Связующее для изготовления литейных форм и стержней,отверждаемых в холодной оснастке Советский патент 1987 года по МПК B22C1/22 

Изобретение относится к области литейного производства и касается . связующего для холоднотвердеющей стержневой или формовочной смеси. В настоящее время для изготовления литейных форм и стержней нашли применение холоднотвердеюиу4е смесИ, содержащие в качестве связующего фенолоформальдегидные, мочевиноформаль дегидные, фурановые синтетические смолы. Например, для стального лить применяются смеси, связующими в кото рых служат фенолоформальдегидные (ОФ-1) и фенолофурановые (ФФ-1Ф) смолы. Для обеспечения необходимых прочностных свойств расход смолы в этих смесях составляет 2-3 мас.%, что при водит к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда и к высокой стоимости смеси. Для устранения этих недостатков применяются модификаторы смол - силаны, позволяющие получить требуемые прочностные свойства при меньшем содержании в смеси связующего . Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности к достигаемому результату является связующееj включающее синтетическую смолу поликонденсационного типа и силан с общей формулой R (CH4)Si(OR ),, где п - 1 - 3, R - реакционноспособная функциональная группа, обычно связанная с атомом кремния чере алкильную цепь, наприме р про пиленовый радикал (СН); R - углеводородный радикал с чис лом атомов углерода от 2 до 3 Количество такого силана, вводимо го в смолу для модифицирования, составляет 0,2-1,0% от массы смолы. Для связующих на основе фенолофурановых им мочевийофурановых смол ис пользуется силан с функциональной аминогруппой (NHj), например, для смолы ФФ-1Ф 0,5-1,0% (от массы смолы силана АШ-9 (гамма-аминопропилтриэтоксилан-Ш2(СН2)81()) , а для фенолоформальдегидных смол - силан с феноксигруппой (); например, для смолы ОФ-1 0,2-0,5% (от мае сы смолы) силана 112-23 (гамма-фенок сипропилтриэтоксш1ан-С Н50(СН2)з-Si(OC Н )) . 4 Связующее, модифицированное указанными силанами, имеет ограниченный срок хранения из-за гидролиза силана в смоле. Вследствие гидролиза по мере хранения снижается, а затем полностью исчезает модифицирующий эффект, т.е. уменьшается прочность смеси. Поэтому введение силанов не может быть осуществлено на заводах, производящих смолы. Кроме того, из-за потери модифицирующего эффекта в течении 56 дней возникает необходимость .в частых приготовлениях партий связующего, что снижает производительность труда, приводит к дополнительным энергозатратам и увеличивает расход силана. Оптимальным можно считать такую продолжительность сохранения модифицирующих, свойств силана, которая бы совпадала с жизнеспособностью смолы, составляющей от 3 до 6 месяцев. Целью изобретения.является повышение стабильности связующих свойств модифицированной силаном смолы в условиях ее хранения в течение до 4 месяцев. Для достижения поставленной цели связующее для- изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых в холодной оснастке, включающее синтетическую смолу поликонденсЗционного типа и сипан, содержит в качестве силана соединение с общей формулой R (CH4)Si(OR), где п - целое число от 1 до 3, R-феноксигруппа, Rалифатический углеводородный радикал с числом атомов углерода от 5 до 10 и с разветвленной структурой при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Синтетическая смола поликонденсационного типа99,0-99,8 Силан упомянутого строения0,2-1,0 Связующее по изобретению содержит в качестве силана упомянутого строения гамма-феноксипропилтриизоамилоксисилан или гамма-феноксипропилтри- (бета-этилгекснлокси)силан. g качестве синтетической смолы связующее по изобретению содержит термореактивный продукт поликонденсации формальдегида с фенолом и/или с фуриловым спиртом и/или с карбамидом. Стабильность модифицирующего эфФекта при хранении силанизированной 380 смолы практически не зависит от содержания силана в связующем и определяется его гидролитической устойчивостью. Поэтому пределы содержания .силана в смоле выбраны только исходя из его упрочняющего действия: при содержании силана ниже нижнего предела его упрочняющее влияние проявляется в слабой степени, а при содержании его вьше верхнего предела дальнейшего 10 еле усиления упрочняющего влияние не наблюдается при одновременном возрастании себестоимости связующего. Благодаря изменению, внесенному в строение углеводородного радикала R, связанного через атом кислорода с атомом кремния (вместо 2-3 атомов углерода в R согласно известному техническому решению, в связующем по изобретению силан содержит R разветв-20 ленного строения с 5-10 атомами угле рода), достигается необходимая гидро литическая устойчивость силана и ста билизация сиязующих свойств модифици рованной ci-uiaHOM смолы. Описываемые силаны синтезируют из соединения, содержащего алкоксильную группу pCjHj. или у кремния путем реакции переэтерификации с более высококипящим спиртом, имеющим разветвленный алкоксильный радикал. Так, например, из J-феноксипропилтриэтоксисилана и изоамилового спирта получают у -фенсУксипропилтриизоамилоксисилан со следующей структурной формулой (CH).( . Аналогично с использованием я 1-этш1гексилового спирта получают у-феноксипропилтри(/5-этилгексилокси) силан со следующей структурной фор-. CgHyO(CH2).,jCH(C.H5.)C4Hj,, Возможно также использование сила нов аналогичного строения с эпоксиили глицидокси- функциональными концевыми группами (R). Связующее согласно изобретению готовят путем перемешивания силана со смолой в течение 30-60 мин в зави симости от объема массы. Характеристикой изменения модифицирующего эффекта силана при хране154 НИИ связующего являются прочностные свойства (прочность на сжатие, осыпаемость) смеси, приготавливаемой на этом связующем. В качестве показателя нарушения стабильности прочностных свойств связующего принята продолжительность его хранения, пру. которой прочность на сжатие (измеренная через 2 ч поприготовления смеси) уменьшается на 50%. Изобретение иллюстрируется следующим примером. В таб;:ице 1 приведены составы связующего №№ 1-5 по изобретению и № 6 согласно известному техническому решению. В таблице 2 приведены составы холоднотвердеющих смесей, полученные с модифицированными связующими № 1-6 согласно таблице 1. Свойства смесей при различной продолжительности выдержки модифицированных связующих №№ 1-6 (составы - см. табл. 1) приведены в таблице 3. Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что преимуществом связующего по изобретению является высокая продолжительность сохранения модифицирующего эффекта силана (3-4 нес.), практически совпадающая с гарантийным сроком годности смолы, в то время как для связунлцего в соответствии с известным техническим решением: сохранение модифицирующего эффекта составляет не более 7 дней. Стержни и формы, изготовленные из смеси на связующем в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы для получения отливок из стали, чугуна и цветных металлов. Технико-экономические преимущества настоящего изобретения связаны с увеличением срока хранения связующего, модифицированного силаном, и .возможностью централизованного его приготовления при сохранении ранее , достигавшихся преимуществ; повьшения прочности смеси, снижения расхода связующего и т.п., что позволяет увеличить производительность труда улучшить качество отливок и санитарно-гигиенические условия труда.

