KR840000672B1 - 주물용 코어 및 주형의 제조방법 - Google Patents

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Description

주물용 코어 및 주형의 제조방법

본 발명은 유리라디칼 중합반응에 의해 형성되는 결합제를 이용한 주물코어 및 주형 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 결합제를 이용하여서 제조된 코어는 알루미늄과 기타 경금속을 주조한 후 쉽사리 붕괴되어 외부 에너지를 가하지 않고서도 코어로부터 세이크 아우트(

-out) 작업이 완전히 되기 때문에 이러한 알루미늄과 기타 경금속 주조에 특히 유용스다.

주물 코어 제조와 주형 제조작업에는 여러가지 많은 형식의 결합제가 사용되어 오고 있다. 결합제가 경화되면 코어와 주형에 여러가지 소요의 특성을 부여할 수 있는 것이라야 한다. 이러한 특성의 예를 들자면 내식성, 내습성 및 붕괴성 또는 쎄이크 아우트 작업의 용이성등이 있다. 또한 코어나 주형제조시에 생산성이 커야 한다는 것도 필요한 목표가 된다.

근래의 코어 제조와 주형 제조기술은 철연 생성물에서 유도된 불포화건성유를 결합제로 사용하기 시작했든 것이다. 아마인유가 이 건성유이 가장 대표적인 예가 된다. 공기에 노출되면 아마인유와 기타 불포화유들은 산화적으로 개시되는 중합반응을 일으켜서 교차 결합정도가 큰 고체구조를 형성한다. 중합반응을 열 또는 화학적인 방법으로 가속시킬 수 있다. 이들 결합제는 코어용 기름으로서 업계에 공지되어 있다. 코어 제조시에 있어서 기름을 주물사와 혼합한 주물사 혼합물을 코어나 주형으로 성형한다. 장시간동안 코어나 주형을 가열 또는 숙성시키므로서 경화가 된다. 코어기름으로 된 결합제중에 기름성분외에 기름에서 유도된 에스테르, 불포화 탄화수소수지 및 용매같은 기타 성분을 첨가할 수 있다. 주형과 코어같은 주조용 형상을 만드는데 이용되는 코어용 기름을 활용하는 방법은 50-60년 동안 공지로 되어 왔다. 이와 같은 코어용 기름법보다 신속한 방법이 도입된 것은 25-60년 전이다. 이들 방법은 결합제를 열강화시키는 것을 필요로 한다. 열간상자(hot-box) 코어법은 열경화성 수지조성물을 근본적으로 하는 것이다. 화학적으로 이들 열경화성 수지에 속하는 것은 페놀-포름알데히드 수지, 요소-포름알데히드 수지 및 푸르푸릴알코올-포름알데히드수지이다. 열을 가하여 이들 결합제를 경화 내지 중합시키는 것외에는 산을 촉매로 가하여 사용하는 경우도 가끔 있다.

약 10년 전에 실온하에서 주형 및 코어를 고속 생산하는 방법이 도입되었다. 이 방법으로 만든 결합제는 우레탄화학에 기초를 둔 것이다. 요약컨데 이 결합제는 두 가지의 액체수지성분으로 되어 있다. 그 한가지 성분은 페놀-포름 알데히드 수지이고 다른 한가지 성분은 중합성 이소시아네이트이다. 페놀 및 이소시아네이트 수지를 주물사와 혼합하여 "냉간상자" 또는 "비가열식" 계통에 사용한다. 냉간상자 계통에 있어서는 두가지 성분으로 코우팅된 주물사를 코어박스에 송입한다. 일단 주물사혼합물을 코어박스속에 송입하고 나면 코어박스 속으로 기체상태의 3차 아민을 통과시켜 순간경화 또는 고화를 시키므로서 결합제가 생성되게 한다. 미국특허 제3,409,579호에는 이 방법이 나와있다. 비가열식 코어 제조방법에 있어서는 폴리이소 시아네이트 성분, 페놀 수지 성분 및 촉매를 주물사와 동시에 혼합한 후 코어박스에 주입한다. 이 주물사 혼합물은 일정 시간동안 유동체로 잔존한다. 이 시간이 경과되면 촉매는 경화 또는 중합반응을 개시하여 결합성분은 신속히 반응하여 우레탄 결합체를 생성함에 따라 코어가 신속하게 형성된다. 비가열식 결합제는 미국특허 제3, 676, 392호에 나와있다.

