CZ169599A3 - Foundry binding agent - Google Patents

Foundry binding agent Download PDF

Info

Publication number
CZ169599A3
CZ169599A3 CZ19991695A CZ169599A CZ169599A3 CZ 169599 A3 CZ169599 A3 CZ 169599A3 CZ 19991695 A CZ19991695 A CZ 19991695A CZ 169599 A CZ169599 A CZ 169599A CZ 169599 A3 CZ169599 A3 CZ 169599A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
foundry binder
groups
foundry
binder according
sol
Prior art date
Application number
CZ19991695A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Helmut Schmidt
Martin Mennig
Gerhard Jonschker
Original Assignee
Institut Für Neue Materialien Gem. Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut Für Neue Materialien Gem. Gmbh filed Critical Institut Für Neue Materialien Gem. Gmbh
Priority to CZ19991695A priority Critical patent/CZ169599A3/en
Publication of CZ169599A3 publication Critical patent/CZ169599A3/en

Links

Abstract

Předložené řešení popisuje slévárenské pojivo, kteréje získatelné povrchovou modifikací a) koloidních anorganických částic s b)jednímnebo více silany obecného vzorce (I), kde (I)je FUSiA^, a kde radikály Ajsou identické nebo odlišné ajsou to hydroxylové skupiny nebo skupiny, které mohou být hydrolyticky odstraněny, kromě methoxy skupiny, radikályRjsou identické nebo odlišné a jsou to skupiny, které nemohou být odstraněny hydroliticky a xje 0,1,2 nebo 3, kde x> 1 v alespoň 50 mol %silanů; při podmínkách sol-gel procesu s nižšímnež stechiometrickým množstvímvody, založenémna hydrolýze přítomných skupin, stvorbou nanokompozitního sólu, další hydrolýzou a kondenzací nanokompozitního sólu,je-li požadována, před přivedením do kontaktu se slévárenským pískem.The present invention discloses a foundry binder obtainable by surface modification of a) colloidal b) one or more silanes of formula (I), wherein (I) is FUSiA 4, and wherein the A 2i radicals are identical or different are hydroxyl groups or groups that can be hydrolytically removed except methoxy groups, radicals R are identical or different and these are groups that cannot be removed by hydrolysis and x is 0,1,2 or 3, wherein x> 1 in at least 50 mol% of silanes; at conditions of sol-gel process with lower stoichiometric quantities of water, based on the hydrolysis of the groups present, by the formation of a nanocomposite sol, further hydrolysis of a condensation of the nanocomposite sol, if required, before bringing the foundry sand into contact.

Description

Slévárenské pojivoFoundry binder

Předmětný vynález se vztahuje ke slévárenskému pojivu, které lze připravit modifikací povrchuThe present invention relates to a foundry binder which can be prepared by surface modification

a) koloidních anorganických částic s(a) colloidal inorganic particles with

b) jedním nebo více silany obecného vzorce (I)(b) one or more silanes of formula (I)

Rx-Sí-A4-x (I) kde radikály A jsou identické nebo odlišné a jsou to hydroxylové skupiny nebo skupiny, které mohou být hydrolyticky odstraněny, kromě methoxy skupiny, radikály R jsou identické nebo odlišné a jsou to skupiny, které nemohou být odstraněny hydrolyticky a x je 0, 1,2 nebo 3, kde x > 1 v alespoň 50 mol % silanů;R x -Si-A 4 -x (I) wherein the radicals A are identical or different and are hydroxyl groups or groups which can be hydrolytically removed, except for the methoxy group, R radicals are identical or different and are groups that cannot be hydrolytically removed and x is 0, 1, 2 or 3, wherein x > 1 in at least 50 mol% of silanes;

při podmínkách sol - gel procesu s nižším než stechiometrickým množstvím vody, založeném na hydrolýze přítomných skupin, s tvorbou nanokompozitního sólu, další hydrolýzou a kondenzací nanokompozitového sólu, je-li požadována, před přivedením do kontaktu se slévárenským pískem.under sol - gel process conditions with less than a stoichiometric amount of water based on the hydrolysis of the groups present, the formation of the nanocomposite sol, further hydrolysis and condensation of the nanocomposite sol, if desired, before contacting the foundry sand.

Nanokompozitní sol použitý podle předmětného vynálezu je připraven povrchovou modifikací koloidních anorganických částic (a) s jedním nebo více silany (b), je-li požadováno také v přítomnosti dalších aditiv (c), za podmínek sol - gel procesu.The nanocomposite sol used in the present invention is prepared by surface modification of colloidal inorganic particles (a) with one or more silanes (b), if desired also in the presence of other additives (c), under sol-gel process conditions.

Detaily sol - gel procesu jsou popsány v C.J. Brinker, G.W. Scherer: Sol - Gel Science -The Physics and Chemistry of Sol - Gel-Processing, Academie Press, Boston, San Diego, New York, Sydney (1990) a v DE 1941191, DE 3719339, DE 4020916 a DE 4217432.Details of the sol-gel process are described in C.J. Brinker, G.W. Scherer: Sol - Gel Science - The Physics and Chemistry of Sol - Gel Processing, Academic Press, Boston, San Diego, New York, Sydney (1990) and in DE 1941191, DE 3719339, DE 4020916 and DE 4217432.

