SE459400B - Foerfarande foer gjutning av laettmetallfoeremaal under anvaendning av ett polymeriserbart bindemedel - Google Patents

Description

459 400 2 10 15 20 25 30 35 livas ofta syror som katalysatorer.

För ca 10 år sedan introducerades rumstemperaturprocesser, vilka utföres med hög hastighet, för framställning av gJutkärnor och -formar. Det bindemedel, som bildas vid dessa. processer, är baserat på uretankemi. I stora drag gäller att bindemedelsmate- rialet består av tvâ flytande hartskomponenter. Den ena kompo- nenten är ett fenol-formaldehydliarts. Den andra komponenten är ett polymert isocyarzat. Fenolhartset och isocyanathartset blan- das med sand och kan användas i antingen ett “cold box"- eller ett "no bake"-system. Vid det s.k. cold box-systemet blåses san- den, som har belagts med de båda komponenterna, in i en kärn- box. Sedan sandblandningen väl har blâts in i en kärnbox, bringas en gasformig tertiär amin att passera genom kärnboxen för att åstadkomma ögonblicklig härdning eller stelning till bildning av bindemedlet. US PS 3 #09 579 illustrerar denna teknologi.

Vid kärnframställningsproceduren enligt no baka-typ blandas polyisocyanatkomponenten, fenolhartskomponenten och en katalysa- tor samtliga med sand samtidigt. Sandblandningen hälles därefter i en kärnbox eller i ett mönster. Sandblandningen förblir fly- tande under' en viss tidsperiod. När derma tidsperiod har förflu- tit, initierar katalysatorn härdningen eller polymerisationen, och kärnan bildas snabbt, eftersom bindemedelskomponenterna snabbt reagerar till bildning av ett uretanbindemedel. No bake- -bindemedel omtalas i US PS 3 676 392.

Ytterligare en bindemedelskomposition och procedur för formning av ett gjutbindemedel beskrivs i US PS 3 879 339. I denna patentskrift beskrivs en metod, vid vilken man använder en cold box, dvs. rumstemperatur, och gashärdmng, för formning av ett gjutbindemedel innefattande ett organiskt harts, som är syrahärdbart, och ett oxidationsmedel. Denna bindande komponent härdas med svaveldioxidgas. Kombinationen av svaveldioxid plus oxidationsmedel leder till bildning av svavelsyra, vilken syra bidrar till att hårda det syrahärdbara organiska hartset. I allt väsentligt gäller att svavelsyra bildas in situ, och syran rea- gerar med hartset. Sålunda àstadkommes härdning av den bindande kompositionen .

Inget av de ovan beskrivna gjutbindemedlen är av sådan användbarhet och mångsidighet att de betraktas som universal- eller oersättligt gjutbindemedel. Vart och ett har fördelar 10 15 20 25 30 35 459 400 och nackdelar i viss utsträckning.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett nytt förfarande för gjutning av lättmetallföre- mål under användning av ett polymeriserbart bindemedel baserat på en kemi, som hittills inte har applicerats på gjutområdet eller andra områden vad beträffar bindemedelsanvändning. Ett speciellt syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfa- rande för gjutning under användning av ett gjutbindemedel av cold box-typ, vilket uppvisar snabb härdning. Ett annat syfte är att använda ett cold box-bindemedel, som är användbart vid gjutning av aluminium och andra lättmetaller.

BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning hänför sig sålunda till ett för- farande för gjutning av lättmetallföremàl, vilka föremål formas under användning av gjutdetaljer, som sönderdelas efter gjut- ning av metallföremålen, vilket förfarande utmärkes av att man a) formar en gjutdetalj genom att man på ett gjutballast- material fördelan en bindande mängd av ett bindemedelsmaterial, vilket väsentligen består av akrylmonomer, akrylpolymer eller blandningar därav, formar ballastmateríalet till önskad gjut- detalj och polymeriserar bíndemedelsmaterialet med hjälp av en friradikalinitiator, vilken innefattar en organisk peroxid och ett katalytiskt medel, som väsentligen består av gasformig svaveldioxid, b) upphettar en lättmetall till dess att den smälter och kan gjutas, c) gjuter låttmetallen under användning av den formade gjut- detaljen, d) låter den gjutna metallen stelna, och e) sönderdelar gjutdetaljen och avlägsnar den sönderdelade gjutdetaljen från det gjutna lättmetallföremàlet.

