Przedmiotem wynalazku jest masa formierska i rdzeniowa do wyrobu form i rdzeni odlewniczych.Znane w odlewnictwie masy formierskie i rdzeniowe ze spoiwem zawierajacym aktywne grupy wodorotle¬ nowe utwardzane poliizocyjanianami charakteryzuja sie obok wielu zalet, jak duza wytrzymalosc i stosunkowo mala gazotwórczosc pewnymi wadami, sposród których najpowazniejsza jest powolny czestokroc proces wiaza¬ nia. W celu przyspieszenia procesu wiazania tych mas zachodzi koniecznosc stosowania bardzo aktywnych, ale równoczesnie toksycznych ukladów katalizujacych, na przyklad przedmuchiwanie amina (opisy patentowe: polski nr 65 687, Republiki Federalnej Niemiec nr 1 804 138).Znane jest takze przedmuchiwanie masy amoniakiem i pochodnymi, jak metyloamina, dwumetyloamina, trójmetyloamina, etyloamina, dwuetyloamina, trójetyloamina (opisy patentowe: Republiki Federalnej Niemiec nr 1 608 337, 2 114 515, 2 039 330, 2 348 226). Obok przedmuchiwania czystymi aminami stosuje sie tez ich mieszaniny z dwutlenkiem wegla (opisy patentowe Republiki Federalnej Niemiec nr 1 608 338), oraz z powie¬ trzem (Republiki Federalnej Niemiec nr 2 039 330). Stosuje sie przedmuchiwanie masy para wodna, dodawanie wody lub przedmuchiwanie azeotropem trójetyloamina-woda-aceton (opisy patentowe Republiki Federalnej Nie¬ miec nr 2 040 437 i 2 039 330).Ze wzgledu na to, ze uzycie toksycznych gazów stwarza duze trudnosci z uszczelnieniem oprzyrzadowania oraz neutralizacja pozostalosci gazowych i jednoczesnie istotnie podwyzsza koszty przygotowania mas formier¬ skich, stosuje sie do zwiekszenia szybkosci wiazania mas sluzacych do wytwarzania duzych form i rdzeni plynne lub stale katalizatory - na przyklad nafteniany zwlaszcza kobaltu, olowiu i cynku (opisy patentowe Republiki Federalnej Niemiec nr 1 608 337, 2 114 515, 1 907 590, 1 299 373, 1 608 338, Wielkiej Brytanii nr 1 312 567, polski nr 79 815, Stanów Zjednoczonych Ameryki Pólnocnej nr 3 429 848) dwulaurynian dwubutylocyny (opisy patentowe Republiki Federalnej Niemiec nr 2 114 515, 2 011 365, Wielkiej Brytanii nr 1 312 567, Stanów Zje¬ dnoczonych Ameryki Pólnocnej nr 3 429 848) oraz organiczne i nieorganiczne nadtlenki (opisy patentowe Repu¬ bliki Federalnej Niemiec nr 1 608 337, 1 907 590, 1 299 373, opis patentowy polski nr 81 466 oraz 79 815).Wymienione zwiazki chemiczne, a takze alkiloimidazole (polskie zgloszenie patentowe nr P-184 756, opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki Pólnocnej nr 3 152 094, Wielkiej Brytanii nr 997 395 oraz Holandii2 113123 nr 6 513 395) znane sa jako katalizatory do syntezy poliuretanów. Jesli jednak podcza syntezy poliuretanów katalizatory te cechuje duza aktywnosc, to w przypadku mas formierskich nie wykazuji one tych wlasnosci.Masy formierskie przygotowane z tymi katalizatorami charakteryzuje nieoczekiwanie powolne wiazanie oraz mala zywotnosc. Wynika to z faktu, ze masa formierska stanowi specyficzny uklad napelniony, w którym napelniaczem jest nieobojetny chemicznie piasek, najczesciej kwarcowy, w ilosci od 98 do 98,5%. Piasek kwarco¬ wy zawiera znaczna ilosc nastepujacych zanieczyszczen chemicznych: alkalia - do 1%, weglany - do 1%, zwiazki zelaza — do 4%, woda - do 0,3% („Materialy formierskie", Panstwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa — Kraków 1971, W. Sakwa, T. Wachelko- „Teoriai praktyka technologii materialów formierskich", Wydawnictwo Slaskie 1970).Te chemiczne zanieczyszczenia piasku przekraczaja czesto ilosc spoiwa - zywicy poliestrowej stosowanej w ilosci od 0,75 do 1,2% oraz utwardzacza — poliizocyjanianu uzywanego najczesciej w ilosciach od 0,3 do 0,75%. Kazde z wymienionych zanieczyszczen chemicznych rozpatrywane jako oddzielny i jedyny dodatek do ukladu zywica poliestrowa/izocyjanian wywiera odmienny, opisany ponizej wplyw na przebieg reakcji grup izocyjanianowych i hydroksylowych. Alkalia powoduja z reguly przyspieszenie procesu poliaddycji (W. Olczyk - „Poliuretany",Wydawnictwa Naukowo-Techniczne,Warszawa 1968).Jednak badania dotyczace nie czystych poliuretanów, lecz mas formierskich ze spoiwami organicznymi, w tym takze z zywicami poliestrowymi wiazanymi izocyjanianami wykazuja zdecydowanie negatywny wplyw alkaliów na predkosc wiazania masy i jej koncowe wytrzymalosci (J. Dlezek - „Grundeigenschaften der Quarz- sanden fur Formsandmischungen mit organischen Bindemitteln" 41 Miedzynarodowy Kongres Odlewniczy, Liege 1974, W. Tilch - „Giessereitechnik", nr 4/1976, H. Siepmann - „Giesserei", nr 21/1974, J. Nitsche, D. Boenisch - „Giesserei", nr 21/1970, R. Mollckoff - „Giesserei", nr 18/1973). Woda reagujac z grupami izocyjanianowymi zmiejsza czynna ilosc izocyjanianu. Powstajacy podczas tej reakcji dwutlenek wegla usadawia sie w mostkach wiazan powodujac oslabienie ich wytrzymalosci. Czesc wytworzonego dwutlenku wegla wchodzac w reakcje z woda higroskopijna piasku oraz woda zawarta w zywicy powoduje wytworzenie kwasu weglowego. Powoduje to w konsekwencji spowolnienie reakcji grupy izocyjanianowych i hydroksylowych wskutek zakwaszenia srodo¬ wiska (H.L. Heiss, F.P.Combs, P.G. Gemeinhardt, J.H. Sauders, E.E. Hardg — Industrial and Engineerig Chemi- stry, 51/1959, Olczyk - „Poliuretany", Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,Warszawa, 1968).Zwiazki zelaza, zwlaszcza Fe+++ wplywaja szczególnie negatywnie na wytrzymalosc masy (J. Dlezek - 41 Miedzynarodowy Kongres Odlewniczy, Liege 1974). Takze grupy hydroksylowe wystepujace na powierzchni piasku moga wchodzic w reakcje z grupami izocyjanianowymi. Znacznie rozwinieta powierzchnia piasku, na której rozlozone sa wymienione powyzej domieszki chemiczne sprzyja zwiekszeniu sily i szybkosci ich oddzialy¬ wania na proces poliaddycji. Proces wiazania mieszaniny skladajacej sie z tak znacznej ilosci reagentów, których oddzielne oddzialywanie opisano powyzej, przebiega zawsze w kierunku nieoczekiwanym, co stwierdza cytowana literatura przedmiotu oraz prezentowane ponizej badania wlasne autorów.Badania prowadzono dla ukladu napelnionego zawierajacego piasku kwarcowego - 98%, 0,75% zywicy poliestrowej (Loh = 210) oraz 0,75% poliizocyjanianu o zawartosci 35% wagowych grup izocyjanianowych.Jako miare postepu reakcji przyjeto wytrzymalosc na sciskanie po czasie 1, 2, 3 i 5 godzin dla róznych zawartosci przyspieszaczy. Dla porównania podano w tablicy I przebieg procesu sieciowania masy bez dodatku