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JPH0118818B2 - - Google Patents
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JPH0118818B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0118818B2
JPH0118818B2 JP57074047A JP7404782A JPH0118818B2 JP H0118818 B2 JPH0118818 B2 JP H0118818B2 JP 57074047 A JP57074047 A JP 57074047A JP 7404782 A JP7404782 A JP 7404782A JP H0118818 B2 JPH0118818 B2 JP H0118818B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
parts
acid
sand
unsaturated polyester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57074047A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58192649A (en
Inventor
Mikio Yamaguchi
Shigeji Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Corp
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Chemical Co Ltd filed Critical Hitachi Chemical Co Ltd
Priority to JP7404782A priority Critical patent/JPS58192649A/en
Publication of JPS58192649A publication Critical patent/JPS58192649A/en
Publication of JPH0118818B2 publication Critical patent/JPH0118818B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B22C1/2266Polyesters; Polycarbonates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、鋳物砂粒結合用樹脂組成物に関す
る。 現在、鋳造用中子及び複雑な鋳型の製造法とし
ては、シエルモールド法が主流であり、砂粒結合
用樹脂としてはフエノール樹脂が一般に使用され
ている。 鋳鉄鋳物のように鋳造温度が1300〜1400℃と高
い場合には、フエノールレジンコーテツドサンド
の崩壊性は良いが、アルミニウム合金鋳物のよう
に鋳造温度が650〜750℃と低い場合には中子内部
厚肉部では鋳造後に逆に溶湯の熱でフエノール樹
脂の硬化が進んで強度があがり、又中子薄肉部で
も溶湯にくるまれると中子は無酸素状態になるた
めに主にベンゼン環が炭化し、砂粒同士あるいは
砂粒とアルミニウム合金鋳物が結合するため強度
はほとんど低下せず崩壊性が非常に悪い。そのた
め一般にフエノールレジンコーテツドサンドを複
雑形状の中子としたアルミニウム合金鋳物では、
ノツクアウトマシンによる型ばらしの前にほとん
どの場合400〜500℃で4〜10時間の砂焼きを行な
つて崩壊性を向上させているのが実情である。 最近、不飽和ポリエステル樹脂の熱分解温度の
低いことに着目され、フエノールレジンコーテツ
ドサンドの前記欠点を改良した不飽和ポリエステ
ル樹脂を砂粒結合用樹脂とするポリエステルレジ
ンコーテツドサンドがアルミ合金鋳物用として紹
介されている(特開昭54−80234号公報、特開昭
54−162622号公報等)。 しかしながら、現状におけるポリエステルレジ
ンコーテツドサンドはフエノールレジンコーテツ
ドサンドの崩壊性が悪いという欠点は改良しうる
が、反面フエノールレジンコーテツドサンドに比
べて(1)鋳型成形性が悪い、(2)高温時の鋳型の強度
が低いという欠点を有している。 すなわち、吹込み式シエル鋳型造形機を用いて
280〜300℃に加熱した金型にレジンコーテツドサ
ンドを充てんしてシエル中子を成形する際、鋳型
造形機マガジンの目づまり及びそれに伴う充てん
性の低下による鋳型成形性が問題となり、既存の
鋳型造形機をそのまま活用できない。又、高温時
の鋳型の強度が低いために280〜300℃に加熱した
金型から硬化した鋳型及び中子を脱型する際、破
損することが多く複雑な形状の中子及び鋳型の成
形が難しく、ごく簡単な形状の鋳型及び中子の成
形に限られるということが蔽害となつてポリエス
テルレジンコーテツドサンドの実用化が遅れてい
る。 前記(1)の欠点に関連する造形機マガジンの目づ
まりは、レジンコーテツドサンドに要求される特
性の一つである融着点と関係がある。中子及び鋳
型を成形するに際して使用する金型の温度が280
〜300℃と高いために、連続して中子及び鋳型を
成形するうちに鋳型造形機マガジンの温度も通常
70〜90℃程度まで上昇し、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、マガジンへの付着あるいはレジンコーテツド
サンドのブロツキングによつて目づまりとなる。
一般に使用されているフエノールレジンコーテツ
ドサンドの融着点が90〜115℃であるのに対して
現状におけるポリエステルレジンコーテツドサン
ドの融着点は85℃以下と低いことに問題がある。
従つて、ポリエステルレジンコーテツドサンドの
鋳型成形性を改良するためには融着点をフエノー
ルレジンコーテツドサンドと同レベルの90℃以上
まで高めることが必要となる。 又、前記(2)の欠点である高温時の鋳型の強度を
改良するためには、不飽和ポリエステル樹脂の耐
熱性を本質的に向上させることが必要となる。 本発明者らは、かかるポリエステルレジンコー
テツドサンドの欠点にかんがみ、融着点90℃以上
でかつ高温時の鋳型の強度が優れたポリエステル
レジンコーテツドサンドを開発すべく鋭意研究を
重ねた結果、融着点、高温時の鋳型の強度共にフ
エノール樹脂に対抗しうる鋳物砂粒結合用樹脂組
成物を見出すに到つた。 本発明は、α,β−不飽和二塩基酸及び必要に
応じて飽和二塩基酸を含む酸成分と多価アルコー
ル成分の10〜100モル%が水素化ビスフエノール