Zde jsou podány příklady silanů (b), které mohou být použity podle předmětného vynálezu a radikálů A, které jsou hydrolyticky odstranitelné, a radikálů R, které nejsou hydrolyticky odstranitelné.Examples of silanes (b) that can be used according to the present invention and radicals A that are hydrolytically removable and radicals R that are not hydrolytically removable are given herein.

• ·« ·· «··· ·« »· ·* · · 0 0 0 0 0 · 0 • 0 000·· ···« • * ·· 0 ·· 000··· 0 0 0 0 0 · · ••0 000· ·· ·«· «· «·• · · «0 · 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 · · •• 0 000 · ·· ·

Preferovanými příklady radikálů ze skupiny A, které jsou hydrolyticky odstranitelné, jsou vodík, halogen (F, Cl, Br a I, zvláště Cl a Br), alkoxy (zvláště C2-4-alkoxy, jako je ethoxy, n-propoxy, isopropoxy a butoxy), aryloxy (zvláště Có-io-aryloxy, jako je fenoxy), alkaryloxy (např. benzy loxy), acyloxy (zvláště Ci„4-acyloxy, jako je acetoxy a propyonyloxy) a alkylkarbonyl (např. acetyl). Radikály A, které jsou podobně vhodné, jsou amino skupiny (např. mono- nebo dialkyl-, -aryl- a -arylalkylamino, skupiny, které mají výše zmíněné alkyl, aryl a aryalkyl radikály), amidové skupiny (např. benzamido) a aldoximové a ketoximové skupiny. Dva nebo tři radikály A mohou také společně tvořit skupinu, která komplexuje Si atom, jako je tomu například v Si-polyolových komplexech odvozených od glykolu, glycerolu nebo pyrokatecholu. Zvláště preferovanými radikály A jsou C2-4-alkoxy skupiny, zvláště ethoxy skupina. Methoxy skupiny jsou méně vhodné pro účely předmětného vynálezu, protože mají příliš vysokou reaktivitu (krátký procesní čas nanokompozitního sólu).Preferred examples of Group A radicals which are hydrolytically removable are hydrogen, halogen (F, Cl, Br and I, especially Cl and Br), alkoxy (especially C2-4-alkoxy such as ethoxy, n-propoxy, isopropoxy and butoxy), aryloxy (especially C 6-10 aryloxy such as phenoxy), alkaryloxy (e.g. benzyloxy), acyloxy (especially C 1-4 -acyloxy such as acetoxy and propyonyloxy) and alkylcarbonyl (e.g. acetyl). Similarly suitable radicals A are amino groups (e.g., mono- or dialkyl-, -aryl- and -arylalkylamino, groups having the above-mentioned alkyl, aryl and aryalkyl radicals), amide groups (e.g., benzamido) and aldoxime groups and ketoxime groups. The two or three radicals A may also together form a group that complexes the Si atom, as is the case, for example, in Si-polyol complexes derived from glycol, glycerol or pyrocatechol. Particularly preferred radicals A are C 2-4 -alkoxy groups, especially ethoxy. Methoxy groups are less suitable for the purposes of the present invention because they have too high reactivity (short process time of the nanocomposite sol).

Výše uvedené hydrolyzovatelné skupiny A mohou, je-li to požadováno, nést jeden nebo více obvyklých substituentů, například halogen nebo alkoxy skupinu.The above hydrolyzable groups A may, if desired, carry one or more conventional substituents, for example a halogen or alkoxy group.

Radikály R, které nejsou hydrolyticky odstranitelné, jsou přednostně vybrány ze skupiny obsahující alkyl (zejména Ci-4-alkyl, jako je methyl, ethyl, propyl a butyl), alkenyl (zejména C2-4-alkenyl, jako je vinyl, 1-propenyl, 2-propenyl a butenyl), alkynyl (zejména C2-4-alkynyl, jako je acetylenyl a propargyl), aryl (zejména Cé-io-aryl, jako je fenyl a naftyl) a odpovídající alkylaryl a arylalkyl skupiny. Tyto skupiny mohou mít také, je-li to vyžadováno, jeden nebo více obvyklých substituentů, například halogen, alkoxy, hydroxy, amino nebo epoxy skupiny.The radicals R which are not hydrolytically removable are preferably selected from the group consisting of alkyl (especially C 1-4 -alkyl such as methyl, ethyl, propyl and butyl), alkenyl (especially C 2-4 -alkenyl such as vinyl, 1-propenyl 2-propenyl and butenyl), alkynyl (especially C 2-4 -alkynyl such as acetylenyl and propargyl), aryl (especially C 6-10 -aryl such as phenyl and naphthyl) and the corresponding alkylaryl and arylalkyl groups. These groups may also, if desired, have one or more conventional substituents, for example, halogen, alkoxy, hydroxy, amino or epoxy groups.

Výše uvedené alkyl, alkenyl a alkynyl skupiny zahrnují odpovídající cyklické radikály, jako jsou cyklopropyl, cyklopentyl a cyklohexyl.The above alkyl, alkenyl and alkynyl groups include the corresponding cyclic radicals such as cyclopropyl, cyclopentyl and cyclohexyl.

Zvláště preferované radikály R jsou substituované nebo nesubstituované Ci-4-alkyl skupiny, zejména methyl nebo ethyl a substituované nebo nesubstituované Có-io-alkyl skupiny, zejména fenyl.Particularly preferred R radicals are substituted or unsubstituted C 1-4 -alkyl groups, especially methyl or ethyl, and substituted or unsubstituted C 6-10 -alkyl groups, especially phenyl.