przyspieszacza.Przedstawione powyzej badania wykazaly, ze zastosowanie w masie formierskiej wiazanej ukladem zywica poliestrowa/izocyjanian przyspieszacza znanego jako skuteczny srodek w syntezie poliuretanów, czestokroc nie tylko nie powoduje widocznego przyspieszenia procesu wiazania masy, lecz dodatkowo ten proces hamuje.W zwiazku z powyzszym przeprowadzono obszerne badania majace na celu opracowanie masy ze spoiwem poliestrowym utwardzanym izocyjanianem, pozbawionej opisanych niedogodnosci.Nieoczekiwane efekty w postaci bardzo korzystnego wplywu na przebieg procesu sieciowania dalo zastoso¬ wanie nowego przyspieszacza.Istota masy formierskiej i rdzeniowej wedlug wynalazku polega na zastosowaniu do niej przyspieszacza w postaci l-etanolo-2-metyloimidazolu w ilosci od 0,02 do 5,0 czesci wagowych spoiwa, korzystnie zas od 0,6 do 0,8 czesci wagowych spoiwa.Zaleta masy wedlug wynalazku jest dobra zywotnosc masy oraz duza szybkosc wiazania, zwlaszcza w po¬ czatkowym okresie. Przedmiot wynalazku przedstawiono na ponizszym przykladzie wykonania.113123 3 T a b 1 i c a I Wplyw róznych przyspieszaczy na szybkosc wiazania masy Przyspieszacz nazwa Masa bez dodatku Poliester NCO 2 Poliizocyjanian OH 1 dwuetanoloamina trójetanoloamina 2-aminoetyloetanolo- amina morfolina piperydyna piperazyna 2-metylo-5-ni troimid- azol N-butylodwuetanoloamina oktenian cyny Zawartosc 0,2-0,6 0,2 -0,6 0,2-0,6 0,2-0,4 0,6 0,2-0,6 0,2 0,6 0,6 0,2 0,6 0,4 Wytrzymalosc na sciskanie •0,980665 • 102 kPa po czasie (godz) 1 0 0,2 0,1 0,2 0 0 0,2 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,4 2 0,45 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,4 0,5 0,5 0,5 0,4 0,5 0,7 3 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,9- 0,7 0,9 0,9 0,8 0,7 0,9 1,2 5 1,5 1.3 1.3 1,8 1,6 1,6 1,3 2,5 1,9 1,8 1,4 2,0 1,8 Masa formierska wedlug wynalazku ma-sklad: 1) piasek kwarcowy — 100 czesci wagowych 2) zywica poliestrowa/liczba hydroksylowa Loh = 210 mg KOH/g, lepkosc w 25°C = 1000 • 10"3 Pa*S - 0,8 czesci wagowych 3) obrobiona termicznie i chemicznie surówka podestylacyjna z fosgenowania toluilenodwuamin (zawar¬ tosc grup NCO = 31,2%, lepkosc w 25°C = 600 • 10"3 Pa-S- 0,8 czesci wagowych 4) przyspieszacz Wlasnosci wytrzymalosciowe masy wedlug wynalazku w porównaniu z masa bez zadnego katalizatora oraz z masa zawierajaca jeden ze znanych przyspieszaczy przedstawia tablica II.Tablica II Wytrzymalosc na sciskanie masy formierskiej Wytrzymalosc na sciskanie 0,980665-102 kPa R? Rc2h *? | Bez przyspieszacza 0,1-0,4 0,4-0,7 1,5-2,4 12-19 0,1 czesci wagowych 3% roztworu naftenianu kobaltu 0,7-0,9 2,5-3,2 7-8 25-40 0,13 czesci wagowych l-etanolo-2- metyloimidazolu 1,2-1,6 3,2-4,2 7,6-8,8 30-42113123 Zastrzezenie patentowe Masa formierska i rdzeniowa skladajaca sie ze znanych ogólnie materialów ogniotrwalych, spoiwa z aktyw¬ nymi grupami wodorotlenowymi, zwiazków poliizocyjanionowyeh oraz przyspieszacza w postaci pochodnej imi- dazolowej, znamienna tym, ze jako pochodna imidazolowa zawiera l-etanolo-2-metyloimidazol w ilosci od 0,02 do 5,0 czesci wagowych spoiwa, korzystnie zas od 0,6 do 0,8 czesci wagowych spoiwa.Prac. Poligr. UP PRL. Naklad 120 + 18 egz.Cena 45 zl « PL