Aである多価アルコール成分とを反応させて得ら
れるJIS K5850 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50℃以上の不飽和ポリエステル、1
分子中に1個以上の重合性二重結合を有する不飽
和単量体若しくは予備重合体、重合用触媒ならび
に元素周期律表の、、、又は族に属す
る金属の酸化物を含有してなる鋳物砂粒結合用樹
脂組成物に関する。 本発明においては、α,β−不飽和二塩基酸及
び必要に応じて飽和二塩基酸を含む酸成分と多価
アルコール成分の10〜100モル%が水素化ビスフ
エノールAである多価アルコール成分とを反応さ
せてから得られるリングアンドボール法による軟
化点が50℃以上の不飽和ポリエステルが配合さ
れ、これにより耐熱性が向上され、高温時の鋳型
の強度が大幅に改善される。 水素化ビスフエノールAを多価アルコール成分
の10〜100モル%配合することにより、不飽和ポ
リエステルの耐熱性が向上し、不飽和ポリエステ
ルの軟化点を高くすることが容易となり、かつ水
素化ビスフエノール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。 現在、レジンコーテツドサンドの製造法として
は、砂粒をあらかじめ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、この熱せられた砂
に樹脂を混入して撹拌することにより、樹脂を砂
によつて加熱溶融して被覆するホツトメルト法が
用いられているが、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る。更
に、鋳型成形に際しても溶融粘度が低いほど加熱
による硬化に到るまでの過程で樹脂被覆砂粒間の
結合が容易となり、強固になることが予想され、
これらの結果として常温強度及び高温時強度の大
幅な向上が可能になると推察される。 水素化ビスフエノールAの配合量が多価アルコ
ール成分の10モル%未満では目的とする高温時の
鋳型の強度が得られない。 本発明においては、元素周期律表の、、
、又は族に属する酸化物の一種以上が配合
される。 レジンコーテツドサンドの融着法は当然のこと
ながら使用する砂粒結合用樹脂の軟化点に影響さ
れる。従つて、ポリエステルレジンコーテツドサ
ンドの融着点を高くするためには砂粒結合用樹脂
である不飽和ポリエステルの軟化点を高くするこ
とが考えられる。しかしながら不飽和ポリエステ
ルはリングアンドボール法による軟化点より20〜
30℃低い温度で軟化し始めるというように広い軟
化温度範囲を有するために、ポリエステルレジン
コーテツドサンドの融着点を90℃以上まで高める
ためには不飽和ポリエステルの軟化点を120℃以
上にする必要があり、この場合次のような問題が
派生し実用化が難しい。 (1) 軟化点120℃以上が不飽和ポリエステルを含
む樹脂組成物を砂粒結合用樹脂とするレジンコ
ーテツドサンドを用いて成形した鋳型は強度が
低い。 (2) 不飽和ポリエステルの軟化点を120℃以上に
するためには縮合度を高くする必要があるが、
合成に際してゲル化の確率が高く安定した状態
で供給することが難しい。 しかるに元素周期律表の、、、又は
族に属する金属の酸化物を配合することにより、
不飽和ポリエステルの軟化点を120℃以上にする
必要がなく、強度を低下させることなく融着点を
改良することが可能となる。 本発明において、α,β−不飽和二塩基酸とし
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
使用される。飽和二塩基酸としてはフタル酸、無
水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テト
ラヒドロ無水フタル酸、アジピン酸、セバシン酸
等が、場合によつてはトリメリツト酸等の多塩基
酸、安息香酸等の1価の酸などが併用される。 多価アルコールとしては、水素化ビスフエノー
ルAの他に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、1,3−
ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、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しても
よい。 本発明で用いられる不飽和ポリエステルはリン
グアンドボール法で測定した軟化点が50℃以上と
されるが80〜110℃の範囲にあることが好ましい。 本発明において用いられるリングアンドボール
法による上記の軟化点が50℃以上の不飽和ポリエ
ステルは、上記の材料を配合して、公知の方法に
よつて製造される。軟化点80℃未満では金属酸化
物の添加量が多くなり、110℃を越えると鋳型の
強度が低下する傾向がみられる。 1分子中に1個以上の不飽和結合を有する不飽
和単量体又は予備重合体としてはスチレン、クロ
ルスチレン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレ
ート、ジアリルフタレートプレポリマー、アクリ
ル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、メタク
リル酸メチル、酢酸ビニル、アクリルアミド、フ
エニルマレイミド、マレイミド、臭化スチレン、
ターシヤリブチルスチレン、トリアリルイソシア
ヌレート、トリアリルイソシアヌレートプレポリ
マー、N−メチルアクリルアミド、N,N′−ジ
メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルア
ミド、N,N′−ジメチルメタクリルアミド、N
−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメ
タクリルアミド、N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミド、N,N′−メチレンビスメタクリルア
ミド、アクリル酸亜鉛、アクリル酸カルシウム、
アクリル酸アルミニウム、メタクリル酸亜鉛、メ
タクリル酸カルシウム、エポキシ樹脂のアクリル
酸又はメタクリル酸付加物等がある。 1分子中に1個以上の不飽和結合を有する不飽
和単量体又は予備重合体としては融点60℃以上の
ものを使用するのが好ましくその添加量は不飽和
ポリエステル100重量部に対して5重量部から100
重量部が一般的である。融点60℃未満の不飽和単
量体又は予備重合体を使用する場合はレジンコー
テツドサンドの融着点が低下する傾向にあるので
その添加量は不飽和ポリエステル100重量部に対
