JPS6043821B2 - 鋳物用樹脂被覆砂の製造方法 - Google Patents

鋳物用樹脂被覆砂の製造方法

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JPS6043821B2
JPS6043821B2 JP1000880A JP1000880A JPS6043821B2 JP S6043821 B2 JPS6043821 B2 JP S6043821B2 JP 1000880 A JP1000880 A JP 1000880A JP 1000880 A JP1000880 A JP 1000880A JP S6043821 B2 JPS6043821 B2 JP S6043821B2
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彬 小山田
広衛 大川
博 飯森
信雄 近内
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Nissan Motor Co Ltd
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Nissan Motor Co Ltd
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋳物用の鋳型および中子を成形する際に用い
る鋳物用樹脂被覆砂の製造方法に関するものである。
鋳型および中子を成形する際、通常鋳物砂粒にるが、
従来使用されてきた被覆用の樹脂はフェノール樹脂が極
めて一般的であつた。
この理由は、樹脂被覆砂を鋳型および中子等に成形し焼
成して得るが、得られた鋳型および中子の強度が高いこ
とおよびその成形焼成が短時間であること等のためであ
る。しカル反面フェノール樹脂被覆砂を使用する場合は
、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミンを用いるため
、鋳型および中子の焼成時にアンモニアガスが発生する
こと、またアルミニウム等の鋳物の中子として用いた場
合はフェノール樹脂や溶湯の熱を受けて炭化するため強
度低下が少なく、鋳造後の中子砂の排出性が悪いという
欠点をも有している。 本発明者らはアルミニウム等の
鋳物のように比較的低温で、鋳造される場合に使用され
る鋳型および中子用の樹脂被覆砂を開発すべく鋭意努力
した結果、既に結晶性不飽和ポリエステルをベース樹脂
とし、排出性に著しく優れ、かつ鋳型および中子の成形
焼成時および鋳造時に刺激臭のない鋳物砂粒結合用樹脂
組成物を提案したが、それに供試した結晶性不飽和ポリ
エステルの結晶化度が低く、かつ結晶化速度が小さく長
時間にわたつてベタツキ性を有しているため、樹脂被覆
砂として使用する場合、被覆してから短い時間で鋳型や
中子を形成すると、鋳型および中子の砂詰り性が悪く、
強度を付与するために砂粒に対して使用する樹脂量をフ
ェノール樹脂被覆砂よりも多くしなければならない欠点
を有していた。
ここにおいて本発明者等は前述の樹脂のベタツキ性を改
善するため前記結晶性不飽和ポリエステルの結晶化度お
よび結晶化速度の改良について、さらに種々研究を行な
つた結果、樹脂の結晶核剤を樹脂被覆砂作製中に添加す
ることにより、短い時間でベタツキ性のほとんどない砂
詰り性が良好な樹脂被覆砂が得られることを見出し、本
発明を達成するに至つた。
従つて本発明は結晶性不飽和ポリエステル樹脂を主成分
とする鋳物砂粘結材をホットメルト法により砂粒に被覆
する過程で平均粒径1ミクロン以下の結晶核剤を該結晶
性不飽和ポリエステル樹脂10唾量部に対して1〜6重
量部添加することを特徴とする鋳物用樹脂被覆砂の製造
方に関するものである。
なお、本明細書でホットメルト法と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
、この熱せらた砂に樹脂を混入し攪拌することにより、
樹脂を砂により加熱して溶して被覆する方法である。本
発明の方法により鋳物用樹脂被覆砂を製造する場合は、
前記結晶性不飽和ポリエステル100重量部に対して結
晶核剤として平均粒径1ミクロン以下の結晶核剤0.1
〜3重量部をあらかじめ添加し、さらにこの結晶性不飽
和ポリエステルを鋳物砂粘結材として用いこれをホット