주물용 결합제 제조용 결합조성물과 방법에 대해서는 미국특허 제3,879,339호에 상술되어 있다. 이 특허에서는 산경화성의 유기수지와 산화제를 함유하는 주물용 결합제를 실온하에서 기체 경화시키는 냉간상자법에 대해 상술하고 있다. 이 결합성분은 이산화황가스에 의해 경화된다. 이산화황과 산화제를 결합하여 사용하면 황산이 생성되고 이 황산은 산경화성 유기수지를 경화시키게 된다. 요약하자면 황산이 자체에서 생성되어 수지와 반응하게 된다는 것이다. 따라서 결합성분이 경화된다.

위에 나온 주물용 결합제중 어느 것이나 만능적으로 주물용 결합제로서의 효용성이 있는 것은 아니다. 각각이 고유의 장점과 단점을 가지고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 주물공업이나 기타 결합제 사용분야에서 이제까지 응용되지 않았든 화학에 입각한신규의 결합제를 함제시에 있는 것이다. 또한 본발명의 특수 목적은 신속 경화가 되는 냉간상자법의 주물용 경합제를 제시함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 알루미늄과 기타 경금속 주조용 냉간상자법에 사용되는 결합제를 제시함에 있다.

본 발명은 (가) 에틸렌게 불포화단량체, 에틸렌게 불포화 중합체 및 이들 불포화 단량체의 혼합물, 에틸렌게 불포화중합체 및 이들 불포화단량체와 중합체의 혼합물로 된 결합조성물과 (나) 과산화물과 촉매로된 유리라디칼 개시제를 혼합하여 만든 실온 경화성 결합제에 관한 것이다. 일반적으로 본발명은 유리라디칼개시 및 연쇄 연장에 의해 중합이 되는 실온 경화성 결합 조성물에 관한 것이다. 이 결합 조성물은 재질, 특히 입상(粒狀) 고체를 접착하는데 사용된다. 특히 본발명은 주물사나 기타 입자(aggregate)를 결합하여 금속, 특히 알루미늄과 기타 경금속 주조용 주형이나 코어를 제조하는데 사용되는 조성물에 관한 것이다. 이들 결합제를 사용하여 만든 주형과 코어를 경금속주조, 즉 낮은 주조온도에서 주조되는 금속에 사용할 경우 붕괴성이 우수하다. 결합제를 경화시켜 결합조성물을 생성시키는 온도는 실온이 바람직하고, 경화는 과산화물과 촉매로된 유리 라디칼 개시제에 의해 이루어진다. 그 적절한 예로서는 기상의 촉매를 사용하여 경화를 거의 순간적으로 시키는 것이다. 그러나 촉매를 달리 선정하면 경화속도나 경화방법에 여러가지 임의성이 뒤따르게 된다.

본 발명은 이제까지 주물공업에 공지로 사용되어 온 어떤 결합제를 생성시키는데 사용된 것과는 화학적으로 다른 주물용 결합제에 관한 것이다. 이 결합제를 주물공업이외의 분야에서 결합제로서 사용할 수도 있다. 이 결합제에 대한 화학은 영국특허 제1, 055, 242호 등에서 볼 수 있는 코우팅제나 기타 여러 특허에서 제시된 접착제에 이제까지 사용되어 온 화학과는 어느정도 유사하다. 유사한 화학에 입각하여 혐기적으로 경화되는 주물용 결합제에 대해서는 카나다 특히 제1, 053, 440호에 상술되어 있다. 그러나 이 결합제는 경화속도가 극히 느리고 경화를 시키는데도 열을가해야만 한다. 본 발명인의 발명은 혐기성 경화법을 포함하지 않으며 특정 촉매를 사용하여 실온에서도 신속하고 거의 순간적으로 경화를 시키게되어 있다.

코어와 주형등의 주형은 주물사나 기타 입자위에 결합물질 또는 화학물질 분산시켜 주물사를 소요의 형상으로 성형한 후 이 결합제 또는 화학물질을 경화시켜 결합제를 생성시키는 것이 공지로 되어있다.