して5重量部以下が好ましい。この不飽和単量体
又は予備重合体は一種を単独で使用してもよい
し、二種以上を併用してもよい。 本発明において使用す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、ターシヤリブチル
パーベンゾエート、クメンヒドロパーオキサイ
ド、1,3−ビス−(ターシヤリブチルパーオキ
シイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス−(タ
ーシヤリブチルパーオキシ)−3,3,5−トリ
メチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−(2,
5−ジベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,2
−ビス−(4,4−ジターシヤリブチルパーオキ
シシクロヘキシル)プロパン、2,5−ジメチル
−2,5−ジ(ターシヤリブチルパーオキシ)−
ヘキシン−3,n−ブチル−4,4−ビス−(タ
ーシヤリブチルパーオキシ)バレレート、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。 これら有機過酸化物の配合量は樹脂の硬化性か
ら上記の不飽和ポリエステル100重量部に対して
0.5重量部から20重量部の範囲が好ましく、特に
1重量部から10重量部の範囲が好ましい。これら
の重合用触媒は単独で使用しても、二種以上を併
用してもよい。 金属酸化物としては元素周期律表の、、
、又は族に属する金属の酸化物が有用で、
特に価格、レジンコーテツドサンドの融着点への
効果を合わせて考慮すると酸化マグネシウム、酸
化亜鉛及び酸化カルシウムが有用である。 金属酸化物の添加量は、金属酸化物の種類及び
不飽和ポリエステルの軟化点、不飽和単量体又は
予備重合体の融点、配合量等により異なるが、不
飽和ポリエステル100重量部に対して好ましくは
0.5重量部から30重量部の範囲内で用いられる。
例えば酸化マグネシウムでは0.5重量部から5重
量部、酸化亜鉛では2重量部から15重量部の範囲
で用いられる。 金属酸化物は単独で使用しても、二種以上を併
用してもよい。 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、充て
ん剤、シランカツ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
が用いられる。 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、パラベンゾキノン、
2,5−ジフエニルパラベンゾキノン、トルベン
ゾキノン、モノターシヤリブチルハイドロキノン
等が用いられる。 充てん剤としては炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、水酸化アルミニウム、クレイ、シリカ、タル
ク等が用いられる。 シランカツプリング剤としてはビニルトリエト
キシシラン、ビニル−トリス−(β−メトキシエ
トキシ)シラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、N−β−(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実際
に用いる場合は、各成分をあらかじめ混合してお
いてもよく、レジンコーテツドサンド調合時に各
成分を添加混合してもよい。 レジンコーテツドサンドの調合は、該樹脂組成
物を適当な溶剤、例えばアセトン、メチルエチル
ケトン、トルエン、ベンゼン、キシレンに溶解し
た溶液を用いて砂粒表面に樹脂を被覆した後溶剤
を揮発乾燥するセミホツト法、無溶剤型のホツト
メルト法等で行なわれる。 以下に本発明の実施例を説明する。部とあるの
は重量部である。 実施例 1 無水マレイン酸8モル、イソフタル酸2モル、
水素化ビスフエノールA4モル、グリセリン3モ
ル、エチレングリコール2モルを窒素ガス気流中
で200℃で加熱反応させ軟化点100℃、酸価50、粘
度(ジアリルフタレート65%溶液、JIS K6901あ
わ粘度計法)4.6ポアズ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部にジア
リルフタレートプレポリマー(大阪曹達(株)社製商
品名ダイソーダツプ)20部、ジクミルパーオキサ
イド2部、ターシヤリブチルパーベンゾエート1
部、酸化マグネシウム1部、酸化亜鉛2部、ステ
アリン酸カルシウム3.5部、シランカツプリング
剤(信越化学製KBM−503)1部を添加混合し
た樹脂組成物0.24Kgを160℃に予熱したけい砂8
Kgとともに遠州鉄工(株)NSC−1型スピードミキ
サーで5分撹拌することにより、砂粒表面に均一
に樹脂組成物が被覆されたコーテツドサンドが得
られた。このコーデツドサンドについて融着点
(JACT:鋳造技術普及協会.試験法C−1によ
る)、常温曲げ強さ(JIS K6910による)、高温時
曲げ強さ(JACT試験法SM−5による)を測定
した。結果を表1に示した。 実施例 2 無水マレイン酸6モル、イソフタル酸4モル、
水素化ビスフエノールA3モル、プロピレングリ
コール4モル、グリセリン2モルを窒素ガス気流
中で200℃で加熱反応させ、軟化点100℃、酸価
60、粘度(ジアリルフタレート65%溶液、あわ粘
度計法)5.0ポアズ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部に対してジ
アリルフタレートプレポリマー(大阪曹達(株)製商
品名ダイソーダツプ)20部、ジクミルパーオキサ
イド2部、ターシヤリブチルパーベンゾエート1
部、酸化亜鉛10部ステアリン酸化カルシウム3.5
部、シランカツプリング剤(信越化学製KBM−
503)1部を添加混合した樹脂組成物0.24Kgを160
℃に予熱したけい砂8Kgとともに遠州鉄工(株)
NSC−1型スピードミキサーで5分撹拌するこ
とにより、砂粒表面に均一に樹脂組成物が被覆さ
れたコーテツドサンドが得られた。このコーデツ
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、高温時曲げ強さを測定した結
果を表1に示す。 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、グリセリン2モル
を窒素ガス気流中で200℃で加熱反応させ、軟化
点100℃、酸価65、粘度(ジアリルフタレートモ
ノマー65%溶液、あわ粘度計法)12ポアズの不飽
和ポリエステル(C)を得た。この不飽和ポリエステ