- ί *- ί *

• · · · * » • » • · »· • 4 • » ♦ 4« 4 • 4» ··« r• · · 4 4 ♦ 4 »« 4 4 4 4 4 ·

9 9 9 • 4 4 • 9 9 *·* ··« • 99 9 9 • 4 4 • 9 9

9999

Je také preferováno, aby x ve výše uvedeném vzorci (I) bylo 0, 1 nebo 2, zvláště preferováno je x = 0 nebo 1. Je také preferováno, aby x = 1 v alespoň 60 mol %, zvláště v alespoň 70 mol % silanů vzorce (I). Ve speciálních případech může být dokonce výhodnější, aby x = 1 ve více než 80 mol % nebo dokonce ve více než 90 mol % (např. 100 mol %) silanů vzorce (I).It is also preferred that x in formula (I) above be 0, 1 or 2, particularly preferably x = 0 or 1. It is also preferred that x = 1 in at least 60 mol%, in particular at least 70 mol% of silanes of formula (I). In special cases, it may even be more preferred that x = 1 in more than 80 mol% or even more than 90 mol% (eg 100 mol%) of the silanes of formula (I).

Slévárenské pojivo podle předmětného vynálezu může být připraveno například z čistého methyltriethoxysilanu (MTEOS) nebo ze směsi MTEOS a tetraethoxysilanu (TEOS) jako komponenty (b).The foundry binder of the present invention can be prepared, for example, from pure methyltriethoxysilane (MTEOS) or from a mixture of MTEOS and tetraethoxysilane (TEOS) as component (b).

Konkrétními příklady silanů obecného vzorce (I) jsou sloučeniny následujících struktur:Specific examples of silanes of formula (I) are compounds of the following structures:

Si(OC2H5)4, Si(O-n- or iso-C3H7)4, Si(OC4H9)4z SiCl4z SÍ(OOCCH3)4, CH3-SíC13, CH3-Sí (OC2Hs)3/ C2H5-SíC13, 15 C2H5-SÍ(OC2H5)3, C3H7-S1 (OC2H5) 3, C6H5-Si-(OC2H5) 3,Si (OC 2 H 5 ) 4 , Si (On- or iso-C 3 H 7 ) 4 , Si (OC 4 H 9 ) 4 from SiCl 4 from Si (OOCCH 3 ) 4 , CH 3 -SiCl 3 , CH 3 -Si (OC 2 H s) 3 / C 2 H 5 -SíC1 3 15 C 2 H 5 Si (OC 2 H 5) 3, C3H7-S1 (OC 2 H 5) 3, C 6 H 5 -Si- ( OC 2 H 5 ) 3

CgHs-Si (OC2H5) 3, (C2H5O) 3-sí-c3h6-ci, (CH3)2SÍC12, (CH3)2SÍ (OC2H5)2, (CH3)2Sí (OH)2/ (C6Hs)2SÍC12, (C6H5)2SÍ(OC2H5)2, (C6H5) 2Si (OC2H5) 2, (ÍSO-C3H7) 3S1OH, CH2=CH-Si(OOCCH3)3, CH2=CH-SíC13, CH2=CH-Sí (OC2H5) 3/ HSÍCI3,C 8 H 5 -Si (OC 2 H 5 ) 3, (C 2 H 5 O) 3 -s-c 3 h 6 -ci, (CH 3 ) 2 SiCl 2 , (CH 3 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 , (CH 3 ) 2 Si (OH) 2 / (C 6 H 5 ) 2 SiCl 2 , (C 6 H 5 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 2 , (C 6 H 5 ) 2 Si (OC 2 H 5) ) 2, (iso-C3H7) 3S1OH, CH2 = CH-Si (OOCCH 3) 3, CH 2 = CH-SíC1 3, CH2 = CH-Si (OC2H5) 3 / HSÍCI3,

CH2=CH-Si (OC2H4OCH3) 37 CH2=CH-CH2-Si (OC2H5) 3,CH 2 = CH-Si (OC 2 H 4 OCH 3 ) 37 CH 2 = CH-CH 2 -Si (OC 2 H 5 ) 3,

CH2=CH-CH2-Si (OOCCH3) 3/ CH2=C (CH3) COO-C3H7-Sí- (OC2H5) 3,CH 2 = CH-CH 2 -Si (OOCCH 3) 3 / CH 2 = C (CH 3 ) COO-C 3 H 7 -Si- (OC 2 H 5 ) 3,

CH2=C (CH3) -COO-C3H7-Sí (OC2H5) 3, n-C6Hi3-CH2-CH2-Si (OC2H5) 3, n-C8Hi7-CH2-CH2-Si (OC2H5) 3, (C2H5O) 3SÍ- (CH2) 3-O-CH2-CH-CH2.CH 2 = C (CH 3) -COO-C 3 H 7 -Si (OC 2 H 5) 3, nC 6 Hi 3 -CH 2 -CH 2 -Si (OC 2 H 5) 3, nC 8 Hi7 CH 2 -CH 2 -Si (OC 2 H 5 ) 3 , (C 2 H 5 O) 3 Si- (CH 2 ) 3 -O-CH 2 -CH-CH 2 .

