Связующее для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых в холодной оснастке
(72) Авторы изобретения
А. А. Кругликов, В. А. Струпинский, К. В. Камаева, А. М. Голосовкер, В. (71) Заявитель (54) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ
-- СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, ОТВЕРЖДАЕМЫХ В ХОЛОДНОЙ ОСНАСТКЕ
Изобретение относится к литейному производст-, с f ву, а именно к составам связующих на основе
-синтетических смол, нснользуемых в литейном производстве для изготовления стержней и форм, отверждаемых в присутствии кислотных катали5 заторов при комнатной температуре.
Синтетические смолы находят широкое применение в литейном производстве в качестl ве связующих холодного, и горячего отвержде 10 ния.
Для изготовления отливок из высокотемпературных сплавов (стали; высокопрочные чугуны) используются термостойкне смолы с повышенным показателем коксового числа, 1S например феноло — формальдегидные резольного типа марок ОФ вЂ” 1, СФ вЂ” 3042 и др (1).
Эти смолы характеризуются повышенным, содержанием в них токсичных свободныхмоиомеров — фенола (до 16%) и формальдегида
20 (до 3,5%).
Известно также связующее Фуритол — 125, представляющее собой продукт конденсации фено2 лоспиртов и карбамидной смолы КС вЂ” 11 с фуриловым спиртом (2) .
Связующее Фуритол — 125 содержит не более
0,7% свободного фенола, не более 1,5% свободного формальдегида, не более 1,5% азота. Одна- ко холоднотвердеющие смеси с этим связующим обладают замедленной скоростью отвержде-, ния, в связи с чем время выдержки их в оснастке составляет более 1 ч .
Это обстоятельство существенно ограничивает область применения смолы Фуритол — 125 в составах холоднотвердеющих смесей.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и досппаемому результату является феноло — формальдегидо — фурановое связующее Фч — 1Ф, представляющее собой олигомерный-продукт реакции водорастворимой фенольной смолы (фенолоснирта), синтезированной при мольном соотношении фенола к формальдегиду 1:(1,4 — 2,8), с фуриловым спиртом, смешанными в соотношении 1:1 (31.
Связующее ФФ-1Ф содержит до 10% воды, 5 — 7% свободного фенола и до 1% свобоннога .
Связующее
Вид сырья вес. r моли
Фенол
5,85
550 5,85
1020
550
5,85
Формалин 70 o-ный
1210 в том числе формальдегид
615 20,5 . 715 24,8
850
28,2
Едкий натр 30%-ный (первая порция) 21
21
Карбамид
2З4 210 3,51
140
281
4,68
Едкий натр 30 -íûé (вторая порция) 2880
Фуриловый спирт
4240
3 959889 формальдсгида, а прочность стержнеЙ и форм иэ холоднотвердсющих смесей с указанными связующим нуждается в повышении.
Цель изобретения -- снижение содержания свободных токсип ых мономеров и повышение прочности стержней и форм на всех этапах хлодного отверждения.
Для достижения поставленной цели связующее для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых в холодной оснастке, вклю1О чающее олигомер на основе фенола и формальдегида, модифицированный фуриловым спиртом, содержит в качестве олигомера на основе фенола и формальдегида фенолкарбамидоформапьдегидную смолу, синтезированную в присутствии . едкого патра при мольном соотношении.фено-, ла, формальдегида и карбамида, соответственно 1: (3,5 — 5,0): (0,4 — 0,8) при следюущем соотношении ингредиентов, мас.%:
Фенолкарбамидоформальдегидная смола 16 — 40
Фуриловый спирт 60-84
Благодаря высокому мольному соотношению формальдегида к фенолу удалось снизить содержание в смоле наиболее токсичного свободного мономера — фенола до 05 — 1% а также значительно повысить реакционную способнбсть смол и их прочностные свойства.
При использовании формальдепща в количествах менее указанного нижнего предела
30 повышается содержание свободного фенола в смолах, а при более высоких его количествах (более 5 молей на 1 моль фенола) возрастает содержание свободного формальдегида.
Введение в рецептуру смолы карбамида в количестве 0,4-0,8 на моль фенола способствует повышению скорости отверждения связующего, а также снижению содержания свободного формальдегида. В случае опасности возникновения газовой пористости в отливках (стальное литье или литье чугуна с шаровидным графитом) необходимо использовать смолу с минимальным содержанием карбамида, и соответственно, азота.
При литье серого чутуна и алюминия целесообразно применение связующего с более высоким содержанием карбамида, Сочетание фенолокарбамидоформальдегидной смолы указанного состава с фуриловым спиртом в указанном соотношении позволило получить связующее с минимальным содержанием воды без существенного повышения вязкости. Известно, что присутствие воды замедляет процесс отверждения связующих. Кроме того, при литье некоторых сплавов вода служит источником "водородной" пористости отливок.