ル(C)100部に対して実施例と同じジアリルフタレ
ートプレポリマー20部、ジクミルパーオキサイド
2部、ターシヤリブチルパーベンゾエート1部、
酸化亜鉛10部、ステアリン酸カルシウム3.5部、
シランカツプリング剤(信越化学製KBM−503)
1部を添加混合した樹脂組成物0.24Kgを160℃に
予熱したけい砂8Kgとともに遠州鉄工(株)NSC−
1型スピードミキサーで5分間撹拌することによ
り、砂粒表面に均一に樹脂組成物が被覆されたコ
ーテツドサンドが得られた。このコーテツドサン
ドについて実施例1と同様にして融着点、常温曲
げ強さ、高温時曲げ強さを測定した結果を表1に
示す。 比較例 2 実施例2の樹脂組成物から金属酸化物の酸化亜
鉛を除いたほかは、実施例2と同じ方法でコーテ
ツドサンドを得た。このコーテツドサンドについ
て実施例1と同様にして融着点、常温曲げ強さ、
高温時曲げ強さを測定した結果を表1に示す。 比較例 3 無水マレイン酸8モル、イソフタル酸2モル、
水素化ビスフエノールA4モル、グリセリン3モ
ル、エチレングリコール2モルを窒素ガス気流中
で200℃で加熱反応させ軟化点100℃、酸価50、粘
度(ジアリルフタレート65%溶液、JIS K6901あ
わ粘度計法)4.6ポアズの不飽和ポリエステル(D)
を得た。この不飽和ポリエステル(D)100部にアク
リル酸亜鉛20部、ジクミルパーオキサイド2部、
ターシヤリブチルパーベンゾエート1部、ステア
リル酸カルシウム3.5部、シランカツプリング剤
(信越化学製KBM−503)1部を添加混合した樹
脂組成物0.24Kgを160℃に予熱したけい砂8Kgと
ともに遠州鉄工(株)製NSC−1型スピードミキサ
ーで5分撹拌することにより、砂粒表面に均一に
樹脂組成物が被覆されたコーテツドサンドが得ら
れた。このコーテツ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
さを測定した結果を表1に示す。
The present invention relates to a resin composition for bonding foundry sand grains. Currently, the shell molding method is the mainstream method for manufacturing casting cores and complex molds, and phenolic resin is generally used as the resin for binding sand grains. When the casting temperature is as high as 1300 to 1400°C, such as in cast iron castings, the disintegration properties of phenol resin coated sand are good, but when the casting temperature is as low as 650 to 750°C, as in aluminum alloy castings, the core collapses. In the thick inner part of the core, the heat of the molten metal hardens the phenolic resin after casting, increasing its strength.Also, even in the thin part of the core, when it is wrapped in the molten metal, the core becomes oxygen-free, so the benzene rings mainly form. Carbonization occurs and the sand grains or the sand grains and the aluminum alloy casting are bonded together, so the strength hardly decreases and the collapsibility is very poor. Therefore, in general, aluminum alloy castings using phenol resin coated sand as cores of complex shapes,
The reality is that in most cases sand baking is performed at 400 to 500°C for 4 to 10 hours to improve the disintegration property before demolding using a knockout machine. Recently, attention has been paid to the low thermal decomposition temperature of unsaturated polyester resin, and polyester resin coated sand, which uses unsaturated polyester resin as the sand grain bonding resin and improves the above-mentioned drawbacks of phenol resin coated sand, has been developed for aluminum alloy casting. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-80234,
54-162622, etc.). However, although the current polyester resin coated sand can improve the drawbacks of poor disintegration properties of phenol resin coated sand, on the other hand, compared to phenol resin coated sand, it has (1) poor mold formability, and (2) high temperature. The disadvantage is that the strength of the mold is low. In other words, using a blow-in shell mold making machine.