Т а б л и ц а 1

СВЯЗУЮЩЕЕ /ЩЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, ОТВЕРЖДАЕМЫХ В"ХОЛОДНОЙ ОСНАСТКЕ, включающее синтетическую смолу поликонденсационного типа и силан, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности связующих свойств модифицированной снланом смолы в условиях ее хранения в течение до 4 месяцев, оно содержит в качестве силана крем- нийорганический мономер с общей формулой R'(CHj)^ Si(OR)^ , где п - целое число от 1 до 3j R'-феноксигруппа, R-алифатический углеводородный радикал с числом атомов углерода от 5 до 10 и с разветвленной структурой, при следующем соотношении ингредиентов-, мас.%:Синтетическая смола поликонденсационного типа 99.0-99,8 Силан упомянутого строения0,2-1,02.Связующее по п. 1, о т л и - чающее ся тем, что содержитв качестве силана упомянутого строения гамма-феноксипропилтриизоамилок— сисилан.3.Связующее по п. 1, отличающееся тем, что содержитв качестве силаиа упомянутого строения тамма-феноксипропш1три-(бета- этилгексилокси)силан.4.Связующее по п. 1, отличающееся тем, что в качестве синтетической смолы содержит термрре- активный продукт поликонденсации формальдегида с фенолом и/или фури- ловым спиртом и/или карбамидом.(ЛсСХ)о •^СП4^ 4^

99,8

99,599,099,5 0,2

0,51,0 Наименованиеингредиентов 1

100

100

ванщее

1,0

1,0

99,5

99,5

0,5

0,5

0,5

Таблица2

100 100

100

100

1,0

1,0

2,0 Содержание ингредиентов, мае.ч. в смесях, IZIIZTIZDZI 1213141516 Наименование инг редиеитов 1 .L № 6 (по прототипу) Водный раствор бензолсульфокислоты плотностью 1,28 1,30 г/см 1,0 . Свойства Срок хранения О суток: Прочность на сжатие, кгс/см, через: 2ч20 25 35 24 ч35 45 55 Осыпаемость, %, через 24ч0,2 0,1 0,1 Срок хранения модифицированного связующего 7 сут: Прочность на сжатие, кгс/см, через: . 2ч20 25 25 24 ч35 45 45 Осыпаемость, %, через 24 ч 0,2 .0,1 0,1

Срок хранения модифицированного связующего 3 мес.:

Прочность на сжатие,

кгс/см, через:

2ч

24 ч

18

20 40

24,5

25 38

25 40 65 Содержание ингредиентов, мае.ч. в смесях, №№; L..J.J..L Li1л-.-.:.. - - - - 1,0 1,0 1,0 1.0 0,4 1,0 . Показатели свойств для смесей IW (составы смесей 3 ZJ ZITZIIZ TLZZТ абл иц а 3 см,. табл. 2): 25 24,5 45 82 0,1 0,02 0,1 25 24,5 8 45 82 18 0,1 0,02 0,5 Осыпаемость, %, через 24 ч Срок хранения модифицированного связующего 4 месяца: Прочность на сжатие, кгс/см, через: 2ч Осыпаемость, %, через 24 ч 0,2 17 20 .0,5 0,1 0,15 0,05 18 20 18,5 26 30 65 0,2 0,15 0,05