Плакированная смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней по постоянной модельностержневой оснастке
Союз Советскик
Социалистические
Республик
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
< 749537 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22.02.78(21)2583815/22-02 (5I ) M. Кл. с присоединением заявки ¹â€”
В 22 С 1/22
Государствеиимй комитет (23) Приоритет до делам изабретеиий и открытий
Опубликовано 23.07.80. Бюллетень № 27 (53) УДК 621. .742А (088.8) Дата опубликования описания 23.07.80
Л. P. Вин, О. H. цветкова, B. Я. Каргаполов и Л. П. Трофимова (72) Авторы изобретения
Кемеровский научно-исслецовательский институт химической промышленности Кемеровского научно-производственного объединения "Карболит (71) Заявитель. (54) ПЛАКИРОВАННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ЛИТЕЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И CTEPKHEA
ПО ПОСТОЯННОЙ МОДЕЛЬНО-СТЕРЖНЕВОЙ
ОСНАСТКЕ
Изобретение относится к области ли- тейного производства, а именно к составам плакированных смесей, импользуемых цля изготовления оболочковых форм и. стержней по постоянной моцельностерж-, невой оснастке методом горячего отверж- цени я.
Известна плакированная смесь цля изготовления оболочковых форм и стержней по постоянной моцельно-стержневой оснастке, содержащая огнеупорный наполнив тель, фенолформальцегицную смолу новолачного типа, гексаметилентетрамин и стеарат кальция f1J ..
Скорость горячего отверждения и проч15 ность оболочковых форм и стержней из данной смеси нуждаются в существенном улучшении. ,Целью изобретения является повышение скорости горячего отвержцения и
20 прочности оболочковых форм и стержней.
Для цостижения поставленной цели плакированная смесь цля изготовления литейных оболочковых форм и стержней по по стоянкой моцельно-стержневой оснастке, включающая огнеупорный. наполнитель, феноформальцегицную смолу новолачного типа,гексаметилентетрамин и етеарат кальция, соцержит в качестве фенолформальцегицной смолы новолачного типа олигомер с молекулярным весом 250-400 и дополнительно содержит карбоновую кислоту и окислитель на основе перекисного соединения при слецующем соотношении ингрециентов, вес.ч.:
Огнеупорный наполнитель 96,0- 97,3
Фенолформальцегициая смола новолачного типа с молекулярным весом
250-400 2, 1-3,0
Гексаметилентетрамин . 0,25-0,36
Стеарат кальция О, 12-0, 15
Карбоновая кислота 0,06 0,25
Окислитель на основе перекисного соединения 0,06-0,25
Смесь содержит карбоновую кислоту, в структуру которой помимо карбоксильной группы входит по крайней мере оцна по749537 4 юшего к песку введе«ием полол«ительно к одной карбоксильной еше полярной функциональной группы (MH -, OH-, COOH-).
Помимо указанных в формуле изобретения салициловой и апипиновой кислот, с тем же целевым наэначе«ием могут быть эффективно использованы и другие карбоновые кислоты, отвечаюлше указанным структурным признакам, что иллюстрируется данными табл. 1, в которой приведено время желатиниэации новолачной смолы
% 18 с 10% уротропина (гексаметилентетрамина} и 10 /о различных карбоновых кислот.
Использование перекисей вызвано необходимостью увеличения адгезии связуюшего к песку. По ИК-cïåêòðàì окисле«ной смолы может быть спелан вывод о возможности окисления метилольных групп по карбоксильных, первичного окисления метиленовых мостиков.
Дополнительное введение кислорода в молекулу смолы увеличивает число водородных связей с поверхностными гипро— ксилами песка. Этим можно обьяснить повышение прочности плакированного окисленной смолой песка.
При содержании карбоновой кислоты и окислителя на основе перекисного соеп«нения ниже нижнего предела не постигается требуемого повышения скорости горячего отверждения и прочности смеси, а при содержании их выше верхнего предела происхопит нежелательное повышение себестоимости смеси. Кислоты салициловая и адипиновая и перекись бензоила ввопят ся в смолу в порошкообразном виде, пере.;кись вопоропа — в виде 30-35 /-ного вопного раствора.
Технологический процесс приготовления композиции заключается в слепуюшем.