When molding a shell core by filling a mold heated to 280 to 300°C with resin-coated sand, problems occurred in mold formability due to clogging of the mold machine magazine and the resulting reduction in filling performance. The mold making machine cannot be used as is. In addition, because the strength of the mold at high temperatures is low, when removing the hardened mold and core from a mold heated to 280 to 300°C, it often breaks, making it difficult to mold cores and molds with complex shapes. The practical application of polyester resin coated sand has been delayed because it is difficult and limited to molding of molds and cores of very simple shapes. The clogging of the modeling machine magazine related to the defect (1) above is related to the fusion point, which is one of the characteristics required of resin coated sand. The temperature of the mold used to form the core and mold is 280℃.
Because the temperature is as high as ~300℃, the temperature of the mold making machine magazine normally decreases while continuously molding cores and molds.
If the temperature rises to around 70-90℃ and the melting point is low, the resin for binding sand grains will melt in the magazine of the mold making machine, causing clogging due to adhesion to the magazine or blocking of the resin-coated sand. .
The problem is that while the commonly used phenol resin coated sand has a melting point of 90 to 115°C, the melting point of the current polyester resin coated sand is as low as 85°C or less.
Therefore, in order to improve the moldability of polyester resin coated sand, it is necessary to raise the melting point to 90°C or higher, which is the same level as that of phenol resin coated sand. Furthermore, in order to improve the strength of the mold at high temperatures, which is the drawback of (2) above, it is necessary to essentially improve the heat resistance of the unsaturated polyester resin. In view of the drawbacks of such polyester resin coated sand, the present inventors have conducted intensive research to develop polyester resin coated sand that has a melting point of 90°C or higher and has excellent mold strength at high temperatures. We have now discovered a resin composition for bonding foundry sand grains that can compete with phenolic resins in both melting point and mold strength at high temperatures. The present invention comprises an acid component containing an α,β-unsaturated dibasic acid and optionally a saturated dibasic acid, and a polyhydric alcohol component in which 10 to 100 mol% of the polyhydric alcohol component is hydrogenated bisphenol A. An unsaturated polyester having a softening point of 50°C or higher by the ring and ball method (hereinafter referred to as the ring and ball method) specified in JIS K5850 Section 3.8, obtained by reacting 1
Castings containing an unsaturated monomer or prepolymer having one or more polymerizable double bonds in the molecule, a polymerization catalyst, and an oxide of a metal belonging to or group of the Periodic Table of the Elements This invention relates to a resin composition for binding sand grains. In the present invention, an acid component containing an α,β-unsaturated dibasic acid and, if necessary, a saturated dibasic acid, and a polyhydric alcohol component in which 10 to 100 mol% of the polyhydric alcohol component is hydrogenated bisphenol A. An unsaturated polyester with a ring and ball softening point of 50°C or higher obtained by reacting with is blended, which improves heat resistance and greatly improves the strength of the mold at high temperatures. By blending hydrogenated bisphenol A with 10 to 100 mol% of the polyhydric alcohol component, the heat resistance of unsaturated polyester is improved, the softening point of unsaturated polyester can be easily raised, and hydrogenated bisphenol The viscosity at temperatures above the softening point is lower than that of unsaturated polyester that does not contain A. Currently, the manufacturing method for resin-coated sand is to heat the sand grains in advance to a temperature higher than the softening point of the resin to be coated, and then mix the resin into the heated sand and stir it. A hot-melt method is used in which the resin is heated and melted to coat the resin, but in this case, the lower the melt viscosity of the resin, the easier it is to coat the surface of the sand grains uniformly. Furthermore, during mold molding, it is expected that the lower the melt viscosity, the easier the bond between the resin-coated sand grains will be, and the stronger the bond will be during the process of curing by heating.
