JPH02235543A - 鋳物砂粒結合用樹脂組成物 - 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〕 本発明は鋳物砂粒結合用樹脂組成物に関し、さらに詳し
くはポリエステルレジンコーテッドサンドに好適に用い
られる鋳物砂粒結合用樹脂組成物に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 従来、鋳造用中子および複雑な鋳型の製造法にはシェル
モールド法が主に用いられており、また鋳型製造の際に
用いられる砂粒結合用樹脂としては、通常フェノール樹
脂が用いられている。

該フェノール樹脂ヲ用いたフェノールレジンコーテッド
サンドにおいて、鋳鉄鋳物のように鋳造温度が１３００
〜１４００゜Ｃと高い場合には、その崩壊性が良好であ
る。しかし、アルミニウム合金鋳物のように鋳造温度が
６５０〜７　５　０　”Ｃと低い場合には、中子内部の
厚肉部では鋳造後の溶湯熱でフェノール樹脂の硬化が進
んで強度が上昇し、また中子薄肉部が溶湯にくるまれる
と中子が無酸素状態になって主にベンゼン環が炭化し、
砂粒同士または砂粒とアルミニウム合金鋳物とが結合す
るため、強度がほとんど低下せず、崩壊性が非常に悪い
。従って、該フェノールレジンコーテンドサンドを複雑
形状の中子として用いるアルミニウム合金鋳物では、ノ
ックアウトマシンによる型ばらしの前に、４００〜５０
０″Ｃで４〜１０時間の砂焼きを行い、崩壊性を向上さ
せている。

該フェノールレジンコーテッドサンドの崩壊性を改良す
るため、不飽和ポリエステル樹脂の熱分解温度の低いこ
とに着目して不飽和ポリエステル樹脂を砂粒結合剤とす
るポリエステルレジンコーテッドサンドがアルミニウム
合金鋳物用として開発されている。

しかしながら、このボリエステルレジンコーテッドサン
ドは、前記フェノールレジンコーテツドサンドの崩壊性
を改善することができる反面、フェノールレジンコーテ
ッドサンドに較べて（１）高温時の鋳型強度が低い、（
２）鋳型成形性が悪い、（３）結合剤が多く必要である
、（４）ガス欠陥が発生し易いなどの欠点を有している
。

すなわち、ポリエステルレジンコーテツドサンドは、高
温時の鋳型の強度が低いため、２８０〜３　０　０　℃
に加熱した金型から、硬化した鋳型および中子を脱型す
る際に破損することが多く、複雑な形状の中子および鋳
型の成形が難しく、その使用がごく簡単な形状の鋳型お
よび中子の成形に限られている。また中子および鋳型を
成形する際に使用される金型の温度が２８０〜３００“
Ｃと高いため、連続して中子および鋳型を成形するうち
に鋳型造形機マガジンの温度が７０〜９０゜Ｃ程度まで
上昇し、ポリエステルレジンコーテツドサンドのように
融着点が低い場合には鋳型造形機マガジン内で砂粒結合
用樹脂が溶融し、マガジンへの付着またはレジンコーテ
ッドサンドのブロッキングによって目詰まりを生じる。

一般に使用されているフェノールレジンコーテッドサン
ドの融着点は９０〜１１５゜Ｃであるが、ポリエステル
レジンコーテッドサンドの融着点は８５゜Ｃ以下である
。

さらにポリエステルレジンコーテツドサンドにおいては
、結合剤を多く用いる必要があるため、製造コストが高
くなるとともに、ガスが発生し易いため、鋳造形時に鋳
型および中子の表面が荒れて表面外観が悪くなる欠点が
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、高温
時の鋳型強度を向上させ、かつ融着点を９０゜Ｃ以上に
上昇させることができ、さらにガス欠陥の発生がな《、
崩壊性に優れたポリエステルレジンコーテッドサンドを
得ることができる鋳物砂粒結合用樹脂組成物を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、α．β一不飽和二塩基酸および／またはその
無水物と、２０〜７０モル％の水素化ビスフェノールＡ
を含む多価アルコール成分とを反応さサて得られる、Ｊ
ＩＳＫ５８５０　　３．８項に規定されるリングアンド
ボール法（以下、リングアンドボール法とする）による
軟化点が１０５〜１　３　０　℃の範囲である不飽和ポ
リエステルおよび重合用触媒を含有してなる鋳物砂粒結
合用樹脂組成物に関する。

