Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1984 года по МПК B22C1/22 

Изобретение относится к отрасл литейного производства и касается состава холоднотвердеющих смесей (ХТС) для литейных стержней и форм Известна ХТС для изготовления литейных форм и стержней, содержащая кислотно-отверждаемые синтетические смолы поликонденсационного типа в сочетании с модифицирующими добавками алкоксисиланов с аминоили фенокси-функциональными группа ми, а также кислотный отвердитель и огнеупорный наполнитель СИ. В качестве силанизированных смол могут быть названы фёноло-фор мальдегидные и феноло-фурановые смолы, а также карбамидо-фурановые смолы с повышенным содержанием фурилового спирта. При переходе к ка бамидо-фурановым смолам с относительно невысоким содержанием фурил вого спирта (20-40%) эффект силани зации, заключающийся в упрочнении форм и стержней, ослабевает. При переходе к карбамидо-формальдегидньм смолам или к карбамидо-феноло-формальдегидным смолам с высоким содержанием карбамидной составляющей эффект силанизации не наблюдае ся или проявляется в весьма слабой стёйени, поэтому на практике после ние из названных смол силанами упо мянутого типа не модифицируют. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является ХТС 23 для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продук тов на основе карбамида и формальд гида ( карбамидо-феноло-формальдеги ную смолу КФФ-Л), и кислотный отве дитель при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.: Огнеупорный наполнитель100Синтетическая смола упомянутого типа 2,0 Кислотный отвердитель (ортофосфорная кислота пл. 1,33 г/см ) 0,5 Данная ХТС характеризуется пони женной живучестью, что служит в ря де случаев причиной брака форм и (Стержней, а прочность, которую она обеспечивает формам и стержням, нуждается в дальнейшем повышении. Целью, изобретения является повышение живучести смеси и прочности форм и стержней. Для достижения поставленной цели ХТС для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальде гида, и кислотный отвердитель, дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.: Огнеупорный наполнитель100Синтетическая смола, полученная поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида 1,5-2,5 Кислотный отвердитель 0,3-0,7 Полифенилэтоксисилоксан0,05-0,15 Полифенилэтоксисилоксан для его лучшего распределения может быть введен в состав связ/юЩего в виде 50%-ного раствора в уайт-спирите. Полифенилэтоксисилоксан может быть также введен в состав связующего в виде эмульсии со следующим соотношением ингредиентов, вес.%: Полифенилэтоксисилоксан 7-10 Уайт-спирит 28-30 Ллкиларилсульфонат 0,5-1,0 Вода Остальное Полифенилэтоксисилоксан представляет собой замещенный эфир .ортокремниевой кислоты с общей формулой CeHjS o. , -J- - , где X l.,l 1,6i. h 1-6. Введение полифенолэтоксисилоксана в ХТС в качестве модифицирующей добавки обеспечивает стабилизацию технологических свойств смеси - живучести, прочности в холодном состоянии, термической прочности. Эта стабилизация обеспечивается гидролитической устойчивостью модифицирующей добавки за счет сшитой двухили трехмерной структуры полифенилэтоксисилоксана. Повышение термической прочности смеси связано такж§ с тем, что Полифенилэтоксисилоксан является кремнийорганическим полимером, собственная термостойкость которого зависит в том числе и от природы боковых радикалов , обрамляющих основную цепь макромолекулы. Она уменьшается при изменении радикала в следующем порядке CgHpCH СН . Следует отметить также, что полифенилэтоксисилоксаны хорошо совмещаются как с карбамидными, фенольными, так и фурановыми смолами -в любом соотношении . Модифицирующая добавка и продукты ее разложения нетоксичны. Наилучший технологический эффект (по живучести смеси, прочности, термостойкости) получается при введении в смесь полифенилэтоксисилоксана в пределах 0,20,5 мае.ч. При введении полифенилэтоксисилоксана менее 0,2 мае.ч. 6 наблюдается заданного технологйческого эффекта, введение его более 0,5 мае.ч, экономически нецелесообразно, поскольку при таком его расходе уже достигнут требуемый уровень технологических свойств ХТС Введение полифенилэтоксисилоксана в смесь в укачнных пределах позволяет на 20% увеличить живучест смеси, в два раза увеличить прочность при холодном отверждении и на 30% термическую прочность. В качестве смольного связующего можно использовать карбамидо-феноло-формальдегидные смолы типа КФФ-Л карбамидо-формальдегидные смолы типа КФ-МТ,МЗ и др.Содержание смольного связующего в смеси находится в пределах 1,5-2,5 мае.ч. При соде жании смольного связующего ниже 1,5 мае.ч., не удается получить сме с оптимальными технологическими свойствами, а увеличение его более 2,5 мае.ч. нецелесообразно, так ка заметного повышения технологическо эффекта не наблюдается с одновреме ным удорожанием смеси. .Кислотным отвердителем в смеси служат органические и минеральные кислоты, например сульфокислоты и ортофосфорная кислота. При использован.ии отвердителя в количестве менее 0,3 мае.ч. скорость затвердевания снижается, при этом цикл изготовления форм и стержней увеличивается . Если содержание отвердителя больше 0,7 мае.ч., снижается живучесть смеси и прочность, увеличива;ется осыпаемость. Эмульсия может быть приготовлена на диспергаторе. Модифицирующая добавка во всех видах { чистом, растворе, эмульсии ) предварительно вводится в смолу. Её перемешивание со смолой в лабораторных условиях может быть осуществлено с помощью миксера при 8500 об/мин. Предлагаемую смесь готовят смешиванием огнеупорного наполнителя с кислотным отвердителем в обычных смесителях ( периодических и непрерывных) в течение 1,5-2 мин. Затем вводят жидкую композицию (связующее и модифицирующую добавку) и смесь перемешивают дополнительно 1,5-2,0 мин. Примеры получения предлагаемой смеси в сравнении с известной приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены свойства смеси - живучесть, прочность на сжатие и остаточная термическая прочность. Таблица 1

ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ CMECt ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида, и кислотный отвердитель, оТлича. ющаяся тем, что, с целью повышения живучести смеси и прочности форм и стержней, она дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при. следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Огнеупорный .наполнитель100 С Синтетическая смола, полученная поликон(Л денсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида 1,5-2,5 Кислотный отвердитель 0,3-0,7 Полифенилэтоксисилоксан 0,05-0,15

Огнеупорный наполнитель 100 100 100 100 кварцевый песок

Мочевино-феноло1,5 1,5 2,5 2,5 2,5 -формальдегидная смола - (КФФ-Л) Ортофосфорная кислота, уд.вес 1,33 г/смЗ 0,3 0,7 0,5 0,5 0,4

Полифенилэтокси0,05 0,10 0,15 силокеан

- 0,15

Эмульсия полифенилэпоксиеилоксана указанного состава

100

100 100 100 100

100

1,5 1,5 2,0 2,0

2,0

0,10 0,05

0,10 0,15 0,10 0,5 0,3 0,5 0,5 0,5 Примечание. .

, Из сравнения смесей 8-10 с эквив ентным содержанием связующего смолы КФФ-Л по 2,0 мае.ч. следует, что п{1едлагаемые смеси 8 и 9 обла.дают по сравнению с известной смесью 10 более высокой живучестью (на 8,5,-l6jr.5% ), более высокой прочностью на начальной стадии отвержДения через ч (на 13,0Таблица

23,5% ) к на завершающей стадии отверждения - через 24 ч (на 3,5-9,0%).

Технико-экономические преимущества изобретения складываются за счет повышения общего комплекса технологических свойств (живучести , прочности, термостойкости) что позволяет улучшить качество отливок, повысить их точность. Показатели живучести и прочности при отверждении приведены в виде среднеарифметических значений, взятых от минимальной и максимальной величин. Составы смесей взяты из табл. 1.