OO

Tyto silany mohou být připraveny známou metodou; W. Noll, Chemie und Technologie der Silikone [Chemistry and Technology of Silicones], Verlag Chemie GmbH, Weinhem/Bergstrasse, Germany (1968).These silanes can be prepared by a known method; W. Noll, Chemie und Technologie der Silikone [Chemistry and Technology of Silicones], Verlag Chemie GmbH, Weinhem / Bergstrasse, Germany (1968).

Založeno na výše uvedených komponentách (a), (b) a (c), podíl komponenty (b) je obvykle od 20 do 95 hmot. %, přednostně od 40 do 90 hmot. % a zejména od 70 do 90 hmot. %, vyjádřeno jako polysiloxan vzorce: RxSiO(2.o,5-x), který vzniká kondenzací.Based on components (a), (b) and (c) above, the proportion of component (b) is usually from 20 to 95 wt. %, preferably from 40 to 90 wt. % and in particular from 70 to 90 wt. %, expressed as a polysiloxane of the formula: R x SiO (2. 0, 5-x), formed by condensation.

BB • · • « • « BBB

-Ť * ·· ·· · • · • · * • Β «Β Β «ΒΒΒ ·· ··«« • r · • B · · · • · · • · B-Ť * · · B B · · · · · · B B B B B B B B

999999

AAND

9 9 99 9 9

99 999 9

Silany obecného vzorce (I) použité podle předmětného vynálezu mohou být použity zcela nebo částečně ve formě prekondenzátů, tj. sloučenin produkovaných částečnou hydrolýzou silanu vzorce (I), buď samostatně nebo ve směsi s jinými hydrolyzovatelnými sloučeninami. Takovéto oligomery, preferovaně rozpustné v reakčním mediu, mohou být kondenzáty s rovným řetězcem nebo cyklické nízkomolekulární kondenzáty (polyorganosiloxany) s vysokým stupněm kondenzace, např. od 2 do 100, zejména od 2 do 6.The silanes of formula (I) used in the present invention may be used wholly or partially in the form of precondensates, i.e., compounds produced by partial hydrolysis of the silane of formula (I), either alone or in admixture with other hydrolyzable compounds. Such oligomers, preferably soluble in the reaction medium, may be straight chain condensates or cyclic low molecular weight condensates (polyorganosiloxanes) with a high degree of condensation, e.g. from 2 to 100, in particular from 2 to 6.

Množství vody použité pro hydrolýzu a kondenzaci silanů vzorce (I) je preferovaně od 0,1 do 0,9 mol a zvláště preferovaně od 0,25 do 0,75 mol vody na mol přítomných hydrolyzovatelných skupin.The amount of water used for the hydrolysis and condensation of the silanes of formula (I) is preferably from 0.1 to 0.9 mol and particularly preferably from 0.25 to 0.75 mol of water per mol of hydrolyzable groups present.

Specifickými příklady koloidních anorganických částic (a) jsou soli a prášky dispergovatelné na nano úrovni (velikost částice preferovaně až do 300 nm, zejména až do 100 nm a speciálně až do 50 nm) S1O2, TÍO2, ZrO2, AI2O3, Y2O3, CeO2, SnO2, ZnO, oxidy železa nebo uhlík (saze a grafit), zejména SÍO2.Specific examples of colloidal inorganic particles (a) are salts and powders dispersible at the nano level (particle size preferably up to 300 nm, especially up to 100 nm and especially up to 50 nm), S1O2, TiO2, ZrO2, Al2O3, Y2O3, CeO2, SnO2, ZnO, iron oxides or carbon (carbon black and graphite), especially SiO2.

Podíl složky (a), založené na obsahu složek (a), (b) a (c), je obvykle od 5 do 60 hmot.%, přednostně od 10 do 40 hmot.% a zejména od 10 do 20 hmot. %.The proportion of component (a), based on the content of components (a), (b) and (c), is usually from 5 to 60% by weight, preferably from 10 to 40% by weight and in particular from 10 to 20% by weight. %.

Pro přípravu nanokompozitů mohou být použity jako komponenty (c) podle volby další aditiva v množství až do 20 hmot. %, přednostně do 5 hmot. %; příkladem jsou tvrdící katalyzátory, jako jsou soli kovů a alkoxidy kovů (například alkoxidy odvozené od hliníku, titanu a zirkonu), organická pojivá, jako je polyvinylacetát, škrob, polyethylenglykol a arabská guma, pigmenty, barviva, zpomalovače hoření, sloučeniny prvků tvořících skla (např. kyselina boritá, estery kyseliny borité, methoxid sodný, octan sodný, sec-butoxid hlinitý, atd.).Optionally, further additives in amounts of up to 20 wt.% May be used as components (c) for preparing the nanocomposites. %, preferably up to 5 wt. %; examples are hardening catalysts such as metal salts and metal alkoxides (for example, aluminum, titanium and zirconium-derived alkoxides), organic binders such as polyvinyl acetate, starch, polyethylene glycol and acacia, pigments, dyes, flame retardants, glass forming compounds ( eg boric acid, boric acid esters, sodium methoxide, sodium acetate, aluminum sec-butoxide, etc.).

Hydrolýza a kondenzace je uskutečněna za podmínek sol - gel v přítomnosti kyselých kondenzačních katalyzátorů (např. kyseliny chlorovodíkové) při pH přednostně od 1 do 2, dokud vzniká viskózní sol.The hydrolysis and condensation is carried out under sol-gel conditions in the presence of acidic condensation catalysts (e.g. hydrochloric acid) at a pH preferably from 1 to 2 until a viscous sol is formed.

