Смесь для изготовления литейных стержней и форм Советский патент 1982 года по МПК B22C1/12 

как карбамидные, карбамидно-фурановые с содержанием фурилового спирта менее 20%. Введение даже минимального, согласно нрототипу 6, количества кислоты (0,0005 вес. ч.) приводит к довольно быстрому отверждению без подогрева стержневой смеси (см. пример 11). С повь1шени,ем количества кислоты скорость отверждения еще больше увеличивается и живучесть смеси сокращается (см. иримеры 16, 17).

Для ускорения отверждения смесей, включающих карбамиднофенолфурановые и карбамидно-фурановые смолы с содержанием фурилового спирта более 20%, требуется вводить кислоты всего 0,0005- 0,006 вес. ч. на 1,5-2,5 вес. ч. смолы, что обеспечивает живучесть смеси 4-6 ч. Атак как содержание в смеси кислоты мало, то эффект ускорения отверждения этих смесей реализуется главным образом в части повышения скорости отверждения в недостаточно прогреваемой сердцевине изделия за счет снижения температурного порога отверждаемости связующего. В результате этого существенно повыплается полнота отверждения в массе изделия, повышается его прочность после полного охлаждения, так называемая холодная прочность. Горячие же прочности, характеризующие скорость отверждения связующего при действии катализатора, сокатализатора и нагрева, оиределяются в основном количеством взятой соли и ее активностью по отношению к смоле.

Таким образом, недостатком смеси-прототипа является то, что повышение скорости ее отверледения сопряжено с потерей живучести.

Целью изобретения является повышение скорости отверждения горячетвердеющих смесей, повышение прочности при отверждении в горячей и холодной технологической оснастке при сокращенном расходе меди.

Цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных стержней и форм, включающая огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, катализатор - соль меди, дополнительно содержит, по крайней мере, одну соль металла, выбранного из группы, содержащей алюминий, железо, хром или, по крайней мере, две соли металлов, один из которых выбран из указанной группы, а другой из группы, содержащей никель, олово, цинк, при следующем соотношении ингредиентов, вес. ч.: Огнеупорный наполнитель100

Синтетическая смола1,0-2,5

Соль меди0,005--0,15

Соль металлов из вышеуказанных групп0,005-0,15

В качестве сокатализатора смесь может содерл ать хлористый алюминий, азотнокислый алюминий, хлорное железо, хлорный хром, смесь хлористого алюминия с хлорным железом, другие соли и смеси солей металлов из группы, в которой содерлсится алюминий, железо, хром.

В качестве сокатализатора смесь может также содержать хлористый никель в сочетании с хлорным железом, хлористый цинк с азотнокислым алюминием и хлориым хромом, хлорное олово, хлористый никель с азотнокислым железом, хлорным хромом, хлористым алюминием и другие сочетания соли (солей) металлов указанных групп.

Одним из широко доступных источников сырья для сокатализатора мог)т быть отработанные гальванические и травильные растворы, растворы шламов гальванических процессов, отходов порошкообразных металлов и стружки в кислотах. Такие растворы наряду с солями различных металлов содержат соли меди. В этом случае катализатор - соль меди в состав смеси отдельно может не вводиться.

Лучшие результаты по скорости отверждения и физико-механическим показателям имеют место, когда соотношение соли (солей) меди к соли (солям) сокатализатора (сокатализаторам) лежит в пределах 1-4 : :4-1.

Смесь моЛсет содерЛсать активатор - кислоту. Введение активатора позволяет ускорить Процесс отверждения в массе изделия при нагреве и без нагрева и сократить количество катализатора и сокатализатора. Наиболее целесообразиым является введение активатора в смеси, перерабатываемые по холодной оснастке, но и смеси для горячих ящиков могут включать некоторое количество активатора в зависимости от вида нрименяемой смолы.

Для равномерного |зснределения в смеси катализатор и сокатализатор можио вводить в виде раствора, например в воде, спирте, в разбавленной соляной, азотной, кислоте, в смеси этих кислот. Для повышения сухого остатка раствора он может содерл ать сзльфитно-спнртовую барду, сульфитно-спиртовую бражку, мелассу и т. п. вещества.

Количество сокатализатора определяется в каждом случае в зависимости от вида синтетической смолы, соли меди, наличия активатора, назначения смеси и условий ее переработки. Снижение содерл ания сокатализатора ниже 0,005 вес. ч. не дает ощутимого ускорения отверждения, увеличение его количества свыше 0,15 вес. ч. иецелесообразно в связи с возможной потерей свойств смеси в процессе ее приготовления из-за быстрого высыхания, а также по экономическим сообрал ;ениям.

В качестве синтетической смолы в смеси по изобретению могут применяться карбамидные, фенолформальдегидные, карбамидно-фенольные, карбамидио-фенолфурановые, карбамидно-фурановые смолы, их различные комбинации и модификации, например выпускаемые отечественной промышленностью смолы КФ-40, КФ-35, КФ-90, ФПР-24, фуритол-107, фуритол-125 и др.

В смесь по изобретению дополннтельно могут быть введены различные технологические добавки, такие, как мочевина, окись

железа, графит, стеарат кальция, жидкое мыло и др., в зависимости от требований к стержням и отливкам.

