RU2048951C1 - Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке - Google Patents
Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048951C1 RU2048951C1 RU93047785/02A RU93047785A RU2048951C1 RU 2048951 C1 RU2048951 C1 RU 2048951C1 RU 93047785/02 A RU93047785/02 A RU 93047785/02A RU 93047785 A RU93047785 A RU 93047785A RU 2048951 C1 RU2048951 C1 RU 2048951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- binder
- condensation
- synthesis
- carbamidofuran
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 15
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 235000013877 carbamide Nutrition 0.000 claims abstract 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 24
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 23
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения карбамидофурановых связующих для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке. Сущность изобретения: карбамидофурановое связующее получают при двухстадийной конденсации карбамида, формальдегида и фурфурилового спирта. На первой стадии конденсации карбамида и формальдегида в кислой среде дополнительно вводят уксусный ангидрид в количестве 3 5 мас. от количества 2%-ного раствора серной кислоты, а на второй стадии синтеза дополнительно вводят этиленгликоль в количестве 5 10 мас. от количества фурфурилового спирта. Реализация изобретения позволяет повысить живучесть песчано-смоляных смесей в 1,75 2,25 раз и их прочность в горячем состоянии в 1,28 1,44 раза. 2 табл.
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения карбамидофурановых связующих, используемых в составах песчано-смоляных смесей при изготовлении литейных стержней по нагреваемой оснастке.
Известен способ получения карбамидофурановых смол, заключающийся в конденсации карбамида с формальдегидом и последующим введением в карбамидоформальдегидный конденсат фурфурилового спирта [1]
Смолы, полученные этим способом, при хранении имеют тенденцию к расслаиванию и образованию осадка, что приводит при дозировании их в кварцевый песок к нестабильности свойств песчано-смоляных смесей и к повышенному браку отливок.
Смолы, полученные этим способом, при хранении имеют тенденцию к расслаиванию и образованию осадка, что приводит при дозировании их в кварцевый песок к нестабильности свойств песчано-смоляных смесей и к повышенному браку отливок.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке, заключающийся в проведении двухстадийной конденсации карбамида, формальдегида и фурфурилового спирта при их общем мольном соотношении на конечный продукт, соответственно, 1:2:(1,0-1,1) с проведением на первой стадии конденсации карбамида и формальдегида сначала в щелочной, а затем в кислой среде за счет введения расчетных количеств 2%-ного раствора серной кислоты, нейтрализации и вакуум-сушки конденсата, а на второй стадии введением в конденсат фурфурилового спирта [2]
Этим способом производится получение карбамидофурановой смолы КФ-90, широко распространенной в литейном производстве России при получении стержней по нагреваемой оснастке.
Этим способом производится получение карбамидофурановой смолы КФ-90, широко распространенной в литейном производстве России при получении стержней по нагреваемой оснастке.
Однако живучесть песчано-смоляных смесей с смолой КФ-90, а также прочность на растяжение образцов из песчано-смоляных смесей в горячем состоянии нуждаются в дальнейшем улучшении.
Цель изобретения повышение живучести песчано-смоляных смесей с карбамидофурановым связующим и повышение их прочности в "горячем состоянии".
Цель достигается тем, что на стадии конденсата карбамида с формальдегидом в кислой среде дополнительно вводят уксусный ангидрид в количестве 3-5 мас. 2%-ного раствора серной кислоты, а на второй стадии дополнительно вводят этиленгликоль в количестве 5-10 мас. фурфурилового спирта.
Технический уксусный ангидрид (CH3CH)2O бесцветная прозрачная жидкость с едким запахом, содержание основного вещества не менее 98,5% (ГОСТ 21039-75).
Технический этиленгликоль C2H4(OH)2 применяется согласно ГОСТ 19710-83 Е.