Generellt gäller att man vid föreliggande uppfinning ut- nyttjar vid rumstemperatur härdbara bindemedelskompositioner, vilka kan polymerisera genom friradikalinitiering och kedje- förlängning. Dessa bindemedelskompositioner är användbara för att bringa material att häfta fast vid varandra och då speci- ellt partíkelformiga fasta material. Speciellt är uppfinningen tíllämpbar på kompositioner, vilka uppvisar förmåga att binda 459 400 10 15 20 25 30 35 4 sand eller andra ballastmaterial till bildning av formar el- ler kärnor för gjutning av metaller, inkluderande speciellt aluminium och andra lättmetaller. Formar och kärnor framställda under användning av dessa bindemedel uppvisar överlägsen sönder- delbarhet, när de användes vid gjutning av lättmetaller, metaller som gjutes vid låga gjuttemperaturer. Härdningen av _ bindemedelsmaterialet till bildning av bindemedelskompositionen äger företrädesvis rum vid omgivande eller rumstemperatur och ástadkommes medelst en fríradikalinitiator innefattande en per- oxid och ett katalytiskt medel. sentligen gasformigt blicklig. dvs.

Det katalytiska medlet är vä- , och härdningen är i det närmaste ögon- DETALJERAD BESKRIVNING OCH FUREDRAGNA UTFURINGSFORMER AV UPP- FINNINGEN Föreliggande uppfinning belyses i samband med ett gjut- bindemedel, för vilket kemin är olik den som användes för fram- ställning av vilket som helst bindemedel, som hittills har va- rit känt för att vara användbart inom gjutindustrin. Bindemed- let är även användbart som bindemedel eller bindande medel in- om andra områden än gjutindustrin. Den kemi, på vilken detta bindemedel är baserad, är analog med en typ av kemi, som hit- tills har använts inom omradet beläggningar; se t.ex.

GB PS 1 055 242; och bindemedel; se t.ex. olika patent i namnet Loctite Corporation. Ett anaerobt härdat gjutbindemedel baserat på liknande kemi beskrivs i CA PS 1 053 440. Detta bindemedel härdar mycket långsamt, och det krävs uppvärmning för åstadkom- mande av härdning. Föreliggande uppfinning innefattar inte nâ- got anaerobt härdningsförfarande utan avser i stället snabb det närmaste ögonblicklig, sa katalytiska medel. i I härdning vid rumstemperatur med vis- Det är välkänt, att gjutformkroppar, dvs. kärnor och for- , formas genom att man på sand eller något annat ballastma- terial applicerar en bindande substans eller kemíkalie, att man mal' bíbringar sanden önskad form och att man tillåter eller bríngar den bindande substansen eller kemikalien att härda till bild- ning av ett bindemedel. Föreliggande uppfinning kan betraktas som ett bindemedel, vilket erhålles genom att man sammanför två delar. Del I är en bindande substans eller komposition, som un- 10 15 20 25 30 35 459 400 dergár polymerisation och förnätning för att vidhäfta, fast- hålla eller binda sanden eller annat ballastmaterial i önskad form. Den andra delen (Del II) är ett medel, som gör att poly- merisation och förnätning av Del I äger rum. Detta medel be- nämnes häri "friradikalinitiator". Såsom uttrycket "förnäta" användes i föreliggande beskrivning, avser det en kedjeuppbygg- nad som blir resultatet när en polymer är involverad antingen genom sammanlänkníng med en annan polymer eller med en monomer.

Uttrycket "polymerísation" inkluderar "förnätning" men avser även den kedjeförlängning som sker för enbart monomerer.

Del I av bindemedelssystemet kan beskrivas som en omättad komposition, vilken är förnätningsbar eller polymeriserbar med- elst friradikalmekanísm. Omättnaden är företrädesvis närvarande i ändställníng eller i utskjutande grupper. Även inre omätt- nad är acceptabel, och polymerisation sker vid kombination med Del II. Det är även tänkbart, beroende på syntessättet för kom- ponenten Del I, att ha en Del I-komponent med både ändställd och/eller utskjutande omättnad samt även inre omättnad i samma komponent. Det antas, att polymerisationsmekanismen praktiskt taget helt och hållet är av friradikaltyp när bryggbildande kompositioner (dvs. omättad(e) polymer(er)) är involverade.

