KR840000172B1 - 아민폴리올을 사용한 무열 자경성 주물용 우레탄 점결제 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

아민폴리올을 사용한 무열 자경성 주물용 우레탄 점결제 조성물

본 발명은 아민을 주성분으로 한 폴리올과 폴리이소시아네이트의 혼합물로 된 수지상의 점결제 조성물에 관한 것이다. 다른 측면에서 본다면, 본 발명은 미립자상의 고형분을 결합시키는데 사용할 수 있는 경화성 우레탄 점결제 조성물에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 아민폴리올을 사용한 무열 자경성(無熱自硬性 ; no-bake)의 점결제에 관한 것이다. 이점결제는 주물사(砂)나 기타 주물용 골재를 결합시켜 금속, 특히 비교적 저온에서 주조될 수 있는 알루미늄 및 기타의 경금속을 주조하기 위한 주물 심형(core)과 주형(mold)이 형성될 수 있도록 한다. 이들 점결제를 사용하여 만든 심형과 주형은 낮은 주조온도에서 사용될 경우 우수한 붕괴특성을 나타낸다.

주물심형과 주형으로 사용하기 위한 골재를 결합시키는데 유용한 무열 자경성우레탄 점결제에 대해서는 이미 공지되어 있다. 이러한 무열 자경성 점결제 조성물의 예로서는 미국특보 제3,676,392호가 있다.

본 발명은 아민 폴리올의 자체 촉매특성에 다소 근거를 두고 있다. 본 발명의 주물용 무열 자경성 점결제는 최소한 세가지 성분을 사용하는 전형적인 무열 자경성 우레탄계 대신에 두 가지 성분계로 된 것이다.

비록 자체촉매성이 중요한 진보성을 나타내는 것이기는 하지만, 본 발명은 이러한 계(系)에 한정된 것이 아니며, 어떤 경우에 있어서는 촉매를 함유할 수도 있다. 무열 자경성계에 아민 폴리올을 사용한다는 그 자체가 주물용 점결제에 있어서의 대단한 진보인 것이다.

또한, 본 발명은 극히 중요한 또 다른 특성을 가지고 있다. 주물공업에서 오랫동안 필요성을 느끼고 있었던 것은 알루미늄이나 마그네슘과 같은 경금속을 주조하는데 사용할 수 있는 무열 자경성 점결제이었다. 종래의 무열 자경성 점결제에 의하면, 필요로 하는 심형과 주형의 특성 및 양호한 세이크아웃(Shakeout) 특성을 가진 경금속 주조용 심형과 주형을 제조할 수 없었다. 페놀계, 알키드-기름계 및 폴리에스테르 계 폴리올을 사용한 무열 자경성 우레탄 점결제가 주물공업에서 통용되고 있으나, 점결제를 충분히 사용하여 작업기능한 강도와 내마모성을 얻고자 할때, 이들 점결제에 의하면 경금속의 주조온도에서 주형과 심형이 잘 부스러지지 않는다. 다시 말하면, 세이크아웃이 불량하다는 것이다. 푸란수지, 페놀수지, 알키드 수지, 인산중합제 및 규산 나트륨 등을 사용한 비우레탄계무열 자경성 점결제도 역시 공지되어 사용되고 있지만, 이들도 역시 종래의 무열 지경성 우레탄 점결제에서와 같이 세이크아웃이 문제점으로 나타나고 있다. 따라서, 한편으로는 강도가 있고 잘 깨지지 않으며 다른 한편으로는 알루미늄이나 마그네슘의 주조온도에서 잘 부스러져서 세이크아웃이 용이하게 되는 심형과 주형의 제조가 가능한 점결제를 찾아내는 것이 당면한 문제점인 것이다.

본 발명의 목적을 아민 폴리올 계통의 폴리올과 폴리이소시아네이트의 혼합물을 사용한 주물용 점결제 조성물을 제공함에 있는데, 본 발명에 의한 아민폴리올은 보통 아민과 산화알킬렌과의 반응생성물로서 얻어진다.