П р и м е р. В реактор загружают 37%-ный формалин (5120 кг), к нему добавляют 5-30 л 4%-ного раствора едкого натра для доведения pH формалина до 7,5-8,5. После этого загружают карбамид (1900 кг), при этом расчетное мольное соотношение карбамида и формальдегида составляет 1:2. Получаемый конденсационный раствор имеет следующие показатели: pH 8,0-9,3, коэффициент рефракции 1,409-1,412, температура 20-30оС. При непрерывном перемешивании и "обратно" включенном холодильнике температуру в реакторе повышают до 94-100оС со скоростью подъема температуры 1оС/мин. Процесс конденсации ведут 20 мин, при этом коэффициент рефракции повышается до 1,418-1,422, а pH конденсационного раствора снижается до 6,0-8,0. Затем осуществляют конденсацию в кислой среде. С этой целью загружают 22,5 л 2%-ной серной кислоты (22,77 кг) и 0,62-1,05 л уксусного ангидрида ρ=1,082 кг/дм3 (0,68-1,14 кг), при этом содержание уксусного ангидрида 2%-ной серной кислоты составляет 3-5 мас. а pH реакционной массы доводится до 4,8-5,4. Конденсацию в кислой среде проводят при 94-100оС при непрерывном перемешивании и "обратно" включенном холодильнике в течение 20-60 мин до достижения вязкости конденсационного раствора 14,0-15,5 с (по вискозиметру ВЗ-246 с соплом 4 мм) и прозрачности его пробы. Далее следует нейтрализация и вакуум-сушка конденсационного раствора. С этой целью загружают 4%-ный раствор едкого натра в количестве, необходимом для доведения pH смолы до 8,5-9,0. Одновременно температуру реакционной массы снижают до 60-70оС, а холодильник переключают на "прямой" отгон надсмольной воды. В реакторе создают разрежение 0,7-0,85 атм и поддерживают температуру 60-70оС. В конце процесса сушки допускается повышение температуры до 75оС. Процесс сушки ведут до достижения вязкости 15-23 с (по вискозиметру ВЗ-246 с соплом 4 мм, при 20оС) и коэффициента рефракции 1,437-1,439. В процессе сушки смолы отгоняются вода, метанол и частично не вступивший во взаимодействие формальдегид. Надсмольная вода скапливается в вакуум-приемнике, откуда направляется в печь сжигания. При достижении требуемых показателей по вязкости и коэффициенту рефракции процесс сушки прекращается и содержимое реактора охлаждают до температуры не более 45оС. После этого вакуум с реактора снимают и подают в реактор фурфуриловый спирт (3280 кг) и этиленгликоль (164-328 кг), причем расход этиленгликоля составляет 5-10 мас. фурфурилового спирта. Содержимое реактора перемешивают в течение 15-20 мин и берут пробу смолы для определения pH, который должен быть в пределах 8,5-9,0. Если pH пробы смолы ниже указанных пределов, дополнительно подают в реактор 1-12 л 4%-ного раствора едкого натра и перемешивают содержимое реактора в течение 15-20 мин, после чего снова отбирают пробу смолы на соответствие ее pH 8,5-9,0, вязкости 12-16 с (по вискозиметру ВЗ-246, сопло 2 мм, 20оС), массовой доли свободного формальдегида не более 2,2% и массовой доли азота не более 9% При содержании азота в смоле более 9% увеличивают загрузку фурфурилового спирта до 3400 кг на операцию. Готовую смолу подают в емкость хранения готовой продукции.
В табл. 1 приведены изменяющиеся параметры синтеза смолы по изобретению (примеры 1-3), а также при их выходе за установленные пределы (примеры 4 и 5) и при воспроизведении способа синтеза по прототипу (пример 6).
Карбамидофурановое связующее по изобретению это подвижная жидкость светло-коричневого цвета, условная вязкость, при 20 ± 1оС по вискозиметру ВЗ-246 (сопло 4 мм) не более 13-17 с, доля азота не более 9 мас. доля свободного формальдегида не более 2,3 мас. плотность при 20оС 1,08-1,12 г/см3.
Для испытаний связующих (см. табл. 1) использовались песчано-смоляные смеси идентичных составов, мас. ч. кварцевый песок 100; смоляное связующее 2,5; катализатор горячего отверждения КЧ-41 на основе азотнокислой меди 0,9.
3 кг кварцевого песка и 27 г катализатора КЧ-41 перемешивали в лабораторных катковых бегунах модели 018 М в течение 2 мин, затем добавляли 75 г смоляного связующего и перемешивали еще 2 мин.
Изготовление стандартных образцов из песчано-смоляной смеси производили методом ее надува в стержневой ящик, нагретый до 220 ± 5оС. Время надува 1 с. Время выдержки смеси в оснастке до извлечения образца 10 ± 0,5 с и 30 ± 0,5 с. Прочностные испытания образцов (на растяжение) осуществляли в горячем состоянии (сразу по извлечению образца) и в холодном состоянии (после остывания образца на воздухе до 20оС).
Определение живучести песчано-смоляной смеси проводили путем сравнения прочностных показателей, полученных на образцах из свежеприготовленной смеси и смеси, выдержанной (в полиэтиленовом пакете при 20оС) в течение 4, 8, 12, 16 и т. д. часов после ее приготовления. За критерий живучести принималось время выдержки готовой смеси до изготовления образца, при котором прочность образца снижалась на 10% по сравнению с результатами испытаний из свежеприготовленной смеси.
Результаты испытаний смесей с связующими приведены в табл. 2.
Из табл. 2 следует, что связующее, полученное способом по изобретению (примеры 1-3), обеспечивает повышение живучести песчано-смоляных смесей в 1,75-2,25 раз и повышение прочности в горячем состоянии в 1,28-1,44 раза. Прочность в холодном состоянии остается на том же уровне, что и в прототипе.
При выходе за обусловленные граничные пределы по содержанию уксусного ангидрида и этиленгликоля при получении связующего наблюдается ухудшение свойств песчано-смоляных смесей. При содержании указанных ингредиентов ниже нижних пределов (пример 4 в табл. 2) не наблюдается существенного повышения прочности в горячем состоянии, при содержании их выше верхнего предела (пример 5 в табл. 2) имеет место резкое снижение живучести смеси.