När vissa monomerer användes som bindande komposition, är det möjligt att en del av polymerisationen kan äga rum medelst någon annan mekanism än en fri radikal. Det torde därför ob- serveras, att föreliggande beskrivning inte är begränsad till någon speciell polymerisationsmekanism utan att uttrycket "friradikalmekanism" användes för enkelhets skull och beskri- ver en sådan mekanism korrekt i praktiskt taget samtliga fall.

Det är dock underförstått att förutom friradikalmekanismen andra mekanismer också kan förekomma vid polymerisationen un- der víssa omständigheter. Härdning åstadkommes under använd- ning av Del II, en fríradíkalinitiator, som innefattar en per- oxid och ett katalytiskt medel. Det har upptäckts, att omätta- de reaktiva monomerer, polymerer och blandningar därav (dvs. den bindande kompositionen) kan användas som ett bindande ma- terial, vilket härdar ögonblickligen vid val av vissa kataly- tiska medel för friradikalinitiatorn. Den i monomererna och polymererna återfunna omättnaden är företrädesvis av etenisk typ. Exempelvis användes reaktiva polymerer, vilka också kan 459 400 10 15 20 25 30 35 6 beskrivas som oligomerer eller som addukter, varvid de vä- sentligen innehåller vinyl- eller akrylomättnad, som bildande kompositioner, vilka vid polymerisation ger ett bindemedel för gjutkärnor eller -formar av sand. Friradikalinitiatorn (Del II) blandas med den reaktiva polymeren eller monomeren (Del I) och bildar fria radikaler, vilka polymeriserar den bindande kompo- sitionen till bildning av bindemedlet. Denna kombination av en peroxid och ett katalytiskt medel, vilket medel förutom att va- ra kemiskt till sin natur också kan vara en form av energi, be- nämnes häri "friradikalinitiator".

Den häri beskrivna friradikalinitiatorn kan användas för ástadkommande av polymerisation av Del I-material pà ett antal sätt. Exempelvis kan peroxiden blandas med Del I-materialet, och denna blandning fördelas homogent på sand. När sanden har formats på önskat sätt, kan den formade sanden exponeras för det katalytiska medlet. Alternativt kan det katalytiska medlet sättas till Del I-materialet och denna blandning användas för att belägga sanden och den belagda sanden därefter formas på önskat sätt. Peroxidkomponenten i friradíkalinitiatorn kan där- _efter sättas till den formade detaljen , och härdning genom polymerisation sker.

Det är även möjligt att dela upp Del I- -materialet i två portioner. Det katalytiska medlet kan sättas till den ena portionen och peroxiden till den andra portionen.

När de båda portionerna kombineras, efter applicering av det material som skall bíndas på åtminstone den ena portionen, sker polymerísation. Beroende på typen av katalytiskt medel eller utrustning samt använd applicering kan denna sista metod eventuellt inte vara praktiskt genomförbar. Om det bindande materialet emellertid användes för att bringa icke partikel- formiga material att häfta samman, kan denna sista metod vara speciellt användbar. Val av olika katalytiska medel har stor inverkan på de sätt som kan användas för att polymerisera det bindande materialet samt på den hastighet, med vilken det bin- dande materialet härdas. Val av lämpligt katalytiskt medel gör det exempelvis möjligt för användaren av det bindande materi- alet att ögonblickligt polymerisera materialet vid rumstempera- tur eller att fördröja polymerisationen en viss tid samt slut- ligen uppnå polymerisation vid förhöjd temperatur. Möjligheten till alternativ vad beträffar val av betingelser, vid vilka den 10 15 20 25 30 35 459 400 7 bindande kompositionen polymeriseras, får anses vara signi- fikant.