Φ· ·_. ·Φ · · _. ·

IAND

-r__ ·_. · • ··*· ·· ···· • · · • · ··· • · · · • · · ·· ··· ·· ν» • · · · • · · · ··· ··· • · ·· «·-r__ · _. · · * »· Ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν ν • · ·· «·

Je preferováno nepoužívat další rozpouštědlo kromě rozpouštědla vznikajícího při hydrolýze alkoxy skupin. Je-li to však vyžadováno, mohou být použita například alkoholická rozpouštědla, jako je ethanol, další polární, protická nebo aprotická rozpouštědla, jako je tetrahydrofuran, dioxan, dimethylformamid nebo butylglykol.It is preferred not to use a solvent other than the one resulting from the hydrolysis of the alkoxy groups. However, if desired, alcoholic solvents such as ethanol, other polar, protic or aprotic solvents such as tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide or butyl glycol may be used, for example.

Aby bylo dosaženo příznivé morfologie částic sólu a viskozity sólu, je vznikající nanokompozitní sol preferovaně podroben speciálnímu po-reakčnímu kroku, ve kterém je reakční směs zahřívána na teplotu od 40 od 120°C po dobu od několika hodin do několika dní. Zejména preferováno je skladování při pokojové teplotě po dobu jednoho dne nebo zahřívání při 60 až 80°C po dobu několika hodin. Takto je získán nanokompozitní sol s viskozitou přednostně od 5 do 500 mPas, zejména od 10 do 50 mPas. Viskozita sólu může být samozřejmě nastavena pro specifické aplikace na vhodné hodnoty přidáváním rozpouštědel nebo odstraněním vedlejších produktů reakce (například alkoholů). Po-reakční krok může být přednostně spojen s redukcí obsahu rozpouštědla.In order to achieve favorable morphology of the sol particles and sol viscosity, the resulting nanocomposite sol is preferably subjected to a special post-reaction step in which the reaction mixture is heated to a temperature of 40 to 120 ° C for a few hours to several days. Particularly preferred is storage at room temperature for one day or heating at 60-80 ° C for several hours. A nanocomposite sol having a viscosity of preferably from 5 to 500 mPas, in particular from 10 to 50 mPas, is thus obtained. Of course, the viscosity of the sol can be adjusted to appropriate values for specific applications by adding solvents or by removing reaction by-products (e.g., alcohols). The post-reaction step may preferably be associated with a reduction of the solvent content.

Nanokompozitní sol a slévárenský prášek jsou kombinovány alespoň po prvotní hydrolýze složky (b) a v každém případě před závěrečným vytvrzováním. Před přidáním písku je nanokompozitní sol přednostně aktivován přidáním dalšího množství vody.The nanocomposite sol and the foundry powder are combined at least after the initial hydrolysis of component (b) and in any case before the final curing. Prior to the addition of sand, the nanocomposite sol is preferably activated by adding an additional amount of water.

Pro produkci slévárenských forem a jader je nanokompozitní gel nanesen na slévárenské formy nebo písek jádra v obvyklých množstvích, například v množství od 0,1 do 0,2 hmot. %.To produce foundry molds and cores, the nanocomposite gel is applied to the foundry molds or core sand in conventional amounts, for example in an amount of from 0.1 to 0.2 wt%. %.

Je-li to vyžadováno, mohou být použita běžná slévárenská aditiva, jako jsou například ztužovací oleje, jaderní oleje, uvolňovací činidla nebo konvenční jaderná pojivá.If desired, conventional foundry additives such as reinforcing oils, core oils, release agents, or conventional nuclear binders may be used.

Vytvrzování může být provedeno při pokojové teplotě, ale tepelné zpracování je preferováno při teplotách nad 50°C, přednostně nad 100°C a zejména při 150°C nebo výše. Vytvrzování může být podle volby uskutečněno v inertní atmosféře.Curing may be carried out at room temperature, but heat treatment is preferred at temperatures above 50 ° C, preferably above 100 ° C, and especially at 150 ° C or above. The curing can optionally be carried out in an inert atmosphere.

Srovnáním s konvenčně vázanými jádry bylo zjištěno, že je emitováno významně nižší množství koncového plynu a že forma může být uvolněna od pískového depozituBy comparison with conventionally bonded cores it was found that a significantly lower amount of tail gas is emitted and that the mold can be released from the sand deposit

IAND

99

9 9 99 9 9

9 9 9 99

9999 9 999900 9 99

9 9 9 99 • · · · 9 9 ·9 9 9 99 • · · · ·

9 99 pomocí standardních postupů. Významně menší množství plynu bylo pozorováno během lití, což má rozhodující význam v praxi, protože je tím dosaženo vysoce kvalitního povrchu a mohou býťódlévány jemnější struktury.9 99 using standard procedures. A significantly smaller amount of gas was observed during casting, which is of decisive importance in practice since this achieves a high quality surface and finer structures may be cast.

Následující příklady dále ilustrují předmětný vynález.The following examples further illustrate the present invention.