Предварительно готовят связующее, получившее в соответствии с новой системой обозначения фенопластов марку
СФ-260 (старое обозначение СФ-241), путем совмещения низкомолекулярной новолачной фенолформальдегидной смолы, карбоновой кислоты и окислителя. прочность образцов смеси при изгибе, кгс/см
2 лярная функциональная группа, выбранная иэ следуюшего ряда рапикалов: Й П;, OH-, СООН.
В качестве карбоновой кислоты с указанными структурными признаками смесь согласно настояшему изобретению содержит салициловую или апипинову о кислоту.
В качестве окислителя «а основе перекисного соединения смесь согласно настояшему изобретению содержит перекись водорода в виде 30- 35%-го водного раствора .или перекись бензоила.
Использование новолачной смолы с молекулярным весом 250-400 диктуется необходимостью получения наиболее низковязких расплавов смол, обеспечиваюших получение тонкой пленки на поверхности зерен песка, в процессе их плакирования, и в то же время требованием получить смолу с твердом виде, способную хранить- 0 ся в виде неслеживаюшихся чешуек.Вязкость расплава низкомолекулярной смолы при 120 составляет 31-57 пуаз, что -. более, чем в 2 раза ниже, чем у смолы
СФ-015, используемой в производстве для плакирования песка. Зависимость прочности образцов смеси при изгибе от вязкости 50 -ного спиртового раствора смолы может быть проиллюстрирована слепуюшими данными.". 30 вязкость 50 / -ного раствора, сп
95 23
56 40 (Смола при комнатной температуре тверо дая, температура,каплепадения 75-90 С, Растворитель не используется. Содержание сухого остатка в исходном новолаке
40 92-95 (за вычетом свободного фенола) свободного формальпегида смола не содержит. Смола синтезируется по типовой методике (2) .
При содержании фенолформальдегидной
45 смолы новолачного типа нижнего предела не постигается требуемой прочности смеси, а при содержании ее выше верхнего предела ухуцшаются санитарно-гигиенические условия труда при одновременном возрас50 танин себестоимости смеси.
Добавление карбоновых кислот к фенолформальпегипной смоле, используемой пля горячеГо плакирования песка, позволяет значительно ускорить отверждение смолы уротропином вследствие ускорения разрушения комплекса смола-гекса" в кислой среде. Выбор вида кислоты пропиктован необходимостью увеличения апгеэии свяэуСмола, содержашая кислоту и окисленная перекисью, не. изменяет своих свойств при хранении при нормальных условиях. Расплав смолы при температуре
140 С несколько изменяется: в первые
12 ч хранения вязкость расплава увеличивается на 15%, в последующие 2 суток вязкости не наблюпается.
При плакирова«ии в клеемешалку емостью 3 л загружают «а 1/3 обьема су5 7495 хой кварцевый песок, предварительно прс сеянный через сито 1 мм и нагретый в муфельной печи цо температуры 400+
+20 C. При достижении песком температуры 100+2 С в клеемешалку равномерно вводят свяэуюшее СФ260 и смесь пеперемешивают в течение 45 с. После введения смолы вводят стеарат кальция и еше через 10 с уротропин. Стеарат каль-. ция ввод(ся в смесь при плакировании 10 в исходном агрегатном состоянии, уротропин - в вице 30%-ного водного раствора.
Цикл плакирования продолжают цо начала рассыпаемости песчано-смоляной смеси.
Плакированные пески при хранении, 35 в нормальных условиях (20 С, прецохранение от влаги) не комкуются и не слеживаются по крайней мере в течение 1 суток.
В табл. 2 приведены составы 1-5 20 плакированной смеси согласно настояшему изобретению и состав 6 известной плаплакированной смеси.
Свойства связуюшего приведены в табл. 3.
37,Таблица 1. фенилатранило- . вая
Янтарная
Глутаровая
25 сульфаниловая малеиновая
; миндальная
3-оксибензойная
30
А дипиновая
С алицилова я
А траниловая
Таблица 2
970 973 970 970
Кварцевый песок
2,47
2,10
292
2 14
373
3,0
316
2,33
340
Беэ добавки карбоновой кислоты фен олформ аль деги дн а я смола новолачного типа >
x) с молекулярным весом:
278
Йля проведения плакирования в клееме.шалку емкостью 3 л или в лабораторные ! ,бегуны загружали сухой песок, предвари,тельно просеянный через сито 1 мм и нагретый в муфельной печи цо температуры 400+ 20 С. По цостижении темпера,туры песка 100+2 С в клеемешалку . равномерно засыпали предварительно приготовленное связующее СФ-260 и перемешивали в течение 45 с. После этого вво дили стеарат кальция и еше через 10 с— гексаметилентетрамин. цикл плакирования продолжали до начала рассыпаемости смеси.