Såsom har beskrivits ovan är det bindande materialet en polymeríserbar, omättad akrylmonomer, akrylpolymer eller bland- ning av sådan(a) monomer(er) och sàdan(a) polymer(er). Som exempel pä material, vilka är lämpliga monomera föreningar för komponenten Del I, kan nämnas en mångfald monofunktionella, dífunktionella, trifunktionella och tetrafunktíonella akryla- ter. En representativ uppräkning av sådana monomerer inkluderar alkylakrylater, hydroxialkylakrylater, alkoxialkylakrylater, cyanoalkylakrylater, alkylmetakrylater, hydroxialkylmetakryla- ter, alkoxialkylmetakrylater, cyanoalkylmetakrylater, N-alkoxi- metylakrylamider och N-alkoximetylmetakrylamider. Difunktionel- la monomera akrylater inkluderar hexandioldiakrylat och tetra- etylenglykoldiakrylat. Andra användbara akrylater är t.ex. tri- metylolpropantriakrylat, metakrylsyra och 2-etylhexylmetakrylat.

Det är lämpligt att använda polyfunktíonella akrylater, när monomeren är den enda bindande enheten i bindemedelssystemet.

Såsom tidigare har omtalats gäller att, när enbart monomerer användes som bindande material, förnätning eventuellt inte kan inträffa. Vidare kan någon annan mekanism förutom friradikal- mekanism förorsaka polymerisation.

Exempel på omättade reaktiva polymerer, som har befunnits vara speciellt användbara vid framställning av detta gjutbinde- medel, är epoxiakrylatreaktionsprodukter, po1yester/uretan/akry- latreaktionsprodukter, polyeterakrylater och polyesterakrylater.

Omättade polymerer, som är användbara som Del I-komposition, inkluderar kommersiellt tillgängliga material, såsom UVITHANE 782 och 783, akrylerade uretanoligomerer från Thiokol och CMD 1700, en akrylerad ester av en akrylpolymer och CELRAD 3701, ett akrylerat epoxiharts, båda saluförda av Celanese. Reaktiva polymerer kan framställas på ett antal sätt. Ett föredraget förfarande för framställning av de reaktiva polymererna är att bilda en isocyanatändavslutad prepolymer genom att omsätta en polyhydroxiförening eller polyol med ett díisocyanat. Prepoly- meren omsättes vidare med ett hydroxíalkylakrylat till bildning av en olígomer. En andra metod, som har befunnits vara fördel- aktig, innebär att man omsätter en polyisocyanatförening, före- trädesvis en diisocyanatförening, med ett hydroxialkylakrylat. 459 400 10 15 20 25 30 35 8 Reaktionsprodukten är en "addukt" av dessa båda material.

Additionsoligomerer och addukter kan framställas samtidigt under lämpliga betingelser.

Förutom den reaktiva omättade polymeren kan ett lösnings- medel, företrädesvis av reaktiv natur, inkluderas och inkluderas företrädesvis som en komponent av det bindande materialet. Bero- ende på naturen av det omättade bindande materialet kan inerta lösningsmedel också användas. Det föredragna lösningsmedlet är en omättad monomer förening, såsom den som har beskrivits ovan vid uppräkningen av monomera Del I-material. Följaktligen kan Del I-materialet innefatta en blandning av dessa omättade mono- merer och omättad polymer, vilka tidigare har omtalats för an- vändning som Del I-material i sig. De bästa resultaten erhålles när en lösning av-en omättad reaktiv polymer och ett monomert omättat lösningsmedel användes. Denna kombination tycks lättare kunna undergâ sampolymerisation och förnätning till bildning av en bindande matris, som erfordras antingen för att bringa sand eller andra ballastmaterial att häfta samman, så att det bildas en gjutkärna eller -form, eller för att binda andra ma- terial.; Såsom har angivits, är det lämpligt att i Del I av binde- medelssystemet använda en omättad monomer förening som lösnings- medel förutom den omättade polymeren. Såsom har beskrivits ovan, innehåller dessa monomerer omättnad och är förnätningsbara med polymeren förutom att fungera som lösningsmedel för den omät~ tade polymeren. Vilken som helst av de omättade monomererna (eller kombination därav) som har beskrivits såsom varande an- vändbara Del I-material i sig är också användbara som lösnings- medel. Etenisk omättnad, företrädesvis av vinyl- eller akryl- typ, rekommenderas. Exempel på fördelaktiga monomerer, vilka är användbara som lösningsmedel för de omättade polymererna pentaerytrítoltríakrylat, trimetylolpropantriakrylat, díoldiakrylat och tetraetylenglykoldiakrylat, som användes som lösningsmedel för den omättade polymeren. Mängden monomer i Del I kan vara från 0 och upp till 100% räknat på totalvikten av den bindande kompositionen Del I. , är 1,6-hexan- Det är möjligt att använda den reaktiva polymeren som Del I-material och friradikalinítiatorn utan något lösningsmedel, inkluderande omättad monomer, är närvarande för den omättade 10 15 20 25 30 35 459 400 polymeren. Det är även tänkbart att använda den omättade mono- meren som Del I-material med en friradikalinitiator men utan den reaktiva polymeren i syfte att erhålla ett polymeriserat bindemedel. Ingen av de båda ovan beskrivna kombinationerna föredras. Såsom tidigare har angivits är det föredragna binde- medelssystemet Del I innefattande en reaktiv omättad polymer upplöst i ett reaktivt utspädningsmedel, företrädesvis ett mo- nomert omättat lösningsmedel, och Del ll innefattande en fri- radikalinitiator.

