Способ приготовления водной противопригарной краски Советский патент 1984 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использова но в отделениях, занимающихся приготовлением противопригарных красок. Известен способ приготовления про тивопригарных красок, предусматриваю щий смешивание сухих и жидких ингредиентов краски в лопастных мешалках 1 ). Однако этот способ не позволяет достаточно полно использовать технологические свойства связующих материалов и наполнителей, входящих в со тав красок. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ приготовления краски путем ультразвуковой обработки суспензии водных противопригарных красок С2. Недостатком зтого метода является значительное время обработки водных противопригарных красок, достигающее 20-25 мин. Кроме того, обработка вод ных красок ультразвуком не позволяет достаточно полно использовать вяжущие свойства материалов, входящих в состав краски, не позволяет получать достаточно высокое качество поверхности отливок из-за низких противопригарных свойств. Целью изобретения является повыше ние седиментационной устойчивости, прочности и противопригарных свойств краски. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовле ния водной противопригарной краски, включающему смешивание ингредиентов краски и последующую импульсную обработку полученной суспензии, импульсную обработку суспензии осуществляют электрическими разрядами 500-1000 импульсов и энергии одного разряда (0,5-5) 10 Дж на 1 кг краски плотностью 1,3-1,5 кг/дм. Диапазоны изменения энергии одног разряда (0,5-5) 10 Дж и их количества (500-1000) на 1 кг краски в основном зависят от ее плотности и удельной электропроводности ((эи). Последняя, в свою очередь, зависит от электрических свойств компонентов входящих в состав красок. Основными факторами воздействия электрического разряда в жидкости на обрабатываемый материал являются ударная волна и порождаемые ею, так называемые, послеразрядные явления: кавитация, вы37сокоскоростные потоки жидкости и др. Электрическую энергию, затрачиваемую на пробой рабочего разрядного промежутка и выделяемую в начале разряда, без у«1ета потерь, можно определить по известной формуле U - С UV W- --- , где С - емкость конденсаторной батареи;и - напряжение заряда конденсаторной батареи. Потери энергии можно подключать, используя выражение , (. где К -10 В с/м - постоянная; Ч- - рабочий разрядный промежуток; низковольтная удельная электропроводность рабочей среды (водно-песчаной пумпы): ( суммарная площадь неизолированной части положительного электрода. Проведены экспериментальные исследования водных противопригарных красок, содержащих наполнителя, отличающиеся по химическому составу, и как следствие, различным образом влияющие на электрические параметры оборудования, предназначенного для их обработки. Так шунгит, являясь материалом с высоким содержанием углерода (до 35%), значительно повышает электропроводность краски, что приводит к увеличению расхода электрической энергии. Пирофиллит, содержащий 63,0 79,0 мас.% SiOj и 18,0-28,0 мае.% в меньшей степени влияет на электропроводность красок. Необходимо также учитывать и прочность зерен наполнителя, так как улучшение технологических свойств краСок при обработке электрическими разрядами достигается также в результате измельчения составляющих компонентов. Таким образом, различие физикомеханических свойств основных наполнителей красок, применяемых в литейном производстве (молотый пылевидный кварц, дистен-силлиманИтовый концентрат, молотые тальк и талькомагнезит, МОЛОТЬП пирофиллит, молотый; шунгит, шамотные, корувдовые и цирконовые порошки), обуславливает пределы изменения энергии единичных электричес ких разрядов и их количество на 1 к краски. Плотность и вязкость водных красо после обработки их электрическими разрядами практически не изменяются. Способ осуществляют следующим образом. В лопастной смеситель подают жидкие ингредиенты противопригарной краски (связующий материал, например СДБ, и воду), перемешивают их, после чего подают сыпучие материалы (огнеупорный наполнитель, бентонит) и продолжают процесс перемешивания до получения однородной суспензии с необходимой плотностью. После этого, перед нанесением полученной противопригарной краски на поверхность фо мы или стержня, ее подвергают обработке электрическими разрядами 500-1000 импульсов и энергий одного разряда (-0,5-5)-10 Дж на 1 кг краски плотностью 1,4-1,3 кг/дм. Обработка электрическими разрядами водной краски приводит к значительному увеличению степени дисперсности наполнителя и бентонита, что способствует их активации. В результате достигается повышение седимента ционной устойчивости краски и прочности красочного слоя, а также улучшение противопригарных свойств краски. С целью определения оптимальных режимов обработка электрическими раз рядами водных противопригарных красок осуществляется на лабораторной установке, позволяющей осуществлять электрический разряд в жидкости. При этом испытываются краски следующего состава, мас.%: Огнеупорный наполнитель 55,0 Бентонит3,5 Сульфитно-дрожжевая бражка Остальное (до плотност 1,4 кг/дм). 1 7А В качестве огнеупорного наполнителя в составе краски используется пирофиллит. В состав этой краски в качестве углеродсодержащего материала дополнительно еще вводятся гидрофобизатор калийный ГФК-1 в количестве 4,0%. В табл. 1 представлены свойства краски, обработанной электрическими разрядами, ультразвуковыми колебаниями частотой 22 кГц, плотностью акустической энергии 0,3 вт/см в течение 20 мин (по прототипу) и краски без импульсной обработки. В табл. 2iприведены аналогичные данные для противопригарной краски, содержащей в качестве огнеупорного наполнителя порошкообразный шунгит. Приведенные в табл. 1 и 2 данные свидетельствуют о том, что обработка электрическими разрядами водных противопригарных красок позволяет не только повысить их прочность и седиментационную устойчивость, но и улучшить противопригарные свойства вследствие повьщ1ения эффективности действия огнеупорных наполнителей, происшедшей в результате их активации при воздействии электрических разрядов. I Уменьшение количества разрядов менее 500 и энергии одного разряда менее 0, Дж при обработке не оказывает заметного влияния на физикомеханические свойства красок. Увеличение количества разрядов 1000 и энергии одного разряда свьш1е 5-10 Дж приводит к значительному нагреву краски, вследствие чего из-за структурных изменений связующего ухудшаются ее прочностные свойства. Реализация изобретения позволяет на 15-20% снизить расход связующего красок, повысить производительность труда на финишных операциях и умень- шить затраты на очистку литья. Показатели свойств для Свойства