Из полученной смеси согласно
ГОСТ 13507-68 изготавливали образцы для испытания на изгиб при температуре горячего отверждения 350 С.
В табл. 4 приведены физико-механичеокие свойства смесей 1-6.
Как видно из табл. 4, прецлагаемая смесь обладает повышенной скоростью отверждения (в 1,5-2 раза) и повышенными прочностными свойствами (на 3540%) .
749537
Продолжение табл. 2
Содержание ингредиентов, вес. ч., в смесях
Ингредиенты
1 2 ; З 4 5 6 (прототип) Фенолформальдегидная смола новолачного типа
СФ-015 (с молекулярным весом 469) 3,92
0,25 0,15 адипинов ая
Окислитель
0,25 0,15
0,1 0,06
0,25
Перекись бензоила
Гексаметилентетрамин
Стеарат кальция
Указанная новолачная смола с молекулярным весом 250-400 в сочетании с карбоновой кислотой и окислителем получила наименование связующего
СФ-260 (ТУ 6-05-231-114-77) .
Таблица 3
Свойс рототип) Скорость желатинизации, сек.
39 34 5 35 40
Вязкость 50/-го спиртового раствора, сп
79,3 64,0 64 4 81,0 75,0 152,5
Температура каплепедения, с
86 89 90
88 90
110
Содержание, свободного фенола, %
5,52 7,35 7,50 5, 14 6,89
3,70
Содержание влаги,%
0,36 2,35 0,69
0,47
Таблица 4
39 34,5 35
60
Прочность на изгиб при
20 С, кгс/см
45 40,5 48
38 29
Карбоновая кислота +): салициловая
30-35%-ный водный раствор перекиси водорода
Продолжительность горячего отверждения, с
006 - 01
0,15
0,25 0,27 0,36
0,12 0,12 0,15
0,36 0,25
0,14 0,12
0,38
0,20
749537
0,25-0,3 6
О, 12-0, 15
0,06-0, 25 тетрамин
Стеарат кальция
Карбоновая кислота
Окислитель на осСоставитель С. Тепляков
Редактор Н, Козлова Техред Ж. Кастелевич Корректор И. Муска
Заказ 4514/6 Тираж 889 Подписное, . UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формул а изобретения
1. Плакированная смесь для изготов- ления литейных оболочковых форм и, стержней по постоянной модельно-Чтерж- 5 невой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, фенолформальдегидную смо лу новолачного типа, гексаметилентетр амин и стеарат кальция, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения 10 скорости горячего отверждения и прочности оболочковых форм и стержней, она содержит в качестве фенолформальдегидной. смолы новолачного типа олигомер с молекулярным весом 250-400 и дополнитель15 но содержит карбоновую кислоту и окислитель на основе перекисного соединения при следующем соотношении ингредиентов, вес, ч., Огнеупорный наполнитель 96,0-97,3
Фен олформ аль деги дная смола новолачйого типа с молекулярным весом
250-400 2, 1-3,0
Гексаметиленнове перекисного соединения 0,06-0,25
2. Плакированная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что, сна содержит карбоновую кислоту, в структуру которой помимо одной карбок- i сильной группы входит по крайней мере одна полярная функциональная группа, выбранная из следующего ряда радикалов:
ЦН -, ОН-, СООН-, 3. Плакированная смесь по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, в качестве карбоновой кислоты с указанными структурными признаками она содержит салициловую кислоту.
4. Плакированная . смесь по пп. 1 и
2, отличающаяся тем, что в качестве карбоновой кислоты с указанными структурными признаками она содержит адипиновую кислоту.
5. Плакированная смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве ,окислителя на основе перекисного соединения она содержит перекись водорода в виде 30-35%-го водного раствора.
6. Плакированная смесь по п. 1, о .ьл и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве окислителя на основе перекисного соединения она содержит перекись бензоила.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Просяник Г. B. и др. Изготовление
Ig стержней по нагреваемой оснастке. Машиностроение",М., 1970, с. 96.
2,Николаев A. Ф.: Технология пластических масс. Химия, П., 1977, с. 178.