SE458264B - Anvaendning av en kallhaerdbar blandning av ett ickevattenhaltigt fenolharts som bindemedel vid framstaellning av gjutformar ochgjutkaernor - Google Patents

Description

458 264 10 15 20 25 30 35 gjuteritekniken. Både novolacktypen av fenol-aldehyd-harts och "resol"- eller "A-stegs"-hartser har använts inom denna typ av användningsområde. Novolackhartser är lösliga, smält- bara hartser i vilka polymerkedjorna innehåller fenoliska ändgrupper. De framställes traditionellt pà så sätt att man kondenserar fenoler med aldehyder under användning av sura katalysatorer och med ett molärt överskott av fenol jäm- fört med aldehyd. Novolackhartser kan härdas till olösliga, osmältbara produkter genom tillsats av en formaldehydkälla, såsom hexametylentetramin eller paraformaldehyd. Resol- resitolhartser, och de senare utgör den i högre grad polymerise- rade formen av ett resolharts, framställes i allmänhet med användning av en alkalisk katalysator med överskott av alde- hyd och ger till resultat polymerer som har en i hög grad grenad struktur och på grund därav en hög koncentration av alkyloländgrupper. Eftersom varje alkylolgrupp utgör ett potentiellt tvärbindningsställe omvandlas resol- och resitol- hartserna med lätthet till den tvärbundna, meren genom upphettning. osmältbara poly- De mest allmänt använda monomererna är fenol, dvs. hydroxi- bensen, och formaldehyd för både resoltypen och novolack- typen av harts. Även om både novolackhartserna och resol- hartserha har fördelar och olägenheter som är karakteristis ka för deras olika polymerstruktur vid deras tillämpning såsom gjuteribindemedel lider båda av den olägenheten att de er- I fordrar värme för uppnàende av det härdade gjuttillstàndet.

Det är ofta nödvändigt att bibehålla råkärnorna i de ur- sprungliga formarna eller modellerna under denna upphett- ningsperiod, eftersom många värmehärdbara bindemedel icke förlänar tillräcklig råhàllfasthet för att ràkärnorna skall bibehålla sin önskade form utan yttre stöd tills dess en sådan slutlig härdning kan åstadkommas.

I ett försök att framställa kärnor utan nödvändigheten av att använda värme har olika tidigare försök gjorts att fram- ställa bindemedel som skulle kunna härdas vid rumstemperatur dvs. vid temperaturer av ungefär 7-49OC, vanligen ungefär 10 15 20 25 30 35 458 264 16-32°C. En mångfald olika material har utvecklats eller föreslagits för användning såsom bindemedel men dessa tidi- gare inom tekniken använda kompositioner har lidit av en eller flera olägenheter. Utmärkande för de brister som upp- visas av de tidigare inom tekniken använda bindemedel, som påstods härdas vid rumstemperatur har varit en avsaknad av _förmåga att hastigt förläna ràhållfasthet eller avdragnings- hållfasthet åt kärnor, en brist på draghållfasthet, ej god- tagbart kort brukstid för gjuteriblandningar, hög toxicitet, oförmåga att förenas på ett tillfredsställande sätt med alla partikelformiga gjuterimedel, hög fuktkänslighet, för- orening av gjutstyckenas yta och bildning av ytporer i gjut- styckena. Även om vissa av de hittills utvecklade bindemedlen med förmåga att hårda kärnor vid rumstemperatur hastigt ut- vecklar tillräcklig ràhållfasthet för medgivande av kärnans avlägsnande från modellen, erfordras ofta en ytterligare tid av upp till 24 timmar för att bringa kärnorna att härdas I och bli tillräckligt starka för att användas i metallgjut- É ningsförfarandet.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att få fram en kallhärdbar blandning till användning vid ett förfarande för framställning av gjutformar och gjutkärnor, vilken bland- ning utmärkes av sin förmåga att snabbt härdas vid rumstempera- tur då den användes i gjuteriblandningar och som dessutom uppvisar en eller flera av följande egenskaper: (a) fuktbeständighet (b) hög draghàllfasthet E (c) vidhäftning till vilket som helst partikelformigt É material som normalt användes inom gjuteritekniken : (d) förmåga att förläna en utmärkt grad av formbarhet eller plasticitet åt gjuterisandblandningar som innehålku den nya bindemedelskompositionen (e) en rejäl brukstid som i allmänhet är oberoende av härdningshastigheten och 458 264 10 15 20 25 30 35 (f) förmåga att bilda kärnor som ge till resultat utmärkta gjutstycken genom att man reducerar eller eliminerar de allmänna problemen beträffande kon- ventionella lufttorkande bindemedel, ytsprickor och ytförorening- Andra ändamål kommer att framgå av följande beskrivning.

De kallhärdbara blandningar, som användes enligt föreliggande uppfinning, kan i korthet sägas vara fenolhartser lösta i icke-vatten-haltiga system som har förenats med en tillräck- lig mängd polyisocyanat för tvärbindning av fenolhartserna och som härdas med en gasformig tertiär amin. Även om det förut varit känt att isocyanater omsättes med fenolhartser och ger till resultat tvärbundna material har i allmänhet upphettning använts för att bringa isocyanatet att reagera med fenolhartset antingen genom den fenoliska hydroxigruppen eller genom metylolgruppen för uppnàende av bildning av bryggbildande uretanbindningar. liggande uppfinning användes bindemedelskomp härdar vid rumstemperatur.

Enligt före- osítioner som Fenolhartser har, såsom ovan framhàllits, i vidsträckt om- fattning använts såsom gjuteribindemedel. huruvida en resolhartstyp eller en novolac Oberoende av khartstyp användes, värmning. Novolack- företrädesvis i form sàsom haxametylentetramin. Avsevärd upphettning måste till för att bringa novolack tvärbindas- Resolhartserna erfordrar härdningen av sådana hartser upp hartserna fordrar dessutom en härdare, av en formaldehydkälla, hartserna att à andra sidan är även om de har förmåga att snabbt härdas vid förhöjda temperaturer mindre lämpliga såsom bindemedelskompositioner, innehåller stora mängder vatten, eftersom de normalt vilket kan medföra bildning av àngblâsor, och är termiskt obeständiga och har en grenad struktur som medför att de är relativt olösliga och svåra att påföra~sàsom en enhetlig beläggning på en sandpartikel. 10 15 20 '25 30 35 458 264 En sådan enhetlig beläggning är nödvändig för att man skall erhålla jämn bindning av det partikelformiga materialet och för bildning av kärnor med godtagbar draghållfasthet.

Användning av polyisocyanater ensamma såsom ett kärnbinde- medel resulterar icke i kärnor, som har tillräcklig drag- hàllfasthet för att göra sådana kärnor lämpliga för de flesta industriella tillämpningar. När mängden närvarande polyisocyanat i gjuteriblandningen ökas, antar man dessutom allmänt att toxiciteten ökas. När mängden polyisocyanat i en gjuteríblandning ökas förekommer vidare en ökande benägen- het för ytporer hos gjutstyckena. Det antas vanligtvis, att detta har samband med den mängd kväve, som finnes närvarande i bindemedlet. I de enligt föreliggande uppfinning använda blandningarna är emellertid mängden polyisocyanat sådan att problem med toxicitet och ytporer undvikes.

De enligt föreliggande uppfinning använda kallhärdbara bland- ningarna göres i allmänhet tillgängliga såsom tváförpacknings- system, som omfattar hartskomponenten i den ena förpackningen och härdarkomponenten i den andra förpackningen, varvid harts- komponenten omfattar en organisk lösningsmedelslösning av ett icke-vattenhaltigt fenolharts och nämnda härdningskompo- nent omfattar ett vätskeformigt polyisocyanat med minst tvâ isocyanatgrupper per molekyl. Vid användningstillfället kan innehàllen i de tvà förpackningarna förenas och därefter blandas med det partikelformiga sandmaterialet eller också kan. förpackningarna blandas med det partikelformiga sand- materialet i följd. Efter det att en enhetlig fördelning av bindemedlet på sandpartiklarna erhållits, formas den erhållna gjuteriblandningen till den önskade formen. Härd- ningen av den formade formen åstadkommas genom att en gas- formig tertiär amin får passera genom formen. Vid använd- ning av bindemedelskompositionerna enligt föreliggande upp- finning kan härdning åstadkommas på mindre än 1 minut.

Eftersom endast mycket små mängder, dvs. katalytiska mäng- der, av aminen är nödvändig för att åstadkomma snabb härdning 458 264 10 15 20 25 30 35 kan man exempelvis förànga små mängder av den tertiära aminen in i en inert gasström, såsom kväve eller luft, och låta en sådan ström passera genom den formade formen. Vilken som helst gas som icke själv omsättes anses såsom “inert gas" för ändamálen enligt föreliggande uppfinning. Med hän- syn till den porösa naturen hos den formade gjuteribland- ningen är relativt låga gastryck nödvändiga för att man skall uppnå att gasen penetrerar den formade modellen.

Vilket som helst fenolharts som är väsentligen fritt från vatten och är lösligt i ett organiskt lösningsmedel, kan användas. Med uttrycket "fenolharts" såsom det här användes avses vilken som helst polymer kondensationsprodukt som er- hàlles genom omsättning av en fenol med en aldehyd. De fenoler, som användes vid framställning av fenolhartset, utgör i paraställning osubstituerade fenoler sun förut har använts vid framställning av fenolhartser och som dessutom är o- substituerade i de båda ortoställningarna, eftersom sådana osubstituerade ställningar är nödvändiga för polymerisa- tionsreaktionen. Vilken som helst, båda eller ingen av de återstående kolatomerna på fenolringen kan vara substituerad.

Typen av substituent kan variera vidsträckt och det är en- dast nödvändigt att substituenten icke hindrar polymerisa- tionen mellan aldehyden och fenolen vid ortoställningarna.

Substituerade fenoler som användes vid framställningen av fenolhartserna innefattar:alkylsubstituerade fenoler, aryl- substituerade fenoler, cykloalkylsubstituerade fenoler, alkenylsubstituerade fenoler, alkoxisubstituerade fenoler, aryloxisubstituerade fenoler och halogensubstituerade fenoler, varvid dessa substituenter innehålharl-26, före- trädesvis l-6 kolatomer. Särskilda exempel pà lämpliga fenoler, bortsett från den särskilt lämpliga osubstituerade fenolen innefattar: m-kresol, 3,5-dietylfenol, 3,S-dibutyl- fenol, 3,5-dicyklohexylfenol, 3,5-dimetoxifenol. Sådana fenoler kan àskâdliggöras medelst den allmänna formeln: 10 15 20 25 30 35 458 264 vari A och B betecknar väte, kolvätegrupper, oxikolväte- grupper eller halogen, dvs. fenoler, som är osubstituerade i paraställningen samt i ortsställningarna. Den lämpligaste fenolen utgör den osubstituerade fenolen, dvs. hydroxibensen.

De aldehyder som omsättes med fenolen kan innefatta vilken som helst av de aldehyder som förut använts vid framställ- ning av fenolhartser, såsom formaldehyd, acetaldehyd, pm¥áonahàflyfl,. furfuraldehyd och bensaldehyd. De använda aldehyderna motsvarar formeln R'CHO, vari R' betecknar en väteatom eller en kolvätegrupp med l-8 kolatomer. Den lämp- ligaste aldehyden är formaldehyd.

De fenolhartser, som användes i bindemedelskompositionerna, kan antingen utgöra resol- eller A-stegshartser eller novo- lackhartser. Resitol eller B-stegshartserna, vilka utgör en i Nüne_gradpolymeriserad form av resolhartser, är i allmän- het olämpliga. Det använda fenolhartset måste vara lösligt i ett organiskt lösningsmedel. Löslighet i organiskt lösnings- medel är lämpligt för uppnàende av enhetlig fördelning av bindemedlet på det partikelformiga materialet.

Den huvudsakliga frånvaron av vatten i fenolhartset är önsk- värd med hänsyn till vattenreaktionsbenägenheten hos binde- medelskompositionen enligt föreliggande uppfinning. Med ut- trycket "icke-vattenhaltig" eller väsentligen vattenfri såsom det här användes avses ett fenolharts som innehåller mindre än 5 % vatten, företrädesvis mindre än 1 % vatten, räknat på hartsets vikt. Även om både resolhartserna och novolackhartserna kan an- vändas i bindemedelskompositionerna enligt föreliggande 458 264 10 15 zo_ 25 30 35 uppfinning och vilka båda då de blandas med polyisocyanater och ett partikelformigt gjuterimedel och härdas med använd- ning av tertiära aminer bildar kärnor med tillräcklig håll- fasthet och andra egenskaper för att vara lämpliga vid in- dustriella tillämpningar, föredrages novolackhartserna framför resolhartserna. Många resolhartser är svåra att lösa i organiska lösningsmedel och medger således icke en enhetlig beläggning av partiklarna i det partikelformiga materialet. Resolhartser framställes dessutom i allmänhet i vattenhaltiga media och innehåller tom. vid dehydrati- sering 10 % vatten eller mera. Novolackhartser har i all- mänhet en mera linjär struktur och är således lättare lös- liga i organiska lösningsmedel. På grund av sin högre mole- kylvikt och frånvaro av metylolgrupper kan novolackhartser dessutom dehydratiseras pá ett mera fullständigt sätt. De särskilt lämpliga novolackhartserna är de i vilka fenolen i övervägande grad är polymeriserad genom de tvâ ortoställ- ningarna. Framställningen av novolackhartser är känd inom tekniken och beskrives av denna anledning icke här.

Särskilt lämpliga fenolhartser är kondensationsprodukter av en fenol som motsvarar den allmänna formeln QH á A... \ \___B vari A och B betecknar väte, kolvätegrupper, oxikolväte- grupper eller halogen, med en aldehyd som motsvarar den allmänna formeln R'CHO, vari R' betecknar en väteatom eller en kolvätegrupp med l-8 kolatomer, framställda i vätskefasen under väsentligen vattenfría betingelser vid temperaturer under ungefär l30°C i närvaro av katalytiska mängder av en metalljon löst i reaktionsmediet.

Fenolhartskomponenten i bindemedelskompositionen användes såsom tidigare påpekats, i allmänhet såsom en lösning i ett 10 15 20 25 30 35 458 264 organiskt lösningsmedel. Typen av och inverkan av lösnings- meqletkommer att beskrivas närmare i det följande. Mängden använt lösningsmedel skall vara tillräcklig för erhållande av en bindemedelskomposition som medger enhetlig beläggning av denna på det partikelformiga materialet och enhetlig om- sättning av blandningen. De speciella lösningsmedelskoncen- trationerna för fenolhartserna kommer att variera beroende pá typen av använda fenolhartser och deras molekylvikt. Lös- ningsmedelskoncentrationen kommer i allmänhet att ligga inom ett område av upp till 80 viktprocent av hartslösningen, företrädesvis inom området 20-80 %. Det är särskilt lämpligt att hålla viskositeten hos den första komponenten vid ett värde mindre än X-1 enligt Gardner-Holt-skalan.

Den andra komponenten eller förpackningen av den nya binde- medelskompositionen omfattar ett alifatiskt, cykloalifatiskt eller aromatiskt polyisocyanat, som företrädesvis innehåller 2-5 isocyanatgrupper. Blandningar av polyisocyanater kan användas om sà önskas. Isocyanatförpolymerer framställda genom omsättning av överskott av polyisocyanat med en fler- värd alkohol, exempelvis en förpolymer av toluendiisocyanat och etylenglykol, kan även användas. Lämpliga polyisocyanater innefattar de alifatiska polyisocyanaten, såsom hexametylen- diisocyanat, alicykliska polyisocyanater, såsom 4,4-dicyklo- hexylmetandiisocyanat och aromatiska polyisocyanater, såsom 2,4'- och 2,6-toluendiisocyanat, difenylmetyldiisocyanat och dimetylderivaten därav. Ytterligare exempel på lämpliga polyisocyanater är 1,5-naftalendiisocyanat, trifenylmetan- triisocyanat, xylylendiisocyanat och metylderivaten därav, polymetylenpolyfenolisocyanater, klorfenylen-2,4-diiso- cyanat och liknande. Även om alla polyisocyanater omsättes med fenolhartset under bildning av en tvärbunden polymer- struktur, är de särskilt lämpliga polyisocyanaten aromatiska polyisocyanater och i synnerhet difenylmetandiisocyanat, trifenylmetantriisocyanat och blandningar därav.

Polyisocyanatet användes i en koncentration som är till- räcklig för att åstadkomma härdning av fenolhartset. 458 264 10 15 20 25 30 35 10 Polyisocyanatet användes i allmänhet i en mängd av 10-500 viktprocent polyisocyanat, räknat på fenolhartsets vikt.

Man använder företrädesvis 20-300 viktprocent polyisocyanat räknat på samma basis. Polyisocyanatet användes i vätskeform.

Vätskeformiga polyisocyanater kan ganiska lösningsmedelslösningar, ; användas i form av or- varvid lösningsmedlet finnes närvarande i en halt av upp till 80 viktprocent av lösningen. Även om det lösningsmedel, som användes i kombination med antingen fenolhartset eller polyisocyanatet eller för båda komponenterna, icke inträder i någon betydelsefull grad i reaktionen mellan isocyanatet och fenolhartset i närvaro av härdaren, kan det påverka reaktionen. Skillnaden i polaritet mellan polyisocyanatet och fenolhartserna begränsar således valet av de lösningsmedel, blandbara. i vilka båda komponenterna äro Sådan blandbarhet är nödvändig för uppnáende av fullständig omsättning och härdning av den kallhärdbara blandning, som användes vid förfarandet enligt föreliggande uppfinning. Polära lösningsmedel av antingen protisk eller aprotisk typ är goda lösningsmedel för fenolhartset, men har begränsad blandbarhet med polyisocyanaterna. lösningsmedel är, Aromatiska även om de är blandbara med polyisocyana- terna, mindre blandbara med fenolhartserna. Det är därför särskilt lämpligt att använda kombinationer av lösnings- medel och i synnerhet kombinationer av aromatiska och polära lösningsmedel. Lämpliga aromatiska lösningsmedel är bensen, toluen, xylen, etylbensen och blandningar därav. Särskilt lämpliga aromatiska lösningsmedel är blandade lösningsmedel, som har en halt aromatiska substanser av minst 90 % och ett kokpunktsomràde inom intervallet 138-232°C. De polära lösningsmedlen skall icke vara extremt polära, så att de blir oblandbara med det aromatiska lösningsmedlet. Lämp- liga polära lösningsmedel är i allmänhet sådana som inom tekniken har betecknats som kopplingslösningsmedel och innefattar furfural, furfurylalkohol, cellosolveacetat, butylcellosolve, butylkarbinol, diacetonalkohol och nol"- Purfurylalkohol är särskilt lämplig.

"Texa- 10 15 20 25 30 35 458 264 ll Bindemedelskomponenterna förenas och blandas därefter med sand eller liknande partikelformigt gjuterimaterial för framställning av gjuteriblandníngen eller också kan gjutcri- blandningen framställas genom att man i följd blandar kom- ponenterna med det partikelformiga materialet. Förfaranden för fördelning av bindemedlet pá partiklarna i det parti- kelformiga materialet är välkända för fackmännen. Gjuteri- blandningen kan om så önskas innehålla andra komponenter, såsom järnoxid, malda linfibrer, trämjöl, beck, värmebe- ständigt mjöl och liknande.

Ett värdefullt tillsatsmedel till bindemedelskompositio- nerna enligt föreliggande uppfinning i vissa typer av sand är en silan med den allmänna formeln: R'O R'O---___ SiR R'O vari R' betecknar en kolvätegrupp, företrädesvis en alkyl- grupp med 1-6 kolatomer och R betecknar en alkylgrupp, en alkoxisubstituerad alkylgrupp eller en alkylaminosubstitue- rad alkylgrupp i vilken alkvlgrupperna innehåller l-6 kolatomer. Denna silan förbättrar då den användes i en mängd av 0,1-2 %, räknat på fenolbindemedlet och härd- ningsmedlet, fenolbindemedlets vidhäftning till partik- larna i det partikelformiga gjuterimaterialet.

Det partikelformiga materialet, exempelvis sand, utgör i allmänhet huvudkomponenten och bindemedelsandelen utgör en relativt liten mängd, i allmänhet understigande 10 %, ofta inom intervallet 0,25 till ungefär 5 %, varvid dessa värden är baserade på det partikelformiga materialet vikt. Även om den sand som användes företrädesvis är torr sand, kan fukt upp till ett värde av 1 vikts-%, räknat på san- dens vikt, tolereras. Detta gäller i synnerhet om det an- vända lösningsmedlet icke är blandbart med vatten eller om ett överskott av det polyisocyanat som är nödvändigt för härdning användes eftersom ett sådant överskott av poly- isocyanat kommer att reagera med vatten. 458 264 10 15 20 25 30 35 12 Den erhållna gjuteriblandningen formas därefter till den önskade kärnan eller formen, varefter den snabbt kan här- das genom att man bringar den tertiära aminen att penetre- ra densamma. Det verkliga härdningssteget utföres genom att man suspenderar en tertiär amin i en inert gasström och låter gasströmmen som innehåller den tertíära aminen passera under tillräckligt tryck för genomträngning av den formade modellen genom formen, tills hartset har härdats.

Bindemedelskompositionerna enligt föreliggande uppfinning erfordrar ytterst korta härdningstider för uppnáende av godtagbar draghållfasthet, en egenskap som har ytterst stor kommersiell betydelse. Optimala härdningstider fastställes med lätthet experimentellt. Eftersom endast katalytiska mängder av den tertiära aminen fordras för att åstadkomma härdning är en mycket utspädd gasström i allmänhet till- räcklig för att utföra härdningen. Överskottsmängder av den tertiära aminen utöver den mängd som är nödvändig för härdning är emellertid icke skadliga för den erhållna, här- dade produkten. Inerta gasströmmar, exempelvis luft eller kväve, som innehåller 0,01-5 volym- vändas. % tertiär amin kan an- I normalt tillstànd gasformiga tertiära aminer kan ledas genom formen som sådana eller i utspätt tillstånd.

Lämpliga tertiära aminer är gasformiga tertiära aminer, såsom trimetylamin. I normalt tillstànd vätskeformiga ter- tiära aminer, såsom trietylamin, är emellertid lika lämp- liga i flyktig form eller om de är suspenderade i ett gas- formigt medium och nella, ledes därefter genom formen. Funktio- substituerade aminer, såsom dimetyletanolamin, innefattas inon begreppet tertiära aminer och kan användas san här- dare. Funktionella grupper, som icke stör verkan av den tertiära aminen, är hydroxigrupper, alkoxigrupper, amino- och alkylaminogrupper, kétoxigrupper, tiogrupper och lik- nande.

Uppfinningen âskàdliggöres närmare medelst följande exem- pel, i vilka alla delar och procentuppgifter är uttryckta i vikt såvida icke något annat säges. 10 15 20 25 30 35 13 458 264 Exemgel 1-20. Gjuterisandblandningar framstälhkß genom att man blandade 20 delar av de fenolhartser som närmare anges nedan, 20 delar butylacetat och den nedan angivna mängden av en blandning av di- och trifenylmetan, di- och triisocyanat, vilken finns tillgänglig i handeln under be- nämningen "Mondur MR" tills man erhöll en enhetlig bland- ning, varefter man blandade det erhållna bindemedlet med 2000 delar kiseldioxidsand tills bindemedlet var jämt för- delat pà sandpartiklarna.

De erhållna gjuterisandblandningarna formades därefter till AFS dragprovningsbitar av standardtyp med användning av det standardiserade förfaringssättet. De erhållna provnings- bitarna härdades därefter genom behandling med trietylamin.

Vid behandlingen av proven med trietylamin bubblades en luftström genom den vâtskeformiga trietylaminen och fick därefter passera genom provbitarna under en tid av 60 se- kunder.

De härdade proven lagrades därefter antingen i torr atmos- fär eller i en atmosfär med 100 % relativ fuktighet under en tid av 2 timmar innan draghàllfastheten mättes.

Följande fenolhartser användes: Harts A Detta harts erhölls genom att man till ett àterloppssystem satsade 720 g paraformaldehyd, 1014 g fenol, 15 g zink- naftenatlösning (8 %) och 120 ml bensen. Systemet upphet- tades till âterflöde (103-l26°C). Efter 3 timmar, under vilken tid vatten och bensen destillerades av, tillsattes 150 ml dietylenglykoldimetyleter och 10 ml bensen. Ytter- ligare 150 ml av etern tillsattes efter ytterligare 1 timmes âterflödeskokning. Efter 5 timmar tillsattes 600 ml tetra- hydrofuran för utspädning av hartssystemet. Totalt 310 g vatten destillerades över. Hartset och lösningsmedlet vägde 2520 g och hartset visade sig vara en bensyletertyp av fenolharts. 458 264 10 15 20 25 30 35 14 Hâfts B Det förfaringssätt som användes för Harts A upprepades med undantag av att 15 g blynaftenatlösning (24 %) användes i stället för zinknaftenatlösningen. Återflödeskokningen fort- sattes under 6 timmar vid en temperatur av 105-l25°C utan tillsats av etern. Totalt 298 ml vatten destillerades över.

Till hartset sattes 1000 ml bensen under återflödeskok- ningen och 575 ml isopropanol i slutet av âterflödeskok- ningen. Hartset visade sig vara en bensyletertyp av fenol- harts med en lägre molekylvikt än Harts A.

Harts C Ett kommersiellt tillgängligt (Synco 2898C) syrakatalyserat fenolformaldehydharts av novolacktyp.

Resultaten redovisas i följande tabell I.

Tabell I Isocya- Dragháll- nathalt, _ , fasthšt, Exempel Harts delar Exponering kg/cm l A 20 Torr 22,4 2 A 20 100 % relativ fuktighet 2,1 3 A 10 Torr 15,4 4 A 10 100 % relativ fuktighet 2,1 S B 20 Torr 23,8 6 B 20 100 % relativ fuktighet 1,4 7 B 10 Torr 15,4 8 B 10 _ 100 % relativ fuktighet 1,4 9 C 20 Torr 17,5 10 C 20 100 % relativ fuktighet 2,5 11 C 10 Torr 9,8 12 k: 10 1oo t relativ fuktighet 1,4 Exemgel 13-21. Förfaringssätten i exemplen l-12 upprepa- des med undantag av att 1 % av en silan motsvarande for- meln 10 15 20 25 30 35 15 458 264 HZN-cnz-cnz-NH (CHZ) 3psi- (00113) 3 sattes till bindemedlet. Följande resultat erhölls: Tabell II Isocya- Draghàll- nathalt, _ fasthåt, Exempel Harts delar Exponering kg/cm 13 B 20 Torr 36,4 14 B 20 100 % relativ fuktighet 30,1 15 B 10 Torr 22,4 16 B 10 100 % relativ fuktighet 16,8 17 B 5 Torr 15,4 18 B 5 100 % relativ fuktighet 21,0 19 C 10 100 % relativ fuktighet 16,1 20 C 5 Torr 13,3 21 C 5 100 % relativ fuktighet 12,6 Exemgel 22. Förfaringssättet i exemplen 1-12 upprepades med använding av Harts B, 20 delar av polyisocyanatet, tri- etylamin och en gashärdningstid av 90 sekunder. Draghàll- fastheten hos provstàngen var 27,3 kp/cmz. I en modifika- tion av detta förfaringssätt härdades provstángen genom att luft bubblades genom dietylamin. Den erhållna prov- stângen hade en draghàllfasthet av 1,4 kp/cmz. I en tred- je modifikation härdades provstången genom att NH3 blås- tes genom stàngen. Den erhållna stången hade en draghàll- fasthet av 4,2 kp/cmz.

Exemgel 23. Förfaringssättet i exemplen 1-12 upprepades med användning av ett polymetylenpolyfenylisocyanat som i handeln finnes tillgängligt under benämningen "Papi" i stället för polyisocyanat "Mondur MR". Provstängerna här- dades genom behandling med trietylamin såsom beskrivits.

Med användning av 20 delar av polyisocyanatet erhölls en draghàllfasthet efter härdning av 22,4 kp/cmz. Vid använd- ning av 10 delar av polyisocyanatet var draghållfastheten hos den gashärdade provstàngen 17,5 kp/cmz. 458 264 10 15 20 25 30 35 16 Exemgel 24-31. I ett slutet kärl stasades 28,4 kg fenol, 21,1 kg paraformaldehyd, 0,43 kg av en 24 %-ig lösning av blynaftenat i toluen och 1,8 kg toluen. Kärlet tillslöts och upphettades till en temperatur av 100-l25°C under en tid av 3 timmar. Under denna upphettningsperiod hölls trycket vid 0,14-0,28 kp/cmz och ånga frigavs från kärlet när trycket ökade. En viss mängd toluen destillerade med ångan. av Totalt 10,9 kg vatten avlägsnades. Efter 3 tim- mar pâlades ett vakuum pà reaktionsblandningen för avlägs- nande av all den från början tillsatta mängden toluen och 16,5 kg furfurylalkohol sattes till de 52,6 kg harts som erhölls. Hartset var av bensyletertypen.

Hartset utspäddes med lösningsmedel på sätt som angives tabell III nedan under "Del A" 1 och blandades med 5000 delar sand i en Hobart-blandare under en tid av 2 minuter. Till den erhållna sandblandningen sattes därefter "Mondur MR" i de angivna mängderna löst i de lösningsmedel som redovisas i "Del B". Blandningen omrördes under ytterligare 2 minu- ter och blåstes därefter in i en "Redford"-form vid ett tryck av 7,0 kp/cmz för framställning av kärnprovstycken.

Sá snart provstyckena hade formats gasbehandlades de genom att kvävgas fick passera vid ett tryck av ungefär 5,7 kp/cmz genom vätskeformigt trietylamín och därefter satsades den till kärnproven vid ett tryck av ungefär 1,4-2,8 kp/cmz genom blåshàlen. Proven gasbehandlades i 10 sekunder och fick kvarstanna i provformningsmaskinen under ytterligare 1 minut innan de avlägsnades.

Vissa av proven värmebehandlades efter gasbehandlingen vid l9l°C under 15 minuter och av dessa exponerades vissa under 2 timmar vid 100 % relativ fuktighet vid rumstemperatur.

Draghällfasthetsmätningar gjordes på alla tre typerna av prov och redovisas i följande tabell III. 458 264 17 .=O@H1ommw>How= eowmm pmfifimcwwfiflflß wflflwflmuwseox A11 .=oNH1oUz uwm«wx= cwwcflcëmcwn Hmflcø vmflfimcmmfiflflu ßHfiÜHWH®EEO¥ UflCM%OOWfiäHOQ UMGCN UMN m0ÜCW>CM :ms HSÜCOÉ: HQM Nwdfiwßw H Åk . _ _ w_>H @.om ß.oN mw m_- 1 m w_@ m_mH Hm @\«H m.om >.mH mw ON 1 m m_> m_>H Awom m.mH w_«m w_m~ mw NN 1 m_« ~_m m_>H m~m o_«H m.«m m_~N Om ON 1 m m_ß m_>H æw >.~H @.H~ m_- mm NN 1 1 m\> m_ßfi >~ N_HH ~_m~ >.mH w_mH «_m~ m 1 m_> m_>H ww «\mfl >_w~ «.mH mw w_- m 1 m_ß m_>H m~ Q.mH ~_o~ ~_mH ~_m~ w.m~ m 1 m.ß m\>H «~ wmuwcoaxw :oo wmfivcmzun vmflwømz M2 pnvøoz ^ fiuuwëwwcflcwmfl Hmuswusm Hmunwuzm Hosoxflm muumm Hmm vmfivcmzwnuEuw> |mEum> :oo lmnwmo «« uxmflumEou< lamunuusm lämxm .nwflvcmßwpwww wwH@=~=@@mmw m Hmm 4 Hwn ANEo\m#v umnummwflflmnmmua Ånmfiwflv mcflcuuwwcmñämw HHH Hfiwnmfi 458 264 _ 18 10 15 20 25 30 35 Bxemgel 32- användning av följande, kommersiellt tillgängliga polyiso- cyanater: "Baymidur K-88", "Suprasec DN", "PAPI", modur 44v", "Kaiser NCO-20" och "Carwinate 390 Pl.

Förfaringssättet i exempel 28 upprepades med "Des- Drag- hållfastheten hos proven låg i samtliga fall_inom inter- »fallet 17,6-24,s kp/cmz.

Exemgel 33-37. Olika typer av fenolhartser utvärderades med användning av förfaringssätten i exemplen 23-31. Föl- jande hartser användes: Harts A Ett bensoesyrakatalyserat novolackharts framställt med vattenhaltig formaldehyd vid ett molförhâllande formalde- hyd till fenol av 0,8.

Harts B Ett zinkboratkatalyserat novolackharts framställt med vat- tenhaltig formaldehyd vid ett molförhâllande formaldehyd till fenol av 0,8.

Harts C Ett lågmolekylärt, syrakatalyserat novolackharts i vilket syran hade neutraliserats.

Harts D Ett syrakatalyserat novolackharts i vilket syran hade neu- traliserats och som framställts vid låga förhållanden formaldehyd till fenol.

Harts E Bensyleterharts framställt i huvudsak såsom beskrevs i exemplen 24-31.

De partkelformiga gjuterimaterialen framställdes pà samma sätt som beskrevs i exemplen 24-31 med användning av de lösningsmedel som redovisas i tabell IV. De partikelfor- miga materialen fick därefter stå i 10 resp. 60 minuter 10 15 20 25 30 35 458 264 19 innan de behandlades med gas. De prover som värmebehand- lades efter gasbehandlingen blåstes direkt och behandla- des med gas utan fördröjning efter blandningen. Proverna framställdes på samma sätt som beskrevs i exemplen 24-31 och deras draghâllfasthet bestämdes. 458 264 20 ~ fiifik .=o°H|ommw>How= www umflfiwpm fl ßmpwumfiæxmm . =o@H-ommw>Hom= ^** .@>~owo~HwuH>»øn »mm ßwflflwßm fi Honoxflmfiäuzuusm ^« ü o.«H >.mm «.°~ m_- ww - .«m_ß m_ßH m ßm -« m_«H H_m ß_~H æw r«*~_m m m_ß @_ßH Q om w.~ ~_@H w_m -~H ww r««m.m m m.~ w\ßH U mm ~\« o\H~ «_m m.« m~ mfi ß _*~ ßfi m qm o_wfl °_w~ w_~ »_ß mw NN _«m.m m\@H < mm Hmm wmuwCOeÛ S00 UNHUCNSNAME .SME OO .CflE Ofl :m2 väv-HOS: A xHUUmE Hmm. u>H0w muumI muhmm IEmXm vmflvcmswn |uw> zoo umfl umuwm vmfl umuwm vmfi umwcficmæfl :su ruflflmu lmEum> .vmfi lfiümßmnmmü lfifimcmnwmü lwfimßmnwmü uxmfiumE0u< :Mim lfiäuflm -vcmgußwmo m Hmm 4 Hmm ANEU\Qv: umßummwfiflwflmvmnß AUCNm Hmflwfl coomïwmflwfiv UCflCMUWmCNEEMm >H Hfiwnma

Claims (6)

458 264 '21 PATENTKRAV

1. Användning av en kallhärdbar blandning av ett icke vattenhaltigt fenolharts i en lösning av ett eller flera organiska lösningsmedel och ett flytande polyísocyanat, som innehåller minst två isocyanatgrupper, vilket senare tjänst- gör som härdare för fenolhartset, som kallhärdbart bindemedel för ett huvudsakligen av sand bestående fyllmedel i samband med framställning av gjutformar eller gjutkärnor genom ett förfarande, vid vilket det kallhärdbara bindemedlet fördelas över sandkornens yta och den erhållna blandningen formas till gjutform- respektive gjutkärnkroppen och en gasformig tertiär amin som katalysator för kallhärdningsreaktionen bringas att penetrera formkroppen, tills bindemedlet härdats, varvid fenol- hartset utgöres av en kondensatíonsprodukt av en fenol mot- svarande den allmänna formeln: vari A och B vardera betecknar väte, kolvätegrupper, kolväte- oxigrupper eller halogen, med en aldehyd motsvarande den allmänna formeln R'-CHO, vari R' är väte eller en kolväte- grupp med l-8 kolatomor.

2. Z. Användning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att aldehyden utgöres av formaldehyd.

3. Användning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att fenolhartset utgör ett novolackharts.

4. Användning enligt något av kraven l-4, k ä n n e ~ t e c k n a d a V att polyisocyanatet utgör ett aromatiskt polyisocyanat. _

5. Användning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att lösningsmedlct utgör en blandning av ett aromatiskt lösningsmedel och ett polärt lösningsmedel.

6. Användning enligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a d a v att lösningsmedlet finns närvarande i en mängd av 20-80 vikt-% av hartslösningen.