500

Энергия одного разряда 10 Дж

0,5

Прочность красочного слоя к истиранию, кг/мм

4,5-5,0 Прочность сцепления 0,09-0,11 с формой, МПа 0,07-0,08 Глубина проникнове.ния краски в форму, мм0,1-0,4 Седиментационная устойчивость,% 97-98 Противопригарные свойства: шероховатость поверхности отливки, мкм 100-120 наличие пригара на поверхности отливок, % 4-6

Т а 6 л и ц а 1

Количество разрядов

750

0,5

7,5-8,0 8,5-9,0 5,0-5,5 8,0-8,5 0,4-0,6 95-105 режимов обработки краски 10-0,12 0,08-0,100,09-0,11 ,5-0,7 0,4-0.6 0,5-0,7 97-99 100 100-110 90-100 90-100

Продолжение табл. 1

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНА ВОДНОЙ ПРОТИВОПРИГАРНОЙ КРАСКИ, включающий смешивание ингредиентов краски и последующую импульсную обработку полученной суспензии, отличающийс я тем, что, с целью повьшения седиментационной устойчивости, прочности и противопригарных свойств краски, импульсную обработку суспензии осуществляют электрическими разрядами 500-1000 импульсов и энергии одного разряда

Прочность красочного слоя к истира-.

нию,кг/мм 9,0-9,5 5,0-5,5 8,5-9,0 6,5-7,0 4,0-4,5 2,5-2,8

Прочность сцепления с ф6рмой,МПа 0,11-0,130,09-0,110,11-0.13 0,09-0,10 0,04-0,07 0,03-0,06

Глубина проникновения краски в форму, мм 0,5-0,7 0,4-0,6 0,5-0,7 0,6-0,7 0,25-0,40 0,2-0,3

100 100 100 100

. .

80-90 85-95 80-90 80-90

2-4

3-5

96-98 95-97

40-150 160-190

2-4

7-10 10-20

2-4 Прочность красочного слоя к истиранию, 5,0-6,0 8,0-9,0 кг/мм Прочность сцепления 0,08-0,10 0,15-0, с формой, МПа Глубина проникновения 0,5-0,6 .0,6-0,8 крйски в форму, мм Седиментационная ус98-100 98-100 тойчивость, % Противопригарные свойства: шероховатость поверхности 90-100 85-95 отливок, мкм

наличие пригара на поверхности

1-3 отливок, %

Таблица 2

1-2 1,0-12,0 5,5-6,5 8,5-9,5 ,22-0,26 0,10-0,12 0,17-0,20 0,8-1,0 0,6-0,7 0,7-0,8 100 98-100 100 80-90 85-95 80-90 Прочность красочного слоя к истиранию, кг/мм 12,0-13,0 8,5-9,5 11,5-12, Прочность сцепления с формой, Ша 0,25-0,30 0,16-0,18 0,28-0,3 Глубина проникновения краски в форму, мм0,7-0,8 0,6-0,7 0,9-1,0 Седиментационная устойчивость, % 100 100 100 Противопригарные свойства:шероховатость поверхностиотливок, мкм 80-90 85-95 35-95

наличие пригара на поверхности отливок,% О

1-4

2-4

О 10,5-11,0 4,2-4,8 3,6-4,5 0,20-0,23 0,07 0,05 0,8-1,0 0,4-0,5 0,3-0,4 100 97-99 97-98 80-90 110-115 110-120