Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C3/00 

(54) ПРОТИВОПРИГАРНОЕ ПОКРЫТИЕ

ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМОЙ СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам ; противрпригарных покрытий для литейных форм и стержней, используемых преимущественно для изготовления толстостенных отливок из легированных сталей..

Известно противопригарное покрытие, состоящее из наполнителя, бентонита, сульфитной барды, подмыльного щелока, водорастворимой кислой смолки и воды til.

В состав известного покрытия для снижения уровня кислотности входят .агрессивная, токсичная переменного состава кислая водорастворимая смблка, которая является отходом коксохимического производства. Кислая водорастворимая смолка содержит агрессивную серную кислоту (8,0-29), взрывоопасный, горючий и токсичный бензол (0,6-13,7%), сульфокислоты (8,0-29,0%), например токсичную кси-лолсульфокислоту C(jH (СНз)50эН, вредную триметилбензолсульфокислоту 1СьН2.(СНз)50зН и др., бензольные углеводороды (0,8-25,0%) и др. вещества. Бензол и полимеры - бензольные углеводороды не растворяются в сульфитной барде (лигносульфонатах),

вследствие этого прочность сцепления указанного противопригарного покрь тия с поверхностью форм и стержней является недостаточной. Хотя сульфокислоты и относятся к анионному поверхностно- активному веществу , седиментационная устойчивость красок из-за наличия в кислой смолке пеногасителя - бензола является низкой.

10 Ввиду обратимого характера отверждения связующего, характерного для данного покрытия с сульфитной бардой, последнее обладает повышенной гигроскопичностью, что приводит к поверх15ностному разупрочнению окрашенных и просушенных форм и стержней под влиянием влаги окружающей среды. Кроме того, покрытие требует длительного времени провяливания, что в

20 условиях массового производства стержней и форм приводит к удлинению технологического цикла изготовления отливок.

25 Известно также противопригарное покрытие, содержащее огнеупорный наполнитель, бентонит, водорастворимое связующее - крахмалит, хлорное железо, окись железа, анионное по30 верхностно-активное вещество (например, моющее средство Прогресс) и воду f 2 .

Однако крахмалит (могул) , .представляющий собой продукт термической обработки получаемых из продуктов кукурузы белковых суспензий может быть использован в животноводстве и поэтому дефицитен.

Кроме того, в составе смеси содержится хлорное железо, которое является,вредным, особенно при выделении хлор-иона во время заливки форм жидким металлом. Покрытие обладает окислительной способностью, так как содержит окислы железа, что не позволяет использовать его при изготовлении отливок из высокоуглеродистых сплавов. Прочность покрытия на истирание является невысокой, седиментационная устойчивость через 7 ч - недостаточной, гигроскопичность покрытия после сушки - повышенной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является противопригарное покрытие Сз , включающее огнеупорный наполнитель, глинистое связукнцее, лигносульфонатное связующее, анионное поверхностно-активное вещество , кислоту и воду при следующем соотнсяпении ингредиентов, мас.%:

56,3-70,5 0,7-2,3

2,9-3,4 2,9-3,4

л ; л Iл J л

Э

, сн-с%- ск-снг- (%- ен-сн2-снг.

сн

I л

1 соон соон или в упрощенной записи (сн -сн-сн -сн) L СООН сооа является продуктом радикальной полимеризации акриловой кислоты (СН СН - СООН) по типу голова к хвосту (d, (4 -присоединение). Однако некоторые звенья макромолекул соединяются между собой по типу голова к голове (Ы, oi- присоединение) и хвост к хвосту ((Ь, f,- присоединение). Полиакриловая кислота с мол.весом от 200.00 до 300000 и более весом (7«10) растворима .в воде и лигносульфонатах. Она поставляется в

1,0-12,0

Кислота Остальное Вода

Однако указанное покрытие имеет низкую стойкость к истиранию, недостаточную седиментационную устойчивость, большое время провяливания ( свыше 10 мин ) и повышенную гигроскопичность из-за обратимого отверждения связующего на основе лигно-г сульфонатов.

Целью изобретения является повышение седиментационной устойчивости и прочности и уменьшение времени провяливания и гигроскопичности покрытия .

Цель достигается тем, что покрытие, включающее огнеупорный напол нитель, глинистое связующее, лигносульфонатное связующее, анионное поверхностно-активное вещество, технологическую добавку и воду, содержит в качестве технологической добавки полиакриловую или полиметакриловую кислоту с молекулярной массой 20-600 тыс. при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Огнеупорный наполнитель

Глинистое связующее

Лигносульфонатное связующее

Анионное поверхностно-активное вещество

Полиакриловая или полиметакриловая кислота с мол.мае. 20-600 тыс. Вода

Полиакриловая кисл

соон

(

СООН соон J виде 25%-иого или 30%-ного водного раствора, может поставляться в виде белого порошка, растворимого в воде и в лигносульфонатах. Полиакриловая кислота применяется в качестве э yльгатора и диспергатора при водно-суспензионной полимеризации и для получения целого ряда производных полимеров. Полиметакриловая кислота (CKj-c-ац-с-, соон COOK

является также продуктом радикальной полимеризации, но метакриловой кислоты

СН,

(СНг )п соон

в противопригарных красках Она может применяться с мол,вес. до 6,2«10. Полиметакриловая кислота мало отличается по внешнему виду от -полиакриловой. Полиметакриловая кислота представлйет собой твердое вещество матово-белого цвета, растворимое в воде и в лигносульфонатах.

Полиакриловые и полиметакриловые кислоты благодаря высокому молекулярному весу придгиот суспензии высокую седиментационнуто устойчивость способствуют формированию на поверхности форм и стержней равномерного противопригарного слоя.. В результат пленкообразующей способности полимерных кислот на .поверхности форм и стержней образуется прочный слой покрытия. В процессе сушки форм и стержней при 180-200°С имеет место необратимое отверждение связуквдего на основе лигносульфонатов, так как полимерные кислоты играют роль сшивающего агента для указанного высокомолекулярного связующего. Полимерные кислоты сами обладают связующей способностью, ведут себя как водорастворимые полимеры, образующие прочную пленку при удалении влаги. По этой причине сокращается время провяливания форм и стержней после покраски, возрастает прочность покровного слоя на истирание и снижается гигроскопичность покрытия. КроДистен-склиммалит47,0

2,2

Бентонит

Анионное поверхностно-активноевещество (моющее средство Прогресс)

Жидкое мыло (подмыльный щелок)

ме того, при введении полимерных кислот сохраняется кислотный характер покрытия, что отражается положительно на, газовом режиме формы и на снижении трудоемкости очистки отливок.

В качестве огнеупорного наполнителя в составе покрытия могут использоваться дистен-силлиманит, маршалит, циркон, пылевидный кварц, , графит, молотый кокс и другие огнеупорные наполнители.

Под глиной подразумевается введение в состав суспензии как глины, так и бентонитов.

5 Применяемое в составе покрытия анионное поверхностно-активное вещество может быть в виде моющего средства Прогресс, ДС-РАС, контакта Петрова, КЧНР, жидкого мыла (техничвQ ского или хозяйственного;, подмлпьного щелока и др.

В качестве лигносульфонатного связующего используются сульфитный щелок, сульфитно-спиртовая барда

5 и сульфитно-дрожжевая бражка.

Технология приготовления покрытия по изобретению заключается в следующем. В лопастную мешалку. Имеющую скорость вращения 100 об/мин,

0 вводят бентонит или глину, водный раствор высокомолекулярной кислоты, лигносульфонатное связующее и перемешивают в течение 10-15 мин. Далее до„бавляют огнеупорный наполнитель и

5 воду до необходимой плотности и перемешивают 10-15 мин до получения однородной суспензии.

В табл. 1 и 2 приведены составы и физико-механические и технологические свойства предложенного покры тия и прототипа.

Т а б л и ц а 1

47,0 54,0 57,0 54,1 59,4-68,1 2,2 1,3 0,8 1,3 0,9-2,2

0.3

0.3

0.«

3,0-3,4 Содер Ингредиенты Сульфитнодрожжеваябражка3,4 Щавелевая кислотаПолиакриловаяили полиметакриловая кислота0,2 Вода46,6 .-х. -- - - - ---. - ----,----- а lJJ

40

20 Водородный показатель, ед: сырое покры- ,. 5,2 4,9 4,5 тие после сушки при 200С 6,0 5,8 5,8 Отстой красочной суспензии, см , через 7 ч 1,5 0,25 0,10 Кроющая способХорошая Хорошая Хорошая ность Стойкость краски к истир1анию, 1780 3270 г песка

Наличие треНетщин

Нет

45

80 250

17-19

Нет Нет Нет

Нет жание ингредиентов покрытия, мас.% -.--.-------.-,-- - - - - 2,0-10,0 0,4 1,0 .1,7 2,146,4 41,1 38,0 40,0 22,0-22,6 - - --------- - --ч------------- - - ------- ...l..L..L....i.L. j Продолжение табл. 1 ПредлагаемыйПрототип 3,4 2,2 2,2 2,2 3,0-3,4 , т а б л и ц а 21 Состав покрытия Предложенный Прототип 4,0 3,8 1,55-1,58 6,0 6,0 4,7-4,8 ОДР 0,01 1,5-1,8 Хорошая Удовлё- Хорошая творительнгш4500 5300 230-250

Как виДно из табл, 1 и 2 оптимальное содержание полимерной кислоты находится в преде,цах 0,4-1,7 вес.%, что соответствует 1-4%-ной концентрации полимера в водном растворе. Увеличение содержания полимерной кислоты свыше 1,7 вес.% приводит к ухудшенивд вязкости суспензии, а снижение ее ниже О,.4 вес.% - к ухудшению седиментационной устойчивости, прочности на истирание и повышению гигроскопичности покрытия.

Реализация изобретения позволяет повысить седиментационную устойчивость и прочность краски на истирание в 6-10 раз, сократить время провяливания в 2,5-5 раз, а гигроскопичность снизить раз.

Формула изобретения

Противопригарное покрытие для литейных, форм и стержней, включающее огнеупорный наполнитель, глинистое связуннцее, лигносульфонатное связующее, анионное поверхностно-активное вещество, технологическую добавку и- воду, отличающееся тем, что, с целью повышения седиментационной устойчивости и прочности

Продолжение табл. 2

и уменьшения времени провяливания и гигроскопичности пок илтия, оно

0 содержит в качестве технологической добавки полиакриловую или полиметакрилрвуи) кислоту с молекулярной массой 20-600 тыс. при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

5

Огнеупорный наполнитель47,0-57,0 Глинистое связующее0,8-2,2 Лигносульфонатное

0 связующее2,2-3,4 Анионное поверхностно- -активноевещество 0,3-0,6 Полиакриловсш или

5 полиметакрилов гш кислота с молекулярной массой

20-600 тыс.0,,7

ВодаОстгшьное

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 531622, кл. В 22 С 3/00, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР 499024, кл. В 22 С 3/00, 1971.