СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЛАКА ДЛЯ САМОВЫСЫХАЮЩИХ ПРОТИВОПРИГАРНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2001 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составу и способу приготовления лака для самовысыхающих противопригарных покрытий, используемых при изготовлении литейных стержней и форм.

Понятие "лак" (идентичное понятие "жидкая связующая композиция") является общим определением систем, включающих связующий материал и растворитель для этого связующего. Правомерность использования понятия "лак" в качестве объекта предлагаемого изобретения в заявленном техническом решении подтверждается литературными источниками /1, 2/.

Известен лак для самовысыхающих противопригарных покрытий, содержащий два вида связующих материалов - поливинилбутираль и полиметилфенилсилоксановую смолу и растворитель (в такого типа лаках используют исключительно органический растворитель) /1/. Способ приготовления лака /1/ заключается в многочасовом перемешивании ингредиентов.

Недостатками способа согласно /1/ являются необходимость длительного перемешивания ингредиентов из-за трудной растворимости поливинилбутираля в органическом растворителе и высокая стоимость, обусловленная стоимостью входящих в его состав связующих материалов. Кроме того, в настоящее время поливинилбутираль в России не производится и закупается по импорту.

Известна также жидкая связующая композиция в составе самовысыхающих противопригарных покрытий, содержащая связующий материал - поливинилбутираль и растворитель ("АПК или спирт) /2/. На с. 298 источника /2/ подобная жидкая композиция именуется лаком. Способ приготовления лака /2/ аналогичен способу приготовления лака /1/.

Критические замечания, касающиеся способа согласно /2/, идентичны замечаниям, касающимися способа /1/.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ приготовления композиции (лака) /3/, используемой в составе самовысыхающего (самотвердеющего) противопригарного покрытия, которая содержит (в мас. ч. в пересчете на 100 мас. ч. связующей композиции):
Раствор эмульсии (дисперсии) поливинилацетатной в виде в массовом соотношении 1 : 1 - 8,82 - 13,52
Органический растворитель - 86,48 - 91,18
заключается в предварительном приготовлении раствора эмульсии (дисперсии) поливинилацетатной в воде (1 : 1 по массе) с последующим его смешением с органическим растворителем.

Способ приготовления связующей композиции (лака) согласно /3/ не обеспечивает однородного раствора дисперсии поливинилацетатной в растворителе; наблюдается наличие в лаке отдельных включений дисперсии поливинилацетатной в виде мелких хлопьев или волокон. Отмеченная неоднородность лака неблагоприятно отражается на комплексе технологических свойств самовысыхающих противопригарных покрытий, включающих данный лак, а именно седиментационной устойчивости, кроющей способности и стойкости (прочности) к истиранию покрытий.

Задачей предлагаемого изобретения является получение однородного лака для самовысыхающих противопригарных покрытий и повышение его стойкости (прочности) к истиранию после высыхания.

Техническим результатом от использования лака в составе самовысыхающих противопригарных покрытий является улучшение кроющей способности, повышение седиментационной устойчивости и стойкости (прочности) к истиранию покрытий.

Для достижения поставленной задачи в способе приготовления лака для самовысыхающих противопригарных покрытий, используемых при изготовлении литейных стержней и форм, содержащем дисперсию поливинилацетатную, воду и включающем последовательное введение и смешение дисперсии поливинилацетатной воды и органического растворителя, ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас. ч.:
Дисперсия поливинилацетатная - 7 - 8
Вода - 7 - 4
Органический растворитель - 86 - 88
при этом предварительно смешивают дисперсию поливинилацетатную с водой и органическим растворителем, взятыми в массовом соотношении (1 - 2) : 1 : 1, а затем осуществляют двухстадийное введение органического растворителя при соотношении между первой и второй порциями 1 : (2,95 - 3,20) и перемешивание ингредиентов до гомогенного состояния лака.

При содержании в описываемом лаке дисперсии поливинилацетатной (ПВА) менее 7 мас. ч. (на 100 мас. ч. лака) не достигается повышение стойкости (прочности) лака к истиранию, а при ее содержании более 8 мас. ч. затрудняется получение однородного лака, а сам лак приобретает чрезмерно высокую вязкость.

Выбор массового соотношения (1 - 2) : 1 : 1 предварительно смешиваемых дисперсии ПВА, воды и органического растворителя обусловлен требованиями оптимальных условий растворения ПВА в водно-органическом растворителе, что не обеспечивается за пределами указанного соотношения.

Последующее двухстадийное введение органического растворителя, а также выбор массового соотношения 1 : (2,95 - 3,20) при введении органического растворителя на первой и второй стадиях обусловлены требованиями получения однородного лака, что не достигается при одностадийном введении растворителя, а также при выходе за пределы указанных массовых соотношений растворителя.

Для приготовления указанного лака в качестве связующего материала предпочтительно использовать дисперсию поливинилацетатную по ГОСТ 18992-80.

В качестве органического растворителя возможно применение некоторых алифатических спиртов или комплексных растворителей на основе упомянутых спиртов.

В качестве алифатических спиртов, руководствуясь техникой безопасности, наиболее предпочтительно применение технического этанола. Допускается использование других алифатических спиртов с температурой кипения до 85^oC.

Возможно применение комбинированных растворителей на основе алифатических спиртов. Примерами таких растворителей являются растворитель, включающий (мас. ч. ): спирт 95 - 98, толуол 2 - 5, и растворитель с торговым названием "Растворитель антипригарных красок" (АПК), включающий (мас.ч.): этанол 66, ацетон 22, нефрас 12.

Воду допускается использовать техническую.

В табл. 1 приведены составы описываемого лака (NN 1 - 3) и известного лака (N 4) и согласно источнику /3/.

Состав известного лака (прототипа) приведен в пересчете на 100 мас.ч. составляющих его ингредиентов.

В табл. 2 показаны способы приготовления лаков NN 1 - 3 по изобретению и лака N 4 согласно известному решению /3/.

Приготовление лака можно осуществлять в лопастной мешалке со скоростью вращения ротора смесителя 100 - 300 об/мин. Длительность перемешивания (суммарная) 40 - 60 мин.

В табл. 3 показаны количественные соотношения ингредиентов, иллюстрирующие способ получения лаков NN 1 - 3.

Свойства получаемых лаков приведены в табл. 4.

Примеры составов самовысыхающих противопригарных покрытий на основе лаков NN 1 - 4 (см. табл. 1) приведены в табл. 5.

В табл. 6 приведены основные технологические свойства противопригарных покрытий составов согласно табл. 5 и указана область их применения.

Из данных табл. 6 следует, что покрытия NN 1 - 5 с использованием лаков по изобретению обеспечивают более высокую стойкость (прочность) к истиранию и седиментационную устойчивость, а также обладает лучшей кроющей способностью по сравнению с покрытиями N 6 и N 7 на основе лака согласно известному техническому решению /3/.

Приведенные в табл. 6 составы самовысыхающих противопригарных покрытий не исчерпывают возможного применения описываемого лака в покрытиях. Предлагаемый лак сочетается со всеми известными огнеупорными (противопригарными) наполнителями, например:
- лак и цирконовый концентрат (соответственно 60 и 40 мас.ч.);
- лак и кианитовый концентрат (соответственно 58 и 42 мас.ч.);
- лак и кварц пылевидный (соответственно 50 и 50 мас.ч.);
- лак и магнезит пылевидный (соответственно 52 и 48 мас.ч.);
- лак и комбинированный наполнитель, включающий графит скрытокристаллический и кварц пылевидный (соответственно 40, 40 и 20 в.ч.).

Перечисленные в табл. 6 и приведенные дополнительно составы самовысыхающих противопригарных покрытий могут включать также известные добавки служебного назначения, например:
- оксид железа и железоокисный пигмент или железный сурик (0,5 - 3,0 мас.ч.);
- фурановые смолы марок КФ-65С или ФФ-65С (1 - 3 мас.ч.);
- пульвербакелит или фенольная смола марки СФП-011Л (1 - 5 мас.ч.);
- древесный пек (2 - 6 мас.ч.);
и т.п.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Справочник по чугунному литью. Издание 3-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Гиршовича Н.Г. -Л.: Машиностроение, 1978, с. 390 - 391, табл. 5.15, примечание 1.

2. Формовочные материалы и технология литейной формы. Под общей редакцией Жуковского С.С. Справочник. - М.: Машиностроение, 1993, с. 294, табл. 21, составы 1 и 2, с. 298, левый столбец.

3. Авторское свидетельство СССР N 908470, М. Кл³ B 22 C 3/00, 02.01.80, БИ N 8, 1982.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для приготовления лака для самовысыхающих противопригарных покрытий. Способ приготовления лака, включающего, мас.ч.: дисперсию поливинилацетатную 7-8; воду 7-4; органический растворитель 86-88, заключается в следующем. Предварительно смешивают дисперсию поливинилацетатную с водой и органическим растворителем, взятыми в массовом соотношении (1-2):1:1. Затем двухстадийно вводят органический растворитель при соотношении между первой и второй порциями 1:(2,95-3,20) и перемешивают ингредиенты до гомогенного состояния лака. Использование приготовленного таким образом лака в составе противопригарных покрытий позволяет улучшить их кроющую способность, повысить седиментационную устойчивость и стойкость к истиранию. 6 табл.

Способ приготовления лака для самовысыхающих противопригарных покрытий, включающий последовательное введение и смешение дисперсии поливинилацетатной, воды и органического растворителя, отличающийся тем, что ингредиенты взяты в следующем соотношении, мас.ч.:
Дисперсия поливинилацетатная - 7 - 8
Вода - 7 - 4
Органический растворитель - 86 - 88
при этом предварительно смешивают дисперсию поливинилацетатную с водой и органическим растворителем, взятыми в массовом соотношении (1 - 2) : 1 : 1, а затем осуществляют двухстадийное введение органического растворителя при соотношении между первой и второй порциями 1 : (2,95 - 3,20) и перемешивание ингредиентов до гомогенного состояния лака.