CS272045B1

CS272045B1 - Slévárenská směs tvrditelná za studená

Info

Publication number: CS272045B1
Application number: CS892648A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Sedlak; Zdenek Ing Adamovsky; Jiri Novotny; Pavel Prom Chem Sebor; Milan Novotny; Josef Jedelsky
Original assignee: Sedlak Josef; Adamovsky Zdenek; Jiri Novotny; Pavel Prom Chem Sebor; Milan Novotny; Josef Jedelsky
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-12-13
Also published as: CS264889A1

Abstract

Směs, tvrditelná kapalnými organickými estery, laktony, karbonáty a nebo parami metylformiátu, vyznačuje se vzestupným náběhem pevnosti, zvýšenou réprodukovatelností, sníženou viskozitou, snadnější regenerovatelností, prodlouženou zpracovatelností a vykazuje vyšší pevnost i povrchovou jakost slévárenských forem a jader, pro jejichž výrobu je určena. Obsahuje na 100 hmot. dílů žáruvzdorného zrnitého materiálu 0,7 až 4 hmot. díly vodného roztoku fenolické pryskyřice o sušině 45 až . 65 hmot. %, s molámím poměrem fenol : formaldehydu větším než 1 : 1,8, s obsahem 7 až 17 hmot. % alkalických hydroxidů nebo uhličitanů, s mísitelností větší než 1:10 při teplotě 20 °C; dále obsahuje 1 až 20 % hmot. diolů 02 až Og, vztaženo na obsah roztoku fenolické pryskyřice.

Description

Vynález se týká slévárenské směsi, tvrditelné za studená organickým tvrdidlem, určené pro výrobu forem a jader.

Známé a využívané pojivové systémy tvrditelné za studená, založené na fenolformalde— hydových pojivech samotných nebo modifikovaných furfurylalkoholem, vytvrzované za přítomnosti silných kyselin anorganických, jako kyselina sírová, nebo organických, nejčastě- ⁵ ji sulfokyselin, jako paratoluensulfonová, xylensulfonová, mají nevýhodu v tom, že obsahují síru. V průběhu tepelného rozkladu pojivá v období lití tekutého kovu, tuhnutí a chladnutí odlitků se uvolňuje oxid siřičitý, nepříznivě ovlivňující pracovní prostředí a i životní prostředí exhalacemi do atmosféry. Navíc se projevují nepříznivé účinky u slitin citlivých na obsah síry, jež zabraňuje precipitaci uhlíku v požadované globulární formě a způsobuje vznik nežádoucí lamelámí či jiné struktury, podle obsahu síry, i v celém průřezu odlitku. Jiné postupy využívají pro vytvrzování dokonce oxidu siřičitého v plynné fázi. Ten se slučuje s peroxidy přítomnými ve formovací směsi za vzniku kyseliny sírové, vykazující obdobné nevýhody, spojené navíc se zvýšenými riziky bezpečnosti práce v souvislosti s použitím peroxidů a oxidu siřičitého. Modernější postupy využívají vytvrzování směsí za pokojové teploty reakcí mezi silně alkalickým fenolformaldehydovým rezolem a esterem karbonové kyseliny nebo plynným metylformiátem, charakterizovaným molekulovou hmotností 600 až 2000, molárním poměrem hydroxidu draselného : fenolu = 1,2 až 2,6 : 1. Nevýhodou je poměrně nízká pevnost ihned po vytvrzení, nižší stabilita pojivá, a tím časem se měnící vlastnosti, a dále zhoršená regenerovatelnost po odlití. Nevýhodou je také pokles pevnosti až na 80 % počáteční hodnoty v období 2 až 4 hodin po vytvrzení u směsí vytvrzených zplyněným esterem, což vyžaduje odklad kompletace forem s prodlevami ve výrobě. Rovněž další směs obsahující nemodifikovaná rezoly, např. s poměrem hydroxidu draselného : fenolu = 0,9 : 1, tvrzené butylenglykoldiacetátem nebo s butyrolactonem, příp. v plynné fázi opět metylformiátem, avšak katalyzované hydroxidem sodným nebo vytvrzované propylenkarbonátem, vykazují obdobné nevýhody. Zvýšení pevnosti se dosahuje pri použití fenolformaldehydového pojivá modifikovaného směsí glycerinu a polyetylenglykolu. Jeden z nejnovějších postupů s vytvrzováním v plynné fázi pomocí acetalů má nevýhodu v oblasti ekologie. Reakční složky se rozpadají na volný formaldehyd. Další nevýhodou je nutnost udržovat zvýšenou teplotu jaderníku v úzkém rozmezí 30 až 35 °C. Spotřeba na ohřev je sice menší než u postupů za tepla, avšak odpadá jedna z hlavních výhod, kterou je jednodušší konstrukce jademíků a navíc přibývají problémy s řízením teploty v úzkém teplotním rozmezí. V jiných směsích se využívají opět nemodifikované fenolformaldehydové rezoly, lišící se pouze použitím silných alkálií KOH a NaOH ve vhodném poměru. Další možnost představuje postup využívající jako pojivá fenolické pryskyřice rozpustné v alkoholu za přítomnosti hydroxidů nebo kysličníků vícemocných kovů a alkalických kovů, vody a organických rozpouštědel s vytvrzováním 00₂ za studená. Velkou nevýhodou tohoto systému jsou velmi nízké počáteční pevnosti v tlaku ihned po vytvrzení - nižší než 10 kg.cm².