본 '발명의 다른 목적은 무열 자경성 우레탄 점결제를 제공하려는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 강도가 있고 잘 깨지지 않으나 철금속의 주조온도 이하의 낮은 주조온도에서는 매우 잘 부스러지는 주물심형과 주형을 제조하는데 사용할 수 있는 무열 자경성 우레탄 점결제를 제공하려는 것이다. 본 발명에 의한 주물심형과 주형은 알루미늄이나 마그네슘의 주조온도에서 강도가 있고 세이크 아웃이 용이한 특성을 겸비하고 있다.

본 발명자들은 중합성이 있는 이소시아네이트와 아민을 기초로 한 폴리올의 반응생성물로서 형성되는 우레탄 점결제를 주형과 심형제조에 사용할 수 있음을 확인하였다. 특히, 아민화합물과 산화알킬렌과의 반응 생성물인 폴리올이 중합성의 이소시아네이트와 반응하면 무열 자경성 점결제를 생성하며, 이것을 주물시나 기타 적절한 주물용 골재와 혼합하면 우수한 작업특성, 즉 강도, 내마모성 및 견고성이 있는 심형과 주형을 만들 수 있음이 확인된 것이다. 비철금속을 주조할 경우에는 상기 특성외에도 우수한 세이크 아웃 특성을 얻을 수 있다. 양호한 작업특성과 우수한 세이크아웃특성을 겸비한다는 것을점결제를 사용하여 저온 주조용 심형을 제조할 경우에 특히 중요하고도 독특한 의미가 있다. 점결제계에는 촉매가 필수적인 성분은 아니지만, 본 발명에서는 적당한 촉매를 사용할 수도 있으며, 특히 신속한 경화가 필요할 때에는 특정한 아민 폴리올과 함께 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 수지 조성물은 두 가지 성분계 조성물을 사용한 것인데, 첫째 성분은 아민 폴리올이고, 둘째 성분은 폴리이소시아네이트이다. 이들 두 가지 성분은 모두 액상으로 존재하며, 일반적으로는 유기용매가 가해진 용액상태이다. 사용시에는, 다시 말해서 우레탄 점결제를 생성시킬 경우에는, 아민폴리올 성분과폴리이소시아네이트 성분을 결합하여 소정의 용도에 사용한다. 주조용으로 사용할 경우에는, 즉 주형과 심형용의 점결제로서 이 조성물을 사용할 경우에는, 우선 조물사와 같은 골재에 한가지 성분을 혼합한 후에 제2의 성분을 가하고, 점결제가 골재에 대하여 균일하게 분산되도록 하여서 주물용 혼합물을 소요의 형상으로 성형하고, 성형된것을 즉시 빼내어 실온에서 경화시켜서 주형 또는 심형을 만든다. 본 발명에 의한 조성물은 일반적으로 어느 정도의 자체촉매성을 가지고 있다. 다시 말하자면, 아민폴리올과 이소시아네이트가 일단 혼합되면 이아민폴리올과 이소시아네이트가 촉매가 없이도 소분히 신속하게 반응될 정도이다. 아민폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응정도는 폴리올의 반응성에 좌우된다.

조성물이 자체촉매성을 가지고 있다는 사실에도 불구하고, 우레탄기술분야에서 널리 알려진 아민 촉매의 금속 촉매를 사용할 수도 있다. 이때, 어떤 경우에 있어서는 아민 폴리올 및 폴리이소시아네이트 성분과 더불어 촉매를 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 촉매를 적절하게 선택하면 심형 제작조건, 예를 들면 작업시간과 탈형(脫型)시간을 필요에 따라 조절할 수 있다. 실제에 있어서는, 특정한 폴리올과 함께 촉매를 사용하여, 필요로 하는 제조속도를 얻도록 할 필요가 있다.