본 발명은 두 부분을 함께 결합하여서 된 결합제에 관한 것이다. 제1부는 중합반응과 교차 결합을 일으켜서 주물사나 기타입자를 소요의 형상으로 응집 또는 결합시켜 유지시키는 결합물질 또는 결합조성이다. 제2부는 제1부의 것을 중합반응 및 교차 결합시키는 성분이다. 이 성분을 본 발명에서는 "유리 라디칼개시제"로 부르기로 한다. 본 발명에서 사용된 바 있는 "교차 결합"이람 용어는 중합체가 다른 중합체 또는 단량체와 결합이 될 경우 나타나는 연쇄생성을 뜻한다. 또한 "중합반응"에는 "교차결합"이 포함되지만 단량체만을 포함하는 연쇄연장에도 적용된다.

결합제 계통의 제1부를 유리라디칼 메카니즘에 의해 교차 결합 내지 중합되는 불포화 조성으로 생각할 수 있다. 바람직하게는 불포화는 말단 또는 측쇄중에 개재되어 있다. 내부 불포화성도 허용이 되며 제2부와 혼합하므로서 중합이 일어난다. 또할 제1부 성분의 합성방법에 따라 말단 또는 측쇄불포화성을 제1부 성분을 사용할 수 있고 동일성분에 내부 불포화성을 가진 것을 사용할 수도 있다. 본 발명인의 생각으로는 중합반응 메카니즘은 교차 결합성 조성물(예 : 불포화 중합체)이 개제될 때는 모두가 유리라디칼형일 것이다.

어떤 단량체는 결합조성물로 사용하면 일부 중합반응이 유리라디칼에 의한것 이외의 메카니즘에 의해 일어날 수 있다. 따라서 여기서 알아두어야 할 것은 본 발명에서 나오는 내용은 중합반응 메카니즘에 대해 본 발명인이 최대한의 확신을 가지고 편의상 "유리라디칼 메타니즘"을 사용하며 거의 모든 경우에서 이러한 메카니즘을 정확히 상술하고 있다는 점이다. 그러나 유리라디칼 메카니즘외에도 어떤 조건하에서는 기타 메카니즘을 중합반응에 포함시킬 수도 있다는 점을 알아두어야 한다, 과산화물과 촉매로 된 유리라디칼 개시제인 제2부를 이용하면 경화가 일어난다. 유리라디칼 개시제로서 어떤 촉매를 선정하여 순간적으로 경화되는 결합제로서 불포화 반응성 단량체, 중합체 및 이들의 혼합물(예 : 결합 조성물)을 사용할 수 있다는 것이 확인되었다. 단량체와 중합체에서 나타나는 불포화성은 에틸렌계 불포화성을 가진 것이 좋다. 예를 들자면 저중합체(oligomsr) 또는 첨가생성물로 나타낼 수도 있고 바람직하게는 비닐 또는 아크릴같은 불포화도를 가진 반응성 중합체를 주물사로부터 된 주물용코어나 주형용 결합제를 형성하는 결합 조성물로 사용한다. 유리라디칼 개시제(제2부)를 반응성 중합 또는 단량체(제1부)와 혼합하면 이 개시제(제2부)는 결합조성물을 중합하여 결합제를 형성시키는 유리라디칼을 생성한다. 화학특성이 있는 것 외에도 에너지 형태를 취할 수도 있는 촉매와 과산화물을 혼합한 것을 유"리라디칼 개시제"라 할 수 있다.

유리라디칼 개시제를 사용하여 여러가지 방법으로 제1부 물질을 중합시킬 수 있다. 예를 들자면 과산화물을 제1부 물질과 혼합하여 주물사에 균일히 분산시킨다. 주물사를 소요의 형상으로 만든 후 촉매에 노출시킨다. 또 다른 방법으로는 제1부 물질에 촉매를 첨가한 것을 사용하여 주물사를 코우팅한 후 소요의 형상으로 성형하기로 한다. 이어서 유리라디칼 개시제의 과산화물 성분을 성형된 제품에 첨가하고 중합반응을 통하여 경화가 일어나게 한다. 제1부 물질을 두 부분으로 나누어도 된다. 즉 촉매를 한 부분에 첨가하고 과산화물을 다른 한 부분에 첨가하는 것이다. 두 부분을 혼합함에 있어서 최손한 한부분에다 결합될 물질을 가하면 중합이 일어난다. 촉매나 장치 및 사용방법에 따라 이 방법은 실용성이 없게 된다. 그러나 결합물질을 사용하여 비입자성 물질을 접착시키자면 위의 방법이 특히 유용하다. 각종 촉매를 선정함에 따라 결합물질을 중합하는데 사용되는 장치와 결합물질의 경화속도에 큰 영향을 미치게 된다. 예를 들자면 적당한 촉매를 선정하므로서 결합물질을 사용하는 사람이 실온에서 물질을 순간적으로 중합시킬수 있고 얼마동안 중합을 지연시키므로서 어떤 일정온도에서 최종적인 중합이 일어나게 할 수도 있다. 결합 조성물의 중합 조건을 적절히 석택한다는 것은 중요하다.