Friradikalinitiatorn utgöres av två komponenter. Den förs- ta komponenten är väsentligen en organisk peroxid. Det är dock underförstått att denna kan användas tillsammans med en annan substans vilken bildar fria radikaler vid exponering för ett katalytiskt medel, varvid den skall kunna användas tillsammans med det friradíkalpolymeriserbara bindande materialet Del I in- nefattande omättade polymerer, monomerer och blandningar därav beskrivna ovan. Peroxidnivån kan variera inom vida gränser, vilka i viss mån är beroende av det använda katalytiska medlet.

Generellt kan det dock sägas att från 0,5% till 2% peroxid, ba- serat pâ vikten av det bindande materialet (Del I), ger till- fredsställande bindning under de flesta betingelser. Exempel på föredragna peroxider är t-butylhydroperoxid, kumenhydroperoxid och metyletylketonperoxid. Det är värt att notera att hydro- peroxíder är mycket föredragna över peroxider. Otillfredsstäl- lande härdning har observerats vid användning av peroxid. Bland- ningar av peroxider och hydroperoxider samt blandningar av hyd- roperoxider är användbara.

Katalysatorkomponenten i friradikalinitiatorn är väsent- ligen kemisk till sin natur, nämligen svaveldioxid i gasform.

Andra kemiska katalytiska medel, som kan tänkas ha en viss prak- tisk användbarhet därutöver, inkluderar amíner och N02. Åter- igen torde observeras, att en förändring av det katalytiska med- let kan ha kraftig inverkan på polymerisationshastigheten. Andra icke kemiska medel, som samverkar med svaveldioxíden, kan dock också vara användbara. Exempelvis kan värme, vid en approxímativ minimitemperatur av 60°C, tillsammans med peroxid bilda fria radikaler, vilka bidrar till att polymerisera Del I-materialen.

En ökning av temperaturen tenderar att öka polymerisationen och förorsaka snabbare härdning. Polymerisationen äger rum utan när- 459 400 10 15 20 25 30 35 10 varo av ett kemiskt katalytiskt medel.

Vid föredragen gjutpraxis blandas den omättade reaktiva polymeren, monomeren eller blandningar därav samt peroxidkompo- nenten i friradikalinitiatorn med sand pâ konventionellt sätt.

Sandblandningen formas därefter till önskad gjutkonfiguration genom ramníng, blåsning eller andra kända metoder för fram- ställning av gjutkärnor och -formar. Den formade detaljen expo- neras därefter för katalysatorkomponenten i friradikalinitia- torn. Vid det föredragna förfarandet enligt föreliggande uppfin- ning användes endast gasformig S02 som katalysator i friradikal- initíatorn. Denna gas är närvarande enbart i katalytiska mäng- der, sàsom tidigare har angivits. Exponeringstiden för kontak- ten mellan sandblandning och gasen kan vara så kort som en halv sekund eller mindre, och bindemedelskomponenten härdar vid kon- takt med det katalytiska medlet. När S02 användes som kataly- tiskt medel vid en cold box-gjutprocess, suspenderas den i en ström av bärargas på känt sätt. Bärargasen är vanligen NZ. Så litet som 0,5% S02, räknat på vikten av bärargasen, är tillräck- ligt för att förorsaka polymerisation. Det är också tänkbart att exponera bindemedelskomponenten för SO 2 utan närvaro av någon bärargas.

