EA013090B1

EA013090B1 - Способ получения пресс-форм

Info

Publication number: EA013090B1
Application number: EA200801397A
Authority: EA
Inventors: Норихиро Асано; Юсуке КАТО
Original assignee: Синтокогио, Лтд.
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2010-02-26
Also published as: JPWO2007058254A1; CN101360574A; JP4301343B2; EP1952908A1; CN101360574B; BRPI0618910B1; BRPI0618910A2; EP1952908A4; EP1952908B1; EA200801397A1; WO2007058254A1; AU2006313745A1; US8790560B2; KR20080082645A; KR100956707B1; US20100140823A1

Abstract

Изобретение описывает способ получения пресс-форм, которые не выделяют токсичных газов при вливании расплавленного металла в пресс-формы, снабженные отливными сердечниками или подобным, даже когда содержащееся в них связующее разлагается, и которые легко разбираются после формования. Согласно способу смешивают гранулированный наполнитель с одним или более водорастворимым связующим, поверхностно-активным веществом, сшивающим агентом и водой при перемешивании и вспенивают, чтобы получить вспененную смесь наполнителя, загружают вспененную смесь наполнителя в формовочную полость, отверждают введенную смесь путем выпаривания воды, содержащейся в смеси, для образования пресс-формы, и вынимают пресс-форму из полости.

Description

Изобретение относится к способу получения пресс-формы. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения пресс-формы, которая будет сделана из вспененной смеси, в которой перемешаны гранулированный наполнитель, водорастворимое связующее, поверхностно-активное вещество (ПАВ) и вода, чтобы вызвать их вспенивание, чтобы пресс-форма имела высокую прочность, проявляла термостойкость и почти не имела неприятного запаха.

Уровень техники

Один пример обычного способа формования для получения полого сердечника раскрывается в японской выложенной заявке № 63-115649. В способе используется необработанный формовочный песок (гранулированная смесь), который состоит из кварцевого песка как гранулированного наполнителя и связующего. Способ включает этапы добавления раствора ПАВ в необработанный формовочный песок и их перемешивание, чтобы вызвать вспенивание гранулированного наполнителя, введение вспененной смеси гранулированного наполнителя в нагретую металлическую изложницу и удержание введенного материала в нагретой металлической изложнице в течение заданного времени, чтобы выпарить из него влагу.

В качестве связующего, подходящего для способа, в вышеуказанной заявке описывается фенольная смола. Однако при применении фенольной смолы образуются вредные газы, например формальдегид, фенол и аммиак. Они создают биологическую опасность для людей и вызывают неприятный запах, когда связующее должно отверждаться теплом, передаваемым металлической изложницей.

Описание изобретения

В соответствии с этим одной целью изобретения является создание способа формования для получения пресс-формы. Способ формования по настоящему изобретению предотвращает образование вредных газов, которые создают биологическую опасность для людей и вызывают неприятный запах. Запах образуется, так как связующее разлагается, когда в процессе формования используется сыпучий наполнитель, который включает песок и связующее, или когда расплавленный металл вливают в пресс-форму (такую как сердечник), сделанную из гранулированного наполнителя. Кроме того, пресс-форма, полученная способом формования по настоящему изобретению, лучше разбирается после отливки.

Кроме того, одной из целей настоящего изобретения является создание способа формования, который позволяет сделать пресс-форму с улучшенной прочностью.

Согласно настоящему изобретению создан способ формования, который включает этапы смешивания, перемешивания и вспенивания гранулированного наполнителя, одного или более видов водорастворимого связующего, ПАВ, сшивающего агента и воды для получения вспененной смеси наполнителя; заполнение формовочного объема вспененной смесью наполнителя, выпаривание влаги из залитой смеси наполнителя так, что смесь наполнителя отверждается с получением пресс-формы, и удаление прессформы из металлической изложницы.

Предпочтительно ПАВ является ПАВ, вызывающим реакцию сшивания сшивающим агентом.

ПАВ предпочтительно является неионным и имеющим ГЛБ 8 или более, но меньше 20. Показатель гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) ПАВ является показателем, который означает уровень сродства с водой или маслом, которое представляет собой органическое соединение, совсем не растворимое в воде. Показатель ГЛБ имеет диапазон от 0 до 20. Сродство к маслу повышается, когда ГЛБ приближается к 0, а сродство к воде повышается, когда он приближается к 20. Показатель ГЛБ может быть рассчитан по способу А11а§ или по способу Гриффина. Показатель ГЛБ может также быть определен с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии по времени удержания. Если неионный ПАВ имеет показатель ГЛБ ниже 8, получить вспененную смесь наполнителя нельзя. Это объясняется тем, что такой неионный ПАВ трудно распределить в воде, и он создает недостаточно пены. Если неионный ПАВ имеет показатель ГЛБ 8 или больше, он устойчиво распределяется в воде и создает достаточно пены. Таким образом, можно получить вспененную смесь наполнителя.