Silika sol používaný v následujících příkladech je vodný silika sol vyráběný firmou BAYER (Levasil 300/30) s obsahem tuhého podílu 30 hmot. % a velikostí částice od 7 do 10 nm. Následující zkratky jsou dále používány v příkladech:The silica sol used in the following examples is an aqueous silica sol manufactured by BAYER (Levasil 300/30) having a solids content of 30 wt. % and a particle size of 7 to 10 nm. The following abbreviations are further used in the examples:

MTEOS = MethyltriethoxysiíanMTEOS = Methyltriethoxysian

TEOS = TetraethoxysilanTEOS = Tetraethoxysilane

PTEOS = FenyltriethoxysilanPTEOS = Phenyltriethoxysilane

ETEOS = EthyltriethoxysilanETEOS = Ethyltriethoxysilane

Příklad 1Example 1

Je smícháno 51,3 ml MTEOS (odpovídající 60 mol %), 19,1 ml TEOS (odpovídající 20 mol %) a 15,0 ml PTEOS (odpovídající 20 mol %) a polovina této směsi je silně míchána s 11,7 ml silika sólu (odpovídá 14,3 hmot. % podílu silika sólu) a 0,386 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Po 5 minutách je k navážce přidána druhá část alkoxidové směsi a směs je míchána dalších 5 minut. Vzniklý sol je potom zpracováván v po-reakěním kroku (míchání 12 h při 60°C).51.3 ml of MTEOS (corresponding to 60 mol%), 19.1 ml of TEOS (corresponding to 20 mol%) and 15.0 ml of PTEOS (corresponding to 20 mol%) are mixed and half of this mixture is vigorously mixed with 11.7 ml of silica sol (corresponding to 14.3 wt% silica sol) and 0.386 ml of concentrated hydrochloric acid. After 5 minutes, the second portion of the alkoxide mixture is added to the portion and the mixture is stirred for an additional 5 minutes. The resulting sol is then treated in a post-reaction step (stirring for 12 h at 60 ° C).

K sólu je před použitím přidáno přibližně 2,5 ml vody, aby bylo dosaženo obsahu vody 0,5 mol vody na mol hydrolyzovatelné skupiny. Vzniklý sol je smíchán s pískem o velikosti částic přibližně 1 mm tak, aby písek představoval přibližně 84% celkové hmotnosti. Materiál je upěchován do formy a vytvrzen při 100°C po dobu 20 minut za vzniku mechanicky pevného vytvarovaného jádra, které neztrácí tvar dokonce při vystavení teplotě 500°C pod dobu 1 hodiny.Approximately 2.5 ml of water is added to the sol before use to achieve a water content of 0.5 mol of water per mole of hydrolyzable group. The resulting sol is mixed with sand having a particle size of about 1 mm so that the sand represents about 84% of the total weight. The material is packed into a mold and cured at 100 ° C for 20 minutes to form a mechanically rigid molded core that does not lose shape even when exposed to 500 ° C for 1 hour.

Příklad 2Example 2

Použitím metody popsané v příkladu 1 je připraveno pojivo písku jádra ze 184 ml MTEOS, 51,4 ml TEOS, 62,8 ml silika sólu a 1,71 ml 37% kyseliny chlorovodíkové.Using the method described in Example 1, a core sand binder is prepared from 184 ml of MTEOS, 51.4 ml of TEOS, 62.8 ml of silica sol and 1.71 ml of 37% hydrochloric acid.

Pojivo je připraveno k použití po 15 minutách po-reakčního zpracování. Obsah tuhé látky je 327 g/1.The binder is ready for use after 15 minutes of post-treatment. The solids content is 327 g / l.

Suchý písek jádra je smíchán s pojivém v množství odpovídajícím obsahu 1,5 hmot. % tuhého pojivá. Vlhký materiál je stlačen pěchovadlem po dobu 30 minut za tlaku 100 kN a poté vytvrzen při 40°C po dobu 1 hodiny za vzniku anorganicky vázaného jádra, které neuvolňuje žádné toxické plyny při zahřívání do 500°C a může být dezintegrováno pomocí ultrazvuku.The dry sand of the core is mixed with the binder in an amount corresponding to a 1.5 wt% content. % solid binder. The wet material is compressed by a rammer for 30 minutes at a pressure of 100 kN and then cured at 40 ° C for 1 hour to form an inorganically bonded core that does not release any toxic gases when heated to 500 ° C and can be disintegrated by ultrasound.

Příklad 3Example 3

1. Příprava standardního pojivá A1. Preparation of a standard binder

Baňka je naplněna 655 g MTEOS, 191 g TEOS, 142 g vodného silika sólu a bezprostředně poté je ke vzniklé směsi přidáno za intenzivního míchání 9 ml kyseliny sírové (40 hmot. %). Po přibližně 1 minutě intenzivního míchání začne exotermní reakce (teplota vzroste na přibližně 60°C). Aby disperze vyzrála, je držena při pokojové teplotě přes noc nebo je refluxována 1 hodinu před jejím dalším použitím.The flask is filled with 655 g of MTEOS, 191 g of TEOS, 142 g of aqueous silica sol and immediately thereafter 9 ml of sulfuric acid (40% by weight) is added with vigorous stirring. After about 1 minute of vigorous stirring, an exothermic reaction (temperature rises to about 60 ° C) begins. In order to mature the dispersion, it is kept at room temperature overnight or is refluxed for 1 hour before its further use.

