Связующее для литейных стержней и форм горячего отверждения Советский патент 1977 года по МПК C08L61/14 

(54) СВЯЗУЮЩЕЕ для ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ ГОРЯЧЕГО ОТВЕРЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области попу.чения фенопластов, применяемых в литейном прои;жодстве при изготовлении составе смесей для стержней и форм горячего от верждения.

Известна композиция связующего для литейных стержней и.форм горячего от вержденйя, содержащая смесь фенолоспирта с мочевиноформальдегидной смолой и отвердителем - сульфитно-спиртовой

бардой, причем компоненты взяты в соот ношении, вес.ч.:

М очевино-формальдегидная смола0,8-1,0

. Фенолоспирт1,5-1,7

ОтвердительО,7-О,8

Для улучшения технологических и механических свойств применяют комплексный Отвердитель на основе сульфитно-спиртовой барды и ортофосфорной кислоты. При этом композиция связующего содержит 1,5-3,5 вес.ч. карбамидно-фурановой смолы, напри|мер, типа КФ 90 и 0,.я. комплексного отвердителя,

Известна композиция связующего для лит тейных стержней и форм горячего отверждения, применяемая для литья чугуна, содержащая фенолформальдегвдную смолу, модифицированную мочевиной и фурфуролом, и комплексный Отвердитель на основе мочевины и хлористого аммония. Однако про цесс получения смолы для этой 1сомпозйции: является сложным и длительным, кроме того введение фурфурола удорожает ее стоимость.

Известна композиция связующего дли литейных форм и стержней горячего отверждения, содержащая. фенолформальдёгйднуюЧ смолу, модифицированную мочевиной, в которой формальдегид Находится в молярном от нощении к суммарнсйиу количеству фенола и мочевины 2,85-3,4 и комплексный отвердите;ль на основе мочевины и хлористого аммония, причем компоненты взяты в соотнощении, вес.ч: . Смола1-3

Отвердитель 0,5-3

Используемый комплексный Отвердитель имеет сложный состав и включает мочеви- ну, хлористый аммоний, гексаметилвнтетра мин, окись магния. Эта композиция применяется для литья чугуна. Однако скорость о рварждения известных композиций недостаточно высока и они имеют ограниченную область применения в литье либо для чугуна, либо для цветных сплавов, так как для каждого вида литья требуется использование в песчано-смоляной смеси специальной композиции связующего. Кроме того, не обеспечивается стабильности свойств при хранении. Целью изобретения является создание такой композиции связующего для литейных стержней и форм, которая обладала бы более высокой скоростью отверждения и лучшей стабильностью и могла бы применяться для различных видов литья. Для этого связующее содержит моче- вино-форм альдегидную смолу, стабилизированную этиловым.спиртом при молярном соотнощении фенола, формальдегида, мочевины и этилового спирта,равном 1:(3-3, {0,15-0,5фф,06-0,1). Отвердитель, дополнительно содерясит тиомочевину и воду при весовом соотношении мочевины, хлористого аммония, тиомочевины и воды, равном 1ф2 - О,25):,О65-0,,Д при следующем соотношении компонентов (вес.ч). Мочевино-фенолформальдегидная смола, ст билизированная этиловым спиртом 100 Комплексный отвердитель на основе мочевины, хлористого. аммония, тиомочевины и воды 16-2 Использование стабилизированной смолы и отвердителя указанных составов позволя увеличить реакционную способность смеси и способствует интенсификации процесса из готовления стержней и форм. При этом обеспечивается высокая стабильность свойс при хранении как в отношении нарастания вязкости, так и по прочностным показателям. Небольшое содержание азота в смоле обеспечивает успешное использование, стержней и форм, изготовленных на основе композиции, для различных видов литья: ст ли, чугуна, цветных сплавов. В отливках не наблюдалось наличия газсжых раковин и поверхностных дефектов. Приготовление ком понентов композиции производится раздель но. Смолу получают путем одностадийной конденсации в щелочной среде фенола, формальдегида и мочевины, взятых в соотноще НИИ 1ф-3,4(о, 15-0,55) при температуре кипения в течение 30-60 Мин с последующей нейтрализацией, сушкой и стабилизацией. Приготовление комплексного отвердител заключается в перемещивании компонентов, входящих в его состав, при температуре не выше 40°С до полного их растворения. Пример 1. Получение смолы. В реактор емкостью 5,5.м , снабженный мещалкой и обратным холодильником, загружают 900кг фенола, 1008 кг формальдегида 37%-ного водного раствора и 316 кг мочевины, Смесь перемешивают в течение 20-25 мин до полного растворения мочевины, затеми вводят едкий натр в виде 4О%-ного водного раствора в количестве 9-1-5 кг. Значение рН смеси с катализатором устанавливают 8,5-9,0- Смесь нагревают 15-35 мин до 95-10О С, при которой происходит кипение. Реакцию ведут при этой температуре в течение 30-60 мин до достижения коэффициента рефракции 1,45-1,46, Затем реакционную смесь ох.лаждают до 25-35 С и нейтрализуют путем ввода расчетного количества ортофосфорной кислоты и глицерина, взятых в соотношении 1:1. Перемешивание продолжают 2О-ЗОмин. После нейтрализации рН смеси должно составлять 7,0-7,5. Полученную смолу сушат под вакуумом при 6О-7О°С до достижения коэф. фициента рефракции 1,505-1,520 и вязкости 45-120 сек по ВЗ-4. По окончании сушки в реактор вводят 45 кг этилового спирта в виде 30%-ного водного раствора и перемешивают при 6О-65 С. Затем смолу охлажда- ют и выгружают из реактора. Свойства полученной смолы;. Условная вязкость по ВЗ-4, сек 45-120 Содержание азота,% Не выше 6 Прочность при растяжении, кгс/смНе менее 18 Сухой остаток, %65-75 Получение комплексного отвердителя. В аппарат емкостью 2 м , снабженный мещалкой, загружают 660 кг воды, 60О кг мочевины, 15О кг хлористого аммония и45кгтио ж чевины. Растворение ведут при работающей мешалке , температуре не выше 4О С в течение 6О-90 мин. Смесь подогревают, так как растворение мочевины и тиомочевины идет с поглощением тепла. Полнота растворения характеризуется отсутствием осадка ; в пробе. Готовый раствор охлаждают и сливают из аппарата. Свойства отвердителя 1,15-1,16 Плотность, г/см Условная вязкость по 1О-12 ВЗ-4, сек Не выше 24 Содержание азота, % 6,0-8,0 рН Отвердитель нетоксичен, стабилен при хранении, обладает высокой отверждающей способностью. При изготовлении стержневой смеси комп лексный отвердитель бе рут в количестве 1в вес на 100 вес.ч. смолы, В качестве Заполните может быть использован ктоиевый. песок и Компоненты смешивают в смесип ле, всшрпмер, типа бегуны.| Пример 2, Получение смолы. В реактор емкостью 10 м загружают 2 000 кг фенола, 21ОО кг формальдегида в внд% него водного раствора, 447 кг мочевипны производят перемешивание до растворениямоче вины. Затем вводят кг едкого натра до достижения рН 8,5-9,0. Процесс в даль нейшем осуществляют аналогично описанному JB примере 1 за исключением того, что стабилизацию проводят при дооа вленин° к полученной смоле 8О кг этилсжого спирта. Свойства готовой смолы аналогичны описанным в примере 1. Получение комплексного отвердителя. Готовят смесь компонентов в аппарате емкостью 2м в соответствии с рецептурой, кг: Мочевина620 . Хлористый аммоний14О Тиомочевина 43 Вода65О Перемешивание проводят до образования гомогенного раствора. Свойства отвердителя аналогичны описанным в примере 1. Полученный отвердитель в дальнейшем используют в композиции связующего в количестве 20 вес.ч. на 1ОО вес.ч. смолы. Пример 3. Получение смолы. В реактор емкостью 10 л, снабженный мещалкой и обратным холодильником, загружают 1,6 кг фенола, содержащего 6% воды, 3,86 кг формалина, О,14 кг мочевины и 0,015 кг 4OV-Horo едкого натра. Процесс в дальнейшем осуществляют аналогично описанному в примере 1. Для нейтрализации вводят 0,ОЗ кг фосфор юй кислоты и О,ОЗ кг глицерина. После сушки в гото45-5О

