Смесь для изготовления литейных форм иСТЕРжНЕй гОРячЕгО ОТВЕРждЕНия Советский патент 1981 года по МПК B22C1/22 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам иесчано-смоляны смесей, используемых для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке. В практике литейного производства широкое применение получили песчаносмоляныё смеси горячего отверждения на основе термостойких и высокореакционноспособных олигомерных (полимерных) связующих, в большей степени карбамид- но-фурановых, и катализаторов отверждения кислотного действия. Применение раз личного типа катализаторов отверждения позволяет в широких пределах регулировать такие важные технологические параметры смеси, как живучесть и текучесть, и играет немаловажную роль в улучшении физико-механических характеристик песча но-смоляной смеси. Однако в процессе or верждения таких вьтсоконаполненных полимерных систем, какими являются смеси, йбравуются жесткие и довольно хрупкие структуры с большими внутренними на- пряжениями, с повышенной | гигроскопичностью, что приводит к резкому снижению горячей и холодной прочности от- вержденных смесей и значительным потерям прочностей в процессе их хранеывя. С Целью обеспечения более благопрвяг ных условий отверждения смеси и улучшеония ее технологических и физико-мекани ческих свойств в ее состав кроме основа ных компонентов - наполнителя, связую- щего и отвердителя, вводятся различные добавки. Известны смеси, в которых в качестве добавок, увеличивающих скоррсгь or- верждения высок(жаполненных систем на основе фенолформальдегидных олнгомеров, применяются фенолы или многоатомные спирты Til. Известна также смесь на основе этнл- силикатного связующего, в которой, с целью увеличения живучести смеси и проч ностных показателей в процессе ее огвер ждения, используется простой олнгоэфир Лапрол 16О1-2-5О 2.

383

Известно испольсзование азотнокислых и сернокислых солей металлов, с целью снижения гигроскопичности смесей на основе карбамицных связующих sj .

Известна широко используемая в практике смесь горячего отверждения, содержащая наполнитель, карбамицно-фурановое связующее и катализатор отверждения. Катализатор отверждения представляет собой комплексный отверцитель на основе ортофосфорной барды и воды. Промышленное название ЛОФ-А (ТУ-6-О5-1367-71) f 4Тл Однако эта смесь обладает повышенной гигроскопичностью (до 30%) и пониженной пластичностью за счет высоких внутренних напряжений, что снижает прочностные показатели форм и стержней при их, хранении, имеет сравнительную низкую (до 30-40 с) скорость отверждения и недостаточную для крупносерийного производства живучесть (2-3 ч). Все эго отрицательно сказывается на качестве получаемых отливок - искажаются размеры отливок, наблюдаются просечки и ухудшение качесгва поверхности, не обеспечиваются достаточная производительность трзда при массовом крупносерийном производстве.

Известна также смесь на карбамидно- фурановом связующем, которая обладает хорошей пластичностью и низкой гигроскопичностью за счет введения в её сое; тав низковязкого минерального масла в сочетании с сульфитно-спиртовой бардой LSJ

Однако каждая из вышеприведенных смесей не обладает одновременно всем требуемым для литейного производства комплексом свойств: повышенной термостойкостью и низким газовыделением, достаточной живучестью и высокой скоростью отверждения, высокими йрочностными показателями не только при изготовлении форм и стержней, но и в процессе их хранения, т. е. пониженной гигроскопичностью.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь на фурановом олигомере с олигомерным отвердителем, которым является проаукт сульфофенола и формальдегида или их растворы 30- 90%-ной конденграци 1 в воде или в сульфитно-спиртовой барде с показателем кислотного ч исла 90-28 мл К ОН / г б.

Однако эта с:лесь имеет недостаточну}& прочность. .

Цель изобретения - повышение прочности при достаточной пластичности и пониженной гигроскопичности.

534

Поставленная цель достигается тем, что смесь на карбамидно-фурановом связующем с катализатором отверждения дополнительно содержит олигооксипропилен гликоль или олигооксиэтиленгликоль или блок-сополимер этиленгликоля с пропиленгликолем с молекулярным весом 200-500О на основе моноолов, диолов или триолов при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Карбамидно-фурановое

1,5-3,0 связующее

Катализатор отвержде0,15-1,0 ния

Олигооксипропилен- гликоль или олигооксиэтиленгликоль или блок-сополимер этиленгликоля с пропиленгли- указанного молекулярного веса и функО,ОО7-0,О45 циональности Огнеупорный наполниОстальное. тель

Указанные олигооксигликоли относятся к простым олигоэфирам.

Общее промышленное название простых, олигоэфиров - Лапрол и в зависимости от молекулярного веса и функциональности (диол или триол) они выпускаются различных марок Лапрол-1002 (олигооксипропиленгликоль), Лапрол-202 (олигооксиэтиленгликоль), Лапрол-5ООЗ (блок-сополимер этиленгликоля с пропиленгликолем) и др.

Первая цифра означает молекулярный вес, соответственно 1000 и 5000, последняя цифра - функциональность, соответственно диол и триол).

Олигооксипропиленгликоль с молекулярным весом 2ОО-5ООО: а) на основе диола

СИ-CH OfCH,-CH-o)-4

осн

1

okw - и

CW- СН,

где п 6,5 - 75.

б) на основе триолов

СН 04,,-СН OJ CH-СН-Q)j; И

ц

сн о -{tH -cw-off cH -cH o),; и

1СИ,

сц о4си -сн-оуси сн-о)и

сн„

гцо п 23--2

М- 3-4. Огличигельная особенность действия простых олигоэфиров обусловлена их структурой. Как олигомерные продукты они имеют длинные макромолекулярные линейные цепи. Добавленные в небольших количествах {до 1,5% к связующему) он способны проникать между его макромолекулами и направленно изменять в процессе отверждения надмолекулярную стру туру полимера. При этом, обеспечивается высокая степень отверждения связующег и снижение внутренних напряжений в сис теме. В качестве карбамидно-фурановых свя зующих могут использоваться олигомеры КФ-90, КФ-40, Фуритол-107, Фуритол125 и др. В качестве катализаторов отверждени могут быть использованы различные катализаторы кислотного действия - минеральные кислоты, соли сильных кислот, ароматические ь олигомерные сульфокис- лоты и др. В качестве огнеупорного наполнителя может использоваться кварцевый песок, цирконовый песок, графит и др. Наряду с этим в смесь могут вводить ся уже используемые в практике литейного производства, так называемые, тех нологические добавки - окись железа, стеарат кальция, масло ВИ-4, графит. Смесь готовят следующим образом. В смеситель засыпается кварцевый песок, затем вводится катализатор и смесь перемешивается 1-2 мин, после чего вводится связующее, содержащее простой олигомер, и смесь перемешивает ся еще 1-2, мин. Приготовленная смесь отверждается в оснастке при 200-250 С в течение 7-70 с, в зависимости от габаритов стержней или форм. Гигроскопичность оценивают по падению прочности образцов после их выдерж ки в смеси с влажностью 5% в течение 6О мин. Пластичность отвержденной сме си оценивают по отношению удлинения образца при растяжении к. разрушающей нагрузке (мм/кг). Прочность при растяжении оценивают на стандартных образцах восьмерках отвержденных при 220°С и времени отверждения 30 с. испытанных в горячем состоянии (в момент извлечения из ящика и в холодном состоянии (по истече- 36 НИИ 1,5-2,0 ч после извлечения из ящика) . Скорость отверждения определяют по времени отверждения, соответствующему максимальной прочности на разрыв образцов, испытанных в холодном состоянии. Газотворность определяют по количеству выделившихся летучих продуктов при нагревании образцов до в течение 6О с в пересчете на 1 г связующего. Таким образом, применение в качестве добавок к песчано-смоляным смесям горячего отверждения простых олигоэфи- ров с молекулярным весом 200-5ООО и введение их в смесь совместно со связующим (0,5-1,5 вес.% к связующему) позволяет на 20-30% увеличить горячую и холодную прочность отвержденной смеси, позволяет до минимума снизить гигроскопичность смесей, о чем свидетельствует отсутствие разупрочнения образцов при их выдерживании во влажной смеси, увеличивает (на 20%) пластичность смеси. Это, с одной сторсжы, обеспечивает точность размеров получаемых отливок, с другой - уменьшает образование просечек при отливке металла. Введение добавки способствует снижению времени отверждения смеси (до 20-30 с), что повышает производительность и снижает энергозатраты.- Применение простых олигоэфиров позволяет снизить количество вводимых в смесь сея-. зующего л соответственно катализатора, что очень важно с точки зрения экономии дефицитного фурилового спирта и снижения себестоимости смеси, а также способствует снижению газотворности и улучшению условий труда. При этом обеспечивается возможность использования целого ряда отвердителей или катализаторов кислотного действия, что позволяет в широких пределах регулировать живучесть смесей и скорость их отверждения. Внедрение изобретения не требует дополнительных капитальных затрат и весь процесс изготовления форм и стержней может осуществляться на уже имеющемся оборудовании. В табл. 1 представлены составы смесей, в табл. 2 - их свойства. Из табл. 1 и 2 следует, что предлагаемая смесь обладает высокими физикоеханическими и технологическими свойтвами. 13 Формула изобрете Смесь для изготовления литейных форм, и стержней горячего отверждения, включающая огнеупорный наполнитель, карб.амицно-фурановую смолу, катализатор отверждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее прочности при достаточной пластичности и пониженной гигроскопичности, смесь дополнительно содержит олигооксипропиленгликоль или олигооксиэтиленгликоль или блок-сополимер этиленгликопя с пропиленгликолем с молекулярным весом 20О-5000 на основе моноолов, диолов или триолов при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Карба мидно-фурановое йвязующее1,5-3,0 Катализатор отверждения0,15-1,0 Олигооксипрэпиденгликоль или олигооксиэтиленгликоль или блоксополимер этиленглико- 831333 я 5 п 10 кл М 15 по кл. М 20 по кл. по 25 25 20 ля с пропилен1-ликолом, указанного молекулярного веса и функциональности0,О07-0,О45 Огнеупорный наполнитель Остальное. Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 1669927, С 08 U 61/10, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 522890, кл. В 22 С 1/00, 1975. 3.Авторское свидетельство СССР заявке № 2348702/О2, В 22 С 1/ОО, 1976. 4.Авторское свидетельство СССР 387777, кл. В 22 С 1/00, 197О. 5.Авторское свидетельство СССР заявке № 2467767/О2, В 22 С 1/22, 1977. 6.Авторское свидетельство СССР заявкам № 258203О/02 и 2031/02, кл. В 22 С 1/22, 02.78.