2. Příprava standardního pojivá B2. Preparation of Standard Binder B

Baňka je naplněna 621 g MTEOS, 181 g TEOS a 185 g vodného silika sólu (Levasil 50/50; obsah tuhého SÍO2 50 hmot. %, vyrobeného firmou BAYER) a okamžitě poté je ke vzniklé směsi přidáno za intenzivního míchání 10,3 ml kyseliny sírové (40 hmot. %). Po přibližně 1 minutě intenzivního míchání začne exotermní reakce (teplota vzroste na přibližně 60°C). Aby disperze vyzrála, je držena při pokojové teplotě přes noc a nebo refluxována 1 hodinu před jejím použitím.The flask is filled with 621 g of MTEOS, 181 g of TEOS and 185 g of aqueous silica sol (Levasil 50/50; 50% solids SiO2 content, manufactured by BAYER), and immediately thereafter 10.3 ml of acid is added under vigorous stirring. sulfuric acid (40 wt%). After about 1 minute of vigorous stirring, an exothermic reaction (temperature rises to about 60 ° C) begins. To mature, the dispersion is kept at room temperature overnight or refluxed for 1 hour before use.

• ••ftft ί• · · · · ft • · · ft · · · ·• •• ftft ί · ft · ft · ft · ft ·

.. /... /.

• ftft · • ftft · • · · · · ·Ftft ftft ftft

3. Příprava standardního pojivá C3. Preparation of standard binder C

Baňkaje naplněna 463 g MTEOS, 180 g TEOS a 180 g dimethyldiethoxysilanu, 5 poté je přidáno 267 g vodného silika sólu a ke vzniklé směsi je okamžitě přidáno za intenzivního míchání 6,06 . ml . HCI (37% hmotnostně). Po přibližně 1 minutě intenzivního míchání začne exotermní reakce (teplota roste na přibližně 60°C). Disperze může být použita přímo po jejím ochlazení na laboratorní teplotu.The flask is filled with 463 g of MTEOS, 180 g of TEOS and 180 g of dimethyldiethoxysilane, 5 then 267 g of aqueous silica sol is added and the resulting mixture is immediately added with vigorous stirring 6.06. ml. HCl (37% by weight). After about 1 minute of vigorous stirring, an exothermic reaction begins (temperature rises to about 60 ° C). The dispersion can be used directly after cooling to room temperature.

4. Výroba písku jádra pro odlévání4. Production of sand core for casting

Standardní pojivo A (10 kg, obsah tuhé látky: 34 hmot. %) je koncentrováno v rotační odparce do obsahu tuhého podílu 60 hmot. %. K 1 kg uvedené koncentrované pojivové disperse je po kapkách přidáno 90 ml vody za intenzivního míchání a směs je intenzivně míchána 10 minut. 200 g uvedené směsi je intenzivně mícháno s 10 kg písku jádra ve vibrační míchačce 3 minuty a poté je směs převedena do zásobníku vstřelovacího stroje na jádra, běžně používaného ve slévárenském průmyslu.Standard binder A (10 kg, solids content: 34 wt%) is concentrated in a rotary evaporator to a solids content of 60 wt%. %. To 1 kg of said concentrated binder dispersion 90 ml of water is added dropwise with vigorous stirring and the mixture is vigorously stirred for 10 minutes. 200 g of said mixture is vigorously mixed with 10 kg of core sand in a vibratory mixer for 3 minutes, and then the mixture is transferred to a container of a core firing machine commonly used in the foundry industry.

Pomocí uvedeného vstřelovacího stroje na jádra jsou formy nastřeleny podle Hot-Box procesu při teplotě formy 200°C, tlaku 6,5 bar a intervalu 1,5 s. Po 60 s jsou vzniklá písková jádra dostatečně vytvrzená pro oddělení z formy. Jádra jsou odlévána šedým licím železem a mosazí.By means of said core-firing machine, the molds are shot according to the hot-box process at a mold temperature of 200 ° C, a pressure of 6.5 bar and an interval of 1.5 s. After 60 s the resulting sand cores are sufficiently cured to detach from the mold. The cores are cast in gray cast iron and brass.

Claims (9)

Patentové nárokyPatent claims 1. Slévárenské pojivo, které lze připravit povrchovou modifikací 5 a) koloidních anorganických částic s1. Foundry binder which can be prepared by surface modification of 5 a) colloidal inorganic particles with a b) jedním nebo více sílaný obecného vzorce (I)(b) one or more strong formula (I) Rx-Si-A4-x (I) kde radikály A jsou identické nebo odlišné a jsou to hydroxylové skupiny nebo skupiny, které mohou být hydrolyticky odstraněny, kromě methoxy skupiny,R x -Si-A 4 -x (I) wherein the radicals A are identical or different and are hydroxyl groups or groups which can be hydrolytically removed, except for the methoxy group, 10 radikály R jsou identické nebo odlišné a jsou to skupiny, které nemohou být odstraněny hydrolyticky a x je 0, 1,2 nebo 3, kde x > 1 v alespoň 50 mol% silanů;The radicals R are identical or different and are groups which cannot be removed hydrolytically and x is 0, 1, 2 or 3, wherein x> 1 in at least 50 mol% of the silanes; 1. Slévárenské pojivo podle nároku 1 charakteristické tím, že modifikace povrchu byla provedena v přítomnosti kyselého kondenzačního katalyzátoru při pH od 1 do 2.Foundry binder according to claim 1, characterized in that the surface modification has been carried out in the presence of an acid condensation catalyst at a pH of from 1 to 2. 2. Slévárenské pojivo podle nároků 1 a 2 charakteristické tím, že nanokompozitní sol byl podroben po-reakčnímu zpracování při teplotách od pokojové teploty do 120°C.Foundry binder according to claims 1 and 2, characterized in that the nanocomposite sol has been subjected to post-reaction treatment at temperatures from room temperature to 120 ° C. 3. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 1 až 3 charakteristické tím, že 20 koloidní anorganické částice (a) jsou vybrány ze skupiny obsahující soli a dispergovatelné prášky s nanorozměry S1O2, TÍO2, ZrO2, AI2O3, Y2O3, CeO2, SnC>2, ZnO, oxidy železa nebo uhlík.Foundry binder according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the 20 colloidal inorganic particles (a) are selected from the group consisting of salts and dispersible powders with nanosize S1O2, TiO2, ZrO2, Al2O3, Y2O3, CeO2, SnC2, ZnO. , iron oxides or carbon. 4. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 1 až 4 charakteristické tím, že proA foundry binder according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 25 přípravu nanokompozitního sólu byla použita další aditiva (c), například vytvrzovací katalyzátory, organická pojivá a/nebo sloučeniny prvků tvořících skla.Other additives (c), such as curing catalysts, organic binders and / or glass-forming compound compounds, have been used to prepare the nanocomposite sol. 5. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 1 až 5 charakteristické tím, že pro přípravu nanokompozitního sólu bylo použito od 5 do 60 hmot. %, přednostně od 10A foundry binder according to any one of claims 1 to 5, characterized in that from 5 to 60 wt.% Is used for the preparation of the nanocomposite sol. %, preferably from 10 30 do 40 homt. a zejména od 10 do 20 hmot. % komponenty (a).30 to 40 homt. and in particular from 10 to 20 wt. % of component (a). 6. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 1 až 6 charakteristické tím, že pro přípravu nanokompozitního sólu bylo použito od 20 do 95 hmot. %, přednostně od • · · · • · · · «Foundry binder according to any one of claims 1 to 6, characterized in that from 20 to 95% by weight of nanocomposite sol is used. %, preferably from · · · · · · · «« -Po — • · · ··-Po - • · · ·· 40 do 90 hmot. % a zejména od 70 do 90% hmot. % složky (b), vyjádřené jako polysiloxan vzorce: RxSiO(2-o.5-x),·40 to 90 wt. % and in particular from 70 to 90 wt. % of component (b), expressed as polysiloxane of the formula: R x SiO (2-o.5-x), 7. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 5 až 7 charakteristické tím, že pro 5 přípravu nanokompozitního sólu bylo použito ne více než 20 hmot. %, přednostně ne více než 10 hmot. % a zejména ne více než 5 hmot. % dalších aditiv (c).A foundry binder according to any one of claims 5 to 7, characterized in that no more than 20% by weight of nanocomposite sol is used. %, preferably no more than 10 wt. % and in particular not more than 5 wt. % of other additives (c). 8. Slévárenské pojivo podle kteréhokoli z nároků 1 až 8 charakteristické tím, že modifikace povrchu byla uskutečněna použitím od 0,1 do 0,9 mol, přednostně odFoundry binder according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the surface modification has been carried out using from 0.1 to 0.9 mol, preferably from 10 0,25 do 0,75 mol vody na mol přítomných hydrolyzovatelných skupin.10 0.25 to 0.75 mol of water per mol of hydrolyzable groups present. 9. Proces produkce slévárenských forem a jader charakteristický tím, že bylo použito slévárenské pojivo ve schodě s jakýmkoli z nároků 1 až 9.A process for producing foundry molds and cores characterized by the use of a foundry binder in a step with any one of claims 1 to 9.
CZ19991695A 1997-11-14 1997-11-14 Foundry binding agent CZ169599A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19991695A CZ169599A3 (en) 1997-11-14 1997-11-14 Foundry binding agent

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ19991695A CZ169599A3 (en) 1997-11-14 1997-11-14 Foundry binding agent

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ169599A3 true CZ169599A3 (en) 2000-05-17

Family

ID=5463677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19991695A CZ169599A3 (en) 1997-11-14 1997-11-14 Foundry binding agent

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ169599A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6378599B1 (en) Foundry binder
AU736612B2 (en) Composite materials
US3898090A (en) Foundry mold and core compositions
US20070082190A1 (en) Insulation material
KR20060052701A (en) Durable bn mould separating layers for the die casting of non-ferrous metals
RU99112565A (en) LAYERED MATERIALS
KR950017809A (en) Method for manufacturing refractory molded article and binder for refractory molded article
US5328645A (en) Gel promoters for silica sols
CN103857480A (en) Coating compositions for inorganic casting molds and cores, comprising formic acid esters, and use thereof
KR101287146B1 (en) A Bead, A Mold, A Product manufactured by A Mold, A Bead Manufacturing Method and A Mold Manufacturing Method by Dual-coating Process
JP5036560B2 (en) Caking agents and their use to produce hydrolytically stable molded parts and coatings
CZ169599A3 (en) Foundry binding agent
JP6746538B2 (en) Aqueous solution preparation method
JPH0947840A (en) Mold forming composition
US3093494A (en) Preparation of molded articles
US20040092189A1 (en) Method for producing a composite
MXPA99004099A (en) Composite materials
KR20220102137A (en) core for die casting
JPH02248356A (en) Method for controlling rate of hydrolysis of metal alkoxide
MXPA99004142A (en) Composite materials based on vegetable materials

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic