Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм Советский патент 1982 года по МПК B22C1/22 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам холоднотвердеющих смесей для изготовления литейных стержней и форм. Известны формовочные смеси холодело го отверждения, содержащие огнеупорный наполнитель, карбамидную смолу и кислый катализатор ПЗ Однако указанные смеси обладают низкой термостойкостьо и вследствие этого используется главньм образом при изготовлении стержней для цветного литья. Кроме того, срок использова ния карбамидных смол огранич| ®ается как правило тремя месяцами. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, является холоднотвердею щая смесь для изготовления литейных стержней, содержащая кислый катализатор (1,2 мас.), связующее в виде карбамидной смолы, например, марок УКС или М 19-62 (2 мас.%) в сочетании с модифицирующей добавкой на основе продуктов переработки пентозансодержащего сырья, а именно фуриловым спиртом (0,7 мас.) и огнеупорный наполнитель (остальное до 100 мас.) t2. Данная смесь при оптимальном соотношении ингредиентов позволяет получать достаточные физико-механические свойства. Однако при использовании данной смеси трудно добиться повышенной живучести, которая необходима в процессе изготовления крупных стержней и форм, а также в случае наличия в технологической схеме смесителей периодического действия. Срок использования связующего (смолы сФуриловым спиртом) ограничивается месяцами. Кроме того, они дорогостоящи и фуриловый. спирт дефицитен. Целью изобретения является повышение стабильности связующего при хра-. нении, увеличение живучести смеси и снижение ее себестоимости. Цель достигается тем, что холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм,включающая огнеупорный наполнитель кислый катализатор и связующее в виде карба-i мидной смолы, в сочетании с модифицирующей добавкой на основе продуктов переработки пентозансбдержащего сырья, содержит в качестве указанной добавки кубовый остаток от производства фурилового спирта методом гидрирования фурфурола при следующем соотн шении ингредиентов, мас.: Кислый катализатор0,5-1,8 Карбамидная смола 1,5-2,5 Кубовый остаток от производства фурилового спирта методом гидрирования фурфурола1,0-1,5 Огнеупорный наполниОстальноеКубовый остаток от производства фурилового спирта методом гидриров ния ( обработки водородом) фурфурол представляет собой жидкость темнок ричневого цвета без механических в чений с плотностью при 20°С 1,1301, г/см и имеет следующий примерный химический состав, мас.%: Фриловый спирт 10,0 Метилфуриловый спирт2,0 Фурфурол1,2 Метилфурфурол0,01 Пентандиолы Смолистые веществаПрочие органические Остально примеси Из анализа приведенного выше хи ческого состава кубовых остатков с дует, что по сравнению с техническ фуриловым спиртом они должны рассм риваться как сложная композиция с индивидуальным составом на основе преимущественно пентаидиолов и смолистых веществ, в то время как фура новая часть представлена в них срав нительно скромно (общее ее содержание не превышает 15)Использование кубового остатка фурилового спирта в составе смеси менее 1,0 мас. незначительно увеличивает живучесть смеси и практически не меняет срока стабильности связующего по сравнению с известньм. Повышение количества его сверх 1,5лмас. уже не приводит к существенному увеличению живучести смеси и срока хра9«28нения связующего. Вместе с тем, наблюдается ухудшение санитарно-гигиенических условий труда на участке заливки. Оптимальная добавка кубовых остатков фурилового спирта увеличивает живучесть смеси в З- раза. Регулирование живучести в широких пределах при использовании кубового остатка в составах холоднотвердеющих смесей возможно в связи с присутствием в кубовом остатке фурилового спирта пентандиолов, относящихся к классу многоатомных спиртов. Введе|ние спиртов в смолы способствует этерификации высокореакционных метилольных групп и образованию более стабильных ЭТОКСильных групп. В COOT- , ветствии с изобретением в составе смеси могут быть использованы лобые карбамидные (мочевино-формальдегидные) смолы, способные отверждаться при комнатной температуре в присутствии кислого катализатора (смолы марок УКС, УКС-Л, М-19-62 и т.д .). Смола УКС, например, вводится в пределах 1,5-2,5 мас.. В качестве катализатора в смеси по изобретению могут применяться органические и минеральные кислоты (бензолсульфокислота, ортофосфорная кислота, азотная кислота и др.), соли (хлорное железо, азотнокислое железо и т.д.), комплексные катализаторы, например, хроматрон и т.д. В качестне огнеупорного наполнителя смесь по изобретению содержит любой огнеупорный материал, применяемый в литейном производстве, например, кварцевый песок. Порядок приготовления смеси следующий. Добавку кубового остатка от производства фурилового спирта целесообразно предварительно смешивать со смоляным связующим и вводить в процессе приготовления смеси в виде единой композиции. В остальном технология приготовления смеси не отличается от известной. В табл. 1 приведены составы предлагаемых и известных смесей. Свойства смесей приведены в табл.2. Как видно из табл. 2, связующее в предлагаемой смеси имеет больший срок стабильности, что расширяет возможность его широкого использования в условиях транспортировки на большие расстояния и длительного хранения. Смесь по изобретению обладает повышенной живучестью, что особенно важно для изготовления крупных стержней и форм. Кроме того, повышенная живу честь, смесей обеспечивает возможность изготовления качественны стержней на технологических участках, оснащенных смесеприготовительнычи агрегатами периодического действия. Из сопоставления прочностных показателей смесей, приведенных в г .ji табл. 2, видно, что предлагаемая смесь обладает пониженной (по сравнению с известной)прочностью на начальных этапах затвердевания и практи чески одинаковой прочностью на конечных этапах отверждения. Пониженная ПРОЧНОСТЬ предлагаемых смесей на начальном этапе отверждения (2,0 A,t кгс/см на сжатие через 1 ч) компенсируется повышенной эластичноетью стержней и является достаточной для изготовления стержней III-V классов сложности. Термостойкость и газотворносгть предлагаемых и известных смесей выражаются величинами примерно одного и того же порядка, т.е. принципиально близки. В то же время известная смесь требует использования дорогого (1000 руО) и крайне дефицитного фурилового спирта, тогда как смесь по изобретению позволяет использовать побочный продукт основного производства, за счет, чего имеет место существенное снижение затрат на материалы- и достигается уменьшение себестоимости смеси. Рекомендуемая область применения смеси по изобретению - стержни и форг, мы при производстве отливок из чугуна и цветных сплавов. I

Кварцевый песок Карбамидная смола УКС Фуриловый спирт

Кубовый остаток, содержащий 1Q% фурилового спирта и i; пентандиолов

H,iP04 плотностью 1,57 г/см

Прочность на сжатие, кгс/см через, ч 1 3 2

Живучесть смеси по потере образцами 30% начальной прочности), мин

95,3 95,6 95,8 9б,1 2,02,02,02,0

0,7

1,51,21,0

1,21,21,21,2

Таблица2

2,0-2,5 2,5-3,1 3,8-, 6,0-8,0

8,0-10,0 10-12U-li U-16

30-32 32-3530-3530-35

5-8

18-20 и-Тб10-12

iS

Стабильность связующего, Формула изобретения Холоднотвердеющая смесь для изгог товления литейных стержней и форм, включающая огнеупорный наполнитель, кислый катализатор и связующее в ви де карбамидной смолы в сочетании с модифицирующей добавкой на основе продуктов переработки пентозансодержащего.сь1рья, отличающаяс я тем; 4to, .с целью повышения стабильности связующего при хранении, увеличения живучести смеси и снижения ее себестоимости, она содержит в качестве модифицирующей добавки на основе продуктов переработки пентозансодержащего сырья кубовый остаток от производства фурилового спирта методом гидрирования фурфурола при следующем соотношении ингредиентов, мае,%:

18

U

9-12 Кислый катализатор0,5-1,8 Карбамидная смола1,5-2,5 Кубовый остаток от производства фурилового спирта методом гидрирования фурфурола ЬО-1,5 Огнеупорный наполнитель Остальное Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1. Литейное прюизводство, 1973, 12, с. 11, табл. 2. 2.РТМ 37.002. Минского лиала НИИТавтопрома Технологичесй процесс изготовления стержней из лоднотвердеющих смесей. Оборудовае. Оснастка. Минск, IS, с. I, бл. 4.