CS195952B1

CS195952B1 - Hardener on the basis of glyoxale for the self-hardening foundry moulding mixtures

Info

Publication number: CS195952B1
Application number: CS249077A
Authority: CS
Inventors: Eduard Lavicka; Zdenek Ambroz; Milos Parma
Original assignee: Eduard Lavicka; Zdenek Ambroz; Milos Parma
Priority date: 1977-02-22
Filing date: 1977-02-22
Publication date: 1980-02-29

Description

Vynález se týká tvrdidla na bázi glyoxalu pro samotuhnoucí slévárenské formovací směsi s vodním sklem jako pojivém.The invention relates to a glyoxal hardener for self-setting foundry molding compositions with waterglass as a binder.

Jako tekutých tvrdidel samovolně tuhnoucích slévárenských formovacích směsí pro formu a jádra odlitků s pojivý na bázi sodného nebo draselného vodního skla se v současnosti používá ve značném rozsahu glykoldiacetátu nebo nejčastěji glyceridiacetátu a jeho směsí s glycerintriacetátem. Mechanismus vytvrzování spočívá ve zmýdelnění použitých esterů vlivem alkalické reakce vodního skla, přičemž se uvolní matečný alkohol za vzniku příslušného octanu při vyloučení gelu kyseliny křemičité a za vytvrzení směsi.Glycoldiacetate or, most commonly, glyceridiacetate and its mixtures with glycerol triacetate are currently used as liquid hardeners of self-curing foundry molding compositions for the mold and cores of castings having a binder based on sodium or potassium waterglass. The curing mechanism is based on the saponification of the esters used as a result of the alkaline reaction of the waterglass, releasing the mother liquor to produce the corresponding acetate by exclusion of the silica gel and curing the mixture.

Podobným způsobem působí vodné roztoky glyoxalu, který jako dialdehyd podléhá vlivem alkalického prostředí vodního skla vnitrní Cannizzarově reakci za vzniku příslušné soli kyseliny hydroxioctové a gelu kyseliny křemičité za současného vytvrzení směsi.Similarly, aqueous solutions of glyoxal, which as dialdehyde, undergo an internal Cannizzar reaction under the influence of the alkaline waterglass environment to form the corresponding hydroxyacetic acid salt and silica gel while curing the mixture.

Tato tvrdidla však mají některé podstatné nevýhody, které ztěžují a někdy i znemožňují jejich používání.However, these hardeners have some substantial disadvantages which make their use difficult and sometimes impossible.

Značnou nevýhodou esterových tvrdidel, většinou nabbóži glycerinacetátujje, že při dotvrzování jimi vytvrzovaných samovolně tuhnoucích slévárenských formovacích směsí po vyjmutí z forem dochází k plastickým deformacím, což se potom projeví ve zhoršené přesnosti ti odlitků, zejména při použití dlouhých a tenkých jader. Tento nežádoucí jev je způsobenA significant disadvantage of ester hardeners, usually glycerine acetate, is that plasticizing of the self-setting foundry molding compositions cured by them after curing leads to plastic deformation, which in turn results in poor accuracy of the castings, especially when using long and thin cores. This side effect is caused

195 952195 952

195 B52 tím, že se směs dotvrzuje i po vyjmutí z formy, ale ve formě ji nelze déle ponechat!, poněvadž by se technologický proces neúnosně prodlužoval.195 B52 by hardening the mixture even after it has been removed from the mold, but it cannot be left in the mold any longer, since the technological process would be unacceptably prolonged.

Esterová tvrdidla nejsou mísitelné s vodou a ve směsích s ní se rozsazují. Tato skutečnost znemožňuje ve spojením s uvolňováním matečného alkoholu jejich použití do ztekucených směsí.Ester hardeners are not miscible with water and are mixed in water mixtures. This, in conjunction with the release of the parent alcohol, makes it impossible to use them in liquefied mixtures.

Ekonomie slévárenského procesu vyžaduje regeneraci použitých formovacích směsí. Tato regenerače je v případě, že bylo použito esterových tvrdidel, značně obtížná, což je další nevýhodou používání těchto tvrdidel samovolně tuhnoucích slévárenských formovacích směsí.The economics of the foundry process requires regeneration of the molding mixtures used. These regenerators are very difficult when ester hardeners have been used, which is another disadvantage of using these hardeners in self-curing foundry molding compositions.

Za účelem zlepšení rozpadovosti se používá jako pojiv do samovolně tuhnoucích slévárenských formovacích směsí vodních skel modifikovaných sacharidy. Ve spojení s esterovými tvrdidly dávají tato modifikovaná vodní skla formy a jádra o nízkých technologických pevnostech.To improve disintegration, it is used as a binder in self-curing foundry molding mixtures of carbohydrate-modified waterglass. In conjunction with ester hardeners, these modified waterglasses produce low-strength molds and cores.

Rozhodující nevýhodou glyoxalu jako tvrdidla pro samovolně tuhnoucí slévárenské formovací směsi je prodloužená doba vytvrzováni oprpti jiným tvrdidlům.The decisive disadvantage of glyoxal as a hardener for the self-curing foundry molding compositions is the extended curing time of the other hardeners.

Tyto nevýhody odstraňuje tvrdidlo na bázi glyoxalu pro samotuhnoucí slévárenské formovací směsi s vodním sklem jako pojivém, připravené podle vynálezu reakcí 95 až 97 hmot. dílů 40 až 50 %ního vodného roztoku glyoxalu se 3 až 5 hmot. díly acetonu za přítomnosti 0,5 až 1 hmot. dílu hydroxidu sodného nebo draselného a následujícím oddestilováním 14 až 16 hmot. dílů vody.These disadvantages are overcome by the glyoxal hardener for self-setting foundry molding compositions with waterglass as binder, prepared according to the invention by reaction of 95 to 97 wt. parts of a 40 to 50% aqueous glyoxal solution with 3 to 5 wt. parts of acetone in the presence of 0.5 to 1 wt. % of sodium or potassium hydroxide followed by distillation of 14-16 wt. parts of water.

Vytvrzováni samovolně tuhnoucích slévárenských formovacích směsí tvrdidlem podle vynálezu probíhá velmi i-ychle a po vyjmutí z forem následkem toho nedochází v tomto stádiu k dotvrzování a nenastávají plastické deformace forem a jader, což se velmi příznivě projevuje na jakosti odlitků. Tvrdidla podle vynálezu jsou neomezeně misitelná s vodou a to umožňuje jejich používání v kombinaci s vodnými roztoky zpěňovadel i pro přípravu ztekucených směsí. Používání tvrdidel rozpuštěných ve vodě pak ve všech případech, a to i v případě sypkých slévárenských formovacích směsí, umožňuje práci s jednoduchým technologickým zařízením a tím zvyšuje ekonomiku technologického procesu. Regenerace použitých slévárenských formovacích směsí po odlití je v případě, že bylo použito tvrdidlo dle vynálezu podstatně snazší a ekonomičtější než v případech, kdy bylo použito jiných tvrdidel. Tvrdidla podle vynálezu umožňují používání vodních skel modifikovaných sacharidy, čímž se značně zlepšuje rozpadovost formovacích směsí po odlití, což velmi usnadňuje čištění odlitků, Doba vytvrzování samovolně tuhnoucích slévárenských foxmovacích směsí, v nichž bylo použito tvrdidlo podle vynálezu Je velmi krátká, o polovinu kratší než při použití samotného glyoxalu jako tvrdidla.The curing of the self-curing foundry molding compositions with the hardener according to the invention proceeds very quickly and, as a result, does not cure at this stage and there is no plastic deformation of the molds and cores, which has a very favorable effect on the quality of the castings. The hardeners according to the invention are miscible with water in an unrestricted manner, and this allows their use in combination with aqueous foaming solutions and for the preparation of liquefied mixtures. The use of hardeners dissolved in water in all cases, even in the case of loose foundry molding compounds, makes it possible to work with simple technological equipment and thus increases the economy of the technological process. The recovery of the casting molding compositions used after casting is significantly easier and more economical when the hardener according to the invention is used than when other hardeners were used. The hardeners according to the invention allow the use of carbohydrate-modified water glasses, which greatly improves the disintegration of the molding compositions after casting, which greatly facilitates the cleaning of the castings. The curing time of the self-curing foundry molding compositions use of glyoxal alone as a hardener.

Tvrdidlo podle vynálezu vyniká nad dosud známá tvrdidla tím, že kumuluje všechny shora uvedené výhodné vlastnosti a nemá žádnou ze shora uvedených nevýhod, které v různé míře dosud známá tvrdidla vykazují.The hardener according to the invention stands out above the known hardeners in that it accumulates all of the above-mentioned advantageous properties and does not have any of the above-mentioned disadvantages which the known hardeners have to a varying extent.

Tvrdidlo podle vynálezu je skupina látek, jejíž konstituce je současnými prostředkyThe hardener according to the invention is a group of substances whose constitution is the current means

135 352 vědy nezjistitelná a z toho důvodu, je možno charakterizovat pouze postupem jeho přípravy, výchozími látkami sloužícími k jeho přípravě a poměrem v jakém do reakce vstupují.135 352 science is undetectable and, therefore, can only be characterized by the process of its preparation, the starting materials used for its preparation and the ratio in which they enter the reaction.

Přiklad 1Example 1

Do baňky o obsahu 250 ml se vnese 39 g glyoxalu, přidá se za míchání 59 g vody a 2,3 g acetonu a směs se nechá za přídavku 0,5 g hydroxidu sodného za míchání reagovat. Teplota během reakce vystoupí z 20 °C na 42 °C a reakce je při této teplotě ukončena během půl hodiny. Po této době ae z reakčni směsi oddestiluje 16 g destilátu. Vzniklý čirý produkt sb při 20 až 30 °C použije jako tvrdidlo.To a 250 ml flask was added 39 g of glyoxal, 59 g of water and 2.3 g of acetone were added with stirring, and the mixture was allowed to react under stirring with the addition of 0.5 g of sodium hydroxide. The temperature during the reaction rises from 20 ° C to 42 ° C and the reaction is completed at this temperature within half an hour. After this time, 16 g of distillate distilled off from the reaction mixture. The resulting clear product is used as a hardener at 20-30 ° C.

g tvrdidla podle vynálezu se zamíchá do 1 000 g křemenného písku o středním zrnu 0,36 mm, přimísí se 30 g vodního skla o hustotě 50 °Bé a modulu 2,37. Vzniklá směs se zapěchuje do dřevěné formy o rozměru 22,5 x 22,5 x 170 mm a nechá se tuhnout při 20 °C. Po půl hodině směs ztuhne natolik, že lze formy rozebrat, po 1 hodině činí pevnost tělísek v ohybu 0,3 MPa, po 3 hodinách 0,6 MPa a po 24 hodinách 1,4 MPa.g of the hardener according to the invention is mixed into 1000 g of a 0.36 mm medium grain quartz sand, mixed with 30 g of 50 DEG Bé water glass and a 2.37 module. The resulting mixture is rammed into a 22.5 x 22.5 x 170 mm wooden mold and allowed to solidify at 20 ° C. After half an hour, the mixture solidifies to such an extent that the molds can be disassembled, after 1 hour the bending strength is 0.3 MPa, after 3 hours 0.6 MPa and after 24 hours 1.4 MPa.

Příklad 2Example 2

V baňce o obsahu 250 ml se rozpustí 48 g glyoxalu v 72 g vody a přidá se 4,5 g acetonu, přitom pH směsi se udržuje přídavkem 0,9 g hydroxidu draselného na hodnotě 8,5. Teplota směsi samovolně vystoupí na 43 °C a reakce je při této teplotě ukončena v průběhu 30 minut. Potom se ze směsi vydestiluje 19 g destilátu. Vzniklý čirý produkt se použije gři 20 až 30 °C jako tvrdidlo.In a 250 ml flask, 48 g of glyoxal is dissolved in 72 g of water and 4.5 g of acetone are added, maintaining the pH of the mixture at 8.5 by adding 0.9 g of potassium hydroxide. The temperature of the mixture spontaneously rises to 43 ° C and the reaction is complete at this temperature within 30 minutes. 19 g of distillate are then distilled off from the mixture. The resulting clear product was used as a hardener at 20-30 ° C.

g takto připraveného tvrdidla podle vynálezu se zamíchá do 1 000 g křemenného písku o středním zrnu 0,36 mm, přimísí se 30 g vodního skla o hustotě 44 °Bé modifikovaného 5 hmotnostními % 45 %ního škrobového hydrolyzátu. Po půl hodině směs ztuhne a po 1 hodině vykazuje pevnost v ohybu 0,2 MPa, po 3 hodinách 0,45 MPa a po 24 hodinách 0,9 až 1 MPa.g of the hardener prepared according to the invention is mixed into 1000 g of 0.36 mm medium grain silica sand, admixed with 30 g of 44 DEG C. water glass modified with 5% by weight of 45% starch hydrolyzate. After half an hour the mixture solidified and after 1 hour showed a bending strength of 0.2 MPa, after 3 hours 0.45 MPa and after 24 hours 0.9 to 1 MPa.

Claims

Glyoxal-based hardener for self-setting foundry molding compositions with waterglass as a binder, characterized in that it is prepared by reacting 95 to 97 parts by weight of a 40 to 50% by weight aqueous solution of glyoxal with 3-5 parts by weight of acetone in the presence of 0.5 to 1 part by weight of sodium or potassium hydroxide followed by distillation of 14 to 16 parts by weight of water.