メルト法により砂粒に被覆する過程で、再度結晶性不飽
和ポリエステル10唾量部に対して結晶核剤を1〜6重
量部添加し砂粒を被覆する。
このようにすると後者の結晶核剤の添加により樹脂被覆
砂の被覆層を主として構成している前記結晶性不飽和ポ
リエステルの結晶化度および結晶化速度が向上し、樹脂
被覆砂の作業時間が短縮され、短時間でベタツキ性の殆
んどない樹脂被覆砂が得られる。本発明に用いる結晶性
不飽和ポリエステルとは、X線回折により明確なピーク
を示す樹脂であり、前述のように常温で殆んど粘着性の
ない固体で、好ましくは軟化点以上で250ポイズ以下
の粘性を示す結晶性不飽和ポリエステルである。
鋳物用の樹脂被覆砂用として供試する樹脂を前述のよう
に規定する理由は、通常の不飽和ポリエステルでも分子
量を増大させれば常温で粘着性のない固体となりうるが
、実際に樹脂被覆砂を作製する場合軟化点以上になつて
も樹脂粘度が下がらず砂粒表面に樹脂被覆層を均一に形
成することが不可能になること、また逆に不飽和ポリエ
ステルの分子量を小さくして砂粒表面に均一な樹脂被覆
層を形成すると、作製した樹脂被覆砂はベタツキを有し
、乾態被覆砂となり得ないためである。結晶性不飽和ポ
リエステルの原料としては、α,β不飽和二塩基酸とし
て例えば無水マレイン″酸、シトラコン酸、イタコン酸
、フマル酸、メサコン酸およびこれらの置換体などが挙
げられ、これらはいずれも常温で固体て結晶を有するも
のである。これらの中で不飽和ポリエステルの結晶度を
高めるためには、フマル酸、メサコン酸等立体的に対称
性を示すものが特に好ましい。飽和二塩基酸類としては
、例えばテレフタル酸、ジメチルテレフタレート、アジ
ピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、イソフタル酸、エ
ンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ
無水フタル゛酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、アントラ
セン無水マレイン酸およびそれらの付加物、置換体など
が挙げられる。これらの中で不飽和ポリエステルの結晶
化を高めるためには、テレフタル酸、ジメチルテレフタ
レート、アジピン酸等立体的に対称性を示すものが特に
好ましい。グリコール類としては、エチレングリコール
、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネ
オペンチルグリコール、水素化ビスフェノールA1メタ
キシレングリコールおよびそれらの置換体などが挙げら
れる。これらはいずれも常温で固体かつ結晶性を有する
ものであるか、あるいは立体的に対称性を示すものであ
る。これらの群のうちα,β不飽和二塩基酸のうちから
少なくとも1種および必要に応じてα,β−不飽和二塩
基酸の一部を飽和二塩基酸で置き換える場合には、立体
的対称性のある飽和二塩基酸を選んで酸成分とし、グリ
コール群からは少なくとも1種を選んでよく知られてい
る方法で、エステル化し、平均分子量1000〜200
0となして冷却速度の調整、結晶核剤添加等によつて常
温で粘着性のない結晶性不飽和ポリエステルを得ること
が可能である。
この場合最も重要なことは、結晶核剤の添加であり、こ
れが本発明の目的を達成し得た要因である。一般に結晶
性の樹脂に結晶核剤を添加することは、結晶化速度を向
上させる点において、極めて有効であることが認められ
ており、結晶性不飽和ポリエステルの場合も例外ではな
い。通常、結晶核剤を添加すると、結晶核の生成速度、
結晶化度を高め、樹脂の結晶化速度を向上させることが
できるため、樹脂10唾量部に対して0.1〜10重量
部の結晶核剤が添加される。この場合、結晶核剤の添加
量が多いほど、結晶化度、経晶化速度を向上させること
ができるが、一方において結晶核剤の添加量が多くなる
ほど樹脂の加熱溶融時の粘度が大きくなり、砂に被覆す
ることが困難であることが判つている。さらに結晶核は
できるだけ小さくて、樹脂中に多数存在する方が好まし
いが、特に樹脂被覆砂のように、樹脂層が10ミクロン
程度の厚さしか存在しない場合、この樹脂層中に完全に
結晶核剤が分散するためには、結晶核剤の粒径としては
1ミクロン以下が良好と考えられる。このため鋳物砂用
の結晶性不飽和ポリエステルにおいては、常温での取扱
いの簡便(即ちできるだけベタツキのない固体が良い)
とコーティング中のコーティングのしやすさ(即ち溶融
時の粘度ができるだけ小さい方が良い)を同時に満足す
る必要がある。本発明においては、これら両方の性質を
満足するような結晶核剤の添加量および添加方法を研究
した結果、前記樹脂1叩部に対して1.1〜9重量部を
二度に分けて添加し、特に二度目の添加を、前記の如く
結晶性不飽和ポリエステル樹脂を主成分とする鋳物砂粘
着材をホットメルト法により砂粒に被覆する過程で行う
ことによつて解決し、良好な鋳物用樹脂被覆砂を得るこ
とができたものである。本発明において用いる結晶核剤
は、シリカ、アルミナ等の無機質酸化物で、特にシリカ
が好ましい。以下本発明を実施例および参考例により詳
細に説明する。
実施例1 フマル酸1126y1無水フタル酸44y1エチレング
リコール617y1ジエチレングリコール56gを、2
e四つロフラスコに仕込み、常法によるエステル化縮合
反応により酸価25の不飽和ポリエステル樹脂1400
fを得た。
これを140℃まで冷却し、ジアリルフタレート156
y1バラベンゾキノン0.33y1結晶核剤として超微
粒子無水珪酸(商品名アロエジル200.日本アロエジ
ル社製)を14y添加し、十分攪拌した後、120℃に
なつた時点で試料の一部を室温中に放置していた3m厚
のガラス板上に約0.2Trm厚になるよう塗布し、塗
布した場合よりこの塗布被覆の結晶析出による濁点の発
生までの時間を測定し結晶化速度とした。残りの試料よ
り約300yをビーカーに取り、130℃のオイルバス
中で攪拌しながら約1紛間保持し、試料温度が120℃
±1℃になつた時点で、ブルツクフイルドL型回転粘度
計を用いて溶融粘度を測定した、残りの約1100yの
試料は常温まで冷却し、固化させ、−9メッシュに粉砕
し、樹脂被覆砂作製用の試料とするため112.1q(
結晶性不飽和ポリエステル10鍾量部、ジアリルフタレ
ート11.1重量部、超微粒子無水珪酸1重量部)ずつ
6個に分けた。樹脂被覆砂の作製は、予め180℃に加
熱しておいたけい砂4kgをスピードミキサ(遠州鉄工
(株))製、NSC−1型)に投入攪拌し、攪拌を行な
いながら、試料樹脂112.1y1架橋剤液25.3y
〔ジアリルフタレート22.3Vと硬化触媒ジクミルパ
ーオキサイド3g(結晶性不飽和ポリエステル100重
量部に対して3重量部である)を混合したものであり、
ジアリルフタレートの添加量は結晶性不a飽和ポリエス
テル100重量部に対し、合計33.4重量部となぅ〕
、結晶核剤として該超微粒子無水珪酸を1,2,3,4
,5,6yそれぞれ添加し、最後に滑剤としてワックス
(ステアリン酸カルシウム)を5y投入して行なつた。
作製した樹脂被・覆砂はデイタート社製シェル鋳物砂高
温引張試験機で230℃、708焼成後すぐ引張試験を
行つた。以上の結果をまとめて第1表並びに第1図およ
び第2図に示す。参考例 フマル酸1126f1無水フタル酸44f1エチレング
リコール617y1ジエチレングリコール56fを2e
四つロフラスコに仕込み、常法によるエステル化縮合反
応により、実施例1と同様の不飽和ポリエステル樹脂1
400yを作つた、この樹脂を140℃まで冷却し、ジ
アリルフタレー156y1バラベンゾキノン0.16y
を加え十分混合し、300yずつ4つのビーカーに分け
、該超微粒子無水珪酸をそれぞれ10.8f1(結晶性
不飽和ポリエステル100重量部に対し4重量部)、1
3.5y(同じく5重量部)、16.2y(同じく6重
量部)、21.6f(同じく8重量部)添加し、十分攪
拌を行ない、試料が120℃になつた場合一部を取り出
して実施例1と同様の方法て結晶析出時間を測定し、残
りの試料は130℃のオイルバス中で攪拌を保持し、1
20℃±1℃になつた時、実施例1と同様粘度の測定を
行つた。
粘度測定後は常温まで冷却し固化させて粉砕し、各々に
つき115.1(結晶性不飽和ポリエステル100重量
部、ジアリルフタレート11.1重量部、超微粒子無水
珪酸4重量部)、116.1,117.1,119.1
fずつ秤量し、樹脂被覆砂作製用の試料とした。これら
4個の試料を用いて、該スピードミキサーにより、攪拌
しながら180℃に予熱した砂4kgに樹脂試料、該架
橋剤液25.3qの順で投入し、最後に該ワックス5V
を投入して樹脂被覆砂を作製した。
これらの樹脂被覆砂は実施例1と同様に高温での引張試
験を行つた。これらの結果をまとめて第2表並びに第1
〜4図に示す。ただし試料dに関しては、樹脂被覆砂作
業途中において、全く珪砂と樹脂が分離した状態のまま
で、コーティングすることが不可能であつたため、混練
時間および高温強度は測定していない。
実施例1と参考例とを比較すると第1〜2表並びに第1
〜4図から、参考例では (1)結晶核剤の添加は、添加量が増すに従つて結晶析
出時間は短かくなる(樹脂のベタツキが早−くなくなる
)が、一方溶融粘度は大きくなり、砂粒結合用樹脂とし
て不適当と考えられる。
(2)このため、砂粒に均一にコーティングする混練時
間は長くなり、樹脂および架橋剤、硬化触媒等が高温に
保持される時間が長く、一部分解揮発等もあつて樹脂被
覆砂の高温引張強度は全体的に低い。一方本発明例であ
る実施例1では、 (1)結晶核剤添加量の大部分を樹脂が溶融し完全に均
一にコーティングされた状態で添加するため、樹脂の影
響はなく、結晶核剤の添加量が増すに従つて結晶化が速
くなり、混練時間は短かくなつてくる。
(2)このため、樹脂被覆砂の高温引張強度は、結晶核
剤量2重量部より8重量部の範囲で安定的に高くなつて
いる。
以上のように樹脂被覆砂作製の途中で結晶核剤を添加す
る本発明例は、混練時間の短縮を図り(結晶化速度向上
)、かつ樹脂の粘度増大を防ぐ極めて有効な方法である
ことがわかる。
実施例2 フマル酸1137V1アジピン酸29y1エチレングリ
コール617y1ジエチレングリコール56yを2e四
つロフラスコに仕込み、常法によるエステル化縮合反応
により酸価28の不飽和ポリエステル樹脂1400yを
得た。
これを140℃まで冷却し、ハイドロキノ0.33f1
ジアリルフタレート156f1該超微粒子無水珪酸28
yを添加し、十分攪拌混合し、約300yをビーカーに
取り、実施例1と同様にして結晶化時間、溶融粘度を求
めた。残りの試料はそのまま冷却固化させ、−9メッシ
ュに粉砕して113.1gずつ6個に分け樹脂被覆砂作
製に供した。樹脂被覆砂の作製は、予め180℃に加熱
していたけい砂4kgを該スピードミキサーに投入攪拌
し、試料樹脂113.1ダ、該架橋剤液25.3f11
結晶核剤として該超微粒子無水珪酸を1,2,3,4,
5,6ダ、それぞれ添加し、最後に滑剤としてステアリ
ン酸カルシウムを5y投入して作製した。評価は前述の
作製時間の測定と高温での引張試験で行つた。得た結果
を第3表、第5図および第6図に示す。第3表、第4図
および第5図から判る通り、樹脂被覆砂作製過程での結
晶核剤の添加は、樹脂自体に添加して結晶化速度を向上
させると粘度が増大して鋳物用として使用できないとい
う問題点を解決する極めて有効な方法であることが確認
できた。
【図面の簡単な説明】
第1図は結晶核剤量の混練時間への影響を示す線図、第
2図は結晶核剤量の高温強度への影響を示す線図、第3
図は結晶析出への結晶核剤添加量の影響を示す線図、第
4図は粘度に及ぼす結晶核剤添加量の影響を示す線図、
第5図は実施例2における結晶核剤総量と混練時間との
関係を示す線図、第6図は実施例2の結晶核剤総量と高
温強度との関係を示す線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結晶性不飽和ポリエステル樹脂を主成分とする鋳物
    砂粘結材をホットメルト法により砂粒に被覆する過程で
    結晶核剤を該結晶性不飽和ポリエステル樹脂100重量
    部に対して1〜6重量部添加することを特徴とする鋳物
    用樹脂被覆砂の製造方法。 2 鋳物砂粘結材が結晶性不飽和ポリエステル樹脂10
    0重量部に対し0.1〜3重量部の結晶核剤を含有する
    特許請求の範囲第1項記載の鋳物用樹脂被覆砂の製造方
    法。 3 結晶核剤として平均粒径1ミクロン以下のシリカを
    用いる特許請求の範囲第1項または第2項記載の鋳物用
    樹脂被覆砂の製造方法。 4 前記結晶性不飽和ポリエステル樹脂が、前記シリカ
    2重量部以下の添加によつて常温において固定であり、
    粘着性がなく、かつ軟化点以上で250ポイズ以下の粘
    度を示す特許請求の範囲第3項記載の鋳物用樹脂被覆砂
    の製造方法。
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