위에 나온 바와 같이 제1부의 결합물질은 중합성의 불포화 단량체, 중합체 또는 이들 단량체와 중합체의 혼합물이다. 제1부 성분으로 적합한 단량체로서는 각종 단일 관능기, 이관능기, 삼관능기 및 사관능기의 아크릴레이트가 있다. 이들 단량체중 대표적인 것으로는 알킬 아크릴레이트, 히드록시알킬 아크릴레이트, 알콕시알킬 아크릴레이트, 시아노알킬 아크릴레이트, 알킬 메타아크릴레이트, 히드록시알킬메타이크릴레이트, 알콕시알킬 메타아크릴레이트, 시아노알킬-메타아크릴레이트, N-알콕시메틸 아크릴아마드 및 N-알콕시메틸 메타크릴 아미드가 있다. 이 관능기 아크릴레이트 단량체로는 헥산디올디아크릴레이트와 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트가 있다. 사용할 수 있는 기타 아크릴레이트로는 트리메톨롤 프로판 트리아크릴레이트, 메타크릴산 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트가 있다. 단량체가 결합제계통에 단일한 결합종일 경우에는 다관능기 아크릴레이트를 사용하는 것이 좋다. 앞서도 나온 바와 같이 결합물질로서 단량체만 사용하면 교차결합은 일어나지 않는다. 또한 유리라디칼 메카니즘외에 몇가지 메카니즘에 의해 중합이 일어날 수도 있다.

주물용 결합제 제조에 특히 유용하다고 판단된 불포화 반응성 중합체의 예로서는 에폭시 아크릴레이트 반응 생성물, 폴리에스테르/우레탄/아크릴레이트/반응 생성물, 폴리에테르 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트가 있다. 제1부 조성물로 사용되는 불포화중합체로는 시판되고 있는 우비탄(UVITHANE) 782 및 783(아크릴화우레탄 저중합체), CMD 1700(아크릴중합체의 아크릴화 에스테르) 및 셀라드(CELRAD)3701(아크릴화 에폭시수지) 등이 있다. 여러가지 방법으로 반응성 중합체를 제조할 수 있다. 반응성 중합체 제조 방법중 한가지 적합한 예로서는 폴리히드록시 화합물 또는 폴리올과 디이소시아네이트를 반응시켜 이소시아네이트나가 말단에 있는 프리폴리머(prspolymsr)를 생성시킨 후 다시 이것을 히드록시알킬 아크릴레이트와 반응시켜저 중합체를 생성시키는 것이다. 두번째 방법은 효용성이 있는 방법인데, 즉 폴리이소시아네이트 화합물, 가능하면 디이소시아네이트 화합물과 히드록시알킬 아크릴레이트를 반응시키는 것이다. 이 반응 생성물은 이들 두가지 물질의 "첨가 생성물"이다. 더욱이 저중합체와 상기 생성물을 적당한 조건하에서 동시에 제조할 수 있다.