Составы смесей согласно изобретению приведены в табл. 1, физико-механические и технологические свойства в табл. 2 и 3.

Таблица 1

Пример,

№

Огнеупорный наполнитель100 Карбамндно-феиольная смола2,0

Сернокислая медь0,08

Хлорное железо0,01

Азотная кислота0,0040

Соляная кислота0,0040

Огнеупорный аполнитель100

Карбамидно-фурановая смола1,0

Азотнокислая медь. .0,04

Хлорный хром0,04

Азотная кислота0,0006

Огнеупорный наполнитель 00 Карбамндно-фурановая смола2,0

Азотнокислая медь0,02

Хлорный хром ,0,15

Соляная кнслота0,0068

Огнеупорный наполнитель,ЮО

Карбамидно-фурановая смола2,0

Хлорная медь0,06

Хлорное железо0,04

Хлорный хром0,02

Огнеупорный наполнительЮО Карбамидно-фурановая смола2,0

Азотнокислая медьoil5

Хлорное железо0,04

Хлорный хром0 04

Соляная кислота0,012 Свойства смесей, отверждаемых в нагреваемой оснастке

8

Продолжение

Состав

Ингредиенты смеси, пес. ч.

Таблица 2

Холоднотвердеющие смеси

Таблица 3 Газопроницаемость смеси ио изобретению 160-200 ед. Газотворность смеси составляет 5,7-15 CMVr. Из табл. 2 и 3, где приведеиы свойства смесей, видно, что введеиие наряду с катализатором - солью меди сокатализатора, иредставляюи1,его собой соль или смесь солей металлов (согласно изобретению), нозволяет увеличить скорость отверждения горячетвердеющих смесей и достичь высоких физико-механических показателей в горячем и холодном -состоянии отверждеиных образцов ири меньшем расходе соли меди, чем в ирототипе. Так, в смесь по изобретению достаточно ввести 0,015-0,04 вес. ч. соли меди ири переработке смесей по нагреваемой оснастке и 0,02-0,12 вес. ч. для холоднотвердеющих смесей, чтобы получить физико-механические характеристики, не уступающие составам, не содержащим сокатализатора при введении соли меди в пределах 0,03-0,125 г для горячетвердеющих и 0,09-0,2 вес. ч. - для холоднотвердеющих смесей согласно прототипу 6. Причем достигаемый эффект ие является аддитивным, а имеет взаимноусиливающий (синергический) характер (см. табл. 4). Таблица 4 Из табл. 5 видно, что при равных количествах введенной соли лучщие результаты получены на хлорной меди. Однако нрн. смешивании двух солей, несмотря на то, что хлорной меди стало вдвое меньще, а хлорное железо не равноценное ей по скорости отвержп,ения и достигаемым свойствам, физико-механические характеристики смеси улучшаются даже по сравнению со смесью, отверждаемой одной хлорной медью. При введении двух солей сокатализаторов скорость Отверждения еще вышё и физикомеханические свойства отвержденных образцов существенно выше по сравнению с результатами на индйвнДуальных солях, в TOV числе и на хлорной меди. Обнаруженный авторами .эффект ускорения отверждения за счет введения сокатализатора позволяет не только снизить расход меди, ио и значительно расщирить источники сырья для получения катализатора и сокатализатора. Практически для этих целей могут использоваться любые медьсодержащие отходы металлов или соединения металлов: медная, оловянная, бронзовая стружка, отходы иорощковой металлургии, отработанные растворы и шламыгальваннческих процессов и т. п. После растворения в кислоте металлы, окиси или гидроокиси металлов переходят в соли, которые являются активными отвердителями синтетических смол как при повыщениой, так и обычной температуре. Производство таких катализаторов легко может быть организовано на любом заводе, что позволит иметь низкую себестоимость и решит проблему использования отходов металлов, многие из которых в настоящее время идзт в отвал, напоимершламы гальванических процессов. Смесь может перерабатьшаться на любых известных стержневых мащинах: пескодз вных, пескострельиых, при заполнении стержневых ящиков засыпкой. Применение указанных смесей эффективно в процессах с продувкой нагретым воздухом. Применение катализатора в сочетании с сокатализатором для отверждения карбамидиых, карбамидно-фенольных, карбамидно-фенолфур ановых, карбамидно-фурановых смол может осуществляться не только в сочетании с огнеупорным наполнителем, но и в сочетании с другими видами наполнителей, например стекловолокно, древесная мука, стружка, щлак и др. или без наполнителей в различных областях производства. Формула изобретения Смесь для изготовления литейных стержней и форм, включающая огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, соль меди в качестве катализатора, ртличающаяся тем, что, с целью повышения ее скорости отверждения и прочности при отверждении в горячей и холодной технологичеII

ской оснастке при сокращенном расходе меди, она дополнительно содержит, по крайней мере, одну соль металла, выбранного из группы, содержащей алюминий, железо, хром или, по крайней мере, две соли металлов, один из которых выбран из указанной группы, а другой из группы, содержащей никель, олово, цинк, при следующем соотнощении ингредиентов, вес. ч.: Огнеупорный наполнитель100

Синтетическая смола1,0-2,5

Соль меди0,005-0,150

Соль металлов из вышеуказанных групп0,005-0,150

12

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

6.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2456984/02, кл. В 22С 1/22, 1977.