При содержании фенолкарбамидоформальдегидной смолы в составе связующего ниже нижнего обусловленного предела (16 мас%) снижается реакционная способность связующего что неблагоприятно отражается на скорости холодного отверждения стержней и форм, а при содержании ее выше верхнего обусловленного предела .(40 мас.%) повышается вязкость связующего и ухудшается его термостойкость (возрастает содержание азота в смоле) .
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
В табл. 1 приведены три предлагаемые рецептуры синтеза связующих.
Таблица 1 вес. r. моли вес. г моли
Пример. В реактор емкостью 10 л загружали фенол, концентрированный формалин и первую порцию едкого патра. Реакционную смесь нагревали до температуры 80 С и при эТой температуре выдерживали в течение 90 мин
Затем загружали карбамид, вторую порцию едкого патра и проводили вторую стадию конденсации при 90 С в течение 60 мин. Полученную смолу охлаждали до 70 С, вводили расчетные количества фурилового спирта и проводили ста-10 дию упарки смолы и модификации ее фуриловым спиртом при температурах 70 — 90 С, вакууме 500 — 700 мм рт. ст. в течение времени, необходимого для достижения коэффициента преломления реакционной массы 1,504 (связующее 1), 1,514 (связующее 2) и 1,518 (связующее 3).
959889
Таблица 2
Связующее
Состав и свойства по известной рецептуре (смола ФФ 1Ф) по предлагаемым рецептурам
t Т
1:3,5:0,4 1:4,25:0 6 1;5:0,8
1:2.8:0
25
35
Содержание фурилового спирта, %
Содержание воды, %
Содержание свободного фенола, %
0,2
0,5
Содержание свободного формальдегида, %
f,6
1,0
0,9
1,3
0,6
1,6
Содержание азота, %
2,6
Вязкость по B3 — 4, с
17
3,8
3,0
3,5
3,6
18
5,9
2 ч
31
9,5
Как видно из табл. 2. предлагаемое связующее по сравнению с навеет им содержит меньМольное соотношение фенол:, формальдегид:карбамид
Содержание фенолкарбамидоформальдегидной смолы,%
Прочность, кгс/см, при растяжении образцов иэ песчано — смоляных смесей, отвержденных в течение 1 ч
Для оценки технологических свойств связующих готовили песчано — смоляные смеси. В бегуны загружали 3 кг кварцевого песка марки Об 1 К 02 Б и смешивали его в течение
2-х минут с 7,5 г 80% — ного водного раствора бензолсульфокислоты, затем в бегуны добавляли 60 r связующего и смесь перемешивали еше в течение 1 мин.
Прочность при растяжении стандартных образцов "восьмерок" определяли после отверждения их на воздухе при температуре 20—
22 С в течение 1,2 и 24 ч.
В табл. 2 приведены характеристики связующих, изготовленных по нреллагаемым и известной рецептурам. ше свободного фенола и воды, x3p3vlfри уе он более низкой вязкостью, а гадже знтll 7 . 959889 8 более высокими скоростью отверждения и: бомидоформальдегидную смолу, синтезированпрочностными свойствами. Это позволит снизить ную в лрисутствии едкого патра при мольном расходы связующих при изготовлении стержней, соотношении фенола, формальдегида и карбамиповысить производительность стержневых машин, да соответственно 1:(3,5 — 5,0):(0,4-0,8) при улучшить качество отливок при значительном g следующем соотношении ингредиентов, мас.%: улучшении санитарно — гигиенических условий Фенолкарбамидоформальтруда. дегидная смола 16 — 40 Фуриловый спирт 60 — 84 Формула изобретения 1е Источники информацит, принятые во внимание при экспертизе Составитель С. Тепляков Техред А.Бабинец Редактор В. Лазаренко Корректор Л. Бокшан Подписное Тираж 852 ВНИИПИ Государственного комитета .СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7098/3 Филиал ППП "Патент", г. Ужгоррд, ул. Проектная, 4 Связующее для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых в холодной. оснастке, включающее олигомер на основе фенола и формальдегида, модифицированный 1$ фурнловым спиртом, о т л и ч а ю щ е е-с я тем, что, с целью снижения содержания свободных токсичных мономеров и повышения проч: ности стержней и форм на всех этапах отверж-,. дения, оно содержит в качестве олигомера на основе фенола и формальдегида фенолкар1. Жуковский С. С., Лясс А. М. Формы и стержйи из холоднотвердеющих смесей. М., * Машиностроение",. 1978, с. 12. 2..Связующие в литейном производстве. Каталог,НИИТЭХИМ, Черкассы, 1979, с. 6 — 7, табл. 7 и 9. 3,. Жуковский С. С., Лясс А. М. Формы и. стержни иэ холоднотвердеютдих смесей. М., "Машиностроение", 1978, с. 36.