반응성 불포화 중합체외에도 용매, 가능하면 반응성이 있는 용매를 첨가해도 되며 이것을 결합물질의 한 성분으로 첨가하는 것이 좋다. 불포화 결합물질의 특성에 따라 비활성 용매를 사용할 수도 있다. 적합한 용매로는 앞서나온 것과 같은 불포화 단량체 화합물이나 제1부의 단량체 물질이다. 따라서 제1부 물질은 불포화단량체와 불포화 중합체의 혼합물로도 구성되는데 이들 단량체와 중합체는 제1부 물질로서의 용도로 이전에 제시된 바 있는 것이다. 불포화 반응성 중합체와 불포화 단량체 용매로 된 용액을 사용하면 가장 좋은 결과를 얻게 된다. 이러한 혼합을 하면 공중합 반응과 교차결합이 훨씬 쉽게 일어나서 주물사나 기타 입자를 접착시킬 수 있는 결합 메트릭스를 형성하게 되어 주물용코어나 주형을 쉽게 제조할 수 있다. 이와같이 결합제에서의 제1부에서 불포화중합체 외에용매로서 불포화 단량체화 합물을 사용하는 것이 좋다. 위에 나온 바와 같이 이들 단량체는 불포화성을 가지고 있어서 불포화 중합체의 용매로 사용되는 외에도 중합체와 교차결합이 된다. 제1부 물질로 사용할 수 있는 불포화 단량체(또는 이들의 혼합물)을 용매로서도 사용할 수 있다. 비닐 또는 아크릴같은 불포화성을 가진 것이 좋다. 불포화중합체용 용매로 사용할 수 있는 양호한 단량체로는 펜타에리트리톨, 트리아크릴레이트, 트리메틸롤 프로판 트리아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 및 테트라 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트가 있다. 제1부에 사용되는 단량체의 량은 제1부 결합 조성물의 전체중량에 대해 0-100%이다.

반응성 중합체를 제1부 물질로서 이용할 수 있고 불포화 단량체를 포함하며 용매가 없는 유리 라디칼 개시제와 함께 사용할 수 있다. 제1부 물질로서 유리라디칼 개시제는 있으나 반응성 중합체가 없는 불포화 단량체를 사용하여 중합된 결합제를 얻을 수도 있다. 위에 나온 이들 두 가지 결합방법중 어느 것이라도 좋은 방법은 아니다. 앞서 상술한 바와 같이 적합한 결합제계는 반응성 희석제중에 용해된 반응성 불포화 중합체 가능하면 불포화 단량체 용매로 된 제1부와 유리라디칼 개시제로 된 제2부이다.

유리 라디칼 개시제는 두 가지 성분으로 되어 있다. 첫째 성분은 유기과산화물이지만 촉매에 노출될 경우 유리라디칼을 생성하며 유리라디칼 중합성 제1부 결합물질과 함께 불포화 중합체, 단량체 및 위에 상술된 이들 혼합물을 사용할 수 있는 것이며 어느 것이라도 첫째성분으로 사용할 수 있다. 과산화물의 량은 촉매 사용량에 따라 여러가지로 달라진다. 그러나 일반적으로 결합제 물질(제1부)의 중량에 대해 0.5-2% 사용하면 어떤 조건하에서도 만족스런 결합이 일어난다. 적합한 과산화물의 예로는t-부틸히드로 과산화물, 쿠멘히드로과산화물 및 메틸에틸케톤 과산물이 있다. 여기서 주목할 점으로는 과산화물보다 히드로과산물이 더욱 좋다는 것이다. 과산화물을 사용하면 경화가 불균일해진다. 과산화물과 히드로과산물이 혼합물 및 히드로과산화물의 혼합물도 사용할 수 있다. 유리라디칼개시제의 촉매성분은 화학적인 특성이 있는 가스형태의 이산화황이 좋다. 실용적인 가치가 있다고 생각되는 기타 화학촉매로는 아민과 NO₂가 있다. 재차주목할 점으로는 촉매를 변경하면 중합속도에 큰 영향을 준다는 것이다. 그러나 유리라디칼 개시제의 과산화물성분과 반응하는 기타 비화학적인 성분도 사용할 수 있다. 예를 들자면 최소한 140°F 정도의 열을 가하면 과산화물과 반응하여 유리라디칼을 생성하므로서 제1부 물질을 중합시킬 수 있다. 이 온도를 올려주면 중합이 커지고 경화도 신속히 된다. 중합은 화학촉매가 없이 일어나게 된다.

