Способ приготовления холоднотвердеющей смеси
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1) 4 В 22 С 5/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР /
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3783505/22-02 (22) 04.06.84 (46) 07.04.86. Бюл. И 13 (72) А.Г.Шапов, С.М.Захаров, Г.С.Красина и Л.М.Таубкина (53) 621.742.4:621,74.045(088.8) (56) )1(уковский С.С., Лясс А.М. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей. — М.: Машиностроение, 1978, с. 16-24, Там же, с. 166, рис. 72. (54) (57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОТВЕРДЕ10ЩЕЙ СМЕСИ для изготовления литейных форм и стержней, включающий перемешивание связующего, преимущественно синтетической смолы, с огнеупорным наполнителем с последующим вводом и перемешиванием жидкого катализатора, преимущественно кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения качества приготавливаемой смеси за счет увеличения ее живучести, ввод жидкого катализатора осуществляют капле-. падением со скоростью 0 5-10,0 м/с с удельном площадью рассеяния одной капли 5-12 см, причем диаметр капх ли равен 1-2 мм, а угловая скорость движения смеси 6-9 рад/с.
l?22396
Изобретение относится к литейному проиэвсщству, в частности к способам приготовления холоднотвердеющих смесей (ХТС) каталитического отверждения на основе жидких катализаторов для изготовления литейных форм и стержней.
Целью изобретения является повышение качества приготавливаемой смеси эа счет увеличения ее живучести.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Согласно способу приготовления
ХТС смесь получают в окомкованном виде, что позволяет резко повысить ее живучесть. При разрушении комков и уплотнении смеси последняя отверждается со скоростью, присущей типичным ХТС, Процесс окомкования обеспечивается режимными параметрами смесеприготовления и нарушается при выходе за пределы следующих граничных значений режимных характеристик: при вводе катализатора со скоростью менее 0 5 и более 10 и/с, при значении удельной площади рассеяния одной капли менее 5 см; при размере капли катализатора менее 1,0 и более
2,0 мм, при значении угловой скорос ти перемешивания менее б и более
9 рад/с.
При удельной .площади рассеяния одной капли катализатора более 12 см скорость процесса окомкования резко падает. Так, например, при площади рассеяния одной капли катализатора
13 см скорость окомкования смеси падает сразу в 2 раза по сравнению со скоростью окомкования при площади 12 см .и продолжает уменьшаться в геометрической прогрессии. Живучесть смеси при этом 20-25 мин.
При значении удельной площади рассеяния одной капли менее 5 см создаются условия для слияния между собой капель катализатора, их разрушения и впитывания в смесь, что нарушает процесс образования комков. Живучесть смеси при этом 25-30 мин.
Ввод катализатора со скоростью менее 0,5 м/с создает условия, при которых окомкования смеси не: роисходит. При скорости ввода свыше 10 м/с капли иэмельчаются настолько, что происходит впитывание катализатора в смесь без образования комков, и жи5
1О !
21
5S вучесть смеси в обоих случаях 2030 мин.
Размер капли катализатора менее
1,0 мм обуславливает впитывание катализатора в смесь, вследствие чего комкообразования не происходит.
Процесс комкообраэования нарушается также при превышении диаметра капли 2 мм вследствие растекания катализатора по зернам наполнителя из-за нарушения поверхностного натяжения капли. Живучесть смеси в обоих слу аях 20-30 мин.
При значении угловой скорости перемешивания смеси менее 6 рад/с при оптимальных значениях указанных параметров образование комков не происходит. При значении угловой скорости перемешивания свыше 9 рад/с происходит разрушение капли и впитывание катализатора в смесь беэ образования комков. Живучесть смеси в обоих случаях 20-25 мин.
Способ приготовления ХТС разработан применительно к использованию в качестве связующих материалов преимущественно синтетических смол, например жидких феноло-формальдегидных резольного класса, и в качестве катализаторов отверждения преимущественпо кислот, например сульфокислот.
Пример, Наполнитель (кварцевый песок в количестве 100 мас.ч.) перемешивают в смесителе с резольной феноло-формальдегидной смолой
СФ-3042 (2,5 мас.ч.), после чего смесь подают на внутреннюю поверхность цилиндрического окомкователя, вращающегося со скоростью 6-9 рад/с.
Катализатор, представляющий 707.— ный водный раствор бензолсульфокислоты, подают в окомкователь IIQ желобу, вмонтированному в трубу, в нижней части которой просверлены отверстия диаметром 0,8 мм с шагом 35 мм.
Желоб выполнен в виде полутрубы, через края которой катализатор медленно переливается в наружную трубу и далее через отверстия наружной трубы капает на поверхность смеси. Скорость ввода катализатора регулируют перемещением желоба по вертикальной оси.
Смесь в окомкователь подают по виброжелобу с тем расчетом, чтобы ее слой на внутренней стороне комкователя составлял 15-20 мм. Смесь в процессе вращения налипает вокруг капель катализатора, образуя гранулы.
3 12
Гранулы могут быть получены с размерами широкого диапазона за счет изме нения вращения комкователя и угла его наклона. Из комкователя гранулированная смесь поступает в оснастку или в промежуточную емкость.
Гранулированная смесь может храниться в течение 16-48 ч. Время хранения обусловливается видами связующего и катализатора, размерами гранул и т.д. Высокая живучесть смеси объясняется тем, что катализатор находится внутри гранул смеси, состоящей из наполнителя и связующего, часть связующего, контактирующего с катализатором, образует полимерную пленку, которая изолирует катализатор и предотвращает перемешивание жидких компонентов между собой.
В процессе уплотнения смеси под действием вибрации, встряхивания или прессования происходит разрушение полимерной пленки и гранул смеси. В процессе разрушения осуществляется дополнительное перемешивание компонентов, после которого нарастание
Прочности смеси проходит по законам каталитического отверждения, время которого определяется как природой. компонентов смеси, так и рядом других факторов.
22396 1 мообразования, уменьшается брак стержней, форм и отливок, а себестоимость изготовления 1 т горячего литья снижается на 2-3 руб.
Данные табл.3 служат подтверждением оптимальности выбранных пара метров, характеризующих предлагаемый способ, Т а б л и ц а 1 !
О
Ин
Кварцевый песок !
20 СмОлЯ фенОлО формальдегидная жидкая резольная
СФ-3042
707-ный водный раствор бенэолсульфокислоты
ЗО
100 100 100
2,0 2,1 2,2
1,2 1 3 1,4
Таблица 2
В зависимости от характера производства отверждение смеси можно легко регулировать как по времени, так и по ее объему в уплотненном состоянии.
В табл.! приведены составы смесей, которые приготовляют предлагаемым ,и известным способами, за1ключающимся в последовательном вво.де к песку и перемешивании с ним ! жидкой смолы и раствора кислоты; в ,табл.2 — их свойства.
В табл.3 показано влияние определяющих параметров предлагаемого способа (скорости каплепадения, площади рассеяния одной капли катализатора, диаметра капли катализатора, угловой скорости вращения смеси) на способность к комкообразованию и живучесть смесей.
Из данных табл.2 видно, что при предлагаемом способе приготовления живучесть ХТС может быть увеличена в 50-100 раэ при сохранении тех же параметров скорости отверждения (в уплотненном состоянии) и прочности. За счет этого существенно снижаются.потери смеси в процессе форСвойства
35 предла-.. известгаемым ным
960-2880 20-30
Прочность на разрыв, кгс/см
2,0-3,1 2,0-3,0
10-12 10-12
0,05 0,05
Потери смеси в
55 производственных условиях иэ-эа недостаточной жииучести, т!ч 0 OOI 0 200
Живучесть смеси, мин
45 через 4 ч .. через 24 ч
Осыпаемость, Е, 5о через 24 ч после уплотнения в оснастке
Показатели свойств для смесей 1-3, приготовленных способом
1222396
QO ж
Ю
Ю
Q0
СО
CV
Ю
Î0
CO
С 4
Ю О
0 1
Ю
00 (»г
Ю
Ю
Ю
СО (4
Ю
Ю Ю D
Ю
Ю О
Ю
CO
СО
Ю
1
1
1 Д
E" о х
Ю
CO
С4
Ю О
Ю
CO
СЧ
Ю О
<3
I о а
Э )
7 I
cd I
> 1
) g 1
I х 1
1
1
I
1
1
j c ! х о
Е о х а
Е»
Э
Е
t cd а
Э
1 1:)
1-1
I \ l
1 1
L 1
I " 1
I 1
I I
I <4 1!
1 ——
I
1:Ю
1
1 I
1 I
I ! Ch
1 I
1 — — I
1 — — —
-.4 г
1 1 — г
Д вЂ” — —
1 1
I 1
1 I
С»4 )
I 1 г 1
I и
g
Э
И „-, "Ю
И
cd Э
Х Э
Д cU
Е
v о а х о х
Х Э и
cd
И
Э ц и с»
cd Е
Х
Д е г» о о а х о х
Э и ц!
Э о !
Э
Ю
Х
Д ю
Ю и о а х о х
Х Э о а
l х
GJ
)»
И
cd cU
CJ г» д о е )о о1
O К а х K о х
Э
Г) Ж м 1 о х Э у-1 х
М Э Э
Э Х cU о ох э
Z а х
Э (б дха с0 Ф E"
ыо э о х m
1 х х 5с4
Е g и
Э
v о
cd а !»„-, Э
Д Х
cc)
Эха а о о о х
Й о с
I х Ф х
cd
Э Х cU и охо
cd г» )О а и
cd cd д х а
a O
HO cd u о х m д ц х с»г
Э Э
М QJ х х э
Е!
» ф х а о а
E" cd
С 1
1 о
0О
О
I — -1
I — — I
О
СО
I о
О
1 — — 4
1 л
О
CO
0О
СЧ
Ю О ь
СЧ
О
О
СО
0О
I о О
О
СО
СЧ
I ь О
С )
1 ь о
1 о О
О
СО
СЧ
О
01 ь
Ф ! о а о !
5 ф
1 О 3
I 10 Р !
I Р Е! ФЙ 10 Э 1
% !0 X 1
С 1
Ц1
Ю
c0
1
Э!
Ж 1
Ж о! о 1
1
5 у х о и3 а 1:
1 Е» 10
1 Р
1 10
I !
1
СЧ
1
1222396
o o
o o ь ь ь ь а асч
e" 1 eýэ
Э 53Ц
t5 Дш
Х и Й о и
c4 е
oXv и w и ц а
С0 Ж
О1 Э О о Н
Ц 10 е
Р Э
10 00
v x
ovv
Р Э
oXg
И Р. С1
С0 Х
Р3 Э Э
О и Э
Ц С0
Р О ъ и lo