It is presumed that as a result of these, it becomes possible to significantly improve the strength at room temperature and the strength at high temperature. If the amount of hydrogenated bisphenol A is less than 10 mol% of the polyhydric alcohol component, the desired strength of the mold at high temperatures cannot be obtained. In the present invention, in the periodic table of elements,
, or one or more oxides belonging to the group. The method of fusing resin-coated sand is naturally influenced by the softening point of the resin used to bind the sand grains. Therefore, in order to raise the melting point of polyester resin-coated sand, it is conceivable to raise the softening point of the unsaturated polyester, which is the resin for binding sand grains. However, unsaturated polyester has a softening point of 20~
In order to raise the melting point of polyester resin coated sand to 90℃ or higher, the softening point of unsaturated polyester must be 120℃ or higher because it has a wide softening temperature range, starting to soften at a temperature 30℃ lower. In this case, the following problems arise and it is difficult to put it into practical use. (1) A mold formed using resin-coated sand using a resin composition containing an unsaturated polyester with a softening point of 120° C. or higher as the resin for binding sand grains has low strength. (2) In order to raise the softening point of unsaturated polyester to 120°C or higher, it is necessary to increase the degree of condensation.
During synthesis, there is a high probability of gelation and it is difficult to supply it in a stable state. However, by blending oxides of metals belonging to groups of the periodic table of elements,
There is no need to raise the softening point of the unsaturated polyester to 120°C or higher, making it possible to improve the melting point without reducing strength. In the present invention, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, chloromaleic acid, etc. are used as the α,β-unsaturated dibasic acid. Saturated dibasic acids include phthalic acid, phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, adipic acid, sebacic acid, etc. In some cases, polybasic acids such as trimellitic acid, benzoic acid, etc. Acids of high valence are used in combination. In addition to hydrogenated bisphenol A, polyhydric alcohols include propylene glycol, dipropylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-
Butanediol, neopentyl glycol, 1,
6-hexanediol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, etc. are used, and if necessary, a monohydric alcohol may be used in combination. The unsaturated polyester used in the present invention has a softening point of 50°C or higher as measured by the ring and ball method, but is preferably in the range of 80 to 110°C. The above-mentioned unsaturated polyester having a softening point of 50° C. or more by the ring-and-ball method used in the present invention is produced by blending the above-mentioned materials by a known method. When the softening point is less than 80°C, the amount of metal oxide added increases, and when it exceeds 110°C, the strength of the mold tends to decrease. Examples of unsaturated monomers or prepolymers having one or more unsaturated bonds in one molecule include styrene, chlorostyrene, divinylbenzene, diallyl phthalate, diallyl phthalate prepolymer, acrylic acid, methyl acrylate, methacrylic acid, Methyl methacrylate, vinyl acetate, acrylamide, phenylmaleimide, maleimide, styrene bromide,
Tertiary butyl styrene, triallyl isocyanurate, triallyl isocyanurate prepolymer, N-methylacrylamide, N,N'-dimethylacrylamide, N-methylmethacrylamide, N,N'-dimethylmethacrylamide, N
-Methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, N,N'-methylenebisacrylamide, N,N'-methylenebismethacrylamide, zinc acrylate, calcium acrylate,
Examples include aluminum acrylate, zinc methacrylate, calcium methacrylate, and acrylic acid or methacrylic acid adducts of epoxy resins. As the unsaturated monomer or prepolymer having one or more unsaturated bonds in one molecule, it is preferable to use one with a melting point of 60°C or higher, and the amount added is 5 parts by weight per 100 parts by weight of unsaturated polyester. 100 parts by weight
Parts by weight are common. When using an unsaturated monomer or prepolymer with a melting point of less than 60°C, the melting point of the resin coated sand tends to decrease, so the amount to be added is 5 parts by weight per 100 parts by weight of unsaturated polyester. The following are preferred. These unsaturated monomers or prepolymers may be used alone or in combination of two or more. The polymerization catalyst used in the present invention includes:
Organic peroxides are preferred, such as dicumyl peroxide, benzoyl peroxide, tertiary butyl perbenzoate, cumene hydroperoxide, 1,3-bis(tertiary butylperoxyisopropyl)benzene, 1,1-bis- (tertiarybutylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-(2,
5-dibenzoylperoxy)hexane, 2,2
-bis-(4,4-ditertyabutylperoxycyclohexyl)propane, 2,5-dimethyl-2,5-di(tertiarybutylperoxy)-
Hexyne-3,n-butyl-4,4-bis-(tertiarybutylperoxy)valerate, lauroyl peroxide, cyclohexanone peroxide, and the like are used. The amount of these organic peroxides is determined based on the curability of the resin based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester mentioned above.