적절한 주조의 경우를 보면 불포화 반응성 중합체, 단량체 또는 이들의 혼합물 및 유리라디칼 개시제의 과산화물 성분을 종래의 방법으로 주물사와 혼합한 후 램식 주입법, 송입법 또는 기타 공지의 주물용 코어 및 주용 제조법으로 소요의 주형으로 만든다. 성형이 된 것을 유리라디칼 개시제의 촉매성분에 노출시킨다. 본 발명에 의한 방법에서 적합한 예를 보면 so₂가스를 유리라디칼 개시제의 촉매로 사용하고 있는 것이다. 이 가스는 앞서 나온 바와 같은 촉매량으로만 사용한다. 주물사 혼합물의 가스 노출 시간을 1/2 이하로 하면 결합제 성분은 촉매와 접촉하여 경화된다. SO₂를 주물용 냉간 상자법에서 촉매로 사용할때는 SO₂를 공지의 방법으로 운반기체 기류중에서 유동되게 한다. 운반기체로는 보통 N₂를 사용하며 운반 기체중량에 대해 0.5% 정도 사용하는 것이 중합반응에 적당하다. 운반기체 없이 결합제 성분에 SO₂를 접촉시켜도 된다.

제1부중에 임의의 첨가성분을 함유시켜도 된다. 예를들자면 습윤제 및 소포제를 사용할 수도 있다. 실란은 특히 유용한 첨가제이다. 특히 적합한 것으로는 비닐실란같은 불포화실란이다.

이 결합 조성물을 주물용 결합제로 사용할때 나타나는 장점은 다음과 같다. 즉 알루미늄주조에 이 결합제를 사용하면 우수한 붕괴성을 나타내는데 외부 에너지를 조금만 가해도 알루미늄 주물에서 붕괴가 잘되거나 셰이크아우트가 용이하게 된다. 또한 이 결합제는 양호한 소요의 강도 특성을 가지고 있다. 제1부와 혼합된 주물사의 수명은 길다. 이 결합제를 사용하여 만든 주물의 표면 가공은 극히 양호하다. 이 결합제계를 이용하여 만든 코어와 주형의 생산속도는 특히 SO₂가스를 촉매로 사용할 경우에 신속하게 된다.

본 발명에 의한 결합제 조성물을 사용하여 실시하는 주조작업은 제1부와 유리라디칼 개시제의 한 성분인 과산화물을 주물시 및 기타 적당한 주물용 입자와 공지의 방법으로 혼합하여 공지의 방법으로 소요의 형상으로 성형한 후 특히 SO₂가스 같은 촉매, 즉 유리라디칼 개시제의 2차 성분에 노출시키주면 제1부 결합 물질의 중합이 즉시에 일어나서 본 발명에 의한 결합제가 생성된다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기로 한다. 실시예에서 사용되는 첨가량은 달리명시하지 않는 한 모두가 중량부 또는 중량 백분율이다.

[실시예 2]

각종 불포화 단량체와 중합체에 대해 겔시험(gsl tsst)을 실시하여 이들의 중합경향과 중합속도를 측정하였다. 이 시험을 신시함에 있어서 불포화 단량체 또는 중합체(즉 : 제1부) 약 1.5-2g을 t-부틸히드로 과산화물(자유라디칼개시제의 과산화물성분) 0.03g과 혼합한 후 가스를 액체중에 분산(기포화)시키던지 위의 액체상에 분위기를조성(접촉화) 시키므로서 SO₂가스(유리라디칼 개시제의 촉매성분)에 노출시켰다. 아래에 나온 실험결과를 보면 모든 불포화 단량체와 중합체들이 중합이 되었다. 따라서 아래에 나온 모든 화합물들은 결합체로서의 작용을 가지고 있다. 신속한 중합 또는 겔링(gelling)을 나타낸 이들 화합물은 주물용 결합제로 사용하면 냉간상자 주형 및 코어 제조속도가 신속히 된다.

[실시예 2]

