Связующее для литейных стержней и форм горячего отверждения

 

яе ъей-т-и би,, ОП НИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ

Союз Советских

Социалистических республик (11) 565923 (61) Дополнительное к авт. свид-в. (22) Заявлено18.08.75 (21) 2166219/05 (51) М. Кл, С 08 L 61/14 с присоединением заявки № (23) ПриоритетГосударственный камнтет

Совета Мнннстроа СССР

IIQ делам нзабретеннй и открытнй (53) УДК 678.632

{088 8) (43) Опубликовано 25 07 77 Бюллетень № 21

{45) Дата опубликования описания 26.08.77

Г. И. Козлова, А. Н. Устькачкинцев, Б. В.. Якобсон,, С. А. Евтеева, Л. В. Дубиковская и Н. И. Середа (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (84) СВЯЗУЮШЕЕ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ

И ФОРМ ГОРЯЧЕГО ОТВЕРЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области полу,чения фенойластов, применяемых в литейном производстве при изготовлении составов смесей для стержней и форм горячего отверждения, б

Известна композиция связующего для литейных стержней и.форм горячего отверждения, содержащая смесь ренолоспир та с мочевиноформальдегидной. смолой " и отвердителем - сульфитно-спиртовой 10 бардой, причем компоненты взяты в соот ношении, вес.ч.:

Мочевино-формальдегидная смола 0,8-1,0

Фенолоспирт 1,5-1,7

Отвердитель 0,7-0,8

Для улучшения технологических и механических свойств применяют комплексный отвердитель на основе сульфитно-спиртовой 20 барды и ортофосфорной кислоты. При этом композиция свяэуюшего содержит 1,5-3,5 вес.ч. карбамиднь-фурановой смолы, напри,мер, типа КФ -90 и 03;=1.0 э@с.ч. комп лексного отвердителя, 25

Известна композиция связующего для лит тейных стержней и форм горячего отверждения, применяемая для литья чугуна, содержащая фенолформальдегидную смолу, модифицированную мочевиной и фурфуролом, и комплексный отвердитель на основе мочевины и хлористого аммония. Однако про цесс получения смолы для этой композиции: является сложным и длительным, кроме того, введение фурфурола удорожает ее стоимость.

Йзвестна композиция связующего дли литейных форм и стержней горячего отверждения, содержащая, фенолформальдегидную а смолу, модифицированную мочевиной, в которой формальдегид находится в молярном отношении к суммарному количеству фенола и мочевины 2,85-3,4 и комплексный отвердитель на основе мочевины и хлористого аммония, причем компоненты взяты в соотношении, вес.ч:

Смола 1-3

Отвердитель О, 5-3

Используемый комплексный. отвердитель имеет сложный состав и включает мочевину, хлористый аммоний, гексаметилентетрамин окись магния.

&та композиция применяется для литья чугуна. Однако скорость отверждения известных композиций недостаточно высока и они имеют ограниченную область применения в литье либо дпя чугуна, либо для цветных сплавов, так как для каждого вида литья требуется использование в песчано-смоляной смеси специальной ком- 10 позиции связующего. Кроме того, не обеспечивается стабильность свойств при хранении.

Белью изобретения является создание такой композиции связующего для литей ных стержней и форм, которая обладала бы более высокой скоростью отверждения и лучшей стабильностью и могла бы применяться для различных видов питья

Для этого связующее содержит мочевино-формальдегидную см олу, стабилизированную этиловым.спиртом при молярном соотношении фенола, формальдегида, îчевины и этилового спирта, равном 1:(3-3,ф (0,15-0,5@0,06-0,1). Отвердитель дополнительно содержит тиомочевину и воду при весовом соотношении мочевины, хлористого аммония, тиомочевины и воды, равном 1@2 — 0,25Я3,065-0,07 фф-1, $ при следующем соотношении компонентов (вес.ч) .