Uvedené nevýhody odstraňuje slévárenská směs, tvrditelné za studená kapalnými organickými estery, laktony, karbonáty a nebo parami metylformiátu podle vynálezu, obsahující na 100 hmot, dílů žáruvzdorného zrnitého materiálu 0,7 až 4,0 hmot, díly vodného roztoku fenolické pryskyřice o sušině 45 až 65 % hmot., s molárním poměrem fenol : formaldehydu větším než 1 : 1,8, s obsahem 7 až 17 % hmot, alkalických hydroxidů nebo uhličitanů a s míčitelností s vodou větší než 1 10_ťpři tepl<jtě»20 5c. Podstata vynálezu -spočívá v tom, * ΐ že směs dále obsahuje 1 až 20 % hmot, diolů C₂ až Og, vztaženo na obsah roztoku fenolické pryskyřice, i

Vyšší technický účinek směsi podle vynálezu se projevuje dosažením vyšších pevností, příznivou, a to převážně vzestupnou tendencí náběhu pevnosti, odstraněním počátečního poklesu, zvýšenou reprodukovatelností. Diol nemá funkci rozpouštědla fenolické pryskyřice, s ohledem na přítomnost vody a výbornou rozpustnost použitého typu fenolformaldehydové pryskyřice ve vodě, ani funkci chemicky síťujícího prostředku, jako v případě např. izo-f i kyanátu; za nízkých teplot, tj. normálních teplot v rozmezí obvykle 17 až 35 °C nedochází v průběhu vytvrzovacího procesu organickými estery ani k reakci s přítomnou fenolformalde2

CS 272 045 B1 hydovou pryskyřicí, ale k zabudování diolů do mezer polymerní sítě fenolického rezolu při fyzikálním procesu jejího vysrážení z vodného roztoku rozkladem přítomných organických esterů. Toto vyplnění fenolické rozvětvené sítě se projeví tak, jak je uvedeno. Směs dále vykazuje zvýšenou tekutost, projevující se zlepšeným upěchováním jader v důsledku snížení viskozity za přítomnosti modifikující složky. Vysoký obsah přítomných polárních skupin ve směsi ovlivňuje pozitivní zvýšení adheze k žáruvzdorným pískům. Přítomnost diolů a povrchově aktivní látky dále v období termické expozice při chladnutí odlitků způsobuje žádoucí zkřehnutí obálky pojivá kolem zrn, což se projeví snadnější regenerovatelností. Typická je i zlepšená stabilita směsi před vytvrzením, mající za následek prodlouženou zpracovatelnost při současném strmějším náběhu pevnosti, dále zvýšená odolnost povrchu jader a forem proti osýchání a konečně jejich vysoká povrchová jakost. Směs může být připravována na běžných mísičích, a to jak kontinuálních, tak di skont inuální ch.

Výhody směsi podle vynálezu jsou osvětleny v následujících příkladech.

Příklad 1

Byla namísena směs 100 hmot, dílů křemenného písku se střední velikostí zrn d50 = 0,27 mm, 2 hmot, dílů vodného roztoku fenolické pryskyřice o sušině 60 % hmot., s molárním poměrem fenol : formaldehydu = 1 : 2,15, s neomezenou mísitelností ve vodě, s obsahem 16 % hmot. KOH. Do směsi byly dále homogenně vmíšeny 0,4 hmot, dílu glycerintriacetátu a směs byla ihned zhutněna. Zkušební tělesa měla hustotu 1,58. Průběh pevnosti v tlaku v závislosti na době vytvrzování je pro jednotlivé vzorky uveden v tabulce 1.

Vzorky 1 až 3 podle vynálezu s různými dioly:

vzorek 1 ..< vzorek 2 ... vzorek 3 «·< vzorek A je Tabulka 1 Vzorek č.	.................. 10 hmot, dílů etylenglykolu 10 hmn-h. /Κ1Λ 1 . inrnnvl ΑησΊ -vířní n
10 hmn+r.	dílů	trietylenglykolu
srovnávací. Dob a' vytvrz ování ( h)
1 2	4	24	48	120
A	pevno st	v	tlaku (MPa)		0,7	1,4	2,1	3,4	4,6	3,6
1	• -	»1	-		’,4	2,5	3,0	4,8	5,5	6,2
2	-	tt	-		1,2	2,2	2,6	4,1	4,9	5,5
3	-	tt	-		1,1	2,3	2,4	3,9	4,5	5,’

Příklad 2

Byla namísena směs 100 hmot, dílů zirkonového písku se střední velikostí zrn d50 = 0,14 mm, 1,2 hmot, dílu vodného roztoku fenolické pryskyřice o sušině 55 % hmot., s molárním poměrem fenol : formaldehydu =1 : 2, s obsahem alkalického hydroxidu 11 % hmot., s mísitelností s vodou větší než 1 : 10. Do směsi bylo dále vmíšeno 0,4 % hmot. -aminopropyltrietoxysilanu a 1 % hmot, neionogenní povrchově aktivní látky ve formě etoxylovaného nonylfenolu, vztaženo na roztok fenolické pryskyřice. Vzorek B je srovnávací, vzorky 4, 5, 6 podle vynálezu obsahují 1 % hmot., 10 % hmot, a 20 % hmot, etylenglykolu, vztaženo I . na vodný. roztok fenolické pryskyřice. Směs··byla po namísení zhutněna. Hustota upěchovaného zkušebního tělesa byla 2,86 až 2,90. V tabulce 2 jsou uvedeny dosažené výsledky jako průběh hodnot pevností v tlaku v závislosti na čase. Zkušební tělesa byla vytvrzena profuko* váním parami metylformiátu při teplotě 22 °C při konstantní době.

Tabulka 2

CS 272 045 B1

Vzorek č.	Doba vytvrzování (h)	ihned	2	4	24	48	120
B	pevnost v tlaku (MPa)	3,95	3,2	3,1	3,9	4,05	4,1
4	_ -	4,0	4,1	4,2	4,3	4,35	4,4
5	_ -	4,9	5,3	5,5	5,8	5,9	6,0
6	— ° —	4,5	5,05	5,1	5,1	5,2	5,2

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Slévárenská směs, tvrditelná za studená kapalnými organickými estery, lektony, karbonáty a nebo parami metylformiátu, obsahující na 100 hmot, dílů žáruvzdorného zrnitého materiálu 0,7 až 4 hmotnostní díly vodného roztoku fenolické pryskyřice o sušině 45 až 65 % hmotnostních, s molárním poměrem fenol : formaldehydu větším než 1 : 1,8, s obsahem 7 až 17 % hmotnostních alkalických hydroxidů nebo uhličitanů a s mísitelností s vodou větší než 1:10 při teplotě 20 °C, vyznačující se tím, že obsahuje 1 až 20 % hmotnostních diolů C₂až Cg, vztaženo na obsah roztoku fenolické pryskyřice.