Формовочный объем может задаваться металлической изложницей. В этом случае этап наполнения предпочтительно включает этап наполнения вспененной смесью наполнителя формовочного объема путем приложения к смеси давления.

Этап наполнения под давлением может включать этап загрузки вспененной смеси наполнителя в цилиндр и затем наполнение ею формовочного объема путем прямого вдавливания. Как вариант, этап наполнения под давлением может включать этап заполнения вспененной смесью наполнителя формовочного объема путем давления на нее сжатым газом.

На этапе выпаривания влагу из вспененной смеси наполнителя испаряют предпочтительно с помощью тепла металлической изложницы, которую нагревают.

Каждое водорастворимое связующее растворимо в воде при нормальной температуре.

Каждое водорастворимое связующее является сахаридом или его производным.

Один или более видов водорастворимого связующего содержатся в количестве от 0,1 до 5,0 вес.% на 100 вес.% гранулированных наполнителей.

Сшивающий агент предпочтительно является химическим соединением, содержащим карбоксильную группу. Химическое соединение, содержащее карбоксильную группу, выбрано из группы, которая

- 1 013090 включает щавелевую кислоту, малеиновую кислоту, янтарную кислоту, лимонную кислоту, бутантетракарбоновую кислоту, сополимер метилвинилового эфира с малеиновым ангидридом и сополимер изобутилена с малеиновым ангидридом.

Согласно настоящему изобретению, вспененную смесь наполнителя готовят смешением гранулированного наполнителя, одного или более видов водорастворимого связующего, ПАВ и сшивающего агента, который вызывает реакцию сшивки с водорастворимыми связующими. Так как вспененная смесь наполнителя может быть залита в любую часть формовочного объема (или формовочной полости), и количество газов, выделяющихся из пресс-формы, когда туда заливают расплавленный металл, может быть сокращено, можно уменьшить любые дефекты, вызываемые газом в пресс-форме.

Так как вспененная смесь наполнителя не содержит фенольной смолы, как это имеет место в предшествующем уровне техники, образование вредных газов, которые создают биологическую опасность для людей и имеют неприятный запах, предотвращается, даже если каждое связующее разлагается, когда вспененную смесь наполнителя формуют или когда расплавленный металл наливают в пресс-форму (например, форму сердечника), сделанную из смеси наполнителя.

Кроме того, можно получить пресс-форму, которая легко разбирается.

Прочность пресс-формы (сердечника), которую получают, используя анионный ПАВ, катионный ПАВ и амфотерный ПАВ, будет нежелательно ниже, чем прочность формы, полученной при использовании неионного ПАВ. Соответственно, в настоящем изобретении используется неионный ПАВ, чтобы можно было наполнить вспененной смесью наполнителя формовочный объем во всех местах и получить готовую пресс-форму с достаточной прочностью и влагоустойчивостью.

Вышеуказанные и дальнейшие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут подробнее пояснены следующим детальным описанием, проводимым с обращением к приложенным чертежам.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - продольное сечение формовочной машины, используемой в первом варианте осуществления способа формования согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 - продольное сечение формовочной машины, используемой в другом варианте осуществления способа формования согласно настоящему изобретению;

фиг. 3 - иллюстрация результатов анализа, причем компоненты газов, выделяющиеся из связующего в процессе формования согласно настоящему изобретению, анализируются с помощью массспектрометра.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения

Ниже будет пояснен способ формования по настоящему изобретению. Он включает этапы приготовления и перемешивания смеси наполнителя, которая включает гранулированный наполнитель, один или более видов водорастворимого связующего, поверхностно-активное вещество, сшивающий агент и воду, чтобы вспенить смесь, наполнение вспененной смесью формовочного объема, выпаривание влаги из залитой смеси, чтобы отвердить загруженную смесь с получением пресс-формы, и удаление полученной пресс-формы из формовочного объема.

Гранулированный наполнитель в настоящем изобретении является жаропрочным гранулированным материалом, который содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, содержащей кварцевый песок, тонкомолотый глинозем, песок оливин, хромитовый песок, тонкомолотый циркон, муллитовый песок, любые искусственные сыпучие материалы и т.д.

Каждое водорастворимое связующее в настоящем изобретении растворимо в воде при нормальной температуре и действует как связующее, которое отверждается при испарении влаги. Оно также действует как загуститель, чтобы регулировать вязкость смеси наполнителя, которую вымешивают и вспенивают. Загуститель означает высокомолекулярный полимер, который растворяется или распределяется в воде, делая ее вязкой, и который называется также пастообразным клеем. Водорастворимое связующее может быть из группы сахаров, которая включает, в частности крахмал или его производные, полисахариды, такие как сапонины, или дисахариды, такие как сахар.

Водорастворимое связующее, которое растворимо в воде при нормальной температуре, может быть вмешано во вспененную смесь наполнителя без нагревания его и воды. Водорастворимое связующее, не обладающее растворимостью в воде при нормальной температуре, нельзя смешать без нагревания его и воды. Чтобы использовать такое водорастворимое связующее, не имеющее растворимости при нормальной температуре, его можно сначала нагреть, а затем смешать, чтобы получить раствор водорастворимого связующего, который охлаждают до нормальной температуры.

