Связующее для формовочных и стержневых смесей и способ его приготовления Советский патент 1983 года по МПК B22C1/24 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к формовочным и стержневым материалам для изготовления форм и стержней.

Известно литейное связующее КО, представляющее собой раствор в уайтспирите кубовых остатков от дистилляции жирных кислот. Однако это связующее имеет низкую вяжущую способность. Например, прочность на разрыв Ьтержневой смеси не превышает 10-12 кгс/см 1 .

Наиболее близким по техническому существу и достигаемому результату является связующее, содержащее, вес.ч.:

Талловый (сульфатный)

пек55

Абиетиновая смола, об- работанная 0,05 вес.ч. солями железа30Растворительтерпентин 15 Способ получения данного связующего заключается в смешивании предварительно нагретого таллового пека с растворителем-терпентином и с абиетиновой смолой, обработанной сиккативами железа 2 .

Входящие 8 состав указанного связующего терпентина дефицитны, имеют высокую стоимость и оказывают сильное раздражакяцее влияние .. на кожный покров, вызывая его экзему.

Целью изобретения является уменьшение токсичности и себестоимости . связующего.

Цель достигается за счёт того, что в качестве растворителя таллового пека используются углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты или их смеси с температурё1ми кипения 30-253°С и плавления от -130°С до 6,6°С при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Талловый пек 50-90 Углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты или их

смеси10-50

Целесообразно для этих целей ис пользовать в связующем омыленный щелочами талловь)й пек.

Отличие способа, позволяющее приготовить новое связующее, состоит в том, что раствор тгшлового пека выдерживают в течение времени, приводящего к повышению его вязкости 5 в 2-3,5 раза больше по сравнению с вязкостью, полученной непосредственно по окончании растворения таллового пека.

Для связующего по изобретению 10 по начальным буквам основного его ингредиента таллового пека принято название ТОП.

Талловый пек, известный под названием сульфатного пека, являчэтся побочным продуктом ректификации или дистилляции таллового масла,, получаемого при сульфатной или нату тронной варкедревесины. Большая Q часть пека образуется благодаря этерификации гидроксилсодержащих соединений со смоляными и жирными кислотами таллового масла. Пек в основном состоит из смоляных, жирных кислот, находящихся в полимеризованном состоянии, и окисленных веществ.

Типичными представителями углеводородов являются такие продукты: 0 как петролейный эфир, экстракционный бензин уайт-спирит, соль вентнафта, бензол, толуол, этилбензол и др.

5 Наиболее распространенными спиртами, отвечающими требованиям литейной технологии, являются этиловый пропиловый, изопропиловый спирт, циклогексанон и др. Кетоны в ряду широко выпускаемых продуктов пред0ставлены прежде всего ацетоном.

К классу известных растворителей следует отнести этиловые, /бутиловые, эфиры уксусной кислоты: этйлацетаТ; бутилацетат.

5 Указанные выше -материалы выпускаются также в различном сочетании один с другим. Например, гранитоль обувной состоит из бензина, спирта, ацетона; растворитель марки РС-1 0 из смеси толуола, ксилола, бутилацетата; растворитель 646 включает в себя эфиры, кетоны, спирты и углеводороды и т.д.

Проведенными исследованиями установлен оптимальный состав связующего, который приведен в табл. 1, физико-механические и технологические характеристики смесей со,связующими (составы по табл. 1) приве-,

дены в табл. 2.

Таблица

1. Связующее для формовочныхи стержневых смесей, включающее тал- ловый пек и растворитель/ о т л и- ч'а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения его токсичности и себестоимости, в .качестве растворителя оно содержит углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты , или их смеси с температурой кипения 30-253''с и температурой плавления от -130^С до 6,6''С при следующем соотношении ингредиентов,вес.%: Талловый пек ' 50-90 Углеводороды . . , или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси10-502.Связующее по п. 1, о т л -и- чающееся тем, что оно содержит талловый пек омыленный.3.Способ приготовления связую- .щего по п. 1, включающий введениерастворителя в предварительно, расплавленный талловый пек при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что раствор таллово- го пека выдерживают в течение времени , приводящем к повышению его вязкости в 2-3,5 раза больше по сравнению с вязкостью, полученной по'.'окончании растворения таллового пека.сл0500 *^О5^со