본 발명의 우레탄 점결제 조성물을 제조하는데 사용하는 아민폴리올은 보통 산화알킬렌과 아민화합물의 반응생성물로서 제조된다. 본 명세서 내에서의 아민폴리올 이란 용어는 이러한 반응생성물을 가리키는 것이지만, 특별한 합성방법에 국한되는 것은 아니다. 일반적으로, 최소한 한개 이상의 3차 아민기를 가진 폴리올이라면 어느것이나 "아민폴리올"의 범주에 속한다고 볼 수 있다. 아민폴리올의 제조에 사용하는 산화 알킬렌으로서는 산화에틸렌과 산화프로필렌이 바람직하다. 그러나, 기타의 산화알킬렌을 사용하여도 아무런 지장은 없다. 아민화합물의 몰(mole) 수에 대한 산화알킬렌의 몰수는 여러가지로 달라질 수 있다. 알콕시화 반응의 정도는 점결제로서 작용하는 아민 폴리올의 성능을 저하시키지 않는 것으로 여겨지고 있다.

산화알킬렌과 반응하여서 본 발명을 구성하고 있는 점결제 조성물에 유용한 아민 폴리올을 생성시키는데 사용되는 아민화합물로서는 1차 또는 2차 아미노 질소를 가진 모노 및 폴리아미노와 암모니아가 있다. 특수한 예를 들자면 1차 알킬아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라아민과 같은 지방족 아민, 지환족 아민, 그리고 오르토, 메타 및 파라 페닐렌디아민과 같은 방향족 아민, 아닐린-포름알데히드 수지 등이 있다. 앞서 열거된 아민 폴리올의 혼합물도 마찬가지로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라. 아민 폴리올과 기타 폴리올과의 혼합물도 사용가능하다. 일반적으로, 알콕시화될 경우 두 개 이상의 반응성 히드록시기를 가진 폴리올을 생성시키는 아민을 함유하는 화합물이 본 발명에 의한 조성물에 유용한 것으로 여겨진다.

본 발명의 신규한 점결제 조성물의 제2성분은 2-5개의 이소시아네이트기를 가진 방향족, 지방족, 또는 지환족 폴리이소시아네이트로 되어 있다. 필요에 따라서는 폴리이소시아네이트들의 혼합물도 사용할 수 있다. 과잉의 폴리이소시아네이트와 다가 알코올과의 반응 생성물인 이소시안산프리폴리며, 즉 예를들어 톨루엔디이소시아네이트와 에틸렌글리콜과의 프리등리머 등을 사용할 수도 있다. 기타의 적당한 폴리이소시아네이트로서는, 헥사메틸렌 디이소시아네이트와 같은 지방족 폴리이소시아네이트, 4, 4'-디시클토헥실 메탄디이소시아네이트와 같은 지방족 고리폴리이소시아네이트, 그리고 2,4-및 2,6-톨루엔디이소시아네이트디페닐메탄 디이소시아네이트 및 이들의 디메틸유도체와 같은 방향족 폴리이소시아네이트 등이 있다. 적당한 폴리이소시아네이트의 또 다른 예로서는 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트 및 이들의 메틸유도체, 폴리메틸렌폴리페닐 이소시아네이트, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트 등이 있다. 모든 폴리이소시아네이트는 아민 폴리올과 반응하여 가교결합된 중합제구조를 생성할 수 있지만, 가장 바람직한 폴리이소시아네이트는 방향즉 폴리이소시아네이트이며, 그중에서도 특히 디페닐메탄 디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트 및 이들의 혼합물이 좋다.