Крахмал представляет собой, например, декстрин или α-крахмал, полученный из картофеля, кукурузы, тапиоки или муки. Производное крахмала означает, например, простой эфир крахмала, сложный эфир крахмала или промежуточный продукт расщепления крахмала. Сахар является сахарозой, то есть сахаридом, в котором соединены две молекулы фруктозы и две молекулы глюкозы. Примеры сахарида включают белый сахар и сахарный песок. Водорастворимые связующие, пригодные для применения в настоящем изобретении, легко доступны. В частности, α-крахмал, декстрин и сахар можно недорого ку

- 2 013090 пить. α-Крахмал, декстрин или его производные, сапонины и сахар растворимы в воде при нормальной температуре. Примеры загустителей включают крахмал, ксантановую камедь, гуаровую камедь, гуммиарабик и т.д.

Так как температура разложения водорастворимого связующего, используемого в изобретении, ниже, чем у фенольной смолы, пресс-формы, сделанные способом по настоящему изобретению, можно легко разложить под действием тепла в процессе литья. Таким образом, можно получить пресс-форму, легко рассыпающуюся после завершения процесса отливки.

Гранулированный наполнитель предпочтительно содержит водорастворимое связующее в количестве от 0,1 до 5,0 вес.% в расчете на полный вес гранулированного наполнителя. Это объясняется тем, что при содержании менее 0,1 вес.% получается пресс-форма, имеющая недостаточную прочность, а если содержание превысит 5,0 вес.%, получаются пресс-формы, имеющие слишком высокую прочность.

В случае пресс-формы по настоящему изобретению добавление сшивающего агента приводит к реакциям сшивки, причем водорастворимое связующее усиливает связь между частицами гранулированного наполнителя, которые покрыты водорастворимым связующим. Далее получается меньше возможности для реакции водорастворимого связующего с молекулами воды, что дает в результате пресс-форму достаточного качества даже в высоковлажной среде.

Гранулированный наполнитель предпочтительно содержит добавку ПАВ от 0,01 до 1,0 вес.% в расчете на полный вес гранулированного наполнителя. Это объясняется тем, что при содержании менее 0,01 вес.% не получить смесь наполнителя, имеющую достаточно пены, и таким образом, не получить вспененную смесь. Вспененная смесь наполнителя имеет достаточную текучесть, если содержание составляет 1,0 вес.%.

Сшивающий агент, который может применяться в настоящем изобретении, включает соединение, содержащее карбоксильную группу, сюда входят такие соединения, как щавелевая кислота, или малеиновая кислота, или янтарная кислота, или лимонная кислота, все они вызывают реакцию сшивки с образованием сложноэфирной связи. Как вариант, сшивающий агент, когда он находится в фазе водного раствора, может включать сополимер метилвинилового эфира с малеиновым ангидридом и сополимер изобутилена с малеиновым ангидридом, которые имеют карбоксильную группу. Один предпочтительный сшивающий агент, который может использоваться в настоящем изобретении, является сшивающим агентом, который создает сложноэфирную связь, чтобы образовывать меньше вредного газа, т. е. агентом, имеющим карбоксильную группу.

В настоящем изобретении количество добавленного сшивающего агента составляет от 5 до 300 вес.% от полного весового содержания водорастворимого связующего. Это потому, что если количество добавленного сшивающего агента меньше 5 вес.%, из-за чего польза от реакции сшивки недостаточна, нельзя получить пресс-форму, имеющую достаточную прочность в высоковлажной среде. Хотя получить готовую пресс-форму, имеющую достаточную прочность в высоковлажной среде, можно, если количество добавленного сшивающего агента превышает 300 вес.% в расчете на полное весовое содержание водорастворимого связующего, преимуществ у такой формы не больше, чем если бы количество добавленного сшивающего агента было 300 вес.%. Таким образом, добавление более 300 вес.% сшивающего агента может быть неэкономичным и нежелательным.

В настоящем изобретении сшивающий агент используется как водный раствор. Например, его концентрация может быть выше 10 вес.%, если сшивающим агентом является бутантетракарбоновая кислота, или лимонная кислота, или сополимер метилвинилового эфира с малеиновым ангидридом.

В настоящем изобретении вспененная смесь наполнителя может вводиться в цилиндр путем прямого приложения к ней давления, или ее можно вводить под давлением воздуха, чтобы наполнить формовочный объем вспененной смесью наполнителя. Прямое вдавливание цилиндром должно ввести смесь, находящуюся внутри цилиндра, в металлическую изложницу путем прямого надавливания на смесь плунжером (или поршнем) прессующего механизма в цилиндре.