Таким образом, реализация изобретения позволяет повысить живучесть песчано-смоляных смесей в 1,75-2,25 раз, увеличить прочность смесей в горячем состоянии в 1,28-1,44 раза и за счет этого улучшить качество песчаных стержней для производства отливок, повысить производительность стержневых автоматов и сократить потери смеси из-за потери ею живучести.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБАМИДОФУРАНОВОГО СВЯЗУЮЩЕГО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ ПО НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ, включающий двухстадийную конденсацию карбамида, формальдегида и фурфурилового спирта при их молярном соотношении в расчете на конечный продукт 1 2 (1,0 1,1) с проведением на первой стадии конденсации карбамида и формальдегида сначала в щелочной, затем в кислой среде путем введения расчетных количеств 2%-ного раствора серной кислоты до получения рН конденсата 4,8 5,4, нейтрализации и вакуум-сушки конденсата, а на второй стадии введения фурфурилового спирта, отличающийся тем, что на стадии конденсации в кислой среде дополнительно вводят 3 5 мас. уксусного ангидрида от количества 2%-ного раствора серной кислоты, а на второй стадии дополнительно вводят 5 10 мас. этиленгликоля от количества фурфурилового спирта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047785/02A RU2048951C1 (ru) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93047785/02A RU2048951C1 (ru) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2048951C1 true RU2048951C1 (ru) | 1995-11-27 |
| RU93047785A RU93047785A (ru) | 1996-12-20 |
Family
ID=20148234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93047785/02A RU2048951C1 (ru) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2048951C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268897C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2006-01-27 | ОАО "Тольяттиазот" | Способ получения фенолкарбамидофуранового связующего |
-
1993
- 1993-10-12 RU RU93047785/02A patent/RU2048951C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Связующие в литейном производстве. Каталог, НИИТЭХИМ, Черкассы, 1979, с.3. * |
| 2. Исходные данные для организации производства карбамидоформальдегиднофурановых (альдегидофурановых) смол КРАФ-3 и КРАФ-4 - аналогов смол, соответственно, КФ и КФ-40 М. М.: АО "НИИЛИТМАШ",03.02.93, с.1.8-14. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268897C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2006-01-27 | ОАО "Тольяттиазот" | Способ получения фенолкарбамидофуранового связующего |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR900000387B1 (ko) | 주조용 주형 및 코어의 제조방법 | |
| USRE32812E (en) | Foundry moulds and cores | |
| US4848443A (en) | Preparation of foundry molds or cores | |
| CA2012052C (en) | Phenolic resin compositions | |
| RU2048951C1 (ru) | Способ получения карбамидофуранового связующего для изготовления литейных стержней по нагреваемой оснастке | |
| CN109679043A (zh) | 一种生物质酯固化酚醛树脂及其合成方法 | |
| KR960012865B1 (ko) | 개선된 결합제 조성물, 그를 포함한 주형 성형 조성물 및 주물용 코어 및 주형의 제조방법 | |
| US4243780A (en) | Method of preparing carbamide-furan resin | |
| US4215206A (en) | Furan binder composition | |
| US4055528A (en) | Phenol-formaldehyde resin for foundry applications | |
| RU2044590C1 (ru) | Карбамидофенолофурановое связующее для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке | |
| US4929649A (en) | Cold-setting moulding binders and their use (phenols and gaseous acetals) | |
| WO1997031732A1 (en) | Binder-coated sand for moulds | |
| RU2048950C1 (ru) | Способ получения карбамидофуранового связующего для холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей | |
| WO1979000354A1 (en) | Improvements relating to foundry binders | |
| RU2261874C1 (ru) | Способ получения модифицированной карбамидоформальдегидной смолы | |
| SU895998A1 (ru) | Способ получени мочевино-фенолформальдегидной смолы | |
| CA1191993A (en) | Furan resin binder for molding and core sands | |
| CN115028833B (zh) | 一种无醛无酚的环保型呋喃树脂及其制备方法 | |
| SU1388185A1 (ru) | Смесь дл изготовлени литейных стержней и форм в нагреваемой оснастке | |
| RU2044589C1 (ru) | Синтетическое смоляное связующее, отверждаемое кислотными катализаторами, для изготовления литейных стержней и форм в холодной оснастке | |
| RU2073583C1 (ru) | Смесь для изготовления стержней и форм в нагреваемой оснастке | |
| RU2087244C1 (ru) | Смесь для изготовления литейных стержней и форм в нагреваемой оснастке | |
| SU952871A1 (ru) | Способ получени фенолмочевиноформальдегидных смол | |
| SU852884A1 (ru) | Способ получени фенолформальдегидныхСМОл дл изгОТОВлЕНи МиНЕРАлОВАТНыХиздЕлий |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041013 |