57-60 7О-75 71-77

Таблица 1

1ОЗ-1О6 i5du.l54 вую смолу вводят 0,045 кг этилового спирта. Получение комплексного отвердителя. В аппарат емкостью 10 л загружают 3 кг мочёвины, 0,6 кг хлористого аммония, 0,195 кг тиомочевины и 3 кг воды. Смесь перемешивают при 35-40 С до получения однородного раствора. При получении композиции к 100 вес.ч. смолы добавляют 25 вес.% комплексного отвердителя. Смола, стабилизированная этиловым спиртом, обладает свойствами при хранении, приведенными в табл. 1. КомпоЕшиия связуюш о. в зависимости oi содержания отвердителя имеет характеристики отверждения, приведенные в табл. 2. На оснсаании указанной композиции связующего изготсжлены песчаносмоляные смеси для литейных стержней по следующей рецептуре, вес.ч.: Песок10О Композиция связующего2-3,5 Смесь для стержней обладает стабильностью свойств при хранении, что видно из табл. 3. Изготовление стержней проводят на стержневой машине в обогреваемых стержневых ящиках при 21О-260°С. Полученные стержни не осыпа1ртся и имеют чистую гладкую поверхность. Стержни полученные с применением указанной композиции связующего при температуре отверждения 260°С имеют прочность на растяжение, приведенную в табл. 4. В дальнейшем стержни используют для олучения стальных и чугунных отливок. Готовые отливки обладают высоким качеством, имеют ровную поверхность без ;хефактов и нутри не содержат газовые раковины.

Время желатиниаации, сек

8 12 16 20 24 25 68-70 Текучесть, сек Прочность на сжатии в сыром состоянии, 0,О47-0,О5 кгсуч:м

Таблица 2

Количество отвердителя, % к смоле

5О-55 25-30 26-28 23-26 22-25 22-25

Табпица 3 6О-65.50-55 50-55 0,042-О,О5 0,04-О,О45 О,О40-0;О45