Прямое давление сжатым воздухом, а не поршнем, как в указанном выше прямом сдавливании цилиндром, показано, например, на фиг. 1. В этой компоновке верхнее отверстие цилиндра (или поршня) 1 снабжено герметичным затвором 2, чтобы закрыть его так, чтобы он был воздухонепроницаемым.

Воздухонепроницаемое пространство вверху цилиндра 1 также снабжено крышкой 3, которая образует воздушный канал 3 а для соединения его с источником сжатого воздуха, чтобы подавать сжатый воздух к верхней поверхности вспененной смеси наполнителя 6 в цилиндре 1, чтобы ввести ее под давлением в формовочный объем 5 металлической изложницы 4.

В способе формования согласно настоящему изобретению для испарения влаги из вспененной смеси наполнителя, которая заполняет формовочный объем, металлическая изложница, или ее соответствующий компонент, или то и другое, образующие формовочный объем, могут быть нагреты до высокой температуры, или вспененную смесь наполнителя могут облучать нагретые испарения, пар или микроволны, или формовочный объем, который наполнен вспененной смесью наполнителя, можно оставить в вакууме. Как вариант, при желании в формовочном объеме можно создать продольный поток.

При испарении влаги из вспененной смеси наполнителя теплом металлической изложницы, которая нагрета до высокой температуры, и пена, и влага распределяются в смеси наполнителя благодаря пере

- 3 013090 мешиванию и движутся к центру пресс-формы, которая сделана из смеси наполнителя, под действием тепла металлической изложницы. Таким образом, плотность гранулированного материала, заполняющего центр пресс-формы, снижается. Пресс-форма, имеющая низкую плотность в ее центре, приводит к уменьшению количества гранулированного наполнителя и водорастворимого связующего или связующих. Она также приводит к легкому удалению газов, образующихся при разложении водорастворимого связующего, так как такая пресс-форма обычно имеет много отверстий.

ПАВ в настоящем изобретении можно обычно разделить на четыре вида по состоянию диссоциации его молекул, когда он растворен в воде: анионный ПАВ, катионный ПАВ, неионный ПАВ и амфотерный ПАВ. Химически ПАВ определяется как материал для смешения воды и масла. ПАВ имеет в молекуле как гидрофобную группу, так и гидрофильную группу, и он растворяется или диспергируется в жидкости, такой как вода или масло, и селективно адсорбируется на границе раздела. Таким образом, ПАВ в настоящем изобретении вызывает вспенивание или образование пузырей.

Пресс-форма (сердечник), сделанная с применением анионного ПАВ, катионного ПАВ или амфотерного ПАВ из четырех видов ПАВ, не приводит к реакциям сшивки со сшивающим агентом, поскольку, как обсуждается ниже, эти ПАВ не имеют гидроксильной группы в молекуле. Поэтому в этом случае может быть получена пресс-форма, имеющая недостаточную прочность. Напротив, пресс-форма, полученная при использовании неионного ПАВ, имеет достаточную прочность, поскольку в результате реакции сшивки, в которой карбоксильная группа (СООН) молекулы сшивающего агента и гидроксил (ОН), являющийся гидрофильной группой, соединяются сложноэфирной связью, между молекулами водорастворимого связующего или связующих и ПАВ образуется трехмерная сетка.

Соответственно, в настоящем изобретении для получения пресс-форм, имеющих достаточную прочность, предпочтительно применяется неионный ПАВ.

Добавление неионного ПАВ, который действует как сшивающий агент, чтобы вызвать реакцию сшивки с водорастворимым связующим(ими), усиливает связывание частиц гранулированного наполнителя, которые покрыты водорастворимым связующим. Кроме того, так как можно ингибировать реакцию между водорастворимым связующим или связующими и молекулами воды, полученная пресс-форма может сохранить достаточное качество в среде с высокой влажностью.

Хотя примеры неионных ПАВ включают сложный эфир сахарозы и жирной кислоты, сложный эфир сорбитана и жирной кислоты, сложный эфир полиоксиэтилированного сорбитана и жирной кислоты, алканоламиды жирных кислот, полиоксиэтиленалкиловый эфир, полиоксиэтиленалкилфениловый эфир, сложный эфир глицерина и жирной кислоты, сложный эфир пропиленгликоля и жирной кислоты и т.д., из них используется ПАВ, имеющий показатель ГЛБ 8 или выше. Предпочтительно натуральное кокосовое масло или пальмовое масло, полученное из растительного масла, имеют высокую безопасность и являются безвредными в практическом использовании.

Следующие варианты осуществления предназначены для объяснения, но не ограничения способа формования по настоящему изобретению.

Первый вариант осуществления.

Таблица 1

Состав смеси наполнителя 11 (за исключением воды)

Кварцевый песок (шлифованный песок):			100
				вес.
Крахмал (декстрин	ЫЗО-Ь, производства	N1331	Со. ,	1,0
Τίά., Япония):				вес.
ПАВ (сложный эфир	полиглицерина и жирной	кислоты):	0,03
				вес.
Лимонная кислота	(производства Гизо СЬеттса!	Со. ,	0, 5
ΙΛά., Япония):				вес.

