Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1981 года по МПК B22C1/20 

(54) ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для изготовления форм и стержней из холоднотвердеющих смесей в производстве отливок из чугуна и стали.

Известна холоднотвердеющая смесь l, содержащая, вес.%:

Кварцевый песок 100

Феноло-формальдегидно-фурановая смола

(ФФ-1Ф)3,0

Катализатор (70%-ный водный раствор бензолсульфокислоты)0,5

Предел прочности на сжатие образцов, ВЕдцержанных в стержневом ящике в течение 60 мин,составляет 5,0-7,0 к ГС/см , живучесть смеси 25 мин при температуре окружающей среды 18-20°С,

Основными недостатками указанной смеси являются выделение токсичных мономеров - фенола и формальдегида, высокое содержание смолы в составе смеси и ограниченная доступность феноло-формальдегидно-фурановой смолы из-за дефицитности фенола и фурилового спирта.

Наиболее близкой к предлагаемой смеси по технической сущности и доЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

стигаемому результату является смесь 2, содержащая наполнитель, новолачную феноло-формальдегидную смолу с гидроксилсодержащими группаРш, полиизоцианат и катализатор, в качестве которого могут быть введены соли основного характера (, К2С05 и др.) или портландцемент, феррохромовый шлак, вес.ч.:

10 Огнеупорный наполнитель100Новолачная феноло-формальдегидная смола СФ-015 0,5-5,0

15 Полиизоцианат

(IV-6-03-375-75) 0,005-1,0 Катализатор0,0025-5,0

Ацетон0,5-15

Однако зта смесь выделяет ток20сичные мономеры - фенол и формальдегид,что ухудшает санитарно-гигиенические условия труда.

Недостатком смеси является также ограниченная доступность новолач25ной смолы из-за дефицитности фенола, и, кроме того, использование ацетона, являющегося взрывоопасным и легковоспламеняющимся материалом.

Цель изобретения - улучшение санитарно-гигиенических свойств CMGCH.

30

Указанная цель достигается эа счет того, что смесь, включающая огиеупорный наполнитель, полиизоцианат и катализатор, содержит в качестве органического соединения с гидроксильными группами олигоэфир - продукт оксипропилирования гидролизного лигнина и лигнинсодержащих материалов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Полииэоцианат 0,75-1,25 Олигоэфир - продукт оксипропилирования гидролизного лигнина и лигнинсодержащих материалов 0,75-1,25 Катализатор 0,004-0,1 Огнеупорный наполнитель Остальное Применяемый в смеси олигоэфир представляет собой жидкость с содержанием Гидроксильных групп 1435 ед. и концентрацией водородных ионов (рН) 6,0-9,0.

Олигоэфир не является токсичньам i материалом, так как в своем составе не содержит свободных токсичных мономеров.

Олигоэфирf получаемый оксипропилированием гидролизного лигнина растворимых технических лигносульфонатов или других лигнинсодержащих материалов, сохраняет циклическую структуру этих материалов. Структура основного фрагмента молекулы олигоэфира на основе гидролизного лигнина

Н Н- -0-f CiHj- (}Н-

ЙНз

««х4 ч

н с-к

o- cH2- iH-o3 H

где п - число присоединенных молей окиси пропилена

ЙНз- 1Н-СНг . О

Для приготовления олигоэфира имеется доступная сырьевая база: гидролизный лигнин является многотоннажным отходом гидролизного и биохимического производства. Производство технических лигносульфонатов практически не ограничено.

Олигоэфир получают нагреванием реакционной смеси при 150 -ь 10 С в качаклцемся автоклаве из нержавеющей стали в течение 2-8 ч.

Пример состава реакционной смеси вес.%:

Лигнин (лигносульфонат)20

Окись пропилена 57 Гидроокись калия 0,8 Растворитель - среда , (например вода) 22,2 Физико-химические свойства олигоэфира .

Плотность олигоэфира при 20 С, г/см

Вязкость по Гепплеру при , сП

Средневесовая молекулярная масса 7000-9000 Среднечисловая функциональность 6,0-11,2 Содержание гидроксильных групп,% 14,0-35,0 Содержание метоксил ьныой групп,% 3,0-6,0 В качестве катализатора дЛя предлагаемой смеси могут быть использованы различные аминосодержащие соединения, например, триэтиламин,триэтаноламин, соединения пиридинового ряда, а также оловоорганические соединения, такие как диэтилдикаприлат олова (ДЭДКО) и др.

Катализатор может предварительно смешиваться с олипоэфиром или вводиться отдельно. Для получения оптимальных свойств смеси рекомендуется соотношение олигоэфира и полиизоцианата 1:1.

Порядок приготовления смеси состоит в следующем.

В смеситель дозируется песок и олигоэфир, предварительно смешанный с катализатором, и все перемешивается в течение 1 мин, затем вводится полиизоцианат и смесь дополнительно перемешивается еще 1 мин.

В табл. 1 и 2 приведены примеры составов предлагаемых смесей и их свойства.

Таблица 1

Олигоэфир

0,5

Фе ноло-формальдегидная смоПредел прочности . на сжатие (кгс/см ) после выдержки в ящике в течение

Как следует из табл., введение в смесь 0,75-1,25 мас.% олигоэфира является оптимальным (смеси 2-4); при меньшем содержании его в смеси снижаются прочностные показатели (смесь 1), увеличение его содержания (смесь 5) экономически нецелесообразно, так как приводит к удорожанию смеси.

Смесь опробована и лаборатории связующих материалов ВНИИлитмаш.

Испытания смеси при производстве опытных образцов (стержней) показывают, что прочностные свойства с течением времени холодного отвержде0,75 1,0 1,25 1,3

Таблица 2

ния находятсй на уровне свойств известной. Преимуществом предлагаемой смеси, по сравнению с известной, является отсутствие выделения токсичных мономеров: фенола и формальдегида на всех стадиях технологического процесса изготовления отливок, что позволяет улучшить условия труда в литейных цехах.

Кроме того, преимуществом предлагаемой смеси является использование в качестве органического соединения с гидроксильными группами, взамен дефицитной новолачной феноло-,

формальдегидной смолы,олигоэфира/ 785 для приготовления которого имеется доступная сырьевая база - гидролизный лигнин. Как следует из табл.2, смесь с ,содержанием 0/75-1,25 мас.% олигоэфира имеет необходимую скорость отверладения в закрытом объеме (при выдержке в оснастке).достаточную прочность при растяжении. При меньшем содержании олигоэфира снижаются прочностные свойства. Увели чение его содержания экономически нецелесообразно. Реализация изобретения позволяет изготавливать формы и стержни для чугунных и стальных отливок в массовом и серийном производстве при улучшенных санитарно-гигиенических уеловиях труда. Формула изобретения Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, органическое соединение с гидроксильными группами,Полиизоцианат и катали8затор, отличающаяся тем, что, с целью улучшения санитарногигиенических условий труда, в качестве упомянутого органического соединения смесь содержит олигоэфир - продукт оксипропилирования гидролизного лигнина и лигнинсодержащих материалов при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Полиизоцианат 0,75-1,25 Олигоэфир - продукт оксипропилирования гидролизного лигнина и лигнинсодержащих материалов 0,75-1,25 Катализатор 0,004-0,1 Огнеупорный на полнитель Остальное Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 1. Колотило Д,И.,Носолевич Н.И. Фурановые связукяцие формовочных композиций. К., Наукова думка, 1972, с. 91. 2. Авторское свидетельство СССР № 603184, кл. В 22 С 1/22, 1976.