폴리이소시아네이트는 일반적으로 거의 화학량론적량으로 사용되는데, 즉 아민 폴리올을 경화시킬 수 있을 만큼의 충분한 농도로 하여 사용한다. 그러나 제한된 범위내에서의 양의 변동은 허용되며, 어떤 경우에는 이러한 변동이 유리할 때가 있다. 일반적으로, 폴리이소시아네이트의 사용범위는 아민폴리올의 중량에 대하여 10-500wt.%이다. 특히, 동일한 기준에서 20-300wt.%의 폴리이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리이소시아네이트는 액상으로 사용되며, 희석시키지 않고도 사용할 수 있다. 고체 또는 점성이 있는 폴리이소시아네이트는 유기용매가 함유된 용액의 형태로 사용하는데, 이때 용매는 용액의 80wt.%까지의 범위로 존재한다.

아민 폴리올과 폴리이소시아네이트중의 한가지 또는 이들 두 가지 모두와 혼합하여 사용하는 용매는 이소시아네이트와 아민폴리올간의 반응에 그다지 참여하지는 않지만, 반응에 영향을 미치기는 한다. 따라서, 폴리이소시아네이트와 아민폴리올간의 극성에 차이가 있으면 이들 두 가지 성분이 모두 혼합될 수 있는 용매의 선택에 제한이 있게 된다. 이러한 혼화성은 본 발명에 의한 점결제 조성물의 반응과 경화를 완결시키는데 필요하다. 양성자성(陽性子性)이거나 비양성자성인 극성용애는 아민폴리올에 대한 훌륭한 용매이다. 따라서, 폴리올에 대한 용매와 폴리이소시아네이트에 대한 용매를 혼합했을 때 혼화성이 있으면 이 용매를 그냥 사용하던지 또는 서로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 폴리올 또는 폴리이소시아 네이트에 대한 용매를 선택할 때에는, 상술한 바와 같은 혼화성이 있을 뿐만 아니라 냄새가 적고 비점이 높으며 불활성인 것을 선택한다. 이러한 용매의 예로서는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에텁벤젠 및 이들의 혼합물이있다. 바람직한 방향족 용매로서는, 방향족 함량이 크고 비점이 138-260℃(280-500℉)인 용매 혹은 이러한 용매들의 혼합물이있다. 극성용매는 방향족 용매와 조합하여 사용할 경우 혼화성이 없을만큼 극성이 대단히 커서는 안된다. 극성용매로서는 일반적으로 결합용매로 알려져 있는 것이 적당하며, 여기에 속하는 것으로는 푸르푸랄, 셀로솔브(Cellosolve), 디아세트산 글리콜, 아세트산부릴셀로솔브, 이소포론 등이 있다. 반응성이 있는 몇가지 폴리올도 용매로 사용할 수 있다. 뿐만 아니라, 어떤 조건하에서는 아민폴리올에 대한 적절한 용매로서 물을 사용할 수도 있음이 확인되었다.