Del I kan också innehålla eventuella beståndsdelar. Exem- pelvis kan tillsatsmedel för åstadkommande av vätning och för att förhindra skumníng vara användbara. Sílaner har befunnits vara speciellt användbara tillsatsmedel. Speciellt föredragna är omättade silaner, t.ex. vinylsilaner.

Fördelarna med den bindande kompositíonen som gjutbinde- medel är följande. Sönderdelbarheten, eller förmågan till "kollaps", för bindemedlet vid användning för gjutning av alu- minium är utmärkt. Det har befunnits, att föreliggande binde- medel lätt sönderdelas, dvs. utskakníngen av en aluminiumgjut- detalj kan ske under applicering av ett minimum av yttre energi.

Bindemedlet ger också goda hållfasthetsegenskaper. Bänk- eller brukstíden för sand blandad med Del I är lång. Erhållen yt- finish hos gjutdetaljer framställda under användning av före- liggande bindemedel och förfarande har befunnits vara mycket god.

Produktionshastigheten för kärnor och formar framställda under användning av föreliggande bindemedelssystem är hög, speciellt när endast 502-gas användes som katalysator. 459 400 11 I ett gJuteri, vid vilket man utnyttjar den häri beskrivna bindemedelskompositionen, blandas Del I och en komponent av fri- radikalinitiatorn, företrädesvis peroxiden, med sand eller något annat lämpligt gjutballastmaterial pá känt sätt. Sandblandningen formas sedan till önskad gjutkonfiguration, kärnor eller formar, på. känt sätt. Sandblandingen exponeras sedan för den andra kom- ponenten i friradikalinitiatorn, företrädesvis det katalytiska medlet, vilket företrädesvis är svaveldioxidgas, och polymerisa- tion av bindemedelsmaterialet Del I sker omedelbart till bild- ning av bindemedlet enligt föreliggande uppfinning.

Föreliggande uppfinning illustreras ytterligaregenom föl- jande exempel, vari, såvida inget annat anges, samtliga delar avser viktdelar och samtliga procenthalter avser viktprocent.