1몰당량의 펜탄 디올과 4몰당량의 히드록시에틸 아크릴레이트를 0.3몰당량의 톨루엔 디이소시아네이트와 반응시켜 불포화 중합체를 제조했다. 디라우르산 디부틸 주석을 사용하여 이 반응을 촉진시켰다. 고체함량에 대해 0.14%의 촉매를 사용했으며 히드로퀴논 모노에틸 에테르를 억제제로 사용했다. 에틸헥실 아크릴레이트와 히드록시에틸아크릴레이트로 된 반응 매체(용매) 중에서 반응시켰다. 반응시킬때 TDI와 용매로 된 혼합물을 반응용기에 충전하고 펜탄디올을 첨가한 후 히드록시에틸 아크릴레이트를 가하였다. 히드록시에틸 아크릴레이트를 첨가한 후 촉매를 가하였다.반응은 공기스파아징(sparging) 조건하에 진행되었는데 40-50℃에서 2.1시간 반응시킨 후 온도를 80-85℃ 올려 다시 4.3시간 반응시켰다가 억제제 0.03%를 첨가하고 다시 0.5시간 반응시켰다. 생물을 냉각시킨 후 비휘발분을 측정한 결과 59.2%로 나타났다. 이 값은 이론적인 비휘발분 함량 60%에 상당하는 값이다. 생성물의 점성도는 6.0 스토우크스였다. 불포화 중합체 20g을 아크릴산 1.6g, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10.7g, 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 9.9g 및 비님실란 2.0g과 혼합했다. dk크릴산, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트는 불포화 단량체이다. 불포화 중합체와 불포화 단량체로 된 이용액을 제1부라고 한다. t-부틸히드로과산화물 1g (이것은 유리라디칼 개시제와 과산화물 성분)을 불포화 중합체 및 불포화 단량체로 된 용액에 첨가했다. 웨드론(Wsdrom) 5010주물사 (세척 및 건조된 실리카 모래 미립자, AFSGFN 66)를 적당한 혼합기에 넣고 제1부 및 유리라디칼 개시제의 과산화물 성분을 가하여 균일히 혼합했다. 제1부 및 과산화물의 량은 주물사 중량에 대해 2%이다.

주물사 혼합물을 종래의 코어공간 또는 상자속에 송입하여 "도그보온(dog bons)"으로 알려진 표준 인장 강도 시험용 코어 시편을 만들었다. 이 코어시편을 유리라디칼 개시제의 촉매성분에 노출시켜 경화시켰다. 촉매성분은 SO₂가스이다. 코어를 약 1/2초 동안(가스시간) SO₂촉매에 노출시킨 후 질소를 15초동안 주입하여 촉매를 제거하고 코어를 상자에서 분리시켰다. 코어의 인장강도는 상자에서 분리시켰을 때가 223psi이었고 3시간 경과 후에는 205psi이었으며 24시간 경과 후에는 227psi이었다.

앞서 나온 것과 유사한 도그보온코어를 사용하여 알루미늄주물에 대한 세이크 아우트 시험을 했다. 7개의 인장강도 시편을 주형속에 배치하였는데 주형은 게이트가 설치된 것이었다. 주형은 금속 두께가 약 1/4인치되는 속이 빈 주물을 만들 수 있게 설계된 것이다. 주물의 한쪽 끝에는 구멍을 만들어 주물에서 코어를 분리시킬수 있게한 것이다. 알루미늄 잉고트(ingot)로 만든 온도가 약 100。F 정도인 용융 알루미늄을 주형에 주입하고 약 1시간 동안 냉각시킨 후 게이트로부터 알루미늄 주물을 분리하여 주형에서 떼어내어 세이크 아우트 시험을 했다.

세이크 아우트 시험은 주물을 1갈론들이 용기속에 넣고 했다. 용기를 진동 장치위에 놓고 5분간 굴렀다. 주물에서 떨어져 나온 주물사코어의 중량을 초기주물사 코어의 중량과 비교하여 세이크아우트율(%)을 계산했다. 이와같이 진동시킨 후에 주물에 잔존하는 주물사를 긁어모아 중량을 달았다. 결합제와 접착된 주물사 코어는 세이크 아우트 회수가 100회가 되었다. 이 세이크 아우트 시험은 표준시험 방법이 아니라는 점을 유의하기 바란다. 본 발명인은 이 특성을 측정할 수 있는 표준시험 방법을 모르기 때문이다. 사용된 시험방법은 결합제의 붕괴성을 파악하고 결합제의 상대적인 붕괴성을 비교하는데 타당성을 가지고 있다는 점을 제안하는 바이다. 나타난 백분율을 약간의 변화가 있겠으나 신빙성이 있는 것이다.

[실시예 3]

[실시예 4, 5]

[실시예 6, 7]

[실시예 8, 9]

[실시예 10, 11]

[실시예 12, 13]

Claims (1)

1. 에틸렌계 불포화 단량체를 함유하는 결합 물질의 소요 결합량을 주물용 입자에 분산시키고, 이 입자를 소요의 주물 형상으로 성형한 후 과산화물과 가스상의 이산화황 촉매로 구성된 유리 라디칼 개시제를 사용하여 결합물질을 중합시킴으로서 주물용 코어 및 주형을 제조하는 방법.