주물용 혼합물은 점결제 성분들을 혼합한 후에 이것에 주물사 또는 기타의 적절한 주물용 골재를 다시 혼합하여 만들어도 좋고, 혹은 이 성분들을 골재에 순차적으로 혼합하여 만들 수도 있다. 점결재를 골재입자에 분산시키는 방법은 당업계에 공지되어 있다. 필요에 따라서는, 주물용 혼합물중에 산화철, 마섬유분말, 피치(pitch), 분말 내화재 등을 함유시켜도 된다. 주물사와 같은 골재는 보통 주성분이며, 점결제는 비교적 부성분이 된다. 주물사로서는 건조된 모래를 사용하는 것이 바람직하지만, 수분이 약간 함유되어도 무방하다. 물은 상술한 바와 같이 어떤 아민폴리올에 대한 용매로서 사용되어 과잉의 폴리이소시아네이트와 반응하기 때문에, 경화에 필요한 과잉의 폴리이소시아네이트를 사용할 경우 혹은 사용한 용매가 물과 혼합되지 않는 경우에는 주물사내에 물이 약간 포함되어도 상관없다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 점결제를 사용하여 만든 심형의 우수한 세이크아웃 특성 및 붕괴성은 중요성을 가지고 있다. 본 발명에 의한 점결제는 쉽사리 분해되거나 부서짐으로써, 주조된 금속으로부터 심형을 분리할 수 있게 하여준다. 예컨대 980℃(1800℉) 이하의 저온 주조일 경우에는 세이크아웃이 주요한 문제점이었었다. 일반적으로, 알루미늄이나 마그네슘과 같은 비철금속은 이와같은 온도에서 주조된다. 점결제가 잘 부서지지 않으면, 주물사를 주조물로부터 분리하기가 극히 어렵게 된다. 즉, 낮은 정도의 세이크아웃 또는 붕괴성을 나타내는 심형은, 다시 말하자면 점결제의 분해정도가 작은 심형에 있어서는, 주조물로부터 주물사를 분리제거하는데 많은 시간과 노력이 필요하게 된다. 본 발명에 의한 점결제 조성물을 사용하면 외부로부터 힘을 가하지 않고서도 실제 100%의 세이크아웃이 가능하다. 세이크아웃의 개선은 점결제 조성물중의 아민 폴리올에 의한 것이다. 당업계에 매우 잘 알려져 있는 바와 같이, 심형이 세이크아웃될 수 있는 정도는, 주물사 입자를 응집된 형상으로 결합시켜 주기 위해 사용한 점결제의 양에 따라 달라진다.

주물사의 중량에 대한 점결제의 비율은 이 점결제에 의해 얻어질 심형에서 필요로 하는 특성에 따라 달라진다. 일반적으로, 점결제의 양이 많아질수록 심형의 인장강도가 증가한다. 따라서, 점결제의 점가량을 적절한 한계내에서 변화시켜 줌으로써 필요로 하는 성능을 얻을 수 있다. 본 발명에서 적절한 점결제의 양은 주물사의 중량에 대하여 0.7-2.5%이지만 0.5%정도로 낯거나 10%정도로 높은 비율로 사용하더라도 경우에 따라서는 유익한 특성을 얻을 수 있다. 그러나, 점결제의 양이 증가될수록 세이크 아웃의 비율은 감소한다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기도 한다. 이들 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 단지 예시하는 것이다. 여기서 사용되는 첨가량은 별도의 언급이 없는 한 모두 중량부(部) 혹은 중량%로 표시되어 있다.

[실시예 1]

에틸렌디아민 1.0몰과 산화프로필렌 4.2몰을 프로폭시화시켜서 아민폴리올을 제조하였다. 하이솔10(HISOL

10)이라는 상표로 판매되는 방향족 용매중에 폴리올을 용해시켜 40%의 고형분을 갖는 아민 폴리올 용액을 제조하였으며, 이하 이 용액을 제1성분이라는 칭한다. 또한, 동일한 방향족용매(즉, 아이솔10)를 사용하여서 몬듀트 MR(Mondur MR ; 상품명)을 주성분으로 한 75%의 고형분을 갖는 중합성 이소시아네이트 용액을 제조 하였으며, 이하 이 용액을 제2성분이라고 칭한다.

웨드론(Wedron) 5010주물사(세척후에 건조시키고 미세하게 분쇄시킨 규사)를 적절한 혼합기에 넣고, 이 주물사에 제1성분을 혼합하여서 균일한 코오팅이 되게 하였다. 코오팅된 주물에사 제2성분을 가하여 혼합함으로써 균질한 주물사 혼합물을 제조하였다. 폴리이소시아네이트는 폴리올중의 히드록시기와 완전히 반응되기 위한 화학량론적인 양보다 약간 과잉으로 사용하였다. 주물사의 중량에 대한 전체 점결제(제1성분과 제2성분은 동량)의 양은 1.5%이었다.

주물사, 폴리올 및 폴리이소시아네이트의 혼합물을 심형상자에 넣고, "도그본(dogbone)"으로 알려진 표준 인장강도용 시편을 제조하였다. 작업시간은 5.5분이었고, 탈형시간은 8분이었다. 2시간, 4시간, 24시간 경과후의 인장강도는 각각 300psi, 371psi, 387psi이었다.