本発明において、水素化ビスフェノールＡを多価アルコ
ール成分中に２０〜７０モル％配合することによって、
不飽和ポリエステルの耐熱性を向上させることができる
とともに、不飽和ポリエステルの軟化点を適度に高くす
ることができる。

本発明に用いられる不飽和ポリエステルの粘度は、水素
化ビスフェノールＡを配合しない不飽和ポリエステルに
比較して軟化点以上の温度での粘度が低くなる。

レジンコーテッドサンドの製造は、予め砂粒を、被覆し
ようとする樹脂の軟化点以上の温度に熱しておき、咳熱
せられた砂に樹脂を混入して撹拌し、砂粒を溶融した樹
脂で被覆するホットメルト法で行われる。この場合、樹
脂の溶融粘度が低いほど砂粒表面に均一に被覆し易くな
り、また鋳型成形に際しても溶融粘度が低いほど、加熱
による硬化に至るまでの過程で、樹脂に被覆された砂粒
間の結合が容易となり、強固になると考えされ、さらに
この結果として常温強度および高温時強度の大幅な向上
が可能になると推察される。

またレジンコーテッドサンドの融着点は、使用する砂粒
結合用樹脂の軟化点に影響゛されるので、ポリエステル
レジンコーテッドサンドの融着点を高くするために、砂
粒結合用樹脂である不飽和ポリエステルの軟化点を高く
する必要がある。該不飽和ポリエステルの軟化は、リン
グアンドボール法による軟化点より２０〜３０゜Ｃ低い
温度で軟化する、広い軟化温度範囲を有するため、ポリ
エステルレジンコーテノドサンドの融着点を９０゜Ｃ以
上まで高めるために、不飽和ポリエステルの軟化点を１
０５〜１３０″Ｃにする必要がある。該不飽和ポリエス
テルでは、融着点を上昇させるために不飽和ポリエステ
ル組成物に金属酸化物を配合する必要がなくなる。

本発明に用いられるα，β一不飽和二塩基酸および／ま
たはその無水物としては、マレイン酸、無水マレイン酸
、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロロマレイ
ン酸等が挙げられる。必要に応じてフタル酸、無水フタ
ル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の飽和二塩基酸ま
たはその無水物を併用することもできる。

本発明に用いられる水素化ビスフェノールＡは、多価ア
ルコール成分の総量に対して２０〜７０モル％配合され
る。該配合量が２０モル％未満では目的とする高温時の
鋳型強度が得られず、また７０モル％を超えると不飽和
ポリエステルの軟化点が高くなりすぎ、砂粒間の結合が
弱くなって高温時の鋳型強度が低下する。

前記水素化ビスフェノールＡ以外の多価アルコールとし
ては、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール
、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１．２
−プロパンジオール、■，３−ブタンジオール、ネオベ
ンチルグリコール、１．６−ヘキサンジオール、グリセ
リン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール
等が用いられ、必要に応じて１価のアルコールを併用す
ることもできる。

本発明に用いられる不飽和ポリエステルは、前記α，β
一不飽和二塩基酸および前記水素化ビスフェノールＡを
含む多価アルコールを、通常の方法で縮合反応させて得
られる、リングアンドボール法で測定した軟化点が、１
０５〜１　３　０　℃の範囲のものである。

