JP2632402B2 - 発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子 - Google Patents

発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子

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JP2632402B2 JP208589A JP208589A JP2632402B2 JP 2632402 B2 JP2632402 B2 JP 2632402B2 JP 208589 A JP208589 A JP 208589A JP 208589 A JP208589 A JP 208589A JP 2632402 B2 JP2632402 B2 JP 2632402B2
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子、特
に消失性鋳型原型の成形に適する発泡性メチルメタクリ
レート系樹脂粒子に関する。
(従来の技術) ポリスチレン発泡体製の消失性原型を用いて鋳型を造
型し、その原型、湯道等を鋳型内に充填したままの状態
で高温溶湯金属を湯口より鋳込み、その溶湯金属の熱に
よって発泡ポリスチレン製原型を順次に気化させ溶湯金
属で置換させながら鋳造する充填鋳造法はよく知られて
いる。しかし、かかる原型としてポリスチレン発泡体を
用いる充填鋳造法においては、高温の鋳湯によって原型
素材のポリスチレンがガス化するが、鋳湯温度が800℃
以上になると炭素残留物が急激に増加し、鋳物表面に炭
素残留物が残るため、得られる鋳物製品の鋳肌が粗くな
る欠点があった。
発泡性スチレン樹脂粒子の発泡成形体を原型として用
いる前記の充填鋳造法の欠点を改良する方法として、本
発明者らはさきに、メチルメタクリレートのホモ重合
体、又はメチルメタクリレート70重量%以上と他のビニ
ルモノマーとの共重合体発泡性粒子を発泡成形して得ら
れた成形体を原型として用いる充填鋳造法を提唱した
(特開昭60−184447号公報)。しかし、同公報に開示さ
れた方法も充分でなく、たとえば鋳物の外観や寸法精度
が充分でないとか、ステンレススチールの場合に浸炭量
が多くなり、強度が低下するとかの欠点があることが判
明した。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、鋳肌が良好で、巣がなく、外観及び寸法精
度がよく、さらにステンレススチールの場合に浸炭量が
少なくて強度の大きい鋳物が得られる鋳型原型を成形す
るのに適する発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子を
提供しようとするものである。
(b) 発明の構成 (問題点を解決するための手段) 本発明者らは、前記の問題点を解決するために、本発
明者らがさきに提唱した前記特開昭60−184447号公報に
記載された発明について、さらにそれを改良するための
研究を行なった。そして、同公報の第2頁右上欄第9行
〜13行に記載されているメチルメタクリレート70重量%
以上とα−メチルスチレンとの共重合体であって、かつ
そのα−メチルスチレンの一部をさらに20重量%以下の
スチレンで置きかえた共重合体の発泡性樹脂粒子につい
て詳細な研究を行なった。その結果、同公報にはメチル
メタクリレートとα−メチルスチレンとスチレンとを含
有する共重合体発泡粒子の具体例としては、単にメチル
メタクリレート73重量%とα−メチルスチレン20重量%
とスチレン4重量%の共重合体粒子の例(同公報の実施
例1)、及びメチルメタクリレート75重量%とα−メチ
ルスチレン15重量%とスチレン7重量%と2−ヒドロキ
シエチルアクリレート3重量%の共重合体粒子の例(同
公報の実施例3)の二つの例が記載されているのみであ
り、かつこれらの具体例に示された共重合体の発泡性粒
子では、なお充分な性能を有する消失性鋳型原型が得ら
れないことが判明した。そして、さらに研究を重ねた結
果、メチルメタクリレートとスチレンとα−メチルスチ
レンとの三者を少なくとも含有する共重合体であって、
前記公報に具体的に開示されていない特定の比率でこれ
ら三者の単量体を含有せしめた共重合体の発泡性粒子が
優れた消失性鋳型原型を与えることができることを見出
し、本発明に到達したのである。
すなわち、本発明の発泡性メチルメタクリレート系樹
脂粒子は、樹脂粒子を構成する単量体組成比率がメチル
メタクリレート50〜80重量%、スチレン12〜45重量%、
及びα−メチルスチレン5〜8重量%であることを特徴
とするものである。そして、本発明のかかる発泡性メチ
ルメタクリレート系樹脂粒子を用いて発泡成形した成形
体を消失性原型として用いて鋳造をすれば、鋳肌が良好
で巣がなく、外観及び寸法精度が良好であり、さらにス
テンレススチールの場合に浸炭量が少なくて強度の高い
鋳物が得られる。
本発明の発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子は、
公知の懸濁重合法を用いて容易に製造することができ
る。すなわち、メチルメタクリレート、スチレン、α−
メチルスチレン、及び必要に応じて用いる他の単量体を
所定割合で用いて、t−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、過酸化ベンゾイル等の重合開始剤の存在下で、95〜
130℃の温度の水性媒体中で懸濁重合させて共重合体粒
子を製造し、次いでその共重合体粒子の分散している水
性媒体中にブタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロ
ロジフロロエタン、ペンタン等の発泡剤を供給し、樹脂
粒子に発泡剤を含浸せしめ、得られた樹脂粒子を水性媒
体から分離すれば、本発明の発泡性メチルメタクリレー
ト系樹脂粒子が得られる。
その懸濁重合において必要に応じて用いられるメチル
メタクリレート、スチレン及びα−メチルスチレン以外
の他の単量体としては、たとえばブチルアクリレート、
アクリロニトリル、2−ヒドロキシエチルアクリレート
等があげられ、これらは単量体合計量に対して5重量%
以下の範囲内で用いられる。
この種の懸濁重合においては、使用単量体比率と実質
上同一比率でそれぞれの単量体を含有する共重合体粒子
が得られるから、本発明の発泡性メチルメタクリレート
系樹脂粒子における単量体含有量の調整は容易に行なう
ことができる。
本発明の発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子は、
樹脂粒子を構成する単量体の組成比率を、メチルメタク
リレートが50〜80重量%、好ましくは70〜80重量%、ス
チレンが12〜45重量%、好ましくは12〜25重量%、α−
メチルスチレンが5〜8重量%、好ましくは6〜8重量
%にする。メチルメタクリレートの比率が多すぎ、スチ
レンの比率が少なすぎると、発泡剤の重合体粒子への含
浸が悪くなり、発泡性樹脂粒子が充分な発泡力を示すこ
とができなくなる。また、スチレンの比率が多すぎ、メ
チルメタクリレートの比率が少なすぎると、鋳造時のス
スの発生量が多くなり、鋳物製品中の炭素残留物による
欠陥が発生する。また、α−メチルスチレンの比率が多
すぎると、共重合体中の残存単量体が著しく増加し、発
泡原型の表面外観が悪化し、鋳物製品の肌が悪くなり、
強度が低下する。さらに、α−メチルスチレンの比率が
低下しすぎると、メチルメタクリレートの急激な重合を
抑制するのが困難になり、また成形時の表面外観が悪く
なり、鋳物製品の肌が悪くなる。
本発明の発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子は、
これをスチーム成形金型内に充填し、スチーム加熱によ
り粒子を加熱発泡させると発泡粒子どうしが相互に融着
して発泡成形体に成形できるから、消失性の鋳型原型の
成形は容易に行なわせることができる。
添付図面は、本発明の発泡性樹脂粒子を用いて成形し
て得られた消失性原型を用いて充填鋳造法により減圧鋳
造する装置の一例を例示したものである。1は通気構造
を有する鋳型枠、2は消失性原型、3は湯道、4は湯
口、5は粘結性を含有しない流動性のある乾燥鋳物砂よ
りなる鋳型である。6はジャケットで、通気構造を有す
る鋳型枠1に接し、排気管7を通じて真空ポンプ、エジ
エクター、ファンなどによって減圧される。8は鋳型5
の上面を気密に遮断するために置かれた蓋、9は溶湯で
ある。この装置を用いて減圧しながら、湯口4より金属
の溶湯9を注入すると、溶湯9は湯道3を経て原型2に
達し、原型2は溶湯9の輻射熱によって溶融揮散せしめ
られ、溶湯9と置換される。原型2が注入された溶湯9
によって溶融気化せしめられるときには、これによって
生じた空洞内部が急激に圧が高まり、発生ガスが減圧状
態にある砂型層5を通過してジャケット6に拡散吸引さ
れるので砂粒子は強く固結され、崩壊が防止される。
本発明の発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子より
成形された消失性原型を用いて鋳造する金属としては、
鉄、ステンレススチール、アルミニウム、青銅、亜鉛な
どがあげられる。
(実施例等) 以下に、実施例及び比較例をあげてさらに詳述する。
実施例1 容量3の撹拌装置付きの重合容器に、純水1000g、
ピロリン酸ソーダ0.42g、酢酸ソーダ0.63g、亜硝酸ソー
ダ0.10gを加え、350rpmで撹拌して均一な分散液とし
た。次いで、撹拌下にこれに、ベンゾイルパーオキサイ
ド3.60g、t−ブチルパーベンゾエート2.16gをメチルメ
タクリレート540g、スチレン129.6g及びα−メチルスチ
レン50.4gの単量体混合物に溶解した溶液を加えて均一
な懸濁分散液とした。
この懸濁分散液を撹拌しながら80℃まで昇温し、さら
に80℃から115℃まで6時間かけて昇温させた。その間
に、80℃に達してから1時間後の時点にポリビニルピロ
リドンの10重量%水溶液50gを添加し、115℃に到達して
から同温度で5時間保持して重合を行なわせた。得られ
た共重合体の単量体組成比率は第1表に示すとおりの使
用単量体比率と実質上同一であった。
次いで、得られた重合生成物を冷却し、過・乾燥し
て得られた粒子を0.5〜0.7mmにカットした。容量3の
撹拌装置付き重合容器に純水1000g、第三リン酸カルシ
ウム30g、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの1重量
%水溶液3.0g、及び前記のカットした重合体粒子900gを
入れ、撹拌して均一な分散液とした。次いで、これを10
0℃まで昇温し、100℃に到達した時に90gのペンタンを
圧入し、同温度で20時間合浸処理をした。
得られた発泡性重合体粒子を過し、乾燥してから総
揮発分を測定した結果は第1表に示すとおりであった。
また、この発泡性重合体粒子の一部を0.8kg/cm2・Gの
スチームの加圧下で3分間保持して発泡させ、その嵩密
度を測定した結果は第1表に示すとおりであった。
また、その発泡性重合体粒子を98℃、1.0kg/cm2・G
のスチームで予備発泡させ、嵩密度20g/の予備発泡粒
子を得た。この予備発泡粒子を100mm×100mm×200mmの
金型のキャビティ内に充填し、0.7kg/cm2・Gのスチー
ムで15秒間加熱し、発泡成形体(鋳型原型)を得た。そ
の際の成形性(発泡成形体の表面状態)は第1表に示す
とおりであった。
得られた発泡成形体を原型として用いて、鋳鉄及びス
テンレススチールの鋳造を行なった。すなわち、その発
泡成形体を消失性原型として用い、これを添付図面に示
す鋳造装置の鋳型枠内で4号乾燥珪砂で埋没させたの
ち、400mmHgで減圧しながら、1350℃の鋳鉄湯又は1260
℃のステンレススチール溶湯を注湯し、原型を消失させ
ながら鋳造したところ、得られた鋳物の鋳肌、巣の有
無、及びステンレススチールの場合の浸炭量は第1表に
示すとおりであった。
実施例2 実施例1と同じ単量体組成比及び重合条件を用い、た
だし90gのペンタンの添加を懸濁重合系の温度が80℃に
達してから4.0時間経過後に添加するように変更して、
一段法により発泡性重合体粒子を得た。
次いで0.5〜0.7mmにカットした発泡性重合体粒子を、
実施例1におけると同様にして処理をし、同様にして発
泡成形をして発泡成形体を得た。さらに、その発泡成形
体を消失性原型として用いて実施例1におけると同様に
して鋳造した。それらの結果は、第1表に示すとおりで
あった。
実施例3〜7 比較例1〜6 単量体として第1表に示す種々の組成比率の単量体を
用い、そのほかは実施例1の方法に準じて懸濁重合及び
発泡剤の合浸処理を行なわせて発泡性重合体粒子を得
た。
得られた各種合体粒子について、実施例1と同様にし
て総揮発分及び嵩密度の測定、並びに発泡成形体の成形
及び得られた成形体を用いる鋳造を行なった。それらの
結果は第1表に示すとおりであった。
第1表から明らかなように、実施例の発泡性樹脂粒子
を用いた場合の鋳物は、比較例の発泡性樹脂粒子を用い
た場合の鋳物と比較べて、鋳造性が総合的に優れてい
る。
(c) 発明の効果 本発明の発泡性樹脂粒子を用いて充填鋳造法による消
失性原型を成形すると、鋳物の鋳肌が良好で巣がなく、
外観及び寸法精度が良好であり、さらにステンレススチ
ールの場合に浸炭量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、消失性原型を用いる鋳造装置の断面図であ
り、図中の1は鋳型枠、2は消失性原型、5は鋳型、9
は溶湯を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂粒子を構成する単量体組成比率がメチ
    ルメタクリレート50〜80重量%、スチレン12〜45重量
    %、及びα−メチルスチレン5〜8重量%であることを
    特徴とする発泡性メチルメタクリレート系樹脂粒子。
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