В первом варианте осуществления смесь наполнителя, имеющая состав, показанный в табл. 1, и 4 вес.% воды, соединяют и перемешивают смесительным устройством (настольная мешалка производства Л1ко%11а МапиГасШгшд Со., I Лс1., Япония) со скоростью 200 об./мин в течение примерно 5 мин. В результате она вспенивается с получением вспененной смеси наполнителя 11. Затем вспененную смесь наполнителя 11 выливают в цилиндр 13 плунжера 12, как показано на фиг. 2. Затем на эту вспененную смесь наполнителя поверхностью цилиндра оказывается давление примерно 0,4 МПа, так что смесь под давлением вводится в формовочное пространство 15 объемом около 80 см³ металлической изложницы 14, которая поддерживается при температуре 250°С (этап наполнения), для испытания на изгиб.

Вспененная смесь наполнителя удерживается в нагретой металлической изложнице в течение примерно 2 мин для испарения влаги теплом формы, так что вспененный наполнитель отверждается (этап отверждения). Пресс-форму удаляют из формовочного объема 15 металлической изложницы 14 после того, как началась реакция сшивки между водорастворимым связующим и сшивающим агентом. Было

- 4 013090 приготовлено два образца для использования в испытании на изгиб. Образцы держали 24 ч в емкости с соответствующей влажностью при влажности 30% и влажности 90% или выше, и затем их испытывали на изгиб. В результате была измерена прочность 4,9 МПа и 2,3 МПа при влажности 30% и влажности 98% соответственно. Так как прочность на изгиб в 4,9 МПа при влажности 30% приблизительно равна прочности пресс-формы, полученной литьем в оболочковые формы (см. .Ι1Ή Еоипбгу Епдшеег'з НапбЬоок, 8еейоп 2.1, 8Ье11 Мок1пш), обычная операция формования не вызывает существенных проблем. Если пресс-форма имеет прочность 2 МПа или более после выдерживания 24 ч при влажности 90% или выше, нормальные манипуляции с пресс-формой не вызывают каких-либо существенных проблем, и она может использоваться как пресс-форма.

Второй вариант осуществления.

Таблица 2

Состав смеси наполнителя (за исключением воды)

Синтетический песок (Езраг	# 60	производства	100
Уатакама Запдуо Со., Ш., Япония):		вес. %
Крахмал (декстрин ЫЗО-Ь, производства N1331 Со.,	1,0
ЪШ. , Япония) :			вес.%
ПАВ (сложный эфир полиглицерина	и жирной кислоты):	0, 03
			вес. %
Лимонная кислота (производства	Гизо	СЪетФса! Со. ,	0,5
Πίά., Япония):			вес. %

Во втором варианте осуществления смесь наполнителя, имеющая состав, показанный в табл. 2, и 2,5 вес.% воды, соединяют и перемешивают смесительным устройством (настольная мешалка производства Л1коЙ8Йа МапиЬаеШгшд Со., Εΐά., Япония) при скорости 200 об./мин в течение примерно 5 мин, таким образом вспенивая ее с получением вспененной смеси наполнителя (этап приготовления). Затем вспененную смесь наполнителя выливают в цилиндр 13, как показано на фиг. 2. Затем на эту вспененную смесь наполнителя поверхностью цилиндра оказывается давление примерно 0,4 МПа, так что смесь под давлением вводится в формовочное пространство 15 объемом около 80 см³, металлической изложницы 14, которая поддерживается при температуре 250°С (этап наполнения), для испытания на изгиб. Вспененную смесь наполнителя выдерживают в нагретой металлической изложнице 90 с, чтобы испарить влагу ее теплом, так что вспененный наполнитель отверждается (этап формования). Пресс-форму в виде двух образцов удаляют из формовочного объема 15 металлической изложницы 14, после проведения реакции сшивки между водорастворимым связующим и сшивающий агентом. Оба образца держат 24 ч во влажной бане при влажности 30% и влажности 90% или выше и затем испытывают на изгиб. В результате были измерены прочность 9,5 и 3 МПа при влажности 30 и 98% соответственно. При этих значениях нормальные манипуляции с пресс-формой не вызывают никаких существенных проблем, и она может применяться в качестве пресс-формы.

Третий вариант осуществления.