本発明に用いられる重合用触媒としては、有機過酸化物
が好ましく、例えばジクミルパーオキサイド、過酸化ベ
ンゾイル、ターンヤリブチルパーヘンゾエート、クメン
ヒドロバーオキサイド、１３−ビス−（ターシャリブチ
ルパーオキシイソプ口ピル）ベンゼン、■，■−ビスー
（ターシャリブチルパーオキシ）−３．３．５−１−リ
メチルシク口ヘキサン、２　５−ジメチルー（２．５−
ジベンゾイルバーオキシ）ヘキサン、２．２−ビス−（
４．４−ジターシャリブチルパーオキシシク口ヘキシル
）プロパン、２．５−ジメチル−２，５−ジ（ターシャ
リプチルバーオキシ）一ヘキシン−３，ｎ−ブチルー４
，４−ビス−（ターシャリブチルバーオキシ）ハレレー
ト、ラウロイルパーオキサイド、シクロヘキサノンパー
オキサイド等が用いられる。該重合用触媒は単独でまた
は２種以上併用して用いることができる。

前記重合用触媒の配合量は、樹脂の硬化性の点から不飽
和ポリエステル１００重量部に対して０．５〜１０重量
部の範囲が好ましく、より好ましくは１〜５重量部の範
囲である。

本発明になる鋳物砂粒結合用樹脂組成物には、必要に応
じて滑剤、硬化促進剤、重合禁止剤、充填剤、シランカ
ップリング剤等が含まれていてもよい。

滑剤としては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸
亜鉛、メチロールアミド、ビスアマイド等が用いられ、
硬化促進剤としては、ナフテン酸コバルト等のナフテン
酸金属塩、オクテン酸コバルト等のオクテン酸金属塩、
アミン類などが用いられ、重合禁止剤としては、ハイド
ロキノン、バラヘンゾキノン、２，５−ジフェニルバラ
ヘンゾキノン、トルベンゾキノン、モノターシャリプチ
ルハイドロキノン等が用いられ、また充填剤としては、
炭酸カルシウム、硫酸ハリウム、水酸化アルミニウム、
クレイ、シリカ、タルク等が用いられ、さらにシランカ
ップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルートリス−（βメトキシエトキシ）シラン、γ−ア
ミノブロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β一（アミノエ
チル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビニル
トリクロロシラン等が用いられる。

本発明になる鋳物砂粒結合用樹脂組成物を用いる場合は
、各成分をあらかじめ混合しておいても、またレジンコ
ーテッドサンド調合時に各成分を添加混合してもよい。

レジンコーテッドサンドの調合は、該樹脂組成物に適当
な溶剤、例えばアセトン、メチルエチルケトン、トルエ
ン、ベンゼン、キシレン等を加えて溶解し、得られた溶
液を用いて砂粒表面に樹脂を被覆させた後、溶剤を揮発
乾燥させるセミホット法や無溶剤型のホシトメルト法等
で行なわれる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳しく説明する。

なお、実施例中、部とあるのは重量部を意味する。

実施例１ フマル酸１０モル、水素化ビスフェノールＡ４モルおよ
びプロピレングリコール７モルを窒素ガス気流中で２０
５゜Ｃで加熱反応させ、リングアンドボール法による（
以下同じ）軟化点１０９゜Ｃの不飽和ポリエステル（Ａ
）を得た。

この不飽和ポリエステル（Ａ）１００部に、ジクミルバ
ーオキサイド３部およびステアリン酸カルシウム５部を
添加、混合して得られた樹脂組成物０．１８ｋｇを、１
　８　０　”Ｃに予熱した日光けい砂７号８ｋｇととも
に、スピードミキサ（遠州鉄工社製、ＮＳＣ−１型）で
５分間撹拌し、砂粒表面に均一に樹脂組成物が被覆され
たコーテッドサンドを得た。このコーテッドサンドにつ
いて、ＪＡＣＴ、鋳造技術普及協会試験法Ｃ−１による
融着点、ＪＩＳＫ６９１０による常温曲げ強さおよびＪ
ＡＣＴ試験法ＳＭ−５による高温時の曲げ強さを測定し
、さらに下記の方法によって崩壊性およびガス発生量の
測定を行った。その結果を第１表に示した。