-40-51 85 50 70 90 70 -50 -14,95 - - - 160-180

- 0,05- -- 130-200 От-50 до-6 J 3010 60-125 От-95 до-57 -- 30

зо-бО От-130 до-95 -- -80-140 От-90 до 6 - --114

78

70-75

75 65 70 70

65

Р

25 - 35

30- 30

35

70 70 75 65 60 75

Спирт этиловый

Спирт изопропиловый

Циклогекса1{он

Этилбенэол

Этилацетат

Бутилацетат

Ацетон

Диклогексан

Тетрадекан

бензол

Омлленный талловый пек

Продолжение табл. 1.

70 70 70 70

12

10 25 35

40

15 -. 25

60

о о

о

t о

0 О

ф

К

1в

Н

ш

о I

о

CM

Н 00

V I X I

8

о a

к с

CTI

о

о I

t О

О

t-l N- t-

(U

о I

к

vo

(d ь

о

Ф

ГО CM

vo 0

C4

л

OOCN

es s I

о

о

m I 1

fS

CM ГО

fSCM

«N

I

I

I vo

II

I

о M

Ш M

in

r-«о

о

4

о 0

(M

fM

CMfN

N

(N

n

vo

OO 91

f4

го

r

in

H

гЧ

tH Из табл. 2 следует, что связующее по изобретению обладает более интенсивной скоростью твердения, что способствует сокращению продолжительности отверждения смеси. Достаточная вяжущая способность связующего ТОП достигается выдержкой приготовленного раствора таллового пека в растворителе. При этом длительность вьэдержки ТОП до достижения необходимого эффекта с увеличением температуры его нагрева сокр щается. Способ получения связующего ТОП по изобретению заключается в следующем. В нагретый до 6О-80°С талловый пек при постоянном перемешивании вводят растворитель, например уайтспирит. При этом рекомендуется во избежание в процессе приготовления значительного испарения растворителя температуру пека поддерживать ниже температуры испарения растворителя не менее, чем на lO-lS C. Перемешивание продолжают до полу 1ения гомогенного раствора. Затем раствор пека в течение 5-7 суток выдерживаю до повышения его вязкости по вискозиметру ВЗ-4 с 50-70 с до 100-24 что соответствует увеличению вязкости в 2-3,5 раза. После этого вяз кость связующего стабилизируют, и дёшьнейшее увеличение продолжительности вьщержки связующего при услоэии отсутствия емстественного проlecca испарения (при хранении в изо лированном объеме) не приводит к значительному возрастанию его вязко ти. Нижний предел температуры растворения пека обуславливается необходимостью качественного совмещени

Прочность связующего (по табл. 2) на изгиб, кгс/см через 30 мин сушки при

Прочность смеси на разрыв, кгс/см через 40 мин сушки при (связующее по табл. 2)

75-82

65-70

45-55

18-19

13-15

8-9 компонентоЕ связующего, верхний тем-пературный предел растворения пека устанавливается во избежание интенсивной возгонки растворителя на 10-30°С ниже температуры его испарения. Достаточно интенсивное растворение таллового пека в растворителе и равномерное распределение его по объему раствора при ограниченном содержании растворителя (не более 50%) может быть обеспечено только в случае совмещения растворителя достаточно с жидкотекучим пеком, имеющим вязкость по ВЗ-4 не выше 240 с. Указанную вязкость пека можно достигнуть только при его подогреве до бО-ВО С. Вязкость связующего ТОП 240 с ухудшает перемешивание его ингредиентов и прочностные характеристики формовочной и стержневой смеси. Исходя из необходимости обеспечения жидкоподвижного состояния связукяцего ТОП при хранении, транспортировке и полного его удаления при сушке, (например, в печи при Т 150ЗОО С) растворитель должен иметь температуры плавления не выше 6,бс и температуру испарения не выше 253 С. Приготовление смеси для стержней , и форм на связующем ТОП проводится по обычной технологии. Прочностные свойства смесей со связующим по изобретению приведены в табл. 3. Испытывались смеси, содержащие, вес.%: Песок кварцевый 1КО2-А92 Связующее по табл. 16 Глина огнеупорная2ТаблицаЗ