Exegqel l Gelförsök utfördes på olika omättade monomerer och poly- merer för att bestämma deras tendens att polymerisera och polymerisationsbastigheten. Vid genomförandet av försöken blandades från ca 1,5 till 2 g omättad monomer eller polymer (dvs. Del I) med 0,03 g t-butylhydroperoxid (peroxidkomponen- ten i friradikalinitiatorn). Denna blandning exponderades där- efter för SOQ-gas (det katalytiska medlet i friradikaliniti- atom), antingen genom att gasen dispergerades i vätskan (bubb- ling) eller genom att en SOQ-atmosfär alstrsdes ovanför vätskan (kontakt). Resultaten, vilka anges nedan, indikerar att alla \ omättade monomerer och polymerer polymeriserar. Sålunda är samt- liga uppräknade föreningar potentiella bindemedel. De uppräknade föreningar, som uppvisade snabb polymerisation eller gelning, är av största potentiella värde som gjutbindemedel för att göra gJutform- och -kärnframställningen snabb vid nöghastighetstill- verkning under användning av en s.k. cold box. gel; Pollmerisationsfórlogp Akrylsyra Snabb, vid kontakt med S02 Etylakrylat Långsam, vid kontakt med S02 n-butylakwlat Långsam, vid kontakt med S02 ¿ Isobutylakrylat Långsam, vid kontakt med S02 a-etyinexylaxu-yiet snabb, vid kontakt med soz Isodekylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 459 400 _ 13 Del I Polxgerisationsförlogg 2-etoxiety1akrylat Snabb, vid kontakt med S02 Etoxietoxietylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Butoxietylal-mylat Snabb, vid kontakt med S02 Hydroxietylalaylat Snabb, vid kontakt med S02 lüdroxipropylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Glycidylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Dimetylaminoetylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Cyanoetylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Diacetonalzrylamid i _ metanol, 50% Snabb, vid kontakt med S02 Akrylamid i metanol, 50% Snabb, fiid kontakt med S02 (N-metylkarbamoyloxzU- etylakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Metylcellosolve-alcrylat Snabb, vid kontakt med S02 Fenoxietylalcrylat Snabb, vid kontakt med S02 Bensylakrylat _ Snabb, vid kontakt med S02 Etylenglyiwlâ-krïïë-t* -ftalat Snabb, vid kontakt med S02 Helaminakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Dietylenglykoldiakiïlat Snabb, vid kontakt med S02 Hexandioldialcrylat Snabb, vid kontakt med S02 Butandioldiakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Trietylenglykoldiakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Tetraetylerzglykoldiakry- lat Snabb, vid kontakt med S02 Neopentylglykoldiakrylat Snabb, vid kontakt med S0 1 , j-butylenglykoldiakry- lat Snabb, vid kontakt med S02 Trimetylolpropantri- almylat Snabb, vid kontakt med S02 Pentaerytritoltriakzwlat Snabb, vid kontakt med S02 Metakrylsyra Snabb, vid kontakt med S02 Metylmetakrylat Långsam, vid bubbling med S02 E-etylheuqlmetakrylat Långsam, vid bubbling med S02 Hydroxipropylmetakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Glycidylmetakxïlat Snabb, vid kontakt med S02 459 400 _ 13 'Del I golmerisationsförlogp Dimetylaminoetylmeta- krylat Snabb, vid kontakt med S02 Etylenglykoldimetaluwlat Snabb, vid kontakt med S02 Trimetylolpropantri- metakrylat Snabb, vid kontakt med S02 Akrylerad uretan här- _ lead från glycerol 65% snabb, vidxoncaxr med S02 1 nnx/msol-lo N-metylolalcylamid i vatten 60% Snabb, vid kontakt med S02 N-(isobutoximetyl]- akrylamid 1 metanol 50% Snabb, vid kontakt med S02 npom-yl R- le-narts áshell) akrylerad epoxi Långsam, vid kontakt med S02 0% 1 aceton _ UvImANE 783 (Tnioxol/ Chem.Div.) akrylerad Snabb, vid kontakt med S02 uretanoligomer AROPOL 7200 (ASHLAND) omättat polyesterharts Långsam, vid kontakt med S02 i aceton RI con 157 (Colorado Specialty Chemical) ett omättat kolväteharts i Långsam, vid kontakt med S02 aceton 50% Hydroxi PBG-2000 (han co.) ett omättaz kolväteharts 1 aceton Långsam, vid kontakt med S02 50% Exempel 2 En omättad polymer framställdes genom reaktion mellan ekvivalenten av 1 mol pentandiol och ekvivalenten av 4 mol hydroxietylakrylat med ekvivalenten av 5,0 mol toluendiisocya- nat. Dibutyltenndilaurat användes för att katalysera reaktionen.

Baserat på fastämneshalten användes 0,14% katalysator. Hydro- kinonmonoetyleter användes som inhibitor. Beaktionen utfördes i ett reaktionsmedium (lösningsmedel), som bestod av etylhexyl- akrylat och hydroxietylakrylat. Vid genomförande av reaktionen satsades en blandning av TDI och lösningsmedel i ett reaktions- kärl. Pentandiol sättes till denna~b1andning följt av tillsats av hydroxietylakrylat. När tillsatsen av hydroxietylakrylat är É fullbordad, tillsättes katalysator. Beaktionen utföres under I 459 400 _ 14 luftinblåsning. Reaktionen får fórlöpa vid 40 till 45°C i 2,1 timar, och därefter höJes temperaturen till 80-35°C, och reaktionen fortsättes i 4,3 timmar, varpå 0,03% inhibitor till- sättes och reaktionen fortsättes i en 1/2 time. Produkten till- làtes svalna. Produkten testades med avseende pá icke flyktigt _ material, varvid värdet 593% erhölls. Detta motsvarar en teore- tisk mängd av 60% icke flyktigt material. Produktens viskositet var 6,0 St. 20 g av den omättade polymeren blandades därefter med 1,6 g akrylsyra, 10,7 g dietylenglykoldiakrylat, 9,9 g tri- metylolpropantrimetakrylat och 2,0 g vinylsilan. Akrylsyra, di- etylenglykoldiakxwlat och trimetylolpropantriakrylat är omättade monomerer. Denna lösning av omättad polymer och omättade monome- rer benämnas Del I. 1 g t-butyllmdroperoxid, peroxidkomponenten i Iriradilcalinitiatorn, sattes till lösningen av omättad polymer och omättade monomerer.