Таблица 3 Состав смеси наполнителя (за исключением воды)

Кварцевый песок (шлифованный песок):			100
				вес.%
Крахмал (декстрин	№О-Ь, производства	N1331	Со. ,	1,0
ЬТЦ., Япония):				вес. %
ПАВ (сложный эфир	полиглицерина и жирной	кислоты):	0,03
				вес. %
Лимонная кислота	(производства Гизо СЬетгса!	Со. ,	0,5
ШсЗ. , Япония) :				вес. %

В третьем варианте осуществления смесь наполнителя, имеющая состав, показанный в табл. 3, и 4,5 вес.% воды, соединяют и перемешивают смесительным устройством (настольная мешалка производства Л1коЬзЬа МапиЬаеШппд Со., Εΐά., Япония) при скорости 200 об./мин в течение примерно 5 мин, таким образом вспенивая ее с получением вспененной смеси наполнителя. Затем вспененную смесь наполнителя выливают в цилиндр 13, как показано на фиг. 2. Затем на эту вспененную смесь наполнителя поверхностью цилиндра оказывается давление примерно 0,4 МПа, так что смесь под давлением загружается в формовочное пространство 15, объемом около 140 см³, металлической изложницы 14а, которая поддерживается при температуре 270°С (этап наполнения). Вспененная смесь наполнителя выдерживается в

- 5 013090 нагретой металлической изложнице 90 с, чтобы испарить влагу ее теплом, так что вспененный наполнитель отверждается (этап формования). Пресс-форма (образец А) вынимается из формовочного объема 15 металлической изложницы 14а (этап удаления).

Поверхностный слой удаленного образца соскабливается металлическим напильником на глубину 1 мм, чтобы получить пробу примерно в 1 г. Количество выделившегося газа рассчитывается на основе способа превращения давления газа в мощность в соответствии со способом измерения количества образованного газа, используя испытательные стандарты М'5 согласно 1АСТ, которые задаются японской Ассоциацией технологии литья, чтобы рассчитать молекулярные веса. Эти результаты показаны в табл. 4.

Таблица 4 Количество выделившегося газа (см³/г)

Образец А: 18

Четвертый вариант осуществления.

Смесь, в которой крахмал (декстрин Ν8Ό-Τ, производства Νίδδί Со., I Лей, Япония), ПАВ (сложный эфир полиглицерина и жирной кислоты) и лимонная кислота (производства Ризо Сйет1еа1 Со., ЙМ., Япония) смешаны в отношении 1:0,3:5, выдерживается 10 мин при высокой температуре в печи при 250°С и затем вынимается. Удаленную смесь держат 5 с в атмосфере гелия в пиролизаторе при 590°С. Газ пиролиза держат 10 мин при 50°С и затем нагревают до 240°С со скоростью нагревания 10°С/мин. Вид газа анализируется масс-спектрометром, в котором нагретый газ держится 15 мин, проходя через колонку при температуре 240°С. Как показано на фиг. 3, в результате масс-спектрометрического анализа компонентов газа пиролиза, образованного из связующего, были обнаружены диоксид углерода и фурфураль. В обычном способе литья в оболочечные формы неприятный запах, такой как запах аммиака, формальдегидов и фенолов, являющихся источниками запахов, образуется из-за пиролиза фенольной смолы и гексамина (отвердитель), когда сердечник спекается. Напротив, было обнаружено, что из пресс-формы по настоящему изобретению такие газы не выделяются.

Пятый вариант осуществления.

В пятом варианте осуществления проводились эксперименты, чтобы установить, вызывают ли различные типы ПАВ реакции сшивки со сшивающим агентом.

Таблица 5

Состав смеси наполнителя

Кварцевый	песок (	(шлифованный песок):	100 вес.
Неионный	ПАВ (сложный эфир полиглицерина и жирной	0,03
кислоты):			вес.
Лимонная	кислота	(производства Гизо Сйетйса! Со.,	0,5
Ьйб., Япония):		вес.

Гранулированный наполнитель, указанный в табл. 5, и воду соединяют и перемешивают смесительным устройством (настольная мешалка производства А1коЙ8Йа МапийасШппд; Со., ЙМ., Япония) со скоростью 200 об./мин в течение примерно 5 мин. Таким образом, смесь вспенивается с получением вспененной смеси наполнителя. Вспененной смесью наполнителя вручную наполняют металлическую изложницу, которая подходит для получения образца для испытания на изгиб и которая определена испытанием М'1 по 1АСТ (этап наполнения). Затем металлическую изложницу держат в бане постоянной температуры в течение 45 мин, чтобы высушить и отвердить вспененную смесь наполнителя (этап формования). Затем полученную пресс-форму, использующуюся как образец для испытания на изгиб, вынимают. Для сравнения из состава, какой показан в табл. 5, таким же путем получают эталонные образцы. Однако вместо неионного ПАВ в этом составе соответствующие эталонные образцы содержат анионный ПАВ (алкиловый эфир сульфоната натрия), катионный ПАВ (алкилтриметиламмониевая соль) и амфотерный ПАВ (алкиламиноксид). Образец для испытания на изгиб и эталонные образцы выдерживают во влажной бане при влажности 30%. Затем измеряют их прочность на изгиб. Эти результаты показаны в табл. 6.

