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JPS6340443B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6340443B2
JPS6340443B2 JP14266983A JP14266983A JPS6340443B2 JP S6340443 B2 JPS6340443 B2 JP S6340443B2 JP 14266983 A JP14266983 A JP 14266983A JP 14266983 A JP14266983 A JP 14266983A JP S6340443 B2 JPS6340443 B2 JP S6340443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
mixture
peroxide
epoxy
weight
Prior art date
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Expired
Application number
JP14266983A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5947225A (en
Inventor
Dee Utsudoson Uein
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.)
Ashland LLC
Original Assignee
Ashland Oil Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ashland Oil Inc filed Critical Ashland Oil Inc
Publication of JPS5947225A publication Critical patent/JPS5947225A/en
Publication of JPS6340443B2 publication Critical patent/JPS6340443B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

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

本発明は硬化性エポキシ樹脂と、二酸化硫黄と
反応して触媒を形成し該エポキシ樹脂を硬化させ
ることのできる少量の酸化剤とを含む新規で有用
な硬化性エポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。 上記硬化性エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹
脂と無機固体粒子とを有する成形充填体を製造す
るのに特に有用である。このタイプの特に有用な
る充填体には研磨物品、鋳物用の中子および鋳型
がある。 ここ数10年、所謂「エポキシ」樹脂は種々の分
野で広く受けいれられてきた。エポキシ樹脂は極
めて良好なる電気的、熱的および化学的特性を有
し、硬化中低収縮を示す。エポキシ樹脂は種々の
材料の表面に対し良好なる付着性を示し、この結
果かかる樹脂は塗料、電子および電気的用途、並
びに多くの用途における結合剤および接着剤とし
て特に有効である。エポキシ樹脂は、この中にエ
ポキシ基、即ち (式中のxは小さな整数を示す)で表わされる
エポキシ基が存在することを特徴とする。かかる
樹脂は色々な所から市場で入手することができ
る。市場で入手し得る製品は、エポキシ樹脂の化
学組成に左右され、その性質が変化に富んでいる
ことを特徴とする。 エポキシ樹脂は縮合反応により有用な形に転化
される。尚、この縮合反応は熱および/または縮
合触媒或いは硬化剤により開始および/または促
進される。通常、エポキシ樹脂は部分縮合した樹
脂を含む液体または固体組成物の形態で市販され
ており、該組成物は硬化剤を含むかまたは含まな
い場合がある。触媒が存在する場合には、使用し
得る固体形態への最終硬化は、使用時に組成物を
適当な高い温度に加熱することにより行なわれ
る。多くの場合、市場で入手し得るエポキシ樹脂
組成物に硬化剤または硬化触媒を含有させない。
この理由は、多くの硬化剤は周囲温度である程度
の活性を有し、この結果かかる組成物は不所望な
短い貯蔵寿命を有することになるからである。従
つて、エポキシ樹脂の製造業者は、該エポキシ樹
脂と一緒に使用する為の硬化剤を容器に入れて販
売し、通常、樹脂を使用し得る固体形態に硬化す
ることが望ましい場合にかかる硬化剤または硬化
触媒がエポキシ樹脂に添加される。 エポキシ樹脂の硬化を、特に周囲温度で且つ組
成物に硬化剤を混入することなく行う他の方法は
文献に記載されている。例えば米国特許第
3139657号明細書には、エポキシ樹脂組成物が通
常気体の硬化剤を用いることにより硬化されるこ
とが記載されている。かかる硬化剤を例示する
と、若干の無機窒素、およびハロゲン化合物、例
えばハロゲン化水素、ホウ素―ハロゲン化合物、
シリカ―ハロゲン化合物および窒素―ハロゲン化
合物がある。しかし、エポキシ樹脂組成物はガス
硬化剤で処理中固体熱吸収剤と接触し且つガス硬
化剤と接触する為に、暴露される表面が薄いフイ
ルム形態であることが不可欠である。よつて上記
明細書には、かかるフイルムが約0.254mm(0.01
インチ)よりも厚いとこの処理により十分に硬化
することができないことが記載されている。 鋳物工業においては、砂を樹脂粘結剤で被覆
し、精密な鋳物を生産する為の鋳型および中子の
形にする。種々の幅広い技術が砂の中子および鋳
型の製造に関し開発されてきた。これらには鋳型
および中子の成形に関するホツトボツクス(hot
box)法;シエル法:「ノー―ベイク」(No―
Bake)、およびコールドボツクス(cold box)
法がある。 ホツトボツクス法およびシエル法においては、
砂の鋳型および中子は砂と熱硬化性樹脂との混合
物を約150〜320℃の温度で、鋳型または中子に関
する所望形状物が得られる原型(pattern)と接
触させて加熱することにより成形される。樹脂が
重合し、中子または鋳型が成形される。このタイ
プの方法は、デユン等による米国特許第3059297
号およびブラウン等による米国特許第3020609号
明細書に開示されている。 ホツトボツクス法およびシエル法に特有な欠点
は、樹脂粘結剤を重合させ硬化させる為に原型ボ
ツクスを150〜320℃まで加熱することが必要であ
ることである。このことは著しく費用が掛かり一
般に高価な技法である。 中子および鋳型の成形に関するコールドボツク
ス法は、砂が酸または塩基触媒により室温で硬化
し得る樹脂と混合され、或いは該樹脂で被覆され
るかかる砂の使用を包含する。酸または塩基触媒
は液体、固定若しくは気体形態で使用されてい
る。代表的なコールドボツクス法はブライスによ
る米国特許第3008205号、デユン等による米国特
許第3059297号、ペーター等による米国特許第
3108340号、ブラウン等による米国特許第3184814
号、ロビンスによる米国特許第3639654号、オー
ストラリア国特許第453160号および英国特許第
1225984号明細書に開示されている。これら方法
の多くは、硫黄含有酸触媒、例えばベンゼンスル
ホン酸、トルエンスルホン酸等の使用を包含す
る。 数年前、縮合樹脂の室温重合法が開発され、こ
の方法においては酸硬化剤が系内で樹脂中または
砂―樹脂混合物に生ずる。以前に、米国特許第
3145438号明細書においてSO3を気体形態で砂と
樹脂の混合物に注入して該樹脂を室温で硬化させ
ることが提案された。しかし、この方法ではSO3
で処理が施された領域の樹脂が直ちに硬化し、こ
れにより樹脂の他の部分、特に混合物の中心部へ
の該SO3ガスの拡散が阻害されることが分かつ
た。 その後、この困難を回避した方法が開発され
た。リチヤードによる米国特許第3879339号明細
書には、砂が適当な酸化剤、例えば有機過酸化物
で被覆され、ついで該砂が中子または鋳型の形に
結合されるのに使用すべき樹脂で被覆され、然る
後砂―樹脂混合物は適当な形状に成形され、気体
SO2で処理することが記載されている。このSO2
は系内でSO3に酸化され、混合物中に存在する水
により硫黄含有機に転換される。系内で生ずる硫
黄含有機は、樹脂を室温で迅速且つ均一に重合さ
せる。この方法は工業上好首尾であることが立証
され、フエノール樹脂、フラン樹脂および尿素―
ホルムアルデヒド樹脂、並びにこれらの混合物お
よび共重合体に適用された。 リチヤードによる米国特許第3879339号明細書
に記載されたコールドボツクス法においては、砂
の中子または鋳型を成形するのに使用する樹脂と
一緒に砂に添加することのできる極めて色々な過
酸化物が披歴されている。この組合物は成形体に
成形され、SO2ガスで処理される。上記米国特許
第3879339号明細書に記載されている過酸化物は
殆んど著しく高価であり、多くの場合取り扱い、
輸送或いは運送が困難である。有機過酸化物は各
州間の交易に特別な認可が要求される。有機過酸
化物はしばしば高引火性であるかまたは他に火災
の危険がある。また、有機過酸化物はしばしば衝
撃に対し過敏であり、一定条件下で爆発するかも
しれない。この結果、経済性および安全性を考慮
すると、上記米国特許第3879339号明細書に記載
された方法に使用できる有機過酸化物は全く存在
しない。 従来技術においては、エポキシ樹脂を鋳物用の
中子および鋳型の製造に適用することが幾つか示
されているが、かかる樹脂は硬化の為に強酸のガ
スを使用することが通常要求され、この場合に重
大なる問題、例えば装置の腐食等の問題が生じ、
エポキシ結合製品の使用が困難となる。 コツトケ等による米国特許第3145438号明細書
には、砂および砥粒の結合、即ち砂の中子および
鋳型用の樹脂を硬化させる為のガス硬化処理が開
示されている。かかる樹脂は主としてフルフリル
アルコールホルムアルデヒド樹脂であり、またエ
ポキシ化したアマニ油、モノ―およびジ―ビニル
シクロヘキサンジオキシド、ブタジエンジオキシ
ド、グリシジルメタリレート並びにこの重合体を
含むある若干のエポキシ樹脂である。硬化ガスは
強酸のガスであり、これには三フツ化ホウ素、三
塩化ホウ素、塩化水素、三酸化硫黄がある。 ムーアによる米国特許第3107403号明細書には、
成形組成物を強ルイス酸、例えば三フツ化ホウ
素、四塩化チタニウム、四塩化スズ等で処理する
ことにより硬化させるエポキシ樹脂を用いる砂の
中子または鋳型の製造方法が開示されている。 ワルカー等による米国特許第3428110号明細書
には、気体アミンで処理することにより硬化され
る硬化性樹脂、例えばフエノール樹脂とポリイソ
シアネートとを使用する、砂の中子および鋳型の
製造方法が開示されている。 バイカーダイク等による米国特許第3519056号
明細書には、金属鋳造用鋳型の製造方法が開示さ
れており、この方法においては鋳型が無機繊維で
成形され且つエポキシ樹脂またはフエノール樹脂
を含む熱硬化性樹脂を含有し、該樹脂は高温で硬
化される。 スチワート等による米国特許第4176114号明細
書においては、ポリフルフリルアルコールで改質
した樹脂を用いて鋳物用の中子および鋳型を製造
する方法が開示されており、この方法においては
砂が樹脂および有機過酸化物またはヒドロペルオ
キシドで処理され、ついで二酸化硫黄のガス処理
に供される。 ステインベイカーによる米国特許第4050500号
明細書は、粘結剤としてケイ酸ナトリウムの如き
可溶性ケイ酸塩を用いるシエルモールデイング法
が開示されている。このケイ酸ナトリウムは、熱
硬化性有機樹脂の他に砂を結合させる為に使用さ
れ、該樹脂はベンゾイルペルオキシドまたはt―
ブチルペルベンゾエートの如き過酸化物による処
理によつて硬化される。 英国特許第2066714号明細書においては、エチ
レン系不飽和単量体を有する粘結剤を用い遊離ラ
ジカル開始剤により硬化させる成形鋳物物品の製
造方法が開示されている。この開始剤は有機過酸
化物および二酸硫黄の如き触媒を含む。有用であ
るとして記載されている単量体およびその重合体
を例示すると、アクリレートおよび改質アクリレ
ート共重合体、例えばエポキシアクリレート、ポ
リエーテルアクリレート、ポリエステル―アクリ
レートおよびポリエステル―ウレタン―アクリレ
ートがある。 また、マリーによる米国特許第3139657号明細
書には、気体硬化剤でエポキシ樹脂を硬化させる
方法が開示されている。これには多くの気体硬化
剤、即ちフツ素、塩素および臭素;フツ化水素、
塩化水素、臭化水素およびヨウ化水素;三塩化ホ
ウ素、三フツ化ホウ素、ボロンモノクロリドペン
タヒドリド、ボロンモノブロミドペンタヒドリ
ド;シリコーンフルオリド、トリフルオロシリカ
ン(trifluorosilicane)およびクロロシリカン;
塩化臭素、クロロアジド、塩化ニトロシル、フツ
化ニトロシル、臭化ニトロシル、塩化ニトリルお
よびフツ化ニトリル;二酸化窒素および四酸化窒
素が列記されている。 発明の概要 本発明の目的は、酸硬化性エポキシ樹脂の混合
物と、二酸化硫黄と反応して触媒を形成し該エポ
キシ樹脂を硬化させることのできる少量の酸化剤
とを含む新規で有用な硬化性エポキシ樹脂組成物
を提供することにある。 本発明の目的は、砂の中子および鋳型に関し極
めて優れた可使時間を有する優れた砂―樹脂―過
酸化物組成物を提供することにある。 本発明の硬化性エポキシ樹脂は、砂の中子また
は鋳型の如き鋳物用の中子および鋳型の形成に特
に有用であることを見出した。 本発明の上記およびその他の目的は、優れたガ
ス硬化法により砂とエポキシ樹脂粘結剤とから製
造される鋳物用の中子および鋳型によつて達成さ
れる。エポキシ単量体だけかまたはこれに熱硬化
性縮合樹脂を添加したものを、有機過酸化物、ヒ
ドロペルオキシドまたはヒドロキシ―ヒドロペル
オキシド、或いはこれらと過酸化水素との混合物
と一緒に鋳物ブレード砂と混合し、該砂を中子ま
たは鋳型に成形し、数秒間二酸化硫黄でガス処理
する。ガス処理を室温乃至150℃(300〓)の温度
で行なつて数秒経過後に得られる中子または鋳型
は、同様の条件下で他の樹脂を用いて製造した鋳
物中の中子および鋳型よりも通常の鋳物への適用
に対し遥かに優れた強度および硬度を有する。更
に、砂―樹脂―過酸化物混合物は、予想外に優れ
た可使時間を有する砂成形組成物である。 好適例の説明 本発明の組成物は、酸硬化性エポキシ樹脂と、
二酸化硫黄と反応して触媒を形成し該エポキシ樹
脂を硬化させることのできる少量の酸化剤の混合
物とを含む硬化性エポキシ樹脂組成物である。 本発明で使用するエポキシ樹脂は、酸硬化性で
あり且つ該エポキシ樹脂中にエポキシ基、即ち (式中のxは0または小さな整数を示す) で表わされるエポキシ基が存在することを特徴と
する多くの良く知られた樹脂のいずれか一つとす
ることができる。かかる樹脂は、脂肪族と芳香族
との混合である。一般に、脂肪族―芳香族混合エ
ポキシ樹脂は、ビス―(ヒドロキシ―アロマチツ
ク)アルカンまたはテトラキス―(ヒドロキシ―
アロマチツク)アルカンを塩基、例えば水酸化ナ
トリウムまたは水酸化カリウムの存在下でハロゲ
ン置換脂肪族エポキシドと反応させる良く知られ
た反応により製造する。ハロゲン置換脂肪族エポ
キシドを例示すると、エピクロロヒドリン、4―
クロロ―1,2―エポキシブタン、5―ブロモ―
1,2―エポキシペンタン、6―クロロ―1,3
―エポキシヘキサン等がある。一般に、エポキシ
基がアルキル鎖の末端にある塩素置換脂肪族エポ
キシドを使用するのが好ましい。 最も広く使用されているエポキシ樹脂はビスフ
エノールAのジグリシジルエーテルである。これ
らはエピクロロヒドリンをアルカリ触媒の存在下
でビスフエノールAと反応することにより製造さ
れる。操作条件を調節し、エピクロロヒドリン対
ビスフエノールAの比を変えることにより、分子
量の異なる生成物を得ることができる。 他の有用なるエポキシ樹脂には、他のビスフエ
ノール化合物、例えばビスフエノールB,F,G
およびHのジグリシジルエーテルがある。 種々のビスフエノールに基づく上記タイプのエ
ポキシ樹脂は、極めて広く市場で入手することが
できる。この1群として商品名「エポン」
(Epon)樹脂が知られており、該樹脂はシエル・
ケミカル・コンパニーで製造されている。例え
ば、「エポン820」は約380の平均分子量を有する
エポキシ樹脂であり、2,2―ビス―(p―ヒド
ロキシフエノール)プロパンとエピクロロヒドリ
ンから製造される。同様に「エポン1031」は約
616の平均分子量を有するエポキシ樹脂であり、
エピクロロヒドリンと対称テトラキス―(p―ヒ
ドロキシフエノール)エタンから製造される。
「エポン828」は350〜400の分子量および約175〜
210のエポキシ当量を有する。 市場で入手し得るエポキシ樹脂の他の群は商品
名EPI―REZ(セラニーズ樹脂、セラニーズ・コ
ーチングス・コンパニーのデイビジヨン)として
知られている。例えば、EPI―REZ510および
EPI―REZ509は粘度およびエポキシ当量が僅か
に異なるビスフエノールAまたはジグリシジルエ
ーテルの商用銘柄である。 本発明において有用であるエポキシ樹脂の他の
群はノボラツク、特にエポキシクレゾールおよび
エポキシフエノールのノボラツクである。これら
は、オルソクレゾールまたはフエノールとホルム
アルデヒドとの反応により通常生成するノボラツ
ク樹脂をエピクロロヒドリンと反応させることに
よつて製造する。 また、非ベンゼノイド物質、例えば脂肪族また
は環式脂肪族の水酸基含有化合物から誘導される
エポキシ樹脂を本発明に使用することができる。
非ベンゼノイド分子構造を有するエポキシ樹脂
は、当該分野では通常脂肪族エポキシ樹脂または
環式脂肪族エポキシ樹脂と称する。環式脂肪族の
エポキシ樹脂は、環式オレフインのペルアセテイ
ツクエポキシ化(peracetic epoxidation)によ
り、およびテトラヒドロフタル酸の如き酸とエピ
クロロヒドリンとを縮合し、ついで脱ハロゲン化
水素を行なうことにより製造することができる。
脂肪族エポキシ樹脂は、脂肪族のジオールおよび
トリオールの如き水酸基含有脂肪族化合物および
環式化合物との反応によつて製造することができ
る。例えば、エチレングリコールまたはグリセロ
ールをエピクロロヒドリン(および前述の他のも
の)の如きハロゲン置換脂肪族エポキシドと反応
させて、芳香族ヒドロキシ化合物から誘導される
エポキシ樹脂よりも粘度が低いことを特徴とする
液体エポキシ樹脂を生成することができる。かか
る脂肪族エポキシ樹脂は、硬化した場合、芳香族
エポキシ樹脂ほど脆くはなく、多くの例において
エラストマーの性質を示す。脂肪族エポキシ樹脂
は幅広く市場で入手することができ、例えばシエ
ル・ケミカル・コンパニーおよびライヒホール
ド・ケミカルズ社から販売されている。特に例示
すると、シエル・ケミカル・コンパニーで販売し
ている約23℃で90〜150センチポイズの粘度、140
〜165のエポキシ当量および約65のヒドロキシル
当量を有するエポン562がある。 本発明においては、酸化剤を酸硬化性エポキシ
樹脂配合物に硬化剤として混入する。本発明の酸
硬化性エポキシ樹脂組成物に混入する酸化剤は、
二酸化硫黄と反応して該エポキシ樹脂を硬化させ
る触媒を形成する。 多くの酸化剤が本発明のエポキシ樹脂に使用す
るのに適する。適当な酸化剤としては過酸化物ヒ
ドロペルオキシド、ヒドロキシヒドロペルオキシ
ド、塩素酸塩、過塩素酸塩、亜鉛素酸塩、塩酸
塩、過安息香酸塩、過マンガン酸塩等がある。し
かし酸化剤は過酸化物、ヒドロペルオキシド或い
は過酸化物またはヒドロペルオキシドと過酸化水
素との混合物であるのが好ましい。有機過酸化物
は芳香族またはアルキル過酸化物とすることがで
きる。有用なるジアシルペルオキシドを例示する
と、ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオ
キシドおよびデカノイルペルオキシドがある。ケ
トンペルオキシドは特に有用であり、かかるケト
ンペルオキシドにはメチルエチルケトンペルオキ
シド、イソブチルメチルケトンペルオキシドおよ
び2,4―ペンタンジオンペルオキシドがある。
ペルオキシエステル酸化剤を例示すると、t―ブ
チルペルオクトエート(t―butyl peroctoate)、
t―ブチルペルアセテート、t―ブチルペルベン
ゾエートおよびt―アミルペルオクトエートがあ
る。アルキル過酸化物を例示すると、ジクミルペ
ルオキシドおよびジ―t―ブチルペルオキシドが
ある。本発明に有用であるヒドロペルオキシドを
例示すると、t―ブチルヒドロペルオキシド、ク
メンヒドロペルオキシド、パラメンタンヒドロペ
ルオキシド等がある。上記有機過酸物またはヒド
ロペルオキシドの1種または2種以上の混合物
を、過酸化水素と一緒に硬化剤または促進剤とし
て使用することができる。本発明の組成物は、上
記エポキシ樹脂の重量に対し約10〜約50重量%、
好ましくは約15〜約45重量%の酸化剤を含有す
る。 エポキシ樹脂と過酸化物の如き酸化剤との混合
物を含む本発明の酸硬化性エポキシ樹脂は、該混
合物を気体二酸化硫黄で処理することによつて硬
化させることができることを見出した。かかる硬
化は殆ど瞬時に開始し、良好な強度と直ちに使用
することのできる表面硬度とを有する樹脂を生ず
る。この結果は驚くべきことである。この理由は
このようなエポキシ樹脂の硬化は、文献に如何な
る記載もなされないからである。一般に、エポキ
シ樹脂―過酸化物混合物は、周囲温度乃至約150
℃の温度で瞬時乃至約5分間二酸化硫黄と接触さ
せる。若干の場合、二酸化硫黄を既知の方法でキ
ヤリヤ―ガス流に同伴させることができる。この
目的の為に普通に使用するキヤリヤ―ガスを例示
すると、空気および窒素がある。エポキシ樹脂―
過酸化物混合物を硬化させるのに必要な二酸化硫
黄の量は触媒量であり、一般にキヤリヤ―ガスの
重量に対し約0.5%程度の二酸化硫黄量で、重合
および硬化を生じさせるに十分である。しかし前
述の如く、エポキシ樹脂―過酸化物混合物を任意
キヤリヤ―ガスの存在下で直接二酸化硫黄と接触
させることも可能である。 本発明の酸硬化性エポキシ樹脂は、硬化したエ
ポキシ系に所望性質を生ぜしめる種々の単量体お
よび重合体を添加することにより改質することが
できる。例えば、エポキシ系の熱安定性を、種々
の単量体をエポキシ樹脂―酸化剤混合物と混合す
ることにより増大させることができる。この場合
に、かかる混合物を前述の如くして二酸化硫黄で
硬化させることができる。 本発明の酸硬化性エポキシ樹脂と混和すること
のできる単量体または重合体材料を例示すると、
アクリルまたはビニル単量体、フルフリルアルコ
ール、ポリフルフリルアルコール、ホルムアルデ
ヒドを基材とする熱硬化性樹脂、ウレタン樹脂、
またはこれらの混合物がある。これらの特定した
単量体および重合体が酸硬化性エポキシ樹脂の性
質を変性する正確なる機構は、この時点では知ら
れていない。約50重量%までの上記特定した単量
体および重合体をエポキシ樹脂と混合して、本発
明に係る改質エポキシ樹脂系を形成することがで
きることを見出した。アクリル化合物はエポキシ
系に対する改質剤として特に有用であり、特に例
示するとトリメチロールプロパントリアクリレー
トおよびフルフリルメタクリレートがある。改質
剤として有用であるホルムアルデヒドを基材とす
る熱硬化性樹脂を例示すると、フエノール―ホル
ムアルデヒド樹脂または尿素―ホルムアルデヒド
樹脂がある。また、レソルシノールは改質剤とし
て特に有用である。 本発明の好適例においては、 (a) 多量の固体粒状材料と、 (b) 少量の(イ)酸硬化性エポキシ樹脂と、(ロ)二酸化
硫黄と反応して触媒を形成し上記エポキシ樹脂
を硬化させることのできる酸化剤 との混合物を含む硬化性エポキシ樹脂組成物を製
造する。一般に、かかる硬化性エポキシ樹脂組成
物は上記粒状材料の重量に対し約0.2〜約15重量
%、好ましくは約0.8〜約1.0%のエポキシ樹脂を
含有し、酸化剤については該エポキシ樹脂の重量
に対し約10〜約50重量%、好ましくは約15〜約40
重量%含有する。この組成物に使用する酸硬化性
エポキシ樹脂は、前述の如く、アクリルまたはビ
ニル単量体、フルフリルアルコール、ポリフルフ
リルアルコール、レソルシノール、ホルムアルデ
ヒドを基材とする熱硬化性樹脂、ウレタン樹脂ま
たはこれらの混合物を約50重量%まで含有する改
質エポキシ樹脂とすることができる。 得られる結果は驚くべきものである。この理由
は、エポキシ樹脂は従来このようには硬化せずま
た二酸化硫黄と過酸化物との反応で生ずると考え
られる硫黄含有の強酸を用いて硬化することがな
かつたからである。多少似た処理が米国特許第
3879339号明細書に記載されており、この明細書
には酸触媒縮合反応により硬化する尿素―ホルム
アルデヒド、フラン、またはフエノールレゾール
の樹脂を有機過酸化物またはヒドロペルオキシド
の存在下で二酸化硫黄でガス処理することにより
硬化させることができることが開示されている。
このプロセスは北米において登録商標Insta―
Drawで販売されている。 上記米国特許には、縮合硬化性樹脂、例えばフ
ルフリルアルコール重合体および共重合体、並び
にフエノール樹脂による鋳物用の中子および鋳型
の製造だけしか開示されていない。エポキシ樹脂
は縮合反応により硬化せず、よつて縮合樹脂の均
等物ではない。 種々の固体粒状材料を本好適例のエポキシ樹脂
組成物に使用することができる。粒状材料の選択
は一部には、充填したエポキシ樹脂の意図する用
途により決定される。本発明の組成物の充填材と
して使用することのできる粒状材料には、珪砂の
如きシリカを高い割合で含む材料のすべて、耐水
材料、酸化ジルコニウムの如き粒状金属酸化物、
および研磨品、例えばカーボランダム、エメリ
ー、石英、ざくろ石、酸化アルミニウム、炭化珪
素等がある。 他の材料を本発明の組成物に含有させて他の所
望結果を得ることができる。例えば、該材料には
エポキシ樹脂と粒状材料との間の結合を改善する
為のカツプリング剤があり、該カツプリング剤は
長期間経過後および/または湿気に暴露した後に
初期の性質を取り戻す該重合材料の能力を改善す
る。当該分野で知られたカツプリング剤を例示す
ると、シランおよびチタン酸塩がある。カツプリ
ング剤は化学的には分子の一端における有機反応
性基の官能性および他端における無機アルコキシ
シランまたはアルコキシチタネートの官能性を有
する混成物質(hybrid materials)である。シラ
ン中に見出される代表的有機官能基にはビニル
基、クロロアルキル基、エポキシ基、メタクリレ
ート基、アミン基およびスチリルアミン基があ
る。当該分野で知られているシランカツプリング
剤は固体粒状材料を充填した本発明の組成物に特
に有用である。 固体粒状材料、エポキシ樹脂、酸化剤および他
の任意添加剤、例えばシランを含む混合物を、型
を用いて種々の形状に成形することができる。こ
の混合物が型にある間に、前述の如く該混合物を
二酸化硫黄ガスで処理して殆ど瞬間に硬化を行な
う。このようにして得た物品は良好なる強度およ
び直ちに使用することのできる表面硬度を有す
る。 成形した組成物へのガスの導入は、製造すべき
中子または鋳型によつて決定される種々の方法
で、既知の処理により行なうことができる。例え
ば中子の場合、外部と連通しフイルタを備えたオ
リフイスを有し且つ該オリフイスを介してガスが
加圧下で組成物に導入される型において組成物を
成形する。組成物から鋳型を製造する場合には、
砂と樹脂の混合物を原型に型締めし、この原型に
機械加工した複数の溝を介してガスを導入する逆
手順に従つて行う。 粒状充填材、エポキシ樹脂および酸化剤とから
成る組成物を手動、機械、油圧またはニユーマチ
ツクで型締めした後、ガスを製造すべき目的の寸
法により決定され変えることのできる圧力および
周囲温度で圧入することができる。この圧力は、
ガスが組成物の全容積に亘り均一に分散し且つ型
の外に逃散するに十分でなければならない。通常
用いる圧力は約0.3〜5気圧である。このように
して製造した成形物品は良好なる強度と表面硬度
を示し、直ちに使用することができる。 このように、この方法では鋳物用の中子および
鋳型を容易に製造することができ、縮合タイプの
硬化性樹脂を用いる方法に優る幾つかの利点が得
られる。重要なる利点の1つに、系にホルムアル
デヒドが存在しないことがある。この理由は殆ど
の縮合樹脂、例えばフエノール、尿素ホルムアル
デヒド、フルフリルアルコール―ホルムアルデヒ
ド等が硬化中にホルムアルデヒドを遊離するから
である。エポキシ樹脂は硬化中有意なるホルムア
ルデヒドを遊離することがない。エポキシ系の熱
安定性は、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール―ホルムアルデヒド重合体またはフエノ
ールホルムアルデヒド樹脂或いは先駆物質の添加
により増大させることができる。 本発明の組成物の他の重要なる利点は、系に存
在する水の量が減じたことである。通常用いるエ
ポキシ配合物は、従来二酸化硫黄で硬化されたフ
ランにおける2〜8%に比べ1%未満の水しか含
まない。更に、開環および架橋反応である硬化反
応中に殆どまたは全く水が遊離されることがな
い。一方、フラン、フエノールおよび尿素ホルム
アルデヒド樹脂は硬化の際に著しい量の水を遊離
する。ある鋳物の用途、例えば高品質の鋼鋳造物
の流し込みにおいて、水は「ピンホール」として
知られている鋳物欠陥(casting defects)の一
因をなし得る。 本発明のエポキシ樹脂組成物の他の利点は、反
応副生成物の表面移動(migration)の減少であ
る。縮合樹脂を用いる方法においては、反応熱の
吸収により型の表面近くで一層緩徐に硬化する傾
向があり、おそらく反応副生成物が型表面方向に
移動する。箱型の温度が周囲温度よりも低い場合
に、このことは十分に硬い表面を有する物品を製
造する為に高濃度の過酸化物が要求されるという
問題を生ずる。エポキシ樹脂系ではこのような影
響は現われず、優れた中子強度は過酸化物量をわ
ざと低分量にしても得られる。 更に他の利点は、高酸消費(high acid
demand)のレイクサイドで優れた性能と優れた
可使時間が観察されることである。例えば、フラ
ン樹脂は低酸消費のシリカ砂では良好に実施され
るが、高酸消費のレイクサイドの塩基度では硬化
が遅延し、高分量の樹脂と過酸化物が必要であ
る。これにより系の費用と砂中の有機物質の分量
が著しく増大する。本発明のエポキシ系では上記
各砂において極めて良好に実施でき、鋳物の用途
に幅広く使用されている一般的なレイクサイドで
あるマンレイ1―L(Manley 1―L)レイクサ
イドの場合に、ウエドロン(Wedron)5040の如
き極めて低酸消費のシリカで要求される以上に、
樹脂または過酸物を増加させる必要がない。 砂―樹脂―過酸化物混合物を貯蔵し、大気に開
放し、二酸化硫黄で処理する場合尚受入れられる
物品が得れる時間の長さを可使時間と称する、マ
ンレイ1―L砂の場合、フラン樹脂に関する可使
時間は12〜16時間であり、砂の温度に左右され
る。本発明に係るエポキシ系の場合には、6日間
の可使時間が観察された。好ましい条件下で清浄
なシリカ砂の場合には、フラン樹脂の可使時間は
3日である。同様の砂で、本発明のエポキシ樹脂
系は10日を越える可使時間を有することが観察さ
れた。 本発明のエポキシ樹脂系を用いた場合に得られ
る更に他の利点は、特に樹脂の必要量が一層少な
くてよい高酸消費の砂では費用が著しく節約でき
ることである。砂の種類にもよるが、フラン樹脂
では40〜50%の過酸化物が必要とされるが、エポ
キシ樹脂では過酸化物の平均的割合が30%であ
る。エポキシ加工処理は低コストのクメンヒドロ
ペルオキシド触媒で良好に行なわれる。エポキシ
系では過酸化物の必要量が少ない為、触媒化に必
要な二酸化硫黄量が一層少なくなる。 次に本発明を実施例に基づき説明する。 実施例 1 100部のエポン828樹脂、ビスフエノール―A形
エポキシ樹脂と30部のクメンヒドロペルオキシド
の混合物を、約5分間粉砕することにより製造し
た。この混合物をフイルム状にして用い、周囲温
度で約0.5秒間二酸化硫黄でガス処理した。樹脂
の初期硬化により僅かに可撓性であるエポキシフ
イルムが得られた。 実施例 2 エポキシ樹脂で結合した中子 本試験においては、ウエドロン5040砂を1.0重
量%(砂に対し)のエポン828樹脂と混合し、3
分間粉砕した。エポン828はビスフエノールA形
エポキシ樹脂である。30重量%(樹脂重量に対
し)のクメンヒドロペルオキシドを該混合物に添
加し、得られた混合物を更に3分間粉砕した。つ
いでこの砂―樹脂―過酸化物の混合物を型〔標準
ドツグボーン成形試験型(standard dogbone
shaped specimen mold)〕の中に押し込むか或
いは流し込み、室温で約0.5秒間二酸化硫黄でガ
ス処理し、ついで15秒間空気置換した。約0.3秒
乃至約5分間のガス処理時間および室温乃至約
150℃(300〓)の温度を用いることができた。 エポキシ系の初期硬化では強靭で僅かに可撓性
であることを特徴とする。可撓性は多くの用途に
おいて有益であり、型から物品を取り出す際の中
子の破損が減ぜられる。しかし若干の場合に、硬
質の初期硬化は薄くて複雑なデザインの変形を防
止するのに好適である。エポキシ樹脂を5〜15%
のフエノール―ホルムアルデヒド樹脂で改質する
と、一層硬質な初期硬化と一層高い初期引張り強
度が得られた。 20秒経過後に得られた生成物(試験成形体)は
前述の如く直ちに使用することができた。この生
成物は縮合形樹脂を用いて製造した同様の生成物
と等しいかまたはそれよりも良好な硬度および引
張り強度を有した。 また、この手法はビスフエノール―F形エポキ
シ樹脂およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同
様に行なうことができた。 実施例 3 改質エポキシ樹脂で結合した中子 他の実施において、ウエドロン5040砂を、15%
のフルフリルアルコール(またはフルフリルアル
コール―ホルムアルデヒド重合体)で改質した
1.0重量%(砂に対し)のエポン828と混合し、得
られた混合物を3分間粉砕した。尚、エポン828
はビスフエノール―A形エポキシ樹脂である。こ
の混合物に30重量%(樹脂重量に対し)のクメン
ヒドロペルオキシドを添加し、該混合物を更に3
分間粉砕した。ついでこの砂―樹脂―過酸化物混
合物を型(標準ドツグボーン成形試験型)の中に
押し込むかまたは流し込み、室温で約0.5秒間二
酸化硫黄でガス処理し、ついで15秒間空気置換し
た。約0.3秒乃至約5分のガス処理時間と室温乃
至約150℃の温度を用いることができた。20秒経
過後に得た生成物は前述の如く直ちに使用するこ
とができた。この生成物は縮合形の樹脂を用いて
製造した同様の生成物と等しいかまたはそれより
良好な硬度および引張り強度を有した。 この手法はビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同様に行
なうことができた。 実施例 4 エポキシ樹脂で結合した中子のベーキング 実施例2および3において製造した試験成形体
を約990℃(1800〓)のマツフル炉でベーキング
した。2分経過後ビスケツト(試験成形体)を取
り出し、小形ハンマでたたいて破壊し易さを測定
した。フルフリルアルコール(またはフルフリル
アルコール―ホルムアルデヒド)組成物は著しく
硬質であつた。これら試験により、熱安定性の増
大はフルフリルアルコールまたはフルフリルアル
コールホルムアルデヒド樹脂によるエポキシの改
質に起因していることが示された。 実施例 5 ウエドロン5040砂を、15%のフルフリルアルコ
ールで改質した1.0重量%(砂に対し)のエポン
828樹脂と混合し、3分間粉砕した。この混合物
に30重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒドロペ
ルオキシドを添加し、得られた混合物を更に3分
間粉砕した。ついで砂―樹脂―過酸化物混合物を
型(標準ドツグボーン成形試験型)の中に押し込
むかまたは流し込み、室温で約0.5秒間二酸化硫
黄でガス処理し、ついで15秒間空気置換した。約
0.3秒乃至約5分のガス処理時間と室温乃至約150
℃の温度を用いることができた。ついで試験成形
体、即ちビスケツトを約110℃で更に5分間加熱
した。 室温まで冷却した後、ビスケツトはベーキング
しない場合の20.39Kg/cm2(290psi)に匹敵する
35.15Kg/cm2(575psi)の引張り強度を有した。 この手法はビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同様に行
なうことができた。 実施例 6 改質エポキシ樹脂で結合した中子 ウエドロン5040砂を、(砂に対し)1.0重量%の
改質エポン828と混合し、3分間粉砕した。80%
のエポン828、10%のフエノール樹脂、0.2%のA
―187シラン、10%のメタノールを含み、更に20
%のトリメチロールプロパントリアクリレートを
加えた組成物を使用した。尚、この実施例および
以下の実施例で用いたフエノール樹脂は、ホルム
アルデヒドとフエノールを塩基性条件下、1.5:
1の割合で反応させたレゾールである。ついで該
混合物に30重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒ
ドロペルオキシドを添加し、得られた混合物を更
に3分間粉砕した。ついでこの砂―樹脂―過酸化
物混合物を型(標準ドツグボーン成形試験型)の
中に押し込むかまたは流し込み、室温で約0.5秒
間二酸化硫黄でガス処理し、ついで20秒間空気置
換した。約0.3秒乃至約5分のガス処理時間と室
温乃至約150℃(300〓)の温度を用いることがで
きた。 約20秒経過後の生成物は、前述の如く直ちに使
用することができた。この生成物は、改質されて
ない製品に関する9.140Kg/cm2(130psi)に匹敵
する10.968Kg/cm2(156psi)に瞬時引張り強度
(20秒経過後)を有した。この生成物は縮合形樹
脂を用いて製造した同様の生成物と等しいかまた
はそれよりも良好な硬度および引張り強度を有し
た。 この手法は、ビスフエノール―F形エポキシ樹
脂およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同様に
行なうことができた。 実施例 7 改質エポキシ樹脂で結合した中子 ウエドロン5040砂を、1.0重量%(砂に対し)
の改質エポン828と混合し、3分間粉砕した。用
いた組成物は80%のエポン828、10%のフエノー
ル樹脂、0.2%のA―187シラン、10%のメタノー
ルを含み、これに20%のフルフリルメタクリレー
トを添加したものである。この混合物に30重量%
(樹脂重量に対し)のクメンヒドロペルオキシド
を添加し、得られた混合物を更に3分間粉砕し
た。ついでこの砂―樹脂―過酸化物を型(標準ド
ツグボーン成形試験型)の中に押し込むかまたは
流し込み、室温で約0.5秒間二酸化硫黄でガス処
理した。約0.3秒乃至約5分のガス処理時間およ
び室温乃至約150℃(300〓)の温度を用いること
ができた。 20秒経過後に得た生成物は前述の如く直ちに使
用することができた。この生成物は、改質されて
いない生成物よりも著しく大きな瞬時引張り強度
を有した。また、この生成物は縮合形樹脂を用い
て製造した同様の生成物と等しいかまたはそれよ
りも良好な硬度および引張り強度を有した。 この手法はビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同様に行
なうことができた。 実施例 8 改質エポキシ樹脂を用いて結合した中子 ウエドロン5040砂を、1.0重量%(砂に対し)
の改質エポン828樹脂と混合し、3分間粉砕した。
使用した組成物は80%エポン828、10%のフエノ
ール樹脂、0.2%のA―187シラン、10%のメタノ
ールを含み、これに20%のフルフリルグリシジル
エーテルを加えたものである。尚、このフルフリ
ルグリシジルエーテルは、脱ハロゲン化水素の為
に触媒として水酸化ナトリウムの如き塩基を用い
て、エピクロロヒドリンをフルフリルアルコール
と反応させることにより製造した。該混合物に30
重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒドロペルオ
キシドを添加し、得られた混合物を更に3分間粉
砕した。ついでこの砂―樹脂―過酸化物の混合物
を型(標準ドツグボーン成形試験型)の中に押し
込むかまたは流し込み、室温で約0.5秒間二酸化
硫黄でガス処理し、ついで20秒間空気置換した。
約0.3乃至約5分間のガス処理時間と室温乃至約
150℃(300〓)の温度を用いることができた。 20秒経過後に得た生成物は前述の如く直ちに使
用することができた。この生成物は、改質されて
いない生成物よりも著しく大きな瞬時引張強度を
有した。この生成物も、縮合形樹脂を用いて製造
した同様の生成物と等しいかまたはそれよりも良
好な硬度および引張り強度を有した。また、この
種の砂/樹脂組成物は優れた熱安定性を有した。 この手法は、ビスフエノール―F形エポキシ樹
脂を用いて同様に行なうことができた。 可使時間試験 一連の実験を行い、エポキシ樹脂/過酸化物/
砂混合物の可使時間並びに種々のタイプの砂の影
響を評価した。 実施例 9 一連の試験においてマンレイ1―L砂を1.0重
量%(砂に対し)の改質エポン828樹脂と混合し、
3分間粉砕した。尚、用いた組成物は82%のエポ
ン828、5%のレソルシノール樹脂、3%のトリ
フエニルホスフイツト、0.2%のA―187シラン、
10%のメタノールを含むものとした。ついで該混
合物に30重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒド
ロペルオキシドを加え、得られた混合物を更に3
分間粉砕した。ついでこの砂―樹脂―過酸化物混
合物を夫々5分間、65時間および6日間保持し、
然る後に型(標準ドツグボーン成形試験型)の中
に押し込むかまたは流し込み、室温で約0.5秒間
二酸化硫黄を用いてガス処理し、ついで15秒間空
気置換した。約0.3秒乃至約5分間のガス処理時
間と室温乃至約150℃(300〓)の温度を用いるこ
とができた。 これら生成物に関する引張り強度および硬度の
データを次に示す期間経過後に得た:
This invention relates to new and useful curable epoxy resin compositions comprising a curable epoxy resin and a small amount of an oxidizing agent capable of reacting with sulfur dioxide to form a catalyst and cure the epoxy resin. The curable epoxy resin composition is particularly useful for producing molded fillers comprising epoxy resin and inorganic solid particles. Particularly useful fillers of this type include abrasive articles, foundry cores and molds. Over the past few decades, so-called "epoxy" resins have gained wide acceptance in various fields. Epoxy resins have very good electrical, thermal and chemical properties and exhibit low shrinkage during curing. Epoxy resins exhibit good adhesion to the surfaces of a variety of materials, making them particularly useful as coatings, electronic and electrical applications, and binders and adhesives in many applications. Epoxy resin has an epoxy group in it, i.e. It is characterized by the presence of an epoxy group represented by the formula (in which x represents a small integer). Such resins are commercially available from a variety of sources. The products available on the market are characterized by a wide variety of properties, depending on the chemical composition of the epoxy resin. Epoxy resins are converted into useful forms by condensation reactions. Note that this condensation reaction is initiated and/or promoted by heat and/or a condensation catalyst or a curing agent. Typically, epoxy resins are commercially available in the form of liquid or solid compositions containing partially condensed resins, which may or may not contain curing agents. If a catalyst is present, final curing to a usable solid form is accomplished by heating the composition to a suitably high temperature at the time of use. Commercially available epoxy resin compositions often do not contain curing agents or curing catalysts.
The reason for this is that many curing agents have some degree of activity at ambient temperatures, resulting in such compositions having an undesirably short shelf life. Manufacturers of epoxy resins therefore sell curing agents in containers for use with the epoxy resins, and typically include such curing agents when it is desired to cure the resin into a usable solid form. Or a curing catalyst is added to the epoxy resin. Other methods of curing epoxy resins are described in the literature, particularly at ambient temperatures and without incorporating curing agents into the composition. For example, US Patent No.
No. 3,139,657 describes that epoxy resin compositions are usually cured by using gaseous curing agents. Examples of such curing agents include some inorganic nitrogen, and halogen compounds such as hydrogen halides, boron-halogen compounds,
There are silica-halogen compounds and nitrogen-halogen compounds. However, since the epoxy resin composition comes into contact with the solid heat absorber and the gas hardening agent during treatment with the gas hardening agent, it is essential that the exposed surface be in the form of a thin film. Therefore, the above specification states that such a film has a diameter of approximately 0.254 mm (0.01 mm).
It is stated that if the thickness is thicker than 1 inch), sufficient curing cannot be achieved by this treatment. In the foundry industry, sand is coated with a resin binder and shaped into molds and cores for producing precision castings. A wide variety of techniques have been developed for the manufacture of sand cores and molds. These include hot boxes for forming molds and cores.
box) method; Ciel method: “No-bake” (No-
Bake), and cold box
There is a law. In the hot box method and the shell method,
Sand molds and cores are formed by heating a mixture of sand and thermosetting resin at a temperature of approximately 150 to 320°C in contact with a pattern that yields the desired shape for the mold or core. be done. The resin polymerizes and a core or mold is formed. This type of method is described in US Pat. No. 3,059,297 by Deyun et al.
No. 3,020,609 to Brown et al. A particular disadvantage of the hot box and shell processes is that they require heating the master box to 150 DEG -320 DEG C. in order to polymerize and harden the resin binder. This is a very expensive and generally expensive technique. Cold box methods for forming cores and molds involve the use of sand in which the sand is mixed with or coated with a resin that can be cured at room temperature by acid or base catalysts. Acid or base catalysts are used in liquid, fixed or gaseous form. Typical cold boxing methods are U.S. Pat.
3108340, U.S. Patent No. 3184814 to Brown et al.
No. 3639654, Australian Patent No. 453160 and British Patent No. 3639654 to Robbins.
It is disclosed in the specification of No. 1225984. Many of these methods involve the use of sulfur-containing acid catalysts, such as benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and the like. Several years ago, a method for the room temperature polymerization of condensation resins was developed in which the acid curing agent is generated in situ in the resin or in the sand-resin mixture. Previously, U.S. Pat.
No. 3,145,438 it was proposed to inject SO 3 in gaseous form into a mixture of sand and resin and to cure the resin at room temperature. But with this method SO 3
It was found that the resin in the treated areas immediately hardened, thereby inhibiting the diffusion of the SO 3 gas to other parts of the resin, especially to the center of the mixture. Subsequently, methods have been developed that circumvent this difficulty. Richard U.S. Pat. No. 3,879,339 discloses that sand is coated with a suitable oxidizing agent, such as an organic peroxide, and then coated with a resin to be used to bond the sand into a core or mold shape. After that, the sand-resin mixture is molded into a suitable shape and gas
It is stated that it should be treated with SO 2 . This SO 2
is oxidized in the system to SO 3 and converted to sulfur-containing molecules by the water present in the mixture. The sulfur content produced in the system polymerizes the resin quickly and uniformly at room temperature. This process has proven to be industrially successful and has been used to treat phenolic, furan and urea resins.
Applied to formaldehyde resins, as well as mixtures and copolymers thereof. The cold box process described in Richard U.S. Pat. No. 3,879,339 uses a wide variety of peroxides that can be added to the sand along with the resin used to form the sand core or mold. It has been introduced. This combination is formed into a molded body and treated with SO 2 gas. Most of the peroxides described in the '339 patent are extremely expensive and often difficult to handle.
Difficult to transport or transport. Special licenses are required for interstate trade of organic peroxides. Organic peroxides are often highly flammable or otherwise present a fire hazard. Also, organic peroxides are often sensitive to shock and may explode under certain conditions. As a result, from economic and safety considerations, there are no organic peroxides that can be used in the method described in the above-mentioned US Pat. No. 3,879,339. Although the prior art has shown some applications of epoxy resins in the manufacture of foundry cores and molds, such resins usually require the use of strongly acidic gases for curing, and this If serious problems arise, such as equipment corrosion,
Makes it difficult to use epoxy bonding products. US Pat. No. 3,145,438 to Kottoke et al. discloses a gas curing process for curing sand and abrasive bonding, sand cores and mold resins. Such resins are primarily furfuryl alcohol formaldehyde resins, and some epoxy resins including epoxidized linseed oil, mono- and di-vinyl cyclohexane dioxide, butadiene dioxide, glycidyl metharylate, and polymers thereof. Curing gases are strong acid gases, including boron trifluoride, boron trichloride, hydrogen chloride, and sulfur trioxide. US Pat. No. 3,107,403 to Moore states:
A method of making sand cores or molds is disclosed that uses an epoxy resin that is cured by treating the molding composition with a strong Lewis acid such as boron trifluoride, titanium tetrachloride, tin tetrachloride, and the like. U.S. Pat. No. 3,428,110 to Walker et al. discloses a method for making sand cores and molds using a curable resin, such as a phenolic resin, and a polyisocyanate that is cured by treatment with a gaseous amine. ing. U.S. Pat. No. 3,519,056 by Bykerdyk et al. discloses a method for manufacturing a mold for metal casting, in which the mold is molded from inorganic fibers and is made of a thermosetting resin containing an epoxy resin or a phenolic resin. The resin is cured at high temperature. U.S. Pat. No. 4,176,114 to Stewart et al. discloses a method for making foundry cores and molds using resins modified with polyfurfuryl alcohol, in which sand is mixed with resin and organic It is treated with peroxide or hydroperoxide and then subjected to sulfur dioxide gas treatment. US Pat. No. 4,050,500 to Steinbaker discloses a shell molding process that uses soluble silicates, such as sodium silicate, as the binder. This sodium silicate is used to bind sand in addition to thermoset organic resins, which resins are benzoyl peroxide or t-
Hardened by treatment with peroxides such as butyl perbenzoate. GB 2,066,714 discloses a method for producing molded cast articles using a binder containing ethylenically unsaturated monomers and curing with a free radical initiator. The initiator includes an organic peroxide and a catalyst such as sulfur diacid. Illustrative monomers and polymers thereof that have been described as useful include acrylates and modified acrylate copolymers such as epoxy acrylates, polyether acrylates, polyester-acrylates and polyester-urethane-acrylates. Also, U.S. Pat. No. 3,139,657 to Murray discloses a method of curing epoxy resins with gaseous curing agents. This includes many gaseous curing agents, namely fluorine, chlorine and bromine; hydrogen fluoride;
Hydrogen chloride, hydrogen bromide and hydrogen iodide; boron trichloride, boron trifluoride, boron monochloride pentahydride, boron monobromide pentahydride; silicone fluoride, trifluorosilicane and chlorosilicane;
Bromine chloride, chloroazide, nitrosyl chloride, nitrosyl fluoride, nitrosyl bromide, nitrile chloride and nitrile fluoride; nitrogen dioxide and nitrogen tetroxide are listed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a novel and useful curable epoxy resin comprising a mixture of acid-curable epoxy resins and a small amount of an oxidizing agent capable of reacting with sulfur dioxide to form a catalyst and cure the epoxy resins. An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition. It is an object of the present invention to provide a superior sand-resin-peroxide composition having an extremely good pot life for sand cores and molds. The curable epoxy resins of the present invention have been found to be particularly useful in forming foundry cores and molds, such as sand cores or molds. These and other objects of the invention are achieved by a foundry core and mold made from sand and an epoxy resin binder by a superior gas curing process. Epoxy monomers alone or with the addition of thermosetting condensation resins are mixed with foundry blade sand together with organic peroxides, hydroperoxides or hydroxy-hydroperoxides, or mixtures thereof with hydrogen peroxide. The sand is then formed into a core or mold and gassed with sulfur dioxide for a few seconds. The cores or molds obtained after a few seconds of gas treatment at temperatures between room temperature and 150°C (300°C) are superior to cores and molds in castings made with other resins under similar conditions. It has far superior strength and hardness to conventional casting applications. Moreover, the sand-resin-peroxide mixture is a sand molding composition with an unexpectedly excellent pot life. Description of preferred embodiments The composition of the present invention comprises an acid-curable epoxy resin;
A curable epoxy resin composition comprising a mixture of sulfur dioxide and a small amount of an oxidizing agent capable of reacting with sulfur dioxide to form a catalyst to cure the epoxy resin. The epoxy resin used in the present invention is acid-curable and contains an epoxy group, i.e. It can be any one of a number of well-known resins characterized by the presence of an epoxy group represented by the formula (where x represents 0 or a small integer). Such resins are a mixture of aliphatic and aromatic. Generally, aliphatic-aromatic mixed epoxy resins are bis-(hydroxy-aromatic) alkanes or tetrakis-(hydroxy-aromatic) alkanes.
aromatic) alkanes with halogen-substituted aliphatic epoxides in the presence of a base such as sodium hydroxide or potassium hydroxide. Examples of halogen-substituted aliphatic epoxides include epichlorohydrin, 4-
Chloro-1,2-epoxybutane, 5-bromo-
1,2-epoxypentane, 6-chloro-1,3
- Epoxyhexane, etc. It is generally preferred to use chlorine-substituted aliphatic epoxides in which the epoxy group is at the end of the alkyl chain. The most widely used epoxy resin is the diglycidyl ether of bisphenol A. These are produced by reacting epichlorohydrin with bisphenol A in the presence of an alkaline catalyst. By adjusting the operating conditions and varying the ratio of epichlorohydrin to bisphenol A, products with different molecular weights can be obtained. Other useful epoxy resins include other bisphenol compounds such as bisphenol B, F, G
and H diglycidyl ethers. Epoxy resins of the above type based on various bisphenols are very widely available on the market. The product name of this group is "Epon"
(Epon) resin is known, and the resin is
Manufactured by a chemical company. For example, "Epon 820" is an epoxy resin with an average molecular weight of about 380 and is made from 2,2-bis-(p-hydroxyphenol)propane and epichlorohydrin. Similarly, "Epon 1031" is approximately
It is an epoxy resin with an average molecular weight of 616,
Produced from epichlorohydrin and symmetrical tetrakis-(p-hydroxyphenol)ethane.
"Epon 828" has a molecular weight of 350-400 and a molecular weight of about 175-
It has an epoxy equivalent weight of 210. Another group of epoxy resins available on the market is known under the trade name EPI-REZ (Celanese Resin, Division of Celanese Coatings Company). For example, EPI-REZ510 and
EPI-REZ509 is a commercial grade of bisphenol A or diglycidyl ether with slightly different viscosities and epoxy equivalents. Another group of epoxy resins useful in this invention are novolaks, particularly epoxy cresol and epoxy phenol novolaks. These are prepared by reacting novolak resins, usually produced by the reaction of orthocresols or phenols with formaldehyde, with epichlorohydrin. Also, epoxy resins derived from non-benzenoid materials, such as aliphatic or cycloaliphatic hydroxyl-containing compounds, can be used in the present invention.
Epoxy resins with non-benzenoid molecular structures are commonly referred to in the art as aliphatic epoxy resins or cycloaliphatic epoxy resins. Cycloaliphatic epoxy resins are prepared by peracetic epoxidation of cyclic olefins and by condensation of an acid such as tetrahydrophthalic acid with epichlorohydrin followed by dehydrohalogenation. can be manufactured.
Aliphatic epoxy resins can be produced by reaction with hydroxyl group-containing aliphatic compounds, such as aliphatic diols and triols, and cyclic compounds. For example, ethylene glycol or glycerol can be reacted with halogen-substituted aliphatic epoxides, such as epichlorohydrin (and others mentioned above), which are characterized by lower viscosities than epoxy resins derived from aromatic hydroxy compounds. A liquid epoxy resin can be produced. Such aliphatic epoxy resins, when cured, are less brittle than aromatic epoxy resins and exhibit elastomeric properties in many instances. Aliphatic epoxy resins are widely available on the market, such as those sold by Shell Chemical Company and Reichhold Chemicals. To specifically illustrate, 140
There is Epon 562, which has an epoxy equivalent weight of ~165 and a hydroxyl equivalent weight of about 65. In the present invention, an oxidizing agent is incorporated into the acid-curable epoxy resin formulation as a curing agent. The oxidizing agent mixed into the acid-curable epoxy resin composition of the present invention is
A catalyst is formed that reacts with sulfur dioxide to cure the epoxy resin. Many oxidizing agents are suitable for use in the epoxy resins of the present invention. Suitable oxidizing agents include peroxide hydroperoxides, hydroxy hydroperoxides, chlorates, perchlorates, zincates, hydrochlorides, perbenzoates, permanganates, and the like. However, the oxidizing agent is preferably a peroxide, a hydroperoxide or a mixture of peroxides or hydroperoxides and hydrogen peroxide. Organic peroxides can be aromatic or alkyl peroxides. Examples of useful diacyl peroxides include benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and decanoyl peroxide. Ketone peroxides are particularly useful and include methyl ethyl ketone peroxide, isobutyl methyl ketone peroxide and 2,4-pentanedione peroxide.
Examples of peroxyester oxidizing agents include t-butyl peroctoate,
These include t-butyl peracetate, t-butyl perbenzoate and t-amyl peroctoate. Examples of alkyl peroxides include dicumyl peroxide and di-t-butyl peroxide. Examples of hydroperoxides useful in the present invention include t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, and paramenthane hydroperoxide. One or a mixture of two or more of the organic peroxides or hydroperoxides mentioned above can be used together with hydrogen peroxide as a curing agent or accelerator. The composition of the present invention comprises about 10 to about 50% by weight based on the weight of the epoxy resin,
Preferably it contains about 15 to about 45 weight percent oxidizing agent. It has been discovered that the acid-curable epoxy resins of the present invention comprising mixtures of epoxy resins and oxidizing agents such as peroxides can be cured by treating the mixtures with gaseous sulfur dioxide. Such curing begins almost instantaneously and yields a resin with good strength and surface hardness ready for use. This result is surprising. The reason for this is that the curing of such epoxy resins is not described in any literature. Generally, the epoxy resin-peroxide mixture is heated between ambient temperature and about 150°C.
Contact with sulfur dioxide for an instant to about 5 minutes at a temperature of °C. In some cases, sulfur dioxide can be entrained in the carrier gas stream in known manner. Examples of carrier gases commonly used for this purpose include air and nitrogen. Epoxy resin-
The amount of sulfur dioxide required to cure the peroxide mixture is a catalytic amount, and generally an amount of sulfur dioxide on the order of about 0.5% by weight of the carrier gas is sufficient to cause polymerization and cure. However, as mentioned above, it is also possible to contact the epoxy resin-peroxide mixture directly with sulfur dioxide in the presence of an optional carrier gas. The acid-curable epoxy resins of this invention can be modified by adding various monomers and polymers that produce desired properties in the cured epoxy system. For example, the thermal stability of epoxy systems can be increased by mixing various monomers with the epoxy resin-oxidizer mixture. In this case, such mixtures can be cured with sulfur dioxide as described above. Examples of monomeric or polymeric materials that can be mixed with the acid-curable epoxy resin of the present invention include:
Thermosetting resins based on acrylic or vinyl monomers, furfuryl alcohol, polyfurfuryl alcohol, formaldehyde, urethane resins,
or a mixture of these. The exact mechanism by which these identified monomers and polymers modify the properties of acid-curable epoxy resins is not known at this time. It has been discovered that up to about 50% by weight of the monomers and polymers specified above can be mixed with an epoxy resin to form a modified epoxy resin system according to the present invention. Acrylic compounds are particularly useful as modifiers for epoxy systems, and specific examples include trimethylolpropane triacrylate and furfuryl methacrylate. Examples of formaldehyde-based thermosetting resins that are useful as modifiers include phenol-formaldehyde resins or urea-formaldehyde resins. Resorcinol is also particularly useful as a modifier. In a preferred embodiment of the present invention, (a) a large amount of solid particulate material, (b) a small amount of (a) acid-curable epoxy resin, and (b) sulfur dioxide are reacted to form a catalyst and the epoxy resin is A curable epoxy resin composition is produced that includes a mixture with an oxidizing agent that can be cured. Generally, such curable epoxy resin compositions contain from about 0.2% to about 15%, preferably from about 0.8% to about 1.0%, of epoxy resin based on the weight of the particulate material, with an oxidizing agent based on the weight of the epoxy resin. about 10 to about 50% by weight, preferably about 15 to about 40%
Contains % by weight. As mentioned above, the acid-curable epoxy resin used in this composition is a thermosetting resin based on acrylic or vinyl monomers, furfuryl alcohol, polyfurfuryl alcohol, resorcinol, formaldehyde, or urethane resins. The mixture can be a modified epoxy resin containing up to about 50% by weight. The results obtained are surprising. The reason for this is that epoxy resins have not traditionally been cured in this manner and have not been cured using strong sulfur-containing acids, which are thought to be produced by the reaction of sulfur dioxide and peroxide. A somewhat similar process is covered by U.S. Patent No.
No. 3,879,339, in which urea-formaldehyde, furan, or phenolic resole resins cured by acid-catalyzed condensation reactions are gassed with sulfur dioxide in the presence of organic peroxides or hydroperoxides. It is disclosed that it can be cured by.
This process is registered trademark Insta in North America.
Sold at Draw. The US patent only discloses the production of foundry cores and molds with condensation curable resins, such as furfuryl alcohol polymers and copolymers, and phenolic resins. Epoxy resins are not cured by condensation reactions and are therefore not equivalent to condensation resins. A variety of solid particulate materials can be used in the epoxy resin composition of the present invention. The choice of particulate material is determined in part by the intended use of the filled epoxy resin. Particulate materials that can be used as fillers in the compositions of the invention include all materials containing a high proportion of silica, such as silica sand, water-resistant materials, particulate metal oxides, such as zirconium oxide,
and abrasives such as carborundum, emery, quartz, garnet, aluminum oxide, silicon carbide, etc. Other materials can be included in the compositions of the present invention to achieve other desired results. For example, the material may include a coupling agent to improve the bond between the epoxy resin and the particulate material, and the coupling agent may include a coupling agent in the polymeric material that regains its original properties after a long period of time and/or after exposure to moisture. improve the ability of Examples of coupling agents known in the art include silanes and titanates. Coupling agents are chemically hybrid materials having the functionality of an organic reactive group at one end of the molecule and the functionality of an inorganic alkoxysilane or alkoxytitanate at the other end. Typical organic functional groups found in silanes include vinyl groups, chloroalkyl groups, epoxy groups, methacrylate groups, amine groups and styrylamine groups. Silane coupling agents known in the art are particularly useful in the compositions of the present invention filled with solid particulate materials. A mixture comprising solid particulate material, epoxy resin, oxidizing agent and other optional additives, such as silane, can be molded into various shapes using molds. While the mixture is in the mold, it is treated with sulfur dioxide gas as described above to effect almost instantaneous curing. The articles thus obtained have good strength and surface hardness ready for use. The introduction of gas into the shaped composition can be carried out by known processes in various ways depending on the core or mold to be manufactured. For example, in the case of a core, the composition is molded in a mold having an orifice communicating with the outside and equipped with a filter, through which gas is introduced into the composition under pressure. When manufacturing molds from the composition,
A reverse procedure is followed in which the sand and resin mixture is clamped into a master mold and the gas is introduced through grooves machined into the master mold. After manually, mechanically, hydraulically or pneumatically clamping the composition of granular filler, epoxy resin and oxidizing agent, the gas is injected at a pressure and at an ambient temperature that can be determined and varied by the dimensions of the object to be produced. be able to. This pressure is
There must be enough gas to distribute uniformly over the entire volume of the composition and to escape out of the mold. The pressure commonly used is about 0.3 to 5 atmospheres. The molded articles produced in this way exhibit good strength and surface hardness and are ready for use. Thus, this method allows foundry cores and molds to be easily manufactured and provides several advantages over methods using condensation type curable resins. One important advantage is the absence of formaldehyde in the system. The reason for this is that most condensation resins, such as phenol, urea-formaldehyde, furfuryl alcohol-formaldehyde, etc. liberate formaldehyde during curing. Epoxy resins do not liberate significant formaldehyde during curing. The thermal stability of epoxy systems can be increased by the addition of furfuryl alcohol, furfuryl alcohol-formaldehyde polymers or phenol formaldehyde resins or precursors. Another important advantage of the compositions of the invention is the reduced amount of water present in the system. Commonly used epoxy formulations contain less than 1% water compared to 2-8% in conventional sulfur dioxide cured furans. Furthermore, little or no water is liberated during the curing reaction, which is the ring opening and crosslinking reaction. On the other hand, furan, phenolic and urea formaldehyde resins liberate significant amounts of water upon curing. In some foundry applications, such as pouring high quality steel castings, water can contribute to casting defects known as "pinholes." Another advantage of the epoxy resin compositions of the present invention is reduced surface migration of reaction by-products. Methods using condensation resins tend to cure more slowly near the surface of the mold due to absorption of the heat of reaction, possibly causing reaction by-products to migrate toward the mold surface. If the temperature of the box is lower than the ambient temperature, this creates a problem in that a high concentration of peroxide is required to produce an article with a sufficiently hard surface. Such effects do not appear in epoxy resin systems, and excellent core strength can be obtained even if the amount of peroxide is deliberately reduced. Yet another advantage is high acid consumption (high acid consumption).
Superior performance and excellent pot life have been observed in lakeside applications (demand). For example, furan resins perform well in low acid consumption silica sands, but the high acid consumption Lakeside basicity slows curing and requires high amounts of resin and peroxide. This significantly increases the cost of the system and the amount of organic material in the sand. The epoxy system of the present invention can be applied extremely well to each of the above-mentioned sands, and in the case of Manley 1-L lakeside, which is a common lakeside widely used in foundry applications, Uedron ( more than required for extremely low acid consumption silicas such as Wedron) 5040.
No need to increase resin or peracid. The length of time during which a sand-resin-peroxide mixture is stored, exposed to the atmosphere, and treated with sulfur dioxide to still yield an acceptable product is called the pot life. The pot life for the resin is 12-16 hours, depending on the temperature of the sand. In the case of the epoxy system according to the invention, a pot life of 6 days was observed. Under favorable conditions and with clean silica sand, the pot life of furan resin is 3 days. With similar sands, the epoxy resin system of the present invention was observed to have a pot life of over 10 days. Yet another advantage obtained when using the epoxy resin system of the present invention is the significant cost savings, especially in high acid consuming sands where less resin is required. Depending on the type of sand, furan resins require 40-50% peroxide, while epoxy resins have an average peroxide content of 30%. Epoxy processing works well with low cost cumene hydroperoxide catalysts. Since epoxy systems require less peroxide, the amount of sulfur dioxide required for catalysis is even smaller. Next, the present invention will be explained based on examples. Example 1 A mixture of 100 parts of Epon 828 resin, bisphenol-type A epoxy resin and 30 parts of cumene hydroperoxide was milled for about 5 minutes. This mixture was used in the form of a film and gassed with sulfur dioxide for about 0.5 seconds at ambient temperature. The initial curing of the resin resulted in a slightly flexible epoxy film. Example 2 Core bonded with epoxy resin In this test, Uedron 5040 sand was mixed with 1.0% by weight (based on sand) Epon 828 resin,
Pulverized for minutes. Epon 828 is a bisphenol A type epoxy resin. 30% by weight (based on resin weight) of cumene hydroperoxide was added to the mixture and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. This sand-resin-peroxide mixture was then used in a mold [standard dogbone molding test mold].
The specimen was pressed or poured into a shaped specimen mold and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature, followed by air purging for 15 seconds. Gas treatment time of about 0.3 seconds to about 5 minutes and room temperature to about
Temperatures of 150°C (300°C) could be used. Epoxy resins are characterized by being tough and slightly flexible during initial curing. Flexibility is beneficial in many applications and reduces core breakage when removing the article from the mold. However, in some cases, a hard initial cure is preferred to prevent deformation of thin, intricate designs. 5-15% epoxy resin
Modification with a phenol-formaldehyde resin resulted in a harder initial cure and higher initial tensile strength. The product obtained after 20 seconds (test molding) could be used immediately as described above. This product had hardness and tensile strength equal to or better than similar products made using condensate resins. Furthermore, this method could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resin and epoxy novolak resin. Example 3 Core Bonded with Modified Epoxy Resin In another implementation, Uedron 5040 sand, 15%
modified with furfuryl alcohol (or furfuryl alcohol-formaldehyde polymer)
1.0% by weight (based on sand) of Epon 828 was mixed and the resulting mixture was milled for 3 minutes. Furthermore, Epon 828
is a bisphenol-A type epoxy resin. To this mixture was added 30% by weight (based on the resin weight) of cumene hydroperoxide and the mixture was
Pulverized for minutes. The sand-resin-peroxide mixture was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 15 seconds. Gas treatment times of about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures of room temperature to about 150°C could be used. The product obtained after 20 seconds was ready for use as described above. This product had hardness and tensile strength equal to or better than similar products made using the condensed form of the resin. This procedure could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resins and epoxy novolac resins. Example 4 Baking of Epoxy Resin Bonded Cores The test bodies produced in Examples 2 and 3 were baked in a Matsufuru furnace at approximately 990°C (1800°C). After 2 minutes had elapsed, the biscuit (test molded product) was taken out and hit with a small hammer to measure the ease of breaking. The furfuryl alcohol (or furfuryl alcohol-formaldehyde) composition was extremely hard. These tests showed that the increased thermal stability was due to modification of the epoxy with furfuryl alcohol or furfuryl alcohol formaldehyde resin. Example 5 Uedron 5040 sand was modified with 15% furfuryl alcohol to produce 1.0% by weight (based on sand) Epon.
828 resin and milled for 3 minutes. To this mixture was added 30% by weight (based on the resin weight) of cumene hydroperoxide and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. The sand-resin-peroxide mixture was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 15 seconds. about
Gas treatment time from 0.3 seconds to about 5 minutes and from room temperature to about 150℃
Temperatures in °C could be used. The test moldings, ie biscuits, were then heated for a further 5 minutes at approximately 110°C. After cooling to room temperature, the biscuits are comparable to 20.39 Kg/cm 2 (290 psi) without baking.
It had a tensile strength of 35.15 Kg/cm 2 (575 psi). This procedure could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resins and epoxy novolac resins. Example 6 Core Bonded with Modified Epoxy Resin Uedron 5040 sand was mixed with 1.0% by weight (based on sand) of Modified Epon 828 and ground for 3 minutes. 80%
Epon 828, 10% phenolic resin, 0.2% A
-187 silane, containing 10% methanol, plus 20
% trimethylolpropane triacrylate was used. The phenolic resin used in this example and the following examples was prepared by mixing formaldehyde and phenol under basic conditions at a ratio of 1.5:
It is a resol reacted at a ratio of 1:1. 30% by weight (relative to resin weight) of cumene hydroperoxide was then added to the mixture and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. The sand-resin-peroxide mixture was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 20 seconds. Gas treatment times from about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures from room temperature to about 150°C (300°C) could be used. After about 20 seconds the product was ready for use as described above. This product had an instantaneous tensile strength (after 20 seconds) of 10.968 Kg/cm 2 (156 psi), compared to 9.140 Kg/cm 2 (130 psi) for the unmodified product. This product had hardness and tensile strength equal to or better than similar products made using condensate resins. This procedure could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resins and epoxy novolac resins. Example 7 Core bonded with modified epoxy resin Uedron 5040 sand, 1.0% by weight (based on sand)
of modified Epon 828 and ground for 3 minutes. The composition used contained 80% Epon 828, 10% phenolic resin, 0.2% A-187 silane, 10% methanol, to which was added 20% furfuryl methacrylate. 30% by weight in this mixture
of cumene hydroperoxide (based on resin weight) was added and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. The sand-resin-peroxide was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature. Gas treatment times from about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures from room temperature to about 150°C (300°C) could be used. The product obtained after 20 seconds was ready for use as described above. This product had a significantly greater instantaneous tensile strength than the unmodified product. The product also had hardness and tensile strength equal to or better than similar products made using condensate resins. This procedure could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resins and epoxy novolac resins. Example 8 Core bonded using modified epoxy resin Uedron 5040 sand, 1.0% by weight (based on sand)
of modified Epon 828 resin and milled for 3 minutes.
The composition used contained 80% Epon 828, 10% phenolic resin, 0.2% A-187 silane, 10% methanol, to which was added 20% furfuryl glycidyl ether. This furfuryl glycidyl ether was produced by reacting epichlorohydrin with furfuryl alcohol using a base such as sodium hydroxide as a catalyst for dehydrohalogenation. 30 to the mixture
% (by weight of resin) of cumene hydroperoxide was added and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. The sand-resin-peroxide mixture was then forced or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 20 seconds.
Gas treatment time of about 0.3 to about 5 minutes and room temperature to about
Temperatures of 150°C (300°C) could be used. The product obtained after 20 seconds was ready for use as described above. This product had a significantly higher instantaneous tensile strength than the unmodified product. This product also had hardness and tensile strength equal to or better than similar products made using condensate resins. This type of sand/resin composition also had excellent thermal stability. This method could be similarly performed using bisphenol-F type epoxy resin. Pot life test A series of experiments were conducted to test the epoxy resin/peroxide/
The pot life of sand mixtures as well as the influence of different types of sand were evaluated. Example 9 In a series of tests, Manley 1-L sand was mixed with 1.0% by weight (based on sand) of modified Epon 828 resin;
Grind for 3 minutes. The composition used was 82% Epon 828, 5% resorcinol resin, 3% triphenyl phosphite, 0.2% A-187 silane,
It contained 10% methanol. Then 30% by weight (based on the resin weight) of cumene hydroperoxide was added to the mixture and the resulting mixture was
Pulverized for minutes. The sand-resin-peroxide mixture was then held for 5 minutes, 65 hours and 6 days, respectively.
It was then pressed or poured into a mold (standard dogbone molding test mold) and gassed with sulfur dioxide for about 0.5 seconds at room temperature, followed by air purging for 15 seconds. Gas treatment times from about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures from room temperature to about 150°C (300°C) could be used. Tensile strength and hardness data for these products were obtained after the following periods:

【表】 この手法は、ビスフエノール―F形エポキシ樹
脂およびノボラツク樹脂を用いて同様に行なうこ
とができた。 実施例 10 他の一連の試験において、5040ウエドロン砂を
1.0重量%(砂に対し)の改質エポン828樹脂と混
合し、3分間粉砕した。尚、用いた組成物は82%
のエポン828、5%のレソルシノール、3%のト
リフエニルホスフイツト、0.2%のA―187シラ
ン、10%メタノールを含むものとした。この混合
物に30重量%(樹脂重量に対し)の過酸化物を添
加し、得られた混合物を更に3分間粉砕した。こ
の砂―樹脂―過酸化物を夫々5分間、65時間およ
び6日間保持し、ついで型(標準ドツグボーン成
形試験型)の中に押し込むかまたは流し込み、室
温で約0.5秒間二酸化硫黄を用いてガス処理し、
然る後15秒間空気置換した。約0.3秒乃至約5分
のガス処理時間と室温乃至約150℃の温度を用い
ることができた。 これら製品に関する引張り強度および硬度のデ
ータを次に示す期間経過後に得た:
[Table] This procedure could be carried out similarly using bisphenol-F type epoxy resin and novolac resin. Example 10 In another series of tests, 5040 Oedron sand
It was mixed with 1.0% by weight (based on sand) of modified Epon 828 resin and ground for 3 minutes. The composition used was 82%
Epon 828, 5% resorcinol, 3% triphenyl phosphite, 0.2% A-187 silane, and 10% methanol. To this mixture 30% by weight (based on resin weight) peroxide was added and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. The sand-resin-peroxide mixture was held for 5 minutes, 65 hours and 6 days respectively, then pressed or poured into a mold (standard dogbone molding test mold) and gassed with sulfur dioxide for about 0.5 seconds at room temperature. death,
After that, air was replaced for 15 seconds. Gas treatment times of about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures of room temperature to about 150°C could be used. Tensile strength and hardness data for these products were obtained after the following periods:

【表】 この手法は、ビスフエノール―F形エポキシ樹
脂およびノボラツク樹脂を用いて同様に行なうこ
とができた。 レイクサンドにおけるエポキシ樹脂対フラン樹脂 種々の量においてエポキシ樹脂で、並びにフラ
ン樹脂でレイクサンドを結合させることにより得
た生成物を評価する一連の試験を行なつた。 実施例 11 一連の試験において、マンレイ1―Lレイクサ
ンドを樹脂と混合し、3分間粉砕した。ついでこ
れに過酸化物を添加し、得られた混合物を更に3
分間粉砕した。この手法をエポキシ樹脂について
並びにフラン樹脂について3種類の異なる分量
で、および異なる2種の過酸化物について同様に
行なつた。ついでこの砂―樹脂―過酸化物混合物
を型(標準ドツグボーン成形試験型)の中に押し
込むかまたは流し込み、室温で約0.5分間二酸化
硫黄でガス処理し、ついで空気で15秒間空気置換
した。約0.3秒乃至約5分のガス処理時間および
室温乃至約150℃の温度を用いることができた。 使用したエポキシ樹脂はエポン828に他の材料
を添加したものであり、使用した組成物は82%の
エポン828、5%のレソルシノール樹脂、3%の
トリフエニルホスフイツト、0.2%のA―187シラ
ン、10%のメタノールを含むものとした。この組
成物に(樹脂重量に対し)30重量%の過酸化物を
添加し、得られた混合物を成形前に更に3分間粉
砕した。フラン樹脂は、酸性条件下で反応したフ
ルフリルアルコールホルムアルデヒド共重合体と
した。ホルムアルデヒド対フルフリルアルコール
の比は1とした。 異なる樹脂および異なる過酸化物を用いて得た
生成物に関する引張り強度および硬度のデータを
次に示す:
[Table] This procedure could be carried out similarly using bisphenol-F type epoxy resin and novolac resin. Epoxy Resin vs. Furan Resin in Lakesand A series of tests were conducted to evaluate the products obtained by bonding Lakesand with epoxy resin as well as with furan resin at various amounts. Example 11 In a series of tests, Manley 1-L lake sand was mixed with resin and ground for 3 minutes. Then peroxide was added to this and the resulting mixture was further heated for 3
Pulverized for minutes. This procedure was repeated for epoxy resins as well as for furan resins at three different amounts and for two different peroxides. The sand-resin-peroxide mixture was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 minutes at room temperature, followed by a 15 second purge with air. Gas treatment times of about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures of room temperature to about 150°C could be used. The epoxy resin used was Epon 828 with other materials added, and the composition used was 82% Epon 828, 5% resorcinol resin, 3% triphenyl phosphite, and 0.2% A-187 silane. , containing 10% methanol. To this composition 30% by weight (based on resin weight) peroxide was added and the resulting mixture was ground for an additional 3 minutes before molding. The furan resin was a furfuryl alcohol formaldehyde copolymer reacted under acidic conditions. The ratio of formaldehyde to furfuryl alcohol was 1. The tensile strength and hardness data for products obtained with different resins and different peroxides are shown below:

【表】 この手法をビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびエポキシノボラツク樹脂を用いて同様に行
なうことができた。 異なるエポキシ樹脂―砂―過酸化物混合物の評価 実施例 12 この一連の試験において、5040ウエドロンけい
砂を樹脂と混合し、3分間粉砕した。この混合物
に過酸化物を添加し、得られた混合物を更に3分
間粉砕した。尚、この手法を2種のエポキシ樹脂
組成物について2種の異なる分量で、並びに2種
の異なる過酸化物について同様に行なつた。然る
後、該砂―樹脂―過酸化物混合物を型(標準ドツ
グボーン成形試験型)の中に押し込むかまたは流
し込み、室温で約0.5秒間二酸化硫黄でガス処理
し、ついで15秒間空気置換した。約0.3秒乃至約
5分のガス処理時間と室温乃至約150℃の温度を
用いることができた。 使用したエポキシ樹脂は、他の材料を添加した
エポン828とした。組成物Aは80%のエポン828、
15%のフルフリルアルコール、5%のレソルシノ
ール樹脂、0.2%のA―187シランを含むものと
し、組成物Bは82%のエポン828、5%のレソル
シノール樹脂、3%のトリフエニルホスフイツ
ト、0.2%のA―187シラン、10%のメタノールを
含むものとした。これら組成物にクメンヒドロペ
ルオキシド30重量%(樹脂重量に対し)を添加
し、得られた混合物を成形前に更に3分間粉砕し
た。 異なる樹脂および異なる過酸化物を用いて得た
生成物に関する引張り強度および硬度のデータを
次に示す:
[Table] This method could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resin and epoxy novolak resin. Example 12 Evaluation of Different Epoxy Resin-Sand-Peroxide Mixtures In this series of tests, 5040 Uedron silica sand was mixed with the resin and ground for 3 minutes. Peroxide was added to this mixture and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. This procedure was also repeated for two different epoxy resin compositions in two different amounts and for two different peroxides. Thereafter, the sand-resin-peroxide mixture was pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for about 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 15 seconds. Gas treatment times of about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures of room temperature to about 150°C could be used. The epoxy resin used was Epon 828 with other materials added. Composition A is 80% Epon 828,
Composition B shall contain 15% furfuryl alcohol, 5% resorcinol resin, 0.2% A-187 silane; Composition B will contain 82% Epon 828, 5% resorcinol resin, 3% triphenyl phosphite, 0.2% A-187 silane containing 10% methanol. To these compositions 30% by weight (based on resin weight) of cumene hydroperoxide was added and the resulting mixture was ground for an additional 3 minutes before molding. The tensile strength and hardness data for products obtained with different resins and different peroxides are shown below:

【表】 この手法をビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびノボラツク樹脂を用いて同様に行なうこと
ができた。 実施例 13 この一連の試験において、マンレイ1―Lレイ
クサンドを樹脂と混合し、3分間粉砕した。この
混合物に過酸化物を添加し、得られた混合物を更
に3分間粉砕した。尚、この手法を2種のエポキ
シ樹脂組成物について同じ分量で、並びに2種の
異なる過酸化物について同様に行なつた。然る
後、この砂―樹脂―過酸化物混合物を型(標準ド
ツグボーン成形試験型)の中に押し込むかまたは
流し込み、室温で0.5秒間二酸化硫黄でガス処理
し、ついで15秒間空気置換した。約0.3秒乃至約
5分間のガス処理時間と室温乃至約150℃(300
〓)の温度を用いることができた。 使用したエポキシ樹脂は、他の材料と混合した
エポン828とした。組成物Bは82%のエポン828、
5%のレソルシノール樹脂、3%のトリフエニル
ホスフイツト、0.2%のA―187シラン、10%のメ
タノールを含むものとし、組成物Cは80%のエポ
ン828、15%のメタノール、5%のレソルシノー
ルおよび0.2%のA―187シランを含むものとし
た。これら組成物に30重量%(樹脂重量に対し)
の過酸化物を添加し、得られた混合物を成形前に
更に3分間粉砕した。 異種の樹脂および異種の過酸化物を用いて得た
生成物に関する引張り強度および硬度のデータを
次に示す。
[Table] This method could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resin and novolac resin. Example 13 In this series of tests, Manley 1-L lake sand was mixed with resin and ground for 3 minutes. Peroxide was added to this mixture and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. Note that this procedure was similarly performed for two different epoxy resin compositions in the same amounts, as well as for two different peroxides. The sand-resin-peroxide mixture was then pressed or poured into a mold (standard dogbone mold test mold) and gassed with sulfur dioxide for 0.5 seconds at room temperature, followed by air purge for 15 seconds. Gas treatment time of about 0.3 seconds to about 5 minutes and room temperature to about 150℃ (300℃)
〓) temperature could be used. The epoxy resin used was Epon 828 mixed with other materials. Composition B is 82% Epon 828;
Composition C contains 5% resorcinol resin, 3% triphenyl phosphite, 0.2% A-187 silane, 10% methanol, and composition C contains 80% Epon 828, 15% methanol, 5% resorcinol and It contained 0.2% A-187 silane. 30% by weight (relative to resin weight) in these compositions.
of peroxide was added and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes before molding. Tensile strength and hardness data for products obtained using different resins and different peroxides are shown below.

【表】 この手法をビスフエノール―F形エポキシ樹脂
およびノボラツク樹脂を用いて同様に行なうこと
ができた。 実施例 14 この一連の試験において、砂を樹脂と混合し、
3分間粉砕した。この混合物に過酸化物を添加
し、得られた混合物を更に3分間粉砕した。尚、
この手法を、3種の異なる砂、3種の異なるエポ
キシ樹脂組成物について2種の異なる分量で同様
にして行なつた。過酸化物はクメンヒドロペルオ
キシドを用いた。然る後に、該砂―樹脂―過酸化
物混合物を型((標準ドツグボーン成形試験型)
の中に押し込むかまたは流し込み、室温で約0.5
秒間二酸化硫黄でガス処理し、ついで15秒間空気
置換した。約0.3秒乃至約5分間のガス処理時間
と室温乃至約150℃(300〓)の温度を用いること
ができた。 使用したエポキシ樹脂は、他の材料を混合した
エポン828とした。組成物Dは75%のエポン828、
15%のフルフリルアルコール重合体、0.2%のA
―187シランおよび10%のメタノールを含むもの
とし、組成物Bは82%のエポン828、5%のレソ
ルシノール、3%のトリフエニルホスフイツト、
0.2%のA―187シランおよび10%のメタノールを
含むものとし、組成物Eは80%のエポン828、10
%のフエノール樹脂、0.2%のA―187シラン、10
%のメタノールを含むものとした。これら組成物
に30重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒドロペ
ルオキシドを添加し、得られた混合物を成形前に
更に30分間粉砕した。 異なる樹脂組成物および異なる砂を用いて得た
生成物に関する引張り強度および硬度のデータを
次に示す:
[Table] This method could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resin and novolac resin. Example 14 In this series of tests, sand was mixed with resin and
Grind for 3 minutes. Peroxide was added to this mixture and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. still,
This procedure was similarly performed with three different sands, three different epoxy resin compositions, and two different amounts. Cumene hydroperoxide was used as the peroxide. After that, the sand-resin-peroxide mixture was molded (standard dogbone molding test mold).
0.5 at room temperature.
It was gassed with sulfur dioxide for 1 second and then replaced with air for 15 seconds. Gas treatment times from about 0.3 seconds to about 5 minutes and temperatures from room temperature to about 150°C (300°C) could be used. The epoxy resin used was Epon 828 mixed with other materials. Composition D is 75% Epon 828;
15% furfuryl alcohol polymer, 0.2% A
-187 silane and 10% methanol, composition B is 82% Epon 828, 5% resorcinol, 3% triphenyl phosphite,
Composition E shall contain 0.2% A-187 silane and 10% methanol, and composition E shall contain 80% Epon 828,10
% phenolic resin, 0.2% A-187 silane, 10
% methanol. To these compositions 30% by weight (based on resin weight) of cumene hydroperoxide was added and the resulting mixture was ground for an additional 30 minutes before molding. The tensile strength and hardness data for products obtained with different resin compositions and different sands are shown below:

【表】【table】

【表】 この手法をビスフエノール―F形エポキシ樹
脂、エポキシノボラツク樹脂、フルフリルグリシ
ジルエーテル等を用いて同様に行なうことができ
た。 実施例 15 ウエドロン5040砂を、1.0重量%(砂の重量に
対し)のエポン828樹脂と混合し、約3分間粉砕
した。尚、該エポン828樹脂は20%のトリメチロ
ールプロパントリアクリレート(TMPTA)で
改質し、これに10%のメタノールと0.2%のA―
187シランとを混和した。ついでこの混合物に30
重量%(樹脂重量に対し)のクメンヒドロペルオ
キシドを添加し、得られた混合物を更に3分間粉
砕した。然る後この混合物を標準ドツグボーン成
形試験型に押し込むかまたは流し込み、周囲温度
で約0.5秒間二酸化硫黄でガス処理し、ついで15
秒間空気置換した。該試験成形体に関する引張り
強度および硬度のデータを次に示す期間経過後に
得た。尚、比較の為に上記手法をトリアクリレー
トの代りに30%の過酸化物を有するエポン828を
用いて同様に行なつた:
[Table] This method could be similarly carried out using bisphenol-F type epoxy resin, epoxy novolac resin, furfuryl glycidyl ether, etc. Example 15 Uedron 5040 sand was mixed with 1.0% by weight (based on the weight of the sand) Epon 828 resin and milled for about 3 minutes. The Epon 828 resin was modified with 20% trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), which was then mixed with 10% methanol and 0.2% A-
187 silane. Then add 30 to this mixture
% (by weight of resin) of cumene hydroperoxide was added and the resulting mixture was milled for an additional 3 minutes. This mixture is then pressed or poured into a standard dogbone mold test mold, gassed with sulfur dioxide for approximately 0.5 seconds at ambient temperature, and then
Air was replaced for seconds. Tensile strength and hardness data for the test compacts were obtained after the following time periods: For comparison, the above procedure was repeated using Epon 828 with 30% peroxide instead of triacrylate:

【表】 上記に見られる如く、ビスフエノール―A型エ
ポキシ樹脂を20%トリアクリレートで改質する
と、ガス処理後最初の20秒で引張り強度が75%増
大した。更に、物品の剛さが著しく増大したこと
により、水ジヤケツトおよびシリンダヘツドの中
子の如き薄く画成された複雑な中子の成形が可能
となつた。他の利点は硬化に必要な過酸化物の濃
度が減ぜられたことである。 実施例 16 ウエドロン砂を、75部のエポキシ―ノボラツク
樹脂(チバガイギイで製造したEPN―1139)と、
10%のメタノールおよび0.2%のA―187シランを
混和した25部のエポン828とを含む混合物1.0重量
%(砂の重量に対し)と混合した。過酸化物を20
%まで減じ且つ7%のトリメチロールプロパント
リアクリレート(TMPTA)を配合物に添加し
た以外は、上記配合物および類似の配合物を用い
て実施例15に記載したようにして試験成形体を製
造した。比較の為、改質してないエポン828の試
験成形体も製造した。この実施例で製造した試験
成形体に関する引張り強度および硬度のデータを
次に示す:
Table: As seen above, modification of bisphenol-A epoxy resin with 20% triacrylate increased the tensile strength by 75% in the first 20 seconds after gas treatment. Additionally, the significant increase in article stiffness has enabled the molding of thinly defined, complex cores such as water jacket and cylinder head cores. Another advantage is that the peroxide concentration required for curing is reduced. Example 16 Uedron sand was mixed with 75 parts of epoxy-novolac resin (EPN-1139 manufactured by Ciba Geigi);
1.0% by weight (based on the weight of sand) of a mixture containing 25 parts Epon 828 mixed with 10% methanol and 0.2% A-187 silane was mixed. peroxide 20
Test bodies were prepared as described in Example 15 using the above and similar formulations, except that 7% of trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) was reduced to . For comparison, a test molded body of unmodified Epon 828 was also produced. The tensile strength and hardness data for the test compacts produced in this example are shown below:

【表】 これ等の結果は、エポキシおよびエポキシノボ
ラツクの混合物によりエポキシ樹脂だけよりも一
層強い中子が製造されることを示す。また混和物
により、エポキシノボラツクだけよりも一層強い
中子が製造されることが分かつた。更に上記デー
タは、エポキシ樹脂混和物をTMPTAで改質し
た場合過酸化物の量を減じても優れた結果が得ら
れることを示している。 実施例 17 ウエドロン砂を、0.2%のA―187シランと10%
のメタノールだけを含有するエポキシノボラツク
樹脂(EPN―1139)、または45%のエポキシノボ
ラツク樹脂EPN―1139と45%のエポン828、0.2%
のA―187シランおよび10%のメタノールとの混
和物1.0重量%(砂の重量に対し)と混合した。
ついでこの樹脂配合物にクメンヒドロペルオキシ
ド(30重量%)を添加し、得られた樹脂混合物を
粉砕した。然る後に試験成形体を実施例15に準じ
て製造した。引張り強度および中子硬度のデータ
を次に示す:
TABLE These results indicate that the mixture of epoxy and epoxy novolac produces stronger cores than epoxy resin alone. It has also been found that the admixture produces a stronger core than epoxy novolak alone. Furthermore, the above data shows that excellent results can be obtained when the epoxy resin blend is modified with TMPTA even when the amount of peroxide is reduced. Example 17 Uedron sand with 0.2% A-187 silane and 10%
Epoxy novolac resin (EPN-1139) containing only methanol, or 45% epoxy novolac resin EPN-1139 and 45% Epon 828, 0.2%
A-187 silane and 1.0% by weight (based on the weight of the sand) of a blend of 10% methanol.
Cumene hydroperoxide (30% by weight) was then added to the resin blend and the resulting resin mixture was ground. Thereafter, a test molded body was produced according to Example 15. The tensile strength and core hardness data are shown below:

【表】 上記データは、樹脂の併用を本発明の組成物に
用いた場合に優れた強度が得られることを示して
いる。 また、硬化剤として二酸化硫黄と酸化剤とを併
用して鋳物用の鋳型および中子の製造に一般に使
用される種々の他の粘結剤は、上記樹脂を前述の
タイプの少量の酸硬化性エポキシ樹脂と初期に混
和することにより改善することができることが分
かつた。更に特に、例えばエチレン系不飽和単量
体粘結剤材料を用いて製造した鋳型および中子の
強度の少量の、即ち50重量%までの酸硬化性エポ
キシ樹脂の混入により増大させることができるこ
とを見出した。尚、かかるエチレン系不飽和単量
体粘結剤材料には、例えば英国特許第2066714号
明細書に記載されている如きもので、一般に1〜
4官能価のアクリレートがあり、並びに米国特許
第4176114号明細書に記載されている如きポリフ
ルフリルアルコールを含む酸硬化性縮合形樹脂が
ある。 この例を次の実施例に示す。 実施例 18 アクリル樹脂は、2.5モルのアクリル酸、1モ
ルのジエチレングリコール、3gの濃硫酸および
0.3gのヒドロキノンを混合し、該混合物を空気
存在下、約95℃で3時間反応させることによりつ
くつた。ついで得られた混合物を蒸留水で洗浄
し、過剰な水は真空蒸留によつて除去した。 このアクリレート生成物の一部を30重量%のエ
ポン828樹脂と0.2%のZ―6075シランで改質し、
残りは0.2%のZ―6075だけで改質した。尚Z―
6075はダウ・コーニングで製造されたビニルトリ
アセトキシシランである。 20gのエポン828改質アクリル樹脂を、2000g
のウエドロン5040シリカと、ホバルト・ミキサー
(Hobart mixer)にて低速度で2分間混合した。
ついでこの混合物にクメンヒドロペルオキシド
(1.6g)を添加し、同様に混合した。標準ドツグ
ボーン引張り試験成形体を製造し、100%の二酸
化硫黄で0.5秒間ガス処理した。この試験成形体
の20秒経過後の引張り強度は8.437Kg/cm2
(120psi)で、その時の中子硬度は85であり、5
分経過後の引張り強度は17.577Kg/cm2(150psi)
でその時の中子硬度は85であつた。 シラン(エポン828ではない)で改質したアク
リレートから製造した試験成形体について同様に
行なつた試験では、20秒経過後の引張り強度が
5.625Kg/cm2(80psi)でその時の中子硬度が65お
よび5分経過後の引張り強度が6.328Kg/cm2
(90psi)でその時の中子硬度が65であつた。上記
結果は、二酸化硫黄処理法に用いたアクリル樹脂
の引張り強度を、アクリル樹脂を酸硬化性エポキ
シ樹脂で改質することによつて増大させることが
できることを示している。フラン樹脂を少量の酸
硬化性樹脂で改質した場合に同様の結果が得られ
る。 上記実施例のいずれにおいても使用することの
できる酸化剤には、種々の有機過酸化物、ヒドロ
ペルオキシドまたはヒドロキシ―ヒドロペルオキ
シド、またはこれらのものと過酸化水素との混合
物、特にクメンヒドロペルオキシド、パラメンタ
ンヒドロペルオキシド、t―ブチルヒドロペルオ
キシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキ
シド、および/またはメチルエチルケトンペルオ
キシド、またはこれらのものと過酸化水素の混合
物がある。
TABLE The above data demonstrate that superior strength is obtained when a combination of resins is used in the compositions of the present invention. Additionally, various other binders commonly used in the manufacture of foundry molds and cores using sulfur dioxide as a hardening agent in combination with an oxidizing agent may be used to make the resins with small amounts of acid hardening of the type mentioned above. It has been found that this can be improved by mixing with epoxy resin at the initial stage. More particularly, it has been shown that the strength of molds and cores produced, for example, with ethylenically unsaturated monomeric binder materials can be increased by the incorporation of small amounts, i.e. up to 50% by weight, of acid-curing epoxy resins. I found it. Incidentally, such ethylenically unsaturated monomer binder materials include those described in British Patent No. 2066714, and generally contain 1 to 1.
There are tetrafunctional acrylates, as well as acid curable condensation resins containing polyfurfuryl alcohol as described in US Pat. No. 4,176,114. An example of this is shown in the following example. Example 18 An acrylic resin was prepared using 2.5 moles of acrylic acid, 1 mole of diethylene glycol, 3 g of concentrated sulfuric acid, and
It was prepared by mixing 0.3 g of hydroquinone and reacting the mixture at about 95° C. for 3 hours in the presence of air. The resulting mixture was then washed with distilled water and excess water was removed by vacuum distillation. A portion of this acrylate product was modified with 30% by weight Epon 828 resin and 0.2% Z-6075 silane,
The rest was modified with only 0.2% Z-6075. Nao Z-
6075 is vinyltriacetoxysilane manufactured by Dow Corning. 20g of Epon 828 modified acrylic resin, 2000g
of Uedron 5040 silica in a Hobart mixer at low speed for 2 minutes.
Cumene hydroperoxide (1.6 g) was then added to this mixture and mixed in the same manner. Standard dogbone tensile test compacts were prepared and gassed with 100% sulfur dioxide for 0.5 seconds. The tensile strength of this test molded product after 20 seconds was 8.437Kg/cm 2
(120psi), the core hardness at that time was 85, 5
Tensile strength after minutes is 17.577Kg/cm 2 (150psi)
The core hardness at that time was 85. Similar tests performed on test bodies made from acrylate modified with silane (not Epon 828) showed that the tensile strength after 20 seconds was
At 5.625Kg/cm 2 (80psi), the core hardness at that time is 65 and the tensile strength after 5 minutes is 6.328Kg/cm 2
(90psi) and the core hardness at that time was 65. The above results show that the tensile strength of the acrylic resin used in the sulfur dioxide treatment method can be increased by modifying the acrylic resin with an acid-curable epoxy resin. Similar results are obtained when furan resins are modified with small amounts of acid-curing resins. Oxidizing agents that can be used in any of the above examples include various organic peroxides, hydroperoxides or hydroxy-hydroperoxides, or mixtures thereof with hydrogen peroxide, especially cumene hydroperoxide, para Menthane hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, and/or methyl ethyl ketone peroxide, or mixtures thereof with hydrogen peroxide.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ビスフエノールA,B,F,GおよびH形エ
ポキシ樹脂並びにエポキシ―ノボラツク樹脂から
成る群から選ばれたエポキシ樹脂50〜90重量%
と、過酸化物10〜50重量%との混合物を含む硬化
性エポキシ樹脂組成物。 2 過酸化物が有機過酸化物、ヒドロペルオキシ
ド、ヒドロキシ―ヒドロペルオキシド、これらの
混合物、またはこれらと過酸化水素との混合物で
ある特許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 上記有機過酸化物がメタルエチルケトンペル
オキシド、クメンヒドロペルオキシド、パラメン
タンヒドロペルオキシド、t―ブチルヒドロペル
オキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオ
キシド、これらの混合物、またはこれらと過酸化
水素との混合物である特許請求の範囲第2項記載
の組成物。 4 エポキシ樹脂がアクリルまたはビニル単量
体、フルフリルアルコール、ポリフルフリルアル
コール、レソルシノール、ホルムアルデヒドを基
材とする熱硬化性樹脂、ウレタン樹脂またはこれ
らの混合物を50重量%まで含有する改質エポキシ
樹脂である特許請求の範囲第1項記載の組成物。 5 上記ホルムアルデヒドを基材とする熱硬化性
樹脂がフエノールホルムアルデヒド樹脂または尿
素ホルムアルデヒド樹脂である特許請求の範囲第
4項記載の組成物。 6 アクリル単量体が単官能、二官能、三官能ま
たは四官能のアクリレートである特許請求の範囲
第4項記載の組成物。 7 (a) 無機固体粒状材料と、 (b) (イ)上記粒状材料の重量に対し、ビスフエノー
ルA,B,F,GおよびH形エポキシ樹脂並び
にエポキシ―ノボラツク樹脂から成る群から選
ばれたエポキシ樹脂0.2〜15重量%と、(ロ)該樹
脂の重量に対し、過酸化物10〜50重量%とを含
む硬化性エポキシ樹脂組成物。 8 過酸化物が有機酸化物、ヒドロペルオキシ
ド、ヒドロキシ―ヒドロペルオキシド、これらの
混合物、またはこれらと過酸化水素との混合物で
ある特許請求の範囲第7項記載の組成物。 9 上記有機過酸化物がメチルエチルケトンペル
オキシド、クメンヒドロペルオキシド、パラメン
タンヒドロペルオキシド、t―ブチルヒドロペル
オキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオ
キシド、これらの混合物、またはこれらと過酸化
水素との混合物である特許請求の範囲第8項記載
の組成物。 10 エポキシ樹脂が、アクリルまたはビニル単
量体、フルフリルアルコール、ポリフルフリルア
ルコール、レソルシノール、ホルムアルデヒドを
基材とする熱硬化性樹脂、ウレタン樹脂またはこ
れらの混合物を50重量%まで含有する改質エポキ
シ樹脂である特許請求の範囲第7項記載の組成
物。 11 上記ホルムアルデヒドを基材とする熱硬化
性樹脂がフエノールホルムアルデヒド樹脂または
尿素ホルムアルデヒド樹脂である特許請求の範囲
第10項記載の組成物。 12 無機固体粒状材料が砂である特許請求の範
囲第7項記載の組成物。 13 無機固体粒状材料が無機研磨粒子から成る
特許請求の範囲第7項記載の組成物。 14 エポキシ樹脂が単官能、二官能、三官能ま
たは四官能のアクリレートで改質されている特許
請求の範囲第10項記載の組成物。
[Scope of Claims] 1. 50 to 90% by weight of an epoxy resin selected from the group consisting of bisphenol A, B, F, G and H type epoxy resins and epoxy-novolak resins.
and 10 to 50% by weight of peroxide. 2. The composition according to claim 1, wherein the peroxide is an organic peroxide, a hydroperoxide, a hydroxy-hydroperoxide, a mixture thereof, or a mixture of these and hydrogen peroxide. 3 The organic peroxide is metal ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, paramenthane hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, a mixture thereof, or a mixture of these and hydrogen peroxide. A composition according to scope 2. 4 The epoxy resin is a modified epoxy resin containing up to 50% by weight of an acrylic or vinyl monomer, furfuryl alcohol, polyfurfuryl alcohol, resorcinol, a formaldehyde-based thermosetting resin, a urethane resin, or a mixture thereof. A composition according to claim 1. 5. The composition according to claim 4, wherein the formaldehyde-based thermosetting resin is a phenol formaldehyde resin or a urea formaldehyde resin. 6. The composition according to claim 4, wherein the acrylic monomer is a monofunctional, difunctional, trifunctional or tetrafunctional acrylate. 7 (a) an inorganic solid particulate material; (b) (i) based on the weight of said particulate material selected from the group consisting of bisphenol A, B, F, G and H type epoxy resins and epoxy-novolac resins; A curable epoxy resin composition comprising 0.2 to 15% by weight of an epoxy resin and (b) 10 to 50% by weight of peroxide based on the weight of the resin. 8. The composition according to claim 7, wherein the peroxide is an organic oxide, a hydroperoxide, a hydroxy-hydroperoxide, a mixture thereof, or a mixture of these and hydrogen peroxide. 9. Claim No. 9, wherein the organic peroxide is methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, paramenthane hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, a mixture thereof, or a mixture of these and hydrogen peroxide. Composition according to item 8. 10 A modified epoxy resin in which the epoxy resin contains up to 50% by weight of an acrylic or vinyl monomer, furfuryl alcohol, polyfurfuryl alcohol, resorcinol, a formaldehyde-based thermosetting resin, a urethane resin, or a mixture thereof. The composition according to claim 7, which is 11. The composition according to claim 10, wherein the formaldehyde-based thermosetting resin is a phenol formaldehyde resin or a urea formaldehyde resin. 12. The composition of claim 7, wherein the inorganic solid particulate material is sand. 13. The composition of claim 7, wherein the inorganic solid particulate material comprises inorganic abrasive particles. 14. The composition according to claim 10, wherein the epoxy resin is modified with a monofunctional, difunctional, trifunctional or tetrafunctional acrylate.
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BR112014029293B1 (en) * 2012-05-23 2021-11-30 Relborgn Pty Ltd METHODS TO LIMIT OR REDUCE THE PERMEABILITY OF A MATRIX TO LIMIT OR REDUCE THE INFLUX OF LIQUID OR GAS INSIDE A PATHWAY IN THE MATRIX

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