Wedron SOIO-sand (tvättad och torkad finkornig kiseldioxid- sand, AFSGFN 66) placerades i en lämplig blandningsapparat.

Del I och peroxidkomponenten i friradikalinitiatorn blandades med sanden till dess att homogen fördelning erhölls. Nivån av Del I plus peroxid är 2% räknat på sandens vikt.

Sandblandningen blåstes in i en konventionell kárnkavitet eller -box för framställning av standardiserade draghàllfast- hetsbriketter i form av testkärnor, vilka går under benäm- ningen “hundben". Hundben-testkäznorna härdades genom att de exponerades för den katalytiska komponenten 1 friradikalinitia- torn. Den katalytiska komponenten utgöres av gasformig svavel- dioxid. kärnorna exponerades för SO2-katalysatorn i approxima- tivt en l/2 sekund (gastid), och katalysatorn avlägsnades genom blàsning med kvävgas i 15 sekunder, och kärnan avlägsnades från boxen. Draghàllfasthetsvärdena för kärnan uttryckta i MPa var 1,54 utanför boxen samt 1,41 efter 3 timmar och 1,57 efter 24 timmar.

"HundbeN-kärnor liknande de som har beskrivits ovan an- vändes vid utskalaningsstudier med aluminiumgjutdetaljer. Sju draghàllfasthetsbriketter (hundben) anordnades i en form. For- men innehöll ett grindsystem. Formen är sådan att den ger ihå- liga gjutkroppar med en metalltjoeklek av ca 6,4 mm pá alla si- 459 400 15 dor. l-m öppning i en ände av gJutdetalJen anordnas för avlägs- nande av kärnan från gjutdetaljen. Smält aluminium med en tem- peratur av ca 7oo°c framställt av alumnnumraäme nänaes 1 for- men. Efter kylning i ungefär l timme togs aluminiumgjutdetaljerna ut genom grindsystemet och avlägsnades från formen för utskak- ningsfórsök.

Utskalmingsförsöken utföres på ett sådant sätt att man placerar en gjutdetalj i en 3,8 l-behállare. Behållaren placeras på en skakmekanism och omskakas i 5 minuter. Vikten av den sand- kärna som avlägsnas från gJutdetalJen på detta sätt Jämföres med den ursprungliga vikten av sandkärnan, och den procentuella ut- skakningen beräknas. Kvarvarande sand i gjutdetaljen efter den ovan beskrivna omskakningen avlägsnas genom skrapning och väges likaså. Sandkärnan, bunden med det ovan beskrivna bindemedlet, konstaterades ha ett utskalazingsvärde av 100. Det torde observe- ras, att det ovan beskrivna utslcalcrmingstestet inte är något standardtest. Vi känner inte till något standardtest för mätning av denna egenskap. Det använda testet är väl användbart för att man skall få en uppfattning om sönderdelbarheten hos ett binde- medel och för att man skall kunna Jämföra relativa sönderdelbar- heter mellan bindemedel. De angivna procenthalterna uppvisar en viss grad av variation men är tillförlitliga indikatorer. 459 400 16 gggmpeï 3 *"“ sann wearon 5010 v1a 23 :111 26°c DEL 1 a) omättad monomer b) omättad polymer omättad polymer syntes 1) polyisocyanat, 1 molekvivalent polyol, i molekvivalent akrylat, 1 molekvivalent iv) katalysator v) inhibitor vii) lösningsmedel i $ ii) 111) v111) temp/tia °c/tim. 11) viskositet, st X) $ icke flyktigt mtrl faktiskt teoretiskt c) tillsatsmedel 1 5 Fr1rad1ka11n1:1aror°(ne1 II) a) peroxidkomponent b) katalytisk komponent Gastid, sek.

Inblåsningstid, sek.

Draghållf., MPa utanför box 3 tim. 24 tim.

Bindemedelsnivà (Del I + peroxidkomponent) Metallgjutdetalj Utskakn. $ Akrylsyra 1,6 5, dietylengly- koldiakrylat 10,7 5, trimety- lolpropantrimetakrylat 9,9 g.

Syntetiserad såsom beskrivs nