Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 250780 (21) 2963371/22 02
Р1 М К з с присоединением заявки №вЂ”
В 22 С 1/22
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 23.10.82. Бюллетень ¹ 39
:Дата опубликования описания 23,1082
153) УДК 621.742..4(088.8) Б.II.Ëåâèòèí, В.М.Игнатьев, A.Ã.Ëèñåíêîâà, В.Н.Ромашкина
B.JI.JIóêàíèí, Л.Г.Гранкина, Г.Ф.Великанов, И.Н.ГЛ ра, -„." 6 7 я " „
A.À.Áðå÷êo и Г.A.Èñàåâ с.,"1 (ьр °
Научно-производственное гидролизное объединен е
"Гидроли зп ром ", Научно-производственное объедин ениек -. по технологии машиностроения "ЦHHIITNAIII" и Ордена ЛЕнина . и ордена Трудового Красного Знамени производственное объединение "Невский заво " им. В.И.Ленина (72).Авторы изобретения (71) Заявители (54) САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙН61Х
ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ
25
Изобретение относится к литейному производств у, в ча ст ности к состав ам самотвердеющих смесей для изготовления форм и стержней.
При производстве форм и стержней для стальных отливок рекомендуется использовать песчано-смоляные холоднотвердеющие смеси со связующими, свободными от азота или аэотосодержащих соединений. Практически это сводится к использованию резольных фенолоформальдегидных смол (типа ОФ-1, СФ-3042) или феноло-фурановых смол (ФФ-1Ф )(1 ).
Однако использование фенолсодержащих смол затруднено в связи с жесткими требованиями охраны труда, обусловленными необходж остью соблюдения носмативных показателей (ПДК) содержания паров фенола в воздухе рабочей зоны (не более. 0,3 мг/м).
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь, содержащая 100 мас.ч. огнеупорного наполнителя, 2-3 мас.ч. фуранового связующего (фуранового олигомера ФЛ-2) и 1-2 мас.ч. кис° лотного отвердителя(2). указанная смесь обладает пониженными прочностньми свойствами, в частности при содержании связующего
1,0-2,0 мас.ч., а также невысокой скоростью твердения. Кромс того, для приготовления смолы ФЛ-2 в качестве катализатора синтеза используется малеиновый ангидрид, являющийся дефицитным материалом.
Синтез смолы ФЛ-2 осуществляется путем постепенного нагрева реакционной смеси, состоящей из фурилового спирта, воды и малеинового ангидри» да, до 95-102 С, после чего выдерживают при этой температуре. Продолжительность выдержки выбирается с таким расчетск, чтобы получить смолу с вязкостью 4-7 мин (по ВЗ-4). По достижении .необходимой вязкости смолу охлаждают, нейтрализуют щелочью и высушивают при 95-10Q C. Готовый продукт после сушки охлаждают и сливают.
Целью иэобретения является повышение прочности форм.и стержней на всех этапах их отверждения при использовании чисто фуранового связующего, свободного как от азота или аэотосодержащих соединений, так и от фенола или фенолсодержащих соединений.
967666
0,15"0,50
Для достижения поставленной цели самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фурановое связующее и кислотный отвердитель, содержит в качестве фурано- б вого связующего лолифуриловый спирт в виде продукта поликонденсации .,100 мас.ч. Фуриланого спирта в присутствии 5-20 мас.ч. ноды и 0,011,00 мас.ч. минеральной или органи- 10 ческой кислоты, нейтрализованного перед вакуум-сушкой 0,5-5,0 мас.ч. алифатического амина до рй 7-8, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч: IS
ОгнеупОрный наполнитель 97,00-98,85
Кислотный отвердитель
Полифуриловый 20 спирт укаэанного вида 1 00-2 50
Кроме того, самотнердеющая смесь содержит полифуриловый спирт, нейтрализЬнанный алифатическим амином, выбранными из группы ряда аминосоединений, содержащей этилендиамин и его производные, гексааетилендиамин содержащей этилендиамин и его производные,гексаметилендиамин и его производные, моноэталонамин, диэтаноламин, триэтаноламин.
Предлагаемая формовочная смесь содержит 1,0-2,5 мас.ч. полифурилового спирта. При снижении его .содержания ниже 1, О мас.ч . не уда- ется получить смесь с необходимыми прочностными свойствами, а увеличение его содержания выше 2,5 мас.ч. нецелесообразно, так как приводит к удорожанию смеси без достижения 40 каких-либо новых технологических преимуществ.
В качестве кислотного отвердителя Формовочная смесь содержит, например, ароматическую сульфокис- 45 лоту в количестве 0,15-0,50 мас.ч.
При использовании отвердителя в состане смеси менее 0,15 мас.ч. скорость ее затнерревания снижается, цикл изготовления форм и стержней увеличи- 0 вается. При содержании отнердителя более 0,5 мас.ч. снижается живучесть и прочность, увеличивается осыпаемость смеси.
Синтез полуфурилового спирта проводят н присутствии минераль ной или органической кислоты, взятой в количестве 0,01-1,0 мас.ч. и воды н количестве 5-20 мас.ч. предпочтительно 10 мас.ч. на 100 мас.ч. Фурилового спирта, рН реакционной среды
1,8-2,5.
С уменьшением доли кислоты менее
0,01 мac.ч. возрастает продолжитель †. ность синтеза. C увеличением доли 65 кислоты более 1,0 мас.ч. сокращается жизнеспособность смол.
При синтезе смесь фурилового спирта, воды и катализатора (кислоты) нагревают до температуры кипения (100-110 C), преимущественно 105 С.
Процесс ведут до получения продукта с вязкостью 16-80 с по вискозиметру В3-4. На заключительной стадии синтеза (перед вакуумом-сушкой) смолу нейтрализуют алифатическим ами- ном в количестве 0,5.-.5,0 мас.ч. предпочтительнр 3,0 мас.ч. до рн 7-8 и сушат в накууме при 35-50 С.
В качестве минеральной кислоты используются соляная, серная, фосфорная кислота, предпочтительно серная кислота концентрации 94-98%. В качестве органической кислоты используются муравьиная и щавелевая кислоты, предпочтительно муравьиная кислота концентрации 96-99%.
Для нейтрализации кислоты после синтеза используется алифатический амин, выбранный из следующего ряда соединений: этилендиамин и его производные, гексаметилендиамин и его производные, аминоспирты (моно-, ди-, и триэтаноламин).
Полученный при синтезе полифуриловый спирт обладает следующими свойствами:
Содержание смолы,% 94-96
Вязкость по В3-4,с 16-80
Плот ость, г/см 1, 14-1, 181
Остаточное содержание монсмера Фурилового спирта, % 30-60 рН 7-8
Самотнердеющую формовочную смесь готовят смешением огнеупорного на-. полнителя с полифуриловым связующим в течение 1 0-2,0 мин, затем вводят кислотный отвердитель и перемешивают в течение 1,0-1,5 мин, после приготовления смесь засыпают в оснастку и уплотняют.
К преимуществам предлагаемой смеси относятся высокая прочность стержней и повышенная скорость их отверждения. Существенное дальнейшее повышение прочностных свойств смесей на полифурилоном спирте может быть достигнуто за счет иодифицирования его силанами, обычно используемыми в этих целях для Фурановых. и фенольных смол. В качестве силанов возможно иснользование продуктов
АГМ-9 (гамма-аминопропилтриэтоксисилан), 112-23(гамма-феноксипропилтриэтоксисилан), а также производных этих силанон, алкоксильный радикал которых содержит 5-10 атомов углеро да °
В табл.1 указаны основные параметры .синтеза полифуриловых спиртов двух типов, в табл.2 - свойства по-, 967666
Таким образом, предлагаемая жесь обеспечивает повышение прочности и снижение осыпаемости форм и стержней, Таблица 1 рН реакци- Температу- Тип ами- Количестониой смеси ра синте- на во амина, эа, С о мас.ч.
Катализатор
Серная кислота 0,01
Триэтанол- . 3 амин
101106
1,8
Муравьиная кислота
101-106
2,5
Этилендиамин
1,00
Таблица 2
Свойства
96
Содержание .смолы, Ъ
Вязкость по ВЗ-4, с 3
Плотность, г/см
52
1, 14
1,18
44 6
59,7
7,5
8,0 рН лученных полифуриловых связующих, в табл. 3 - составы самотвердеющих смесей (состав 7 - при модифицировании полифурилового связующего силаном в табл. 4 - физико-меха:нические свойства смесей.
Количество Количество катализа- воды, мае. ч. тора, мас.ч.
Остаточное содержание мономера фурилового спирта,. Ъ что позволяет увеличить производитель ность труда, улучшить качество отливок, повысить их точность, а также способствует улучшению санитарногигиенических условий труда.
Стержни и формы, изготовленные из предлагаемой смеси, могут быть использованы для получения отливок прежде всего из стали, а также чугуна и цветных металлов.
Показатели свойств для полифуриловых св яз ующих
967666
I I Х
I I CI1
1 I x I ! Н!
I 1 O 1
1 Э 1
I. ttI 1
I 1 > I
1 I Х,1
1 I
1 1
I м I
1 п3
ы ь
М 1) с ь ь с
1с
ОЪ
tA с
Сс!
1 I
I I
I 1
1Д с
tA с
tA с !
СЧ
C) с !
1 СО
l
I 1
1
Ю
М I с
Ю 1
Ю
Сс! с и 1 CO
tA с
Т
1 11
%! с
Ю ю
CO с
СО
Ю с
Т.» т3 1
Ю
tA с
C) с
rCh
О м
Э I
И I о !
Г
I
Ю м с
Ю ь
Сс! с
СО
О1
tA с
% !
Г—
1
I
1 !
0l " 1 с ь ь с
% ! I
1 1
I I
1 !
1
1 х
Э х
Ц
Э а
I Сл х !
1
1 Х
o !
td 1
Я 1! с
1 Х 1 о н !
I Х I
1 Э I
I Х I
I Ц !
I Э
l а I
1 4 I
1х!
I Х 1
I 1
l Э I
Х I
I Х I
1 td!
1 K I а!
1 Э 1
Ct 1 о !
1,и 1
° Э о; х
И х о о о
Э Я
И m
Ц
«5 а х
Ф Ц
СО ю ь
tA ю м с ! с с -! Ю ь
Ul
° Е! 1
Р3
1 ф ъ 1 о н о. с
Ц о аю о д с й, 5ЖА х охи
m c(B
Э ЯЦ I
И СОХ
1О
333 1
0)
М 1 !
1 ф
1 3 1
1 !
I
I
1
1 Ч)
1
Ul
1! — "1
1
1 У 1
I
;1
М
Ф 1
Е t
u I м
1 !
Г Ч
1
1
1
1 а-4 1
1 ф с
Ф
3 н
5333 Ф
L C4
Д н
ow35 оо аr
1: Ы
1
1 !
1
1 Ф
1 333 ! о
3Я о
1 333 ! v
1
1 I 13 I
I 333 1
1Х1 н !
O I
1 01 1
1
1
I ф
I Н I
O I
i I3 i о
l g I
i, ! М 1
I 3» 1
1 Ф I н
1 331 1
1 Я I
1 Ф I
1 Х 1 о
1 1-» 1
1 1
1 1
1 3
1 1
1 1
1 1
1
1
1
1
1
967666
33 О 3Л.м ф 3Л О с-3 (»3 3 в м о т1 3
О 3Л О -3
3Л М 3»3 с с с о о о
lA ь с
С3 .О О I
1
I м ся к-4 с с с
О С3 О м м с с
О О С3
I
3Л М с» с с с
О С3 О! тУ СЧ с4 с с с о о о!
1
1
»3 М с-4 1 с с с о О О 1
Ol Ф с с с с о о о с ос
) K .о ь
12
967666
97,00-98,85)
0,15-0,50
Составитель С. Тепляков
Техред A.Áàáèíåö Коррек тор Л. Бокшан
Редак тор T. Кугрышева
Тираж 852 Подписное
ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Зака з 7973/20
Филиал ПНП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
1. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фурановое связующее и кислотный отвердитель, отличающаяся 5 тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней на всех этапах их отверждения, она содержит в качестве фуранового связующего полифуриловый спирт в аиде продукта йоликонденса- 10 ции 100 мас.ч. фурилового спирта в присутствии 5-20 мас.ч. воды и 0,011,00 мас.ч. минеральной или органической кислоты, нейтрализованного перед вакуум-сушкой 0,5-5,0 мас.ч. алифатического амина до рН 7-8, 1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.
Огнеупорный наполнитель
Кислотный отвердитель
Полифуриловый спирт указанного вида 1,0- 2,5
2. Смесь поп.1, о т л ич ающ а я с я тем, что она содержит полифуриловый спирт, нейтрализованный алифатическим амином, выбранным из группы аминосоединенйй, содержащей этилендиамин и.его производные, гексаметилендиамин и его производные, моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.)<уковский С.С., Лясс A.М. Фосмы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М., "Иашиностроение", 1978, с. 163, табл.63 °
2. Колотило Д.М.,Носалевич N.È.
Фурановые связующие формовочные композиций. Киев, "Наукова думка", 1972, с. 17-18, 31-33.