The range is preferably from 0.5 parts by weight to 20 parts by weight, particularly preferably from 1 part by weight to 10 parts by weight. These polymerization catalysts may be used alone or in combination of two or more. Metal oxides are listed in the periodic table of elements.
, or oxides of metals belonging to the group
In particular, magnesium oxide, zinc oxide, and calcium oxide are useful, considering their price and effect on the fusion point of resin-coated sand. The amount of metal oxide added varies depending on the type of metal oxide, the softening point of the unsaturated polyester, the melting point of the unsaturated monomer or prepolymer, the amount blended, etc., but is preferably based on 100 parts by weight of the unsaturated polyester. teeth
It is used in a range of 0.5 parts by weight to 30 parts by weight.
For example, magnesium oxide is used in a range of 0.5 to 5 parts by weight, and zinc oxide is used in a range of 2 to 15 parts by weight. The metal oxides may be used alone or in combination of two or more. The resin composition for binding foundry sand grains according to the present invention may contain a lubricant, a curing accelerator, a polymerization inhibitor, a filler, a silane coupling agent, etc., as necessary. As the lubricant, calcium stearate, zinc stearate, methylolamide, bisamide, etc. are used. As curing accelerators, naphthenic acid metal salts such as cobalt naphthenate, octenoic acid metal salts such as cobalt octenoate, and amines are used, and as polymerization inhibitors, hydroquinone, parabenzoquinone,
2,5-diphenylparabenzoquinone, tolbenzoquinone, monotertiarybutylhydroquinone, etc. are used. Calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, clay, silica, talc, etc. are used as the filler. Silane coupling agents include vinyltriethoxysilane, vinyl-tris-(β-methoxyethoxy)silane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β-(aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, vinyltris-(β-methoxyethoxy)silane, Chlorosilane etc. are used. When the resin composition for bonding foundry sand grains according to the present invention is actually used, each component may be mixed in advance, or each component may be added and mixed at the time of preparing resin-coated sand. The resin-coated sand is prepared by a semi-hot method in which the resin composition is dissolved in a suitable solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, toluene, benzene, or xylene to coat the surface of the sand grains with the resin, and then the solvent is evaporated and dried. This is carried out using a solvent-free hot melt method. Examples of the present invention will be described below. Parts are by weight. Example 1 8 moles of maleic anhydride, 2 moles of isophthalic acid,
4 moles of hydrogenated bisphenol A, 3 moles of glycerin, and 2 moles of ethylene glycol were reacted by heating at 200℃ in a nitrogen gas stream to obtain a softening point of 100℃, an acid value of 50, and a viscosity (65% diallylphthalate solution, JIS K6901 bubble viscometer method). ) 4.6 poise unsaturated polyester (A)
I got it. To 100 parts of this unsaturated polyester (A), 20 parts of diallyl phthalate prepolymer (trade name: Daisodap, manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.), 2 parts of dicumyl peroxide, and 1 part of tertiary butyl perbenzoate.
8 parts of silica sand preheated to 160°C and 0.24 kg of a resin composition prepared by adding and mixing 1 part of magnesium oxide, 2 parts of zinc oxide, 3.5 parts of calcium stearate, and 1 part of a silane coupling agent (KBM-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical).
By stirring with Kg for 5 minutes using a speed mixer manufactured by Enshu Tekko Co., Ltd., model NSC-1, coated sand in which the surface of the sand grains was uniformly coated with the resin composition was obtained. The fusion point (according to JACT: Casting Technology Promotion Association, test method C-1), room temperature bending strength (according to JIS K6910), and high temperature bending strength (according to JACT test method SM-5) were measured for this coded sand. did. The results are shown in Table 1. Example 2 6 moles of maleic anhydride, 4 moles of isophthalic acid,
3 moles of hydrogenated bisphenol A, 4 moles of propylene glycol, and 2 moles of glycerin were reacted by heating at 200℃ in a nitrogen gas stream, resulting in a softening point of 100℃ and an acid value.
An unsaturated polyester (B) having a viscosity of 60 and 5.0 poise (diallyl phthalate 65% solution, bubble viscometer method) was obtained. For 100 parts of this unsaturated polyester (B), 20 parts of diallyl phthalate prepolymer (trade name: Daisodap, manufactured by Osaka Soda Co., Ltd.), 2 parts of dicumyl peroxide, 1 part of tertiary butyl perbenzoate
10 parts zinc oxide, 3.5 parts calcium stearate
Part, silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical KBM-
503) 0.24Kg of resin composition added and mixed with 1 part
Enshu Tekko Co., Ltd. with 8 kg of silica sand preheated to ℃
By stirring for 5 minutes with an NSC-1 type speed mixer, coated sand in which the resin composition was uniformly coated on the surface of the sand grains was obtained. The fusion point, normal temperature bending strength, and high temperature bending strength of this corded sand were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 1 6 moles of maleic anhydride, 4 moles of isophthalic acid,
7 moles of propylene glycol and 2 moles of glycerin were reacted by heating at 200℃ in a nitrogen gas stream, resulting in an unsaturated polyester with a softening point of 100℃, an acid value of 65, and a viscosity (65% solution of diallyl phthalate monomer, foam viscometer method) of 12 poise. I got (C). For 100 parts of this unsaturated polyester (C), 20 parts of the same diallyl phthalate prepolymer as in the example, 2 parts of dicumyl peroxide, 1 part of tertiary butyl perbenzoate,
10 parts zinc oxide, 3.5 parts calcium stearate,
Silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical KBM-503)
Enshu Tekko Co., Ltd. NSC-
By stirring for 5 minutes using a Type 1 speed mixer, coated sand in which the surface of the sand grains was uniformly coated with the resin composition was obtained. The melting point, normal temperature bending strength, and high temperature bending strength of this coated sand were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1. Comparative Example 2 A coated sand was obtained in the same manner as in Example 2, except that the metal oxide zinc oxide was removed from the resin composition of Example 2. Regarding this coated sand, the melting point, room temperature bending strength,
Table 1 shows the results of measuring the bending strength at high temperatures. Comparative Example 3 8 mol of maleic anhydride, 2 mol of isophthalic acid,
4 moles of hydrogenated bisphenol A, 3 moles of glycerin, and 2 moles of ethylene glycol were reacted by heating at 200℃ in a nitrogen gas stream to obtain a softening point of 100℃, an acid value of 50, and a viscosity (65% diallylphthalate solution, JIS K6901 bubble viscometer method). ) 4.6 poise unsaturated polyester (D)
I got it. 100 parts of this unsaturated polyester (D), 20 parts of zinc acrylate, 2 parts of dicumyl peroxide,
Enshu Tekko ( By stirring for 5 minutes using a Speed Mixer Model NSC-1 manufactured by Co., Ltd., coated sand in which the surface of the sand grains was uniformly coated with the resin composition was obtained. The melting point, room temperature bending strength, and high temperature bending strength of this coated sand were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【表】 表1から明らかなように、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ツドサ
ンドは、従来のポリエステルレジンコーテツドサ
ンドの欠点であつた融着点、高温時の鋳型の強度
を改善し、優れた鋳型造形性を有することが確認
される。更に、本発明になる鋳物砂粒結合用樹脂
組成物を用いるレジンコーテツドサンドの調合は
フエノールレジンコーテツドサンドの場合と同じ
でよく、何ら設備の改善を必要としない。
[Table] As is clear from Table 1, the resin coated sand using the resin composition for bonding foundry sand grains according to the present invention has a high melting point and low temperature at high temperatures, which was a drawback of conventional polyester resin coated sand. It is confirmed that the strength of the mold is improved and the mold has excellent formability. Further, the preparation of resin-coated sand using the resin composition for bonding foundry sand grains according to the present invention may be the same as that for phenol resin-coated sand, and does not require any improvement in equipment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 α,β−不飽和二塩基酸及び必要に応じて飽
和二塩基酸を含む酸成分と多価アルコール成分の
10〜100モル%が水素化ビスフエノールAである
多価アルコール成分とを反応させて得られるJIS
K5850 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50℃以上の不飽和ポリエステル、
1分子中に1個以上の重合性二重結合を有する不
飽和単量体若しくは予備重合体、重合用触媒なら
びに元素周期律表の、、、又は族に属
する金属の酸化物を含有してなる鋳物砂粒結合用
樹脂組成物。
1. An acid component containing an α,β-unsaturated dibasic acid and, if necessary, a saturated dibasic acid, and a polyhydric alcohol component.
JIS obtained by reacting with a polyhydric alcohol component in which 10 to 100 mol% is hydrogenated bisphenol A
K5850 Unsaturated polyester with a softening point of 50℃ or higher by the ring and ball method specified in Section 3.8,
Contains an unsaturated monomer or prepolymer having one or more polymerizable double bonds in one molecule, a polymerization catalyst, and an oxide of a metal belonging to or group of the periodic table of elements. Resin composition for bonding foundry sand grains.
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