崩壊性の測定：３０胴直径Ｘ　５　０　ｍｍの円柱状試
験片３本を２５０゜Ｃで３分成形し、その試験片を密封
容器に入れ、炉内温度５００゜Ｃで２０分処理して放冷
した後、１４メッシュ網上でロータソプ式フルイ振動機
で振動処理し、振動時間１分ごとに試片の重量減少率を
測定した。

ガス発生量の測定＝２５０゜Ｃで１分の硬化条件で１　
０ｍｍＸ　１　０＋ｎｍＸ　６　０ｍｍの試片を作製し
、これを試料皿に乗せて試験管内に置き、試験管を、７
ｏｏ’ｃの加熱炉内に２分間入れ、発生するガスをメス
シリンダ内の流動パラフィンでトラップしてガス量を測
定して次式により計算して求めた。

実施例２ フマル１１０モル、水素化ビスフェノールＡ５モルおよ
びネオペンチルグリコール６モルを窒素ガス気流中２０
０゜Ｃで加熱反応させ、軟化点Ｉ２５゜Ｃの不飽和ポリ
エステル（Ｂ）を得た。

この不飽和ポリエステル（Ｂ）１００部に、ジクミルパ
ーオキサイド３部およびステアリン酸カルシウム５部を
添加、混合して得られた樹脂組成物０．　１　８　ｋｇ
を、１８０゜Ｃに予熱した日光けい砂７ｇ８ｋｇととも
に、スピードミキサ（遠州鉄工社製、ＮＳＣ−１型）で
５分間撹拌し、砂粒表面に均一に樹脂組成物が被覆され
たコーテッドサンドを得た。このコーテッドサンドにつ
いて実施例１と同様にして融着点、常温曲げ強さ、高温
時曲げ強さ、崩壊性およびガス発生量を測定した。その
結果を第１表に示した。

比較例１ 無水マレイン酸６モル、イソフタル酸４モル、プロピレ
ングリコール７モルおよびグリセリン２モルを窒素ガス
気流中２００゜Ｃで加熱反応させ、軟化点１００゜Ｃの
不飽和ポリエステル（Ｃ）を得た。

この不飽和ポリエステル（Ｃ）１００部に対し、ジアリ
ルフタレートプレポリマ２０部、ジクミルパーオキサイ
ド２部およびステアリン酸カルシウム３．５部を添加、
混合して得られた樹脂組成物０．１８ｋｇを、１６０℃
に予熱した日光けい砂７号８ｋｇとともに、スピードミ
キサ（遠州鉄工社製、ＮＳＣ−１型）で５分間撹拌し、
コーテット′サンドを得た。このコーテッドサンドにつ
いて実施例１と同様に融着点、常温曲げ強さ、高温時曲
げ強さ、崩壊性およびガス発生量を測定した。その結果
を第１表に示した。

比較例２ 市販フェノールレジンコーテッドサンドとして、日立化
成コーテッドサンド社製のＴＭ−２を用いて、実施例１
と同様にして融着点、常温曲げ強さ、高温時曲げ強さ、
崩壊性およびガス発生量を測定第１表から、本発明にな
る鋳物砂粒結合用樹脂組成物を用いたレジンコーテンド
サンドは、従来のボリエステルレジンコーテノドサンド
の欠点である融着点、高温時の鋳型強度およびガス欠陥
の発生を防止することができ、かつ、フェノールレジン
コーテノドサンドの欠点である崩壊性を大幅に改良でき
ることが示された。

（発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、α，β−不飽和二塩基酸および／またはその無水物
   と、２０〜７０モル％の水素化ビスフェノールＡを含む
   多価アルコール成分とを反応させて得られる、ＪＩＳＫ
   ５８５０　３．８項に規定されるリングアンドボール法
   による軟化点が１０５〜１３０℃の範囲である不飽和ポ
   リエステルおよび重合用触媒を含有してなる鋳物砂粒結
   合用樹脂組成物。