알루미늄 주조에 대한 세이크 아웃을 파악하는 위해 "도그본" 심형을 사용하였다. 7개의 인장강도용 시편(도그본)을 주형에 넣고, 주형에는 탕구(湯口)를 구성한다. 주형은 사방이 약 0.25인치 정도의 두께를 갖는 금속으로 된 중공(中空)의 주조물을 형성하도록 설계되어 있다. 주조물의 한쪽 끝에는 주조물로부터 심형을 제거하기 위한 개구(開口)가 형성된다. 알루미늄잉고트로 부터 제조한 약 700℃(1300℉) 정도의 용융 알루미늄을 주형에 부어넣고 약 1시간 동안 냉각시킨 후, 알루미늄 주조물을 주형에서 끄집어내어 세이크아웃시험을 행하였다.

세이크아웃시험은 주조물을 1갤론들이 용기중에 넣고 행하여진다. 용기를 진동기구상에 두고 2분간 진동시킨다. 이와같이 하여 주조물로부터 떨어져 나온 심형 주물사의 중량을 최초의 심형주물사의 중량과 비교하여 세이크아웃율(%)을 계산한다. 이와같은 진동후에도 주조물에 남아있는 주물사를 긁어 모아서 중량을 측정한다. 상술한 바와 같은 본 발명의 아민폴리올-폴리이소시아네이트 점결제로 결합된 심형 주물사는 진동기구를 사용하거나 혹은 외부로부터 기계적인 힘을 기하지 않고서도 알루미늄 주조물로부터 붕괴되어 떨어져 나왔다. 이때의 세이크아웃율은 100%이었다.

[실시예 2-6]

실시예 1에 기재된 공정에 따라 인장용 시험편인 도그본 심형을 제조하였으며, 이 경우에는 아래에 열거된 성분과 방법을 사용하였다. 이들 심형은 실시예 1에서와 같은 알루미늄 주조물을 이용하여 세이크아웃 시험에 사용되었다.

a) 업죤(UPJOHN)은 트리에탄올아민, 즉 에폭시화 암모니아에 대한 미국 업죤사의 상품명.

b) 쿼드롤(QUADROL)은 몰비가 4 : 1인 프로폭스화 에틸렌 디아민에 대한 비에이에스에프 위안도트(BASF Wyandotte)사의 상품명.

상술한 바와 같이 제조된 심형은 진동기구를 사용하거나 외부로부터 기계적인 힘을 가하지 않고서도 주조물로부터 붕괴되어 떨어져 나왔다.

[실시예 7]

메타-페닐렌디아민 1몰을 산화프로필렌 4.2몰과 프로폭시화시켜서 방향쪽 아민 폴리올을 제조하였다. 지방족 용매인부틸셀로솔브중에 폴리올을 용해시켜 40%의 고형분을 갖는 방향족 아민 폴리올용액을 제조하였으며, 이하 이 용액을 제1성분이라고 칭한다. 또한, 방향족 용매인 하이솔 10을 사용하여 몬듀르 MR을 주성분으로 한 75%의 고형분을 갖는 중합성의 이소시아네이트 용액을 제조하였으며, 이하 이 이소시아네이트 용액을 제2성분이라고 칭한다. 폴리이소시아네이트는 폴리올중의 히드록시기와 완전히 반응되기 위한 거의 화학량론적인 양으로 사용하였다.

웨드론 5010주물사(세척후에 건조시키고 미세하게 분쇄시킨 규사)를 적절한 혼합기에 넣고, 이 주물사에 제1성분을 혼합하여서 균일한 코오팅이 되게 하였다. 우레탄 촉매인 트리에탄올아민[다브코(DABCO) ; 상품명]을 제1성분에 혼입시켰다. 이촉매는 널리 알려진 우레탄 촉매이다. 촉매는 제1성분의 중량에 대하여 0.8%사용하였다. 코오팅된 주물사에 제2성분을 가하여 혼합함으로써 균질한 주물사 혼합물을 제조하였다. 주물사의 중량에 대한 전체점결제(제1성분과 제2성분의 합)의 양은 1.5%이었다.

주물사, 폴리올, 촉매 및 폴리이소시아네이트의 혼합물을 심형상자에 넣고, "도그본"으로 알려진 표준인장강도용 시편을 제조하였다. 작업시간은 70분이었고, 탈형시간은 110분이었다. 24시간후의 인장강도는 230psi이었다.

알루미늄 주조에 대한 세이크 아웃을 파악하기 위해 "도그본" 심형을 사용하였다. 7개의 인장강도용 시편(도그본)을 주형에 넣고, 주형에는 탕구를 구성한다. 주형은 사방이 0.25인치의 두께를 갖는 금속으로 된 중공의 주조물을 형성하도록 설계되어 있다. 주조물의 한쪽 끝에는 주조물로 부터 심형을 제거하기 위한 개구가 형성된다. 알루미늄 잉고트로부터 제조한 약 700℃(1300℉) 정도의 용융 알루미늄을 주형에 부어넣고 약 1시간동안 냉각시킨 후, 알루미늄 주조물을 주형에서 끄집어내어 세이크아웃시험을 행하였다.

셰이크아웃시험은 주조물을 1갤론들이 용기중에 넣고 행하여진다. 용기를 진동기구상에 두고 2분간 진동시킨다. 이와같이 하여 주조물로 부터 떨어져 나온 심형 주물사의 중량을 최초의 심형주물사의 중량과 비교하여 셰이크 아웃율(%)을 계산한다. 이와같은 진동후에도 주조물에 남아있는 주물사를 긁어 모아서 중량을 측정한다. 상술한 바와 같은 본 발명의 아민 폴리이소시아네이트-촉매 점결제로 결합된 심형 주물사는 진동기구를 사용하거나 혹은 외부로부터 기계적인 힘을 가하지 않고서도 알루미늄 주조물로 부터 붕괴되어 떨어져 나왔다. 이때의 세이크아웃율은 100%이었다.

[실시예 8-11]

실시예 7에 기재된 공정에 따라 인장용 시험편인 도그본 심형을 제조하였으며, 이 경우에는 아래에 열거된 성분과 방법을 사용하였다. 이들 심형은 실시예 7에서와 같은 알루미늄 주조물을 이용하여 셰이크 아웃 시험에 사용되었다.

c) 플루라콜(Pluracol) 767은 프로폭시화 방향족 아민을 주성분으로 하는 폴리올에 대한 비에이에스에프 위안도트사의 상품명.

d) 플루라콜(Pluracol)는 에톡시화 방향족 아민을 주성분으로 하는 폴리올에 대한 비에이에스에프 위안도트사의 상품명.

e) 하이솔 10과 등유의 혼합물.

f) 페의프로필 피리딘 50%와 카르복시산의 리튬염 50%.

상술한 바와 같이 제조된 심형은 진동기구를 사용하거나 외부로부터 기계적인 힘을 가하지 않고서동 주조물로부터 붕괴되어 떨어져 나왔다.

[실시예 12]

오르토-페닐렌디아민 1몰과 산회프로필렌 4.2몰을 프로폭시화시켜서 방향족 이민 폴리올을 제조하였다. 이소포론 중에 폴리올을 용해시켜 40%의 고형분을 갖나 방향족 아민 폴리올 용액을 제조하였다. 이하 이 용액을 제1성분이라고 칭하고, 중합성 이소시아니네이트인 몬듀르 MR을 제2성분이라고 칭한다. 폴리이소시아네이트는 폴리올중의 히드록시기와 완전히 반응되기 위한 거이 화학량론적인 양으로 사용하였다.

웨드론 5010주물사(세척후에 건조시키고 미세하게 분쇄시킨 규사)를 적절한 혼합기에 넣고, 이 주물사에 제1성분을 혼합하여서 균일한 코오팅이되게 하였다. 우레탄 촉매인 트리에탄올 아민(다브코 ; 상품명)을 디프로필렌글리콜중에 용해시킨 33% 용액을 제1성분에 혼입시켰다. 이 촉매는 널리 알려진 우레탄 촉매이다. 촉매는 제1성분의 중량에 대하여 1.0%사용하였다. 코오팅된 주물사에 제2성분을 가하여 혼합함으로써 균질한 주물사 혼합물을 제조하였다. 주물사의 중량에 대한 전체 점결제(제1성분 55%와 제2성분 45%)의 양은 1.5%이었다.

주물사, 폴리올, 촉매 및 폴리이소시아네이트의 혼합물을 심형상자에 넣고, "도그본"으로 알려진 표준 인장강도용 시편을 제조하였다. 작업시간은 9분이었고, 탈형시간은 20분이었다. 2시간 및 24시간후의 인장강도는 각각 292psi 및 313psi이었다.

알루미늄 주조에 대한 세이크아웃을 파악하기 위해 "도그본" 심형을 사용하였다. 7개의 인장강도용 시편(도그본)을 주형에 넣고, 주형에는 탕구를 구성한다. 주형은 사방이 0.25인치의 두께를 갖는 금속으로 된 중공의 주조물을 형성하도록 설게되어 있다. 주조물의 한쪽 끝에는 주조물로부터 심형을 제거하기 위한 개구가 형성된다. 알루미늄 잉고트로부터 제조한 약 600℃(1300℉)정도의 용융 알루미늄을 주형에 부어넣고 약 1시간 동안 냉각시킨후, 알루미늄 주조물을 주형에서 끄집어내어 세이크아웃시험을 행하였다.

세이크아웃시험은 주조물을 1캘론들이용기중에 넣고 행하여진다. 용기를 진동기구상에 두고 2분간 진동시킨다. 이와같이 하여 주조물로부터 떨어져 나온 심형 주물사의 중량을 최초의 심형 주물사의 중량과 비교하여 세이크아웃율(%)을 계산한다. 이와같은 진동후에도 주조물에 남아있는 주물사를 긁어모아서 중량 을측정한다. 상술한 바와 같은 본 발명의 아민 폴리올-폴리소시아네이트-촉매점결제로 결합된 심형주물사는 진동기구를 사용하거나 혼은 외부로부터 기계적인 힘을 가하지 않고서도 알루미늄 주조물로부터 붕괴되어 떨어져 나와다. 이때의 세이크아웃율은 100%이었다.

[실시예 13-15]

실시예 12에 기재된 공정에 따라 인장용 시험편이 도그본 심형을 제조하였으며, 이 경우에는 아래에 열거된 성분과 방법을 사용하였다. 이들 심형은 실시예 12에서와 같은 알루미늄 주조물을 이용하여 세이크아웃 시험에 사용되었다.

g) 큐리탄(CURITHANE) 103은 아닐린 포름알데히드 수지에 대한 업죤사의 상품명.

h) 부틸 셀로솔브 아세테이드(40%)와 하이솔 10(20%)의 혼합물.

상술한 바와 같이 제조된 심형은 진동기구를 사용하면서 외부로부터 기계적인 힘을 가하였을 때에 주조물로부터 붕괴되어 떨어져 나왔다.

Claims (1)

1. 경금속의 주조에 사용되어 이 경금속의 주조후 붕괴되는 주물심형과 주형의 제조에 첨가되며, 방향족 아민 폴리올을 포함하는 폴리올 성분과 폴리올의 중량을 기준으로 10 내지 500중량 퍼센트인 액상의 폴리이소 시아네이트 성분의 혼합물로 구성되는 점결제 조성물.