И очевино-фенолфо рмальдегидная смола, с табилизированная этиловым спиртом 100

Комплексный отвердитель на основе мочевины, хлористого 35 аммония, тиомочевины и воды 16-25

Использование стабилизированной смолы и отвердителя указанных составов позволяет увеличить реакционную способность смеси и способствует интенсификации процесса из« 4р готовления стержней и форм. При этом обеспечивается высокая стабильность свойств при хранении как в отношении нарастания вязкости, так и IIo прочностным показателям. Небольшое содержание азота в смоле 45 обеспечивает успешное использование стержней и форм, изготовленных на основе композиции, для различных видов литья: стали, чугуна, цветных сплавов. В отливках не наблюдалось наличия газовых раковин и 50 поверхностных дефектов. Приготовление компонентов композиции производится раздельно,. Смопу получают путем одностадийной конденсации в щелочной среде фенола, формальдегида и мочевины, взятых в соотноше- 55 нии 1ф-ЗЩ0,15-0,5ф при температуре кипения в течение 30-60 мин с последующей найтрализацией, сушкой и стабипиэацией.

Приготовление комплексного отвердителя 60

565923

4 заключается в перемешивании компонентав, входящих в его состав, при температуре не выше 40 С до полного их растворения, о

Пример 1. Получение смолы. В реактор емкостью 5,5 м, снабженный мешалкой

3 и обратным холодильником, загружают 900кг фенола, 1008 кг формальпегида в виде

37%ного водного раствора и 316 кг мочевины, Смесь перемешивают в течение

20-25 мин до полного ра творения мочевины, затем,1 вводят едкий катр в виде

40%-ного водного раствора в количестве

9-15 кг. Значение рН смеси с катализатором устанавливают 8,5-9 0. С «> нао гревают 15-35 мин до 95-100 С, при которой происходит кипение. Реакцию ведут при этой температуре в течение 30-60мин до достижения коэффициента рефракции

1,45-1,46. Затем реакционную смесь ох.лаждают до 25-35 С и нейтрализуют путем ввода расчетного количества ортофосфорной кислоты и глицерина, взятых в соотношении

1:1, Перемешивание продолжают 20-30 мин.

После нейтрализации рН смеси должно составлять 7,0-7,5. Полученную смолу сушат о под вакуумом при 60-70 С до достижения коэф. фициента рефракции 1,505-1,520 и вязкости 45-120 сек по ВЗ-4. По окончании сушки в реактор вводят 45 кг этилового спирта в виде 30 /-ного водного раствора и перемео шивают при 60-65 С. Затем смолу охлажда ют и выгружают из реактора.

Свойства полученной смолы:. "

Условная вязкость IIo В3-4, сек 45-120

Содержание азота, lo Не выше 6

Прочность при растяжении, кгс/см

Не менее 18

Сухой остаток, % - 65-75

Получение комплексного отвердителя. В аппарат емкостью 2 м, снабженный мешалкой, 3 загружают. 660 кг воды, 600 кг мочевины, 150 кг хлористого аммония и45кг тиомочевины.

Растворение ведут при работающей мешало ке,- и температуре не выше 40 С в течение

60-90 мин. Смесь подогревают, так как расъ. ворение мочевины и тиомочевины идет с пот лощением тепла. Полнота растворения характеризуется отсутствием осадка, . в пробе.

Готовый раствор охлаждают и сливают иэ аппарата, Свойства отвердителяу

Плотность, г/см

1, 15-1, 16

Условная вязкость по

В3-4, сек 10-12

Содержание азота, % Не выше 24 рН 6,0-8,0

Отвердитель нетоксичен, стабилен при хранении, обладает высокой отверждающей способностью.

565923

Таблица 1

Вязкость по В3-4 (в сек) через определенное количество дней

Смола

10 15:, 30, 45 60 75 90

Нестабили зир ованная 58-65

92-99 100-110 1 15-122 143-150 182-190 360-380

Стабилизированная

3-5% этилового спирта по примерам

1-3 .45 50

57-60 70-75 71-77 103-106 150-154 170-175

При изготовлении стержневой смеси комплексный о тверди тель берут в количестве 16 вес. ч . на 100 вес.ч. смолы, В качестве наполнителя может быть использован каапцеаый песок и др, Компоненты смешивают в смесителе, напр мер, типа бегуны . 1

Пример 2. Получение смолы.

В реактор емкостью 10 м загружают

Э

2000 кг фенола, 2 1 00 кг формальдегида в видЬ

37,7- ного водного раствора, 447 кг мочевины и 10 производят п ерем ешивдние до растворениямоче- вины. Затем вводят 20-40 кг едкого натра до достижения рН 8,5-9,0. Процесс в дальнейшем осуществляют аналогично описанному в примере 1 за исключением того, 15 что стабилизацию проводят при дооавлэнии к полученной смоле 80 кг этилового спйрта. Свойства готовой смолы аналогичны описанным в примере 1.

Получение комплексного отвердителя.

Готовят смесь компонентов в аппарате

Э емкостью 2м в соответствии с рецептурой, кг:

Мочевина 620 .

Хлористый аммоний 140 25

Тном очевина 43

В ода 650

Перемешивание проводят до образования гомогенного раствора. Свойства отверди» теля аналогичны описанным в примере 1. зо

Полученный отвердитель в дальнейшем используют в композиции связующего в коли честве 20 вес.ч. на 100 вес.ч. смолы.

Пример 3. Получение смолы.

В реактор емкостью 10 л, снабженный 35 мешалкой и обратным холодильником, загружают 1,6 кг фенола, содержащего 6% воды, 3,86 кг 37%-ного формалина, 0,14 кг мочевины н 0,015 кг 40%-ного едкого натра.

Процесс в дальнейшем осуществляют анало- 40 гично описанному в примере 1. Для нейтра« лизации вводят 0,03 кг фосфорной кислоты и 0,03 кг глицерина. После сушки в готсм вую смолу вводят 0,045 кг этилового спирта, Получение комплексного отвердителя. В аппарат емкостью 10 л загружают.3 кг мочевины, О,G кг хлористого аммония, 0,195 кг тиомочевины и 3 кг воды. Смесь . o перемешивают при 35-40 С до получения однородного раствора.

При получении композиции к 100 вес.ч. смолы добавляют 25 вес.% комплексного отвердителя.

Смола, стабилизированная этиловым спир о том, обладает свойствами при хранении, приведенными в табл. 1.

Компачлшия„связуют о. в зависимости m содержания отвердителя имеет характеристики отверждения, приведенные в табл, 2.

На основании указанной композиции связующего изготовлены песчаносмоляные смеси для литейных стержней по следующей рецептуре, вес.ч.:

Песок 100

Композиция связующего 2-3,5

Смесь для стержней обладает стабильностью свойств при хранении, что видно из табл. 3..

Изготовление стержней проводят на стержневой машине в обогреваемых стержневых ящиках при 210-260 С.

Полученные стержни не осыпа ртся и имеют чистую гладкую поверхность.

Стержни полученные с применением указанной композиции связующего при темпера туре отверждения 260 С имеют прочность о на растяжение, приведенную в табл. 4.

В дальнейшем стержни используют для получения стальных и чугунных отливок. Готовые отливки обладают высоки.1 качеством, имеют ровную поверхность без дефектов и внутри ие содержат газовые раковины.

505923

Таблица 2

В ре мя же латин и зации, сек

16

Таблица 3

60-65 50-55, Текучесть,.сек

50-55

68-7 О

Прочность на сжатии в сыром состоянии, кгс/см

02 047-0 05 Gе 042-02 05 Ор 04-Îв 045 Ор 04 0-0;045

Таблица 4

16,3-20,5 19, 1-25,4 30,2-32,85 32,2-33, 1

По примерам 1-3

12,6-20,01 19, 0-27,6 2 5, 3-30,0

Известная

Ф ормула изобретейия

Связующее для литейных стержней и форм горячего отверждения, содержащее мо жвино ренолформальдегидную см олу и комплексный отвердитель на основе мочевины и хлористого аммония, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости отверждения, расширения диапазона применения различных видов литья и повышения стабильности свойств при хранении, связующее содержит мочевинофе нолформальдегиднуо смолу, стабилизироваиМую зтиловым спиртом при моларном соотношениям фенола, формальдегида,„моч евины

Количество отвердителя, % к смоле

50-55

2 5-30

26-28

23-26

22-25

22-2 5 и этилового спирта 1 @ — 3, 5); (О, 1 5—

p,5ф(0,06-0,1) и отвердитель дополнитель но содержит тиомочевину и воду при весовом соотношении мочевины, хлористого ам50 мония, тиомочевины и воды 1@2-0,25р

:(O,OB5-0,075)11-1, 1) при опедувоыем ооот ношении компонентов (в вес.ч.):

Мочевинофенолформальдегиднач смола, 100

55 стабилизированная этиловым спиотом

К омплексный отвердитель на основе мочевины, хлористого аммония, тиомочевины и воды:.. 16-25