちすることにより高さ６０■および直径５ｏ
■の円筒状中子を成形し、かつ圧縮する。得られる中子
を次に二酸化炭素を吹き込んで（２８ｔ／分、・２５℃
で５秒間、導管圧１．δ）々−ル）硬める。

室温で１時間貯蔵後の成形体の圧ＩＭＩＩＪｌｉさく早
期強度）′ｔ−ゲオルグ・フィシャー製圧嗣強さ試験機
（スイス、シャツハウゼン在ゲオルグーフイシャー・ア
クチェンゲゼルシャフトによシ製造）を用いて測定する
。

結果を次表に掲げる。

流動性の測定のために一調與し立ての砂／ノセインメ混
合物１７０．ｆをＰＦＢ型流動性峠験機（スイス、シャ
ツハウゼン在ゲオルグ・フィシャー・アクチェンゲゼル
シャフト製）Ｋ秤量して入へ引続き突固め装置に装入し
、かっランマー打ち３度によって圧縮する、ラム棒の指
示値を読取り、かつ流動性Ｆを式＝Ｆ憾−６，６６・（
６〇−読取り指示値）Ｋよシ計算する。

成形体の崩壊性の測定は大ていの場合墳験室条件下では
数量的に行なうことはできない、それというのも熱処理
された中子は大ていこれを圧縮試験装置に運ぶために接
触または試験する際ＶＣＷＩｃＫ＠れるからである。そ
のために次の２ような試験方法により試験した：前記の
条件下で製造された成形体を室温および５０俤の相対大
気湿度で７２時間貯蔵し、次いで７２０℃ないしは９０
０℃でそれぞれ２分間熱処理し、引続きゲオルグ・フイ
シャー製圧縮強さ試験装置で調べた。その際測定さ触結
果を同様に次表に挙げる。

以下の例の結果は特別に記載のない限シ同じ操作および
試験条件下で得られた。測定された結果は同様に次表に
挙げる。

例２ 例ＩＫよるケイ酸ナトリウム溶液９０重量慢にトリエタ
ノールアミンの２０重量係水溶液０．５重量優および脱
イオン死水９，５重量暢を児える。

例３ ８ｉ０２　：　Ｎａｎｏのモル比２４７！ｌおよび固体
含量４７．３重ｔＳを有するケイ酸ナトリウム溶液９０
重量ｌＫ２Ｏ重量優−トリエタノールアオノ水溶液ｌＯ
重量係を加える。

飼養 ８１０！！　Ｎａｎｏのモル比２４７：１および固体含
量４７．３重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液８０重
量係並びに８１０１！　Ｋ、Ｏのモル比２８８：１およ
び固体含量４１．１重量％を有するケイ酸カリウム溶液
２０重量％から成るアルカリ金属ケイ酸塩溶液９０重量
％に２０重量憾−トリエタノールアミン水溶液１０重量
嚢を加える。

比較例１ 前記の例と異なりこの比較例はジェタノールアミンを含
有する。

８１０１　：　Ｎａｎｏのモル比２４７：１および固体
含量４７．２重量％を有するケイ酸ナトリ、ウム溶液９
０重量慢に３０重＊＊−ジェタノールアミン水溶液１０
重量係を加える。

比較例２ この例のノ々イシダはトリエタノールアミンを含まない
。

８１０１　：　Ｎａｎｏのモル比２４７！ｌおよび固体
含量４７．３重量％を有するケイ酸ナトリウム溶液９０
重量係に脱イオン死水１０重景参を加える。

流動性、鋳造による成形品の早期強度および崩壊挙動に
関する前記の例の結果を次表［１とめる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　８１０＠　：　ＭｅｌＱのモル比が２４！ｌ　〜
   ３．４ｔｌで６り、ここでＭｅはナトリウ！ｋｊ？よび
   ／ｌえはカリウムを表わし、かつ固体含量３５〜６０重
   量憾を有するケイ酸アルカリ金属水溶液をペースとし、
   有機添加物を含有するノ々インダにお−て骸ノ々インダ
   が全Ｉ９インダ組酸物に対′してトＩｊエタノ−ルアは
   ンＯ，１〜２重量慢を含有することを特徴とずぶ、ケイ
   酸アルカリ金属水溶液をペースとする・々インダ。 ２、　８１０ｔ　！　Ｍｅｍｏのモル比が２４ｔｌ〜２
   ９：１であり、ここでＭｅがナトリ９ムおよび／または
   カリウムを表わす、ケイ酸アルカリ金鵬を特徴する特許
   請求の範凹第１項記載の／９イ□　ンダ。 ３、鋳物用成形体、特に外型および／また社中子を微細
   な鋳物砂、有利に石英砂から硬化剤として二酸化炭素を
   用いて製造するための方法＆ｌｙ−いて、８ｉ０１　ｔ
   　Ｍｅｍｏのモル比が２４８１〜３．４！１であり、仁
   こでＭｅはナトリウムおよび／またはカリウムを表わし
   、かつ固体含量３６〜５０１ｔｌｉを有するケイ酸アル
   カリ金属水溶液をペースとし１．トリエタノールアミン
   を全粘結材組成物に対してＯ，１〜２重量、１６を含有
   する・セインダを使用文ることを特徴とする、成形体の
   製法。