- 6 013090

Таблица 6

ПАВ	Сшивающий агент	Проч- ность на из- гиб (МПа)
Вид	Количество добавки	Вид	Количество добавки	Влаж- ность 30%
Неионный ПАВ (сложный	1,0	Лимонная	0, 5	3, 0
эфир полиглицерина и		кислота
жирной кислоты)
Анионный ПАВ (алкиловый	1,0	Лимонная	0,5	0
эфир сульфоната натрия)		кислота
Катионный ПАВ	1,0	Лимонная	0,5	0
(алкилтриметиламмониевая		кислота
соль)
Амфотерный ПАВ	1,0	Лимонная	0,5	0
(алкиламиноксид)		кислота

Табл. 6 свидетельствует, что только неионный ПАВ вызывает реакцию сшивки со сшивающим агентом, содержащим карбоксильную группу. Пресс-формы, полученные с использованием других ПАВ, разваливаются, когда их вынимают из металлической изложницы. Таким образом, они не имеют прочности, требующейся на практике.

Шестой вариант осуществления.

Таблица 7 Состав смеси наполнителя

Кварцевый песок (шлифованный песок):

100 вес. %

Крахмал (декстрин Ν3Ο-Σ, производства Νί33ί Со., 1,0

ΙΛά., Япония):			вес. %
Соответствующие	неионные ПАВы,	какие показаны в	0,03
таблице 8:			вес. %
Лимонная кислота	(производства	Гизо Сйеттса! Со.,	0,5
ЬСб., Япония):			вес. %

Гранулированный наполнитель, какой показан в табл. 7, и воду соединяли и перемешивали смесительным устройством (настольная мешалка производства Л1коЙ8Йа МапиГасШппд Со., Ис1. , Япония) со скоростью 200 об./мин в течение примерно 5 мин. Проводилось визуальное наблюдение, чтобы подтвердить получение вспененной смеси наполнителя. Эти результаты показаны в табл. 8. В табл. 8 отлично означает отлично вспененную смесь наполнителя, хорошо означает, что вспененная смесь наполнителя образуется при перемешивании, но ее пена немедленно исчезает, когда перемешивание прекращается, и плохо означает, что вспененная смесь наполнителя не образовывалась.

- 7 013090

Таблица 8

Неионный ПАВ	ГЛБ	Вспененная смесь наполнителя
Сложный эфир полиглицерина и жирной кислоты	15, 5	Отлично
Полиоксиэтилен-алкиловый эфир	10,5	Отлично
Полиоксиэтилен-лаурат натрия	8, 1	Отлично
Сложный эфир сорбитана и жирной кислоты	6, 7	Хорошо
Сложный эфир сорбитана и жирной кислоты	5, 0	Плохо
Сложный эфир пропиленгликоля и жирной кислоты	3, 9	Плохо

Табл. 8 показывает, что получить вспененную смесь наполнителя, если показатель ГЛБ неионного ПАВ не будет равен 8 или выше, нельзя.

Седьмой вариант осуществления.

Таблица 9

Состав смеси наполнителя(за исключением воды)

Кварцевый песок (шлифованный песок): 100 вес. %

Крахмал (декстрин Ν3Ώ-Π, производства Νϊβξϊ Со., 1,0

ΙΛά., Япония): вес.%

Неионный ПАВ (ЗипзоГГ М-12 производства Татуо 0,03

Кадаки Со., ЬСсК, Япония): вес.%

Лимонная кислота (производства Гизо СНетшса! Со., 0,5

ЬСсС, Япония): вес.%

В седьмом варианте осуществления гранулированный наполнитель, какой показан в табл. 9, и 4 вес.% воды соединяли и перемешивали смесительным устройством (настольная мешалка производства А1коЙ8Йа Мапи£ае1иг1п§ Со., Нб., Япония) со скоростью примерно 200 об./мин в течение приблизительно 5 мин, таким образом полученная смесь вспенивалась с получением вспененной смеси наполнителя (этап приготовления). Как показано на фиг. 2, затем вспененную смесь наполнителя 11 выливали в цилиндр 13. Затем на эту вспененную смесь наполнителя поверхностью цилиндра оказывалось давление примерно 0,4 МПа, так что она загружалась под давлением в формовочное пространство 15 объемом около 80 см³металлической изложницы 14 для испытания на изгиб, которая поддерживалась при температуре 250°С (этап наполнения). Вспененную смесь наполнителя выдерживали в нагретой металлической изложнице 2 мин, чтобы испарить влагу ее теплом, так что вспененный наполнитель отверждался (этап формования). Пресс-форму удаляли из формовочного объема 15 металлической изложницы 14 как образец. Для сравнения таким же путем были получены эталонные образцы из гранулированного наполнителя, какой показан в табл. 9. Однако вместо неионного ПАВ в этом составе соответствующие эталонные образцы содержали анионный ПАВ, катионный ПАВ и амфотерный ПАВ. Образец для испытания на изгиб и эталонные образцы выдерживали во влажной бане при влажности 30% в течение 24 ч и во влажной бане при влажности 90% или выше в течение 24 ч. Затем измеряли их прочность на изгиб. Эти результаты показаны в табл. 10.

- 8 013090

Таблица 10

ПАВ	Сшивающий агент	Прочность изгиб (МГ	на 1а)
Вид		Количест-	Вид	Количество	Влажность	После
		во добав-		добавки	30%	выдержи
		ки				вания
						24 ч.
						при 90%
						влажное
						ти
Неионный ПАВ	(сложный	0, 03	Лимонная	0, 5	4, 9	2,3
эфир полиглицерина и		кислота
жирной кислоты)
Анионный ПАВ	(алкиловый	0,03	Лимонная	0, 5	2,5	1, 1
эфир сульфоната	натрия)		кислота
Катионный	ПАВ	0, 03	Лимонная	0, 5	2,4	1,2
(алкилтриметиламмониевая		кислота
соль)
Амфотерный	ПАВ	0, 03	Лимонная	0, 5	2, 6	1,0
(алкиламиноксид)			кислота

Как видно из табл. 10, прочность пресс-форм, измеренная при влажности 30% и влажности 98%, составляла 4,9 МРП и 2,3 МПа соответственно. Так как прочность на изгиб в 4,9 МПА при влажности 30% приблизительно равна прочности пресс-формы, полученной способом литья в оболочечные формы (см. Еоипбту Епдтеег'з НапбЬоок, 8ес1юп 2.1, 81те11 МоМтд), обычная операция формования не вызывает каких-либо существенных проблем. Если же пресс-форма имеет прочность на изгиб 2 МПа после выдерживания в течение 24 ч при влажности 90% или выше, нормальные манипуляции с пресс-формой не вызывают существенных проблем, и она может применяться на практике в качестве пресс-формы.

Напротив, прочность на изгиб пресс-формы, полученной с использованием других ПАВ, была ниже. В частности, она была меньше, чем у пресс-формы, полученной традиционным способом литья в оболочковые формы, так как эти ПАВ не вызывают реакцию сшивки со сшивающим агентом. Кроме того, было также найдено, что такая пресс-форма имеет недостаточную прочность в высоковлажной среде.

Со способом формования по настоящему изобретению можно предотвратить образование любых вредных газов, которые представляют биологическую опасность для людей и имеют неприятный запах, если связующее разлагается пиролитически, когда расплавленный металл вливают в пресс-форму.

Соответственно, способ формования по настоящему изобретению может применяться для получения легких металлических изложниц, используя, например, алюминий или магний. Кроме того, следует понимать, что для пресс-формы, получаемой способом формования по настоящему изобретению, количество мелочи можно заметно снизить.

Поскольку вышеупомянутые варианты осуществления предназначены только для иллюстрации, а не для ограничения объема настоящего изобретения, специалисты в данной области могут представить себе различные изменения и модификации вариантов осуществления в пределах приложенной формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ формования пресс-формы, согласно которому смешивают, перемешивают и вспенивают гранулированный наполнитель, один или более видов водорастворимых связующих, поверхностно-активное вещество и воду для получения вспененной смеси наполнителя;

заполняют формовочный объем указанной вспененной смесью наполнителя;

выпаривают влагу из указанной введенной смеси наполнителя, так что смесь наполнителя отверждается для получения пресс-формы из отвержденной смеси наполнителя; и вынимают указанную полученную пресс-форму из указанного формовочного объема, отличающийся тем, что при смешивании добавляют сшивающий агент, причем каждое связующее является сахаридом или его производным, а поверхностно-активное вещество является неионным поверхностно-активным веществом, показатель гидрофильно-липофильного баланса которого больше или равен 8, но меньше 20.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное поверхностно-активное вещество является соединением, вызывающим реакцию сшивания указанным сшивающим агентом.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный формовочный объем образован металлической изложницей, и при заполнении заполняют указанной вспененной смесью наполнителя указанный

- 9 013090 формовочный объем путем приложения давления к указанной вспененной смеси наполнителя.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что при заполнении загружают указанную вспененную смесь наполнителя в цилиндр и заполняют указанной введенной смесью наполнителя указанный формовочный объем путем прямого вдавливания указанной загруженной смеси наполнителя.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при заполнении заполняют указанной вспененной смесью наполнителя указанный формовочный объем путем давления на указанную вспененную смесь наполнителя сжатым газом.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что при выпаривании испаряют влагу из указанной вспененной смеси наполнителя с помощью теплоты указанной металлической изложницы, которую нагревают.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что содержание указанного одного или более видов водорастворимого связующего составляет от 0,1 до 5,0 вес.% на 100 вес.% указанного гранулированного наполнителя.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанный сшивающий агент является соединением, содержащим карбоксильную группу.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанное соединение, содержащее карбоксильную группу, выбирают из группы, включающей в себя щавелевую кислоту, малеиновую кислоту, янтарную кислоту, лимонную кислоту, бутантетракарбоновую кислоту, сополимер метилвинилового эфира с малеиновым ангидридом и сополимер изобутилена с малеиновым ангидридом.
10. Способ по п.3, отличающийся тем, что при выпаривании испаряют влагу из указанной вспененной смеси наполнителя с помощью теплоты указанной металлической изложницы, которую нагревают.