CS240942B1

CS240942B1 - Binder of foundry paints

Info

Publication number: CS240942B1
Application number: CS847040A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ulrich; Vladimir Sefl; Jan Ciernik; Eduard Spousta
Original assignee: Jiri Ulrich; Vladimir Sefl; Jan Ciernik; Eduard Spousta
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-03-13
Also published as: CS704084A1

Abstract

Pojivo je využitelné u výrobců nátěrových hmot, ve slévárnách oceli, litiny a barevných kovů zejména v organizacích, kde jsou nátěrové suspenze přímo připravovány. Snadnost realizace je dána pouhou záměnou jedné odebírané suroviny (pojiv) za druhou. Pojivo je tvořeno kondenzačním produktem vznikajícím při rafinaci technického 2,6 xylenolu a obsahujícím směs lineárních novolaků - xylenoformaldehydového, krezolformaldehydového a fenolformaldehydového. Hlavními přednostmi pojivá jsou například využití odpadních materiálů a převedeni technologie rafinace 2,6 xylenolu na bezodpadovou technologii, snížení ceny používaných nátěrových hmot, zvýšení jejich hydrofobnosti a otěruvzdornosti, snížení plynotvornosti s důsledkem zlepšení kvality odlitků apod.The binder can be used by paint manufacturers, steel, cast iron and non-ferrous metal foundries, especially in organizations where paint suspensions are directly prepared. The ease of implementation is given by simply replacing one raw material (binder) with another. The binder is formed by a condensation product formed during the refining of technical 2,6 xylenol and contains a mixture of linear novolaks - xylene formaldehyde, cresol formaldehyde and phenol formaldehyde. The main advantages of the binder are, for example, the use of waste materials and the conversion of 2,6 xylenol refining technology to a waste-free technology, a reduction in the price of used paint materials, an increase in their hydrophobicity and abrasion resistance, a reduction in gas formation with the result of an improvement in the quality of castings, etc.

Description

Vynález se týká pojivá slévárenských nátěrových hmot pro povrchovou ochranu slévárenských forem a jader.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to binder foundry coatings for surface protection of foundry molds and cores.

Ochranné povlaky^vytvořené na slévárenských formách a jádrech nanesením slévárenské nátěrové hmoty, mají za cíl zabránit nežádoucím reakcím při odlévání kovu, potlačit průnik taveniny do pórů formy a jádra a zabránit připékání formovací hmoty k odlitku.The protective coatings formed on the foundry molds and cores by the application of the foundry coating composition are intended to prevent unwanted metal casting reactions, to suppress the penetration of the melt into the mold and core pores and to prevent the molding material from sticking to the casting.

Používané vodné nátěrové hmoty mají nevýhody dané přítomností vody jako je pomalé schnutí, rozrušování podpovrchových vrstev podkladu, nutnost přisušování a j. Z nevodných nátěrových hmot jsou nejrozšířenější alkoholické nátěrové hmoty, ve kterých je rozpouštědlem a ředidlem zpravidla denaturovaný či syntetický líh, isopropylalkohol a j. Výběr pro alkoholické nátěrové hmoty je omezen na pojivá rozpustná v alkoholech. Pojivo ve slévárenských nátěrových hmotách má přitom důležitou funkci, která spoluurčuje výsledný ochranný účinek nátěrové vrstvy a při nevhodném výběru může znehodnotit i použití kvalitních plniv'. Použitelných pojiv pro alkoholická prostředí je malý počet, přitom vykazují některé technické a ekonomické nevýhody. Kalafuna má nižší pojivou Schopnost a malou tepelnou stabilitu, v kombinaci s některými přísadami může poskytovat ochranné vrstvy o nadměrné plasticitě. Další nevýhodou je hydrofilita kalafuny, která způsobuje, že nátěrová vrstva nasává vlhkost z podkladu formy a jádra, což způsobuje pomalé schnutí vrstvy a ztížené nanášení dvouvrstvých povlaků. Fenolformaldehydové pryskyřice propůjčují nátěrovým vrstvám sklon k vytváření hlubokých a širokých trhlin při tepelném šoku,a tím náchylnost k vytváření zapečenin a propitin. Povlak je částečně hydrofilní, další nevýhodou je přítomnost zdraví škodlivého volného fenolu v pryskyřici, v množství až 6 % hmotnostních.The aqueous coatings used have disadvantages due to the presence of water such as slow drying, destruction of the sub-surface layers of the substrate, the need for drying and the like. Non-aqueous coatings are the most widespread alcoholic paints in which the solvent and diluent is usually denatured or synthetic alcohol, isopropyl alcohol and j. The choice for alcoholic paints is limited to alcohol-soluble binders. The binder in the foundry paints has an important function which in turn determines the resulting protective effect of the coating layer and, if improperly selected, it can also degrade the use of quality fillers. There are a small number of binders for use in alcoholic environments, but they have some technical and economic disadvantages. Rosin has a lower binding ability and low thermal stability, in combination with some additives it can provide protective layers of excessive plasticity. Another disadvantage is the rosin hydrophilicity, which causes the coating layer to absorb moisture from the mold and core substrate, which causes slow drying of the layer and making it difficult to apply two-layer coatings. Phenol-formaldehyde resins lend coating layers a tendency to form deep and wide cracks in thermal shock, and thereby tend to form cakes and propitins. The coating is partially hydrophilic, another disadvantage is the presence of harmful free phenol in the resin in an amount of up to 6% by weight.

240 942240 942

- 2 Uvedené nedostatky stávajících nátěrových hmot pro povrchovou ochranu forem a jader odstraňuje slévárenská nátěrová hmota obsahující pojivo podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno kondenzačním produktem vznikajícím při rafinaci technického 2,6 xylenolů, přičemž tento kondenzační produkt je směsí lineárních xylenolformaldehydových a krezolformaldehydových novolaků s nízkým obsahem fenolformaldehydového novolaků v hmotnostním poměru váhových dílů 20 až 79,9 hmotnostních dílů xylenolformaldehydového novolaků, 20 až 79,9 hmotnostních dílů krezolformaldehydového novolaků, 0,1 až 10,0 hmotnostních dílů fenolformaldehydového novolaků, přičemž pojivo podle vynálezu je v nátěrové hmotě obsaženo v množství 0,1 až 20 hmotnostních dílů.The above drawbacks of existing coatings for the surface protection of molds and cores are overcome by a foundry paint containing a binder according to the invention, which consists of a condensation product resulting from the refining of technical 2,6 xylenols, which condensation product is a mixture of linear xylenol formaldehyde and low phenolformaldehyde novolak cresolformaldehyde novolaks in a weight ratio of 20 to 79.9 parts by weight of xylenol formaldehyde novolaks, 20 to 79.9 parts by weight of cresol formaldehyde novolaks, 0.1 to 10.0 parts by weight of phenolformaldehyde novolaks, the binder of the invention being 0.1 to 20 parts by weight of the coating composition.

Kondenzační produkt vzniká při rafinaci technického 2,6 xy lenolu reakcí směsi xylenolů, krezolů, polymetylfenolů s paraformaldehydem nebo vodným roztokem formaldehydu za přítomnosti katalyzátorů selektivně usměrňujících reakci do ortho poloh aromatického jádra, jako jsou na příklad soli mastných kyselin a oxidů kovů nebo jejich směsi. Po reakci se nezreagované složky oddestilují a tavenina kondenzačního produktu se nechá zchladnout. Poměr složek v produktu závisí na obsahu příměsí ve výchozím technickém 2,6 xylenolů, průměrné složení reakčního produktu je 49 hmotnostních dílůjylenformaldehydového novolaků, 49 hmotnostních dílů krezolformaldehydového novolaků, 2 hmotnostní díly fenolformaldehydového novolaků. Kondenzační produkt se může pro přípravu nátěrových hmot použít buá v pevném stavu, nejlépe předdrcený, nebo rozpuštěný v alkoholickém rozpouštědle, kteréžto rozpouštění může bezprostředně navazovat na rafinaci technického 2,6jylenolu, čímž se značně zjednoduší a zlevní. Obvyklý postup přípravy reakčního kondenzačního produktu je následující : 95 hmotnostních dílů fenolických látek vznikajících při metylaci fenolu a obsahujících 84 hmotnostních % 2,6 xylenolů, 13,7 hmotnostních % o-krezolu a 1,1 hmotnostních % p-krezolu, 0,8 hmotnostních % m-krezolu, 0,2 hmotnostních % fenolu, 0,1 hmotnostních % 2,4 xylenolů a 0,1 hmotnost- 3 240 942 nich % ostatních trimetylfenolů se smíchá s 4 hmotnostními díly paraformaldehydu a 1 hmotnostním dílem octanu zinečnatého. Směs se vyhřeje k bodu varu a za užití zpětného chladiče se udržuje 6 hodin na teplotě. Pak se za vakua oddestilují nezreagované složky. V reakční nádobě zbývá kondenzační produkt v množství 25 hmotnostních dílů jako odpad technologie rafinace 2,6 xylenolu.The condensation product is formed by refining technical 2.6 xylenol by reacting a mixture of xylenols, cresols, polymethylphenols with paraformaldehyde or aqueous formaldehyde in the presence of catalysts selectively directing the reaction to the ortho positions of the aromatic nucleus, such as fatty acid and metal oxide salts or mixtures thereof. After the reaction, the unreacted components are distilled off and the melt of the condensation product is allowed to cool. The proportion of the components in the product depends on the impurity content of the starting technical 2,6 xylenols, the average composition of the reaction product is 49 parts by weight of ethylene formaldehyde novolaks, 49 parts by weight of cresol formaldehyde novolaks, 2 parts by weight of phenol formaldehyde novolaks. The condensation product can be used in the preparation of paints either in a solid state, preferably crushed, or dissolved in an alcoholic solvent, which dissolution can immediately follow the refining of the technical 2,6-ethyleneol, thus greatly simplifying and cheaper. The usual process for preparing the reaction condensation product is as follows: 95 parts by weight of phenolic methylation products containing 84% by weight of 2,6 xylenols, 13.7% by weight of o-cresol and 1.1% by weight of p-cresol, 0.8% by weight % of m-cresol, 0.2% by weight of phenol, 0.1% by weight of 2.4 xylenols and 0.1% by weight of the other trimethylphenols are mixed with 4 parts by weight of paraformaldehyde and 1 part by weight of zinc acetate. The mixture is heated to boiling point and maintained at reflux temperature for 6 hours. Unreacted components are then distilled off under vacuum. In the reaction vessel, the condensation product remains in an amount of 25 parts by weight as the waste of the 2.6 xylenol refining technology.

Použití kondenzačního produktu vznikajícího při rafinaci technického 2,6 xylenolu jako pojivá slévárenských nátěrových hmot přináší výhody, které plynou z jeho chemické struktury odlišné od stávajících používaných pojiv nátěrových hmot. Přítomnost xylenolformaldehydových a krezolformaldehydových novolaků způsobuje vysokou hydrofobnost pojivá, nátěrové hmoty pak vytvářejí ochranné vrstvy na formách a jádrech, které velmi rychle schnou, neodsávají vodu z vlhkého podkladu a nenavlhají. V případě zapálení po nanesení dobře hoří, nebol rozpouštědlo není zřeďováno odsátou vodou z podkladu. Nátěrové vrstvy mají sníženou plynotvomost, což se příznivě projeví snížením výskytu plynových vad odlitků. Velmi dobrá pojivá schopnost kondenzačního produktu umožňuje snižovat obsah pojivá v nátěru, čímž dochází k dalšímu zmenšování plynotvornosti. Vysoká molekulová hmotnost a nízký obsah reaktivních skupin propůjčuje kondenzačnímu produktu chemickou inertnost a nereaktivnost. Lineární struktura molekuly způsobuje, že kondenzační produkt má vyšší obsah aromatických jader, je tedy tepelně stabilnější a při tepelné destrukci vytváří větší množství lesklého a sekundárního uhlíku: důsledkem je snížená smáčivost povlaku nátěru taveninou odlévaného kovu a omezení reakcí nátěr - tavenina. Lineární struktura molekuly kondenzačního produktu se projeví nižší viskozitou taveniny v porovnání s běžnými fenolickými novolaky. Nižší viskozita a malá reaktivnost kondenzačního produktu je příčinou vyšší plasticity za tepla nátěrové vrstvy a tedy i menšího sklonu nátěru k vytváření trhlin a necelistvostí při tepelném šoku : důsledkem je snížení sklonu k penetra ci kovu do formy a jádra při lití. Na rozdíl od fenolických pryskyřic neobsahuje kondenzační produkt volný fenol, kterýThe use of the condensation product resulting from the refining of technical 2,6 xylenol as a binder of foundry paints brings advantages that result from its chemical structure different from the existing paint binders used. The presence of xylenol-formaldehyde and cresol-formaldehyde novolaks causes high hydrophobicity of the binder, the coatings then form protective layers on the molds and cores, which dry very quickly, do not absorb water from the wet substrate and do not get wet. In the case of ignition, it burns well after application, because the solvent is not diluted with aspirated water from the substrate. The coating layers have a reduced gas formation, which results in a reduction in the occurrence of gas defects in the castings. The very good bonding capacity of the condensation product makes it possible to reduce the binder content in the coating, thereby further reducing the gas-forming properties. The high molecular weight and low content of reactive groups imparts chemical inertness and non-reactivity to the condensation product. The linear structure of the molecule causes the condensation product to have a higher content of aromatic nuclei, so it is more thermally stable and produces a higher amount of shiny and secondary carbon during thermal destruction: the result is reduced wettability of the paint coating by molten metal and reduced coating - melt reactions. The linear structure of the condensation product molecule results in lower melt viscosity compared to conventional phenolic novolaks. The lower viscosity and low reactivity of the condensation product results in higher hot plasticity of the coating layer and hence less tendency of the coating to create cracks and heat shock imperfections: as a result, the tendency to penetrate metal into the mold and core during casting is reduced. In contrast to phenolic resins, the condensation product does not contain free phenol, which

- 4 240 942 je škodlivý a karcinogenní. Proto použití kondenzačního produktu jako pojivá slévárenských nátěrových hmot přináší zlepšení hygienických podmínek práce omezením úniku volného fenolu při natírání a lití a zamezením znečišťování odpadních vod fenolem. Záměna stávajících pojiv kondenzačním produktem podle vynálezu přináší i ekonomické výhody, neboť kondenzační produkt je dostupný a levný, a jeho využití převádí rafinaci 2,6 xylenolu na bezodpadovou technologii. Kromě toho nahrazuje některé dovážené a přírodní materiály, jako na příklad kalafunu.- 4 240 942 is harmful and carcinogenic. Therefore, the use of a condensation product as a binder of foundry coatings improves hygienic working conditions by reducing leakage of free phenol during painting and casting and by preventing phenol contamination of wastewater. The replacement of existing binders with a condensation product of the invention also brings economic advantages since the condensation product is affordable and inexpensive, and its use converts the refining of 2,6 xylenol into a waste-free technology. In addition, it replaces some imported and natural materials, such as rosin.

Použití kondenzačního produktu podle vynálezu jako pojivá slévárenských nátěrových hmot je velmi jednoduché a nevyvolává nutnost změny obvyklých technologií přípravy nátěrů. Kondenzační produkt lze pro přípravu nátěrů použít v tuhém stavu, přičemž jeho drcení je snadné a rozpouštění nečiní potíží, nebo se před přípravou nátěru kondenzační produkt rozpustí ve vhodném rozpouštědle, na příklad denaturovaném líhu, isopropylalkoholu, syntetickém líhu a pod. Pojivo neruší gélový stav alkoholických gélů a lze je použít i pro přípravu nosných kapalin. Potřebný obsah kondenzačního produktu jako pojivá v nátěrové hmotě je zpravidla nízký, 1 až 3 hmotnostní díly většinou zaručí dobrou otěruvzdornost povlaku. Vyšší obsahy pojivá lze doporučit tehdy, jsou-li požadovány nátěrové povlaky o vysoké pevnosti. Nižší obsah kondenzačního produktu v nátěrové hmotě se použije tehdy, obsahuje-li nátěrová hmota další jiné pojivo. Kombinace kondenzačního produktu s jinými pojivý je dobře možná, neboť kondenzační produkt nesnižuje pojivovou schopnost známých pojiv ani není jimi jeho pojivá schopnost snižována. Použití kondenzačního produktu vznikajícího při rafinaci technického 2,6 xylenolu je vhodné pro všechny druhy alkoholických nátěrových hmot, a pro všechny druhy odlévaných kovů a jejich slitin, na příklad pro uhlíkovou a legovanou ocel, pro šedou a tvárnou litinu, hliník, neželezné kovy a pod. V nátěrových hmotách pro odlévání šedé litiny je někdy výhodné zvýšit obsah kondenzačního produktu v uvedeném rozmezí a využít tak dalších příznivých vlastností kondenzačního produktu, jako je na příklad vytváření lesklého uhlíku.The use of the condensation product according to the invention as a binder of foundry paints is very simple and does not necessitate the change of conventional coating preparation technologies. The condensation product can be used for the preparation of paints in a solid state, which is easy to crush and dissolves without difficulty, or the condensation product is dissolved in a suitable solvent, such as denatured alcohol, isopropyl alcohol, synthetic alcohol, and the like. The binder does not interfere with the gel state of the alcoholic gels and can also be used to prepare carrier liquids. The required content of the condensation product as a binder in the coating composition is generally low, 1 to 3 parts by weight generally ensuring good abrasion resistance of the coating. Higher binder contents are recommended when high strength coatings are required. A lower condensation product content in the coating composition is used if the coating composition contains another other binder. Combination of the condensation product with other binders is well possible since the condensation product does not reduce or reduce the binding ability of known binders. The use of the condensation product resulting from the refining of technical 2,6 xylenol is suitable for all types of alcoholic paints and for all kinds of cast metals and their alloys, for example carbon and alloy steel, gray and ductile iron, aluminum, non-ferrous metals and the like. . In gray iron casting coatings, it is sometimes advantageous to increase the condensation product content within this range and to utilize other favorable condensation product properties, such as the formation of glossy carbon.

- 5 240 942- 5 240 942

Provedení předmětu vynálezu je patrné z následujících příkladů :An embodiment of the invention is evident from the following examples:

Příklad 1.Example 1.

Kondenzační produkt o složení hmotnostních dílů xylenolformaldehydového novolaku, hmotnostních dílů krezolformaldehydového novolaku, hmotnostní díly fenolformaldehydového novolaku byl získán při rafinaci 2,6 xylenolu jako tuhá látka. Před přípravou nátěrové hmoty byl kondenzační produkt podrcen do stavu jemné drtě. Za použití kondenzačního produktu jako pojivá byl připraven nátěr pro lití oceli následujícím postupem: v 14,8 hmotnostních dílech syntetického etylalkoholu se rozpus tí 1,4 hmotnostní díly kondenzačního produktu a 0,7 hmotnostního dílu oktadecylaminu, načež se dispergují v tomto roztoku 3 hmotnostní díly bentonitu a za míchání se přidá 0,1 hmotnost ního dílu kyseliny fosforečné. Vzniklá nosná kapalina v gélovém stavu se použije k přípravě nátěrové suspenze takto:A condensation product of parts by weight of xylenol formaldehyde novolak, parts by weight of cresol formaldehyde novolak, parts by weight of phenol formaldehyde novolak was obtained as a solid by refining 2.6 xylenol. Prior to the preparation of the paint, the condensation product was crushed to a finely crushed state. Using a condensation product as a binder, a steel casting coating was prepared as follows: 1.4 parts by weight of synthetic ethyl alcohol were dissolved in 1.4 parts by weight of the condensation product and 0.7 parts by weight of octadecylamine, and 3 parts by weight were dispersed in this solution. of bentonite and 0.1 part by weight of phosphoric acid are added with stirring. The resulting gelled carrier liquid is used to prepare the coating suspension as follows:

hmotnostních dílů výšeuvedené nosné kapaliny se smíchá se 70 hmotnostními díly zirkonsilikátu a doředí se 10 hmotnost nimi díly syntetického líhu. Před použitím lze nátěrovou suspenzi doředit podle potřeby syntetickým nebo denaturovaným lihem. Vzniklá nátěrová suspenze se použije k povrchové ochraně forem a jader pro odlévání oceli.by weight of the above carrier liquid is mixed with 70 parts by weight of zirconium silicate and diluted with 10 parts by weight of synthetic alcohol. Prior to use, the coating suspension may be diluted with synthetic or denatured alcohol as required. The resulting coating suspension is used for surface protection of steel molds and cores.

Příklad 2.Example 2.

Kondenzační produkt o složení hmotnostních dílů xylenolformaldehydového novolaku, hmotnostních dílů krezolformaldehydového novolaku, hmotnostní díl fenolformaldehydového novolaku byl získán při rafinaci 2,6 xylenolu po přidání denaturovaného líhu jako padesátiprocentní roztok. Za použití tohoto roztoku kondenzačního produktu byl připraven nátěr pro povrchovou ochranu forem a jader odlévaných šedou litinou následujícím postupem: 6 hmotnostních dílů padesátiprocentního roztoru kondenzačního produktu se zředí 30 hmotnostními díly denaturovaného líhu, načež se v roztoku rozmíchá 32 hmotnostních dílů grafitu a 32 hmotnostních dílů koksové moučky.A condensation product of parts by weight of xylenol formaldehyde novolak, parts by weight of cresol formaldehyde novolak, part by weight of phenol formaldehyde novolak was obtained by refining 2.6 xylenol after addition of denatured alcohol as a 50% solution. Using this condensation product solution, a coating for surface protection of gray cast iron molds and cores was prepared as follows: 6 parts by weight of a 50% condenser spreader were diluted with 30 parts by weight of denatured alcohol, and 32 parts by weight of graphite and 32 parts by weight of coke were mixed. meal.

- 6 Příklad 3- 6 Example 3

240 942240 942

Kondenzační produkt o složení hmotnostních dílů xylenolformaldehydového novolaku,A condensation product with a composition of parts by weight of xylenol formaldehyde novolak,

64.5 hmotnostních dílů krezolformaldehydového novolaku,64.5 parts by weight of cresol-formaldehyde novolak,

0,1 hmotnostního dílu fenolformaldehydového novolaku byl získán při rafinaci 2,6 xylenolu v podobě hrubých kusů.0.1 part by weight of phenol-formaldehyde novolak was obtained in the refining of 2.6 xylenol as coarse pieces.

2.5 hmotnostních dílů kondenzačního produktu sé na jemno semele s 97,5 hmotnostními díly korundu a vzniklý prášek se zhomogenizuje. Nátěrová suspenze pro postřik forem a jader pro odlévání oceli se připraví rozmícháním 60 hmotnostních dílů výšeuvedeného prášku s 40 hmotnostními díly isopropylalkoholu.2.5 parts by weight of the condensation product are finely ground with 97.5 parts by weight of corundum and the resulting powder is homogenized. A coating suspension for spraying molds and cores for steel casting is prepared by mixing 60 parts by weight of the above powder with 40 parts by weight of isopropyl alcohol.

Využití vynálezu je především při přípravě alkoholických nátěrových hmot pro povrchovou ochranu forem a jader pro lití všech druhů kovů a jejich slitin.The application of the invention is primarily in the preparation of alcoholic paints for surface protection of molds and cores for casting of all kinds of metals and their alloys.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Binder of foundry paints characterized in that it consists of a condensation product resulting from the refining of technical 2,6 xylenol and containing a mixture of linear novolaks with the composition

20 to 79.9 parts by weight of xylenol formaldehyde novolak, 20 to 79.9 parts by weight of cresol formaldehyde novolak, 0.1 to 10.0 parts by weight of phenol formaldehyde novolak, and are present in the foundry coating composition in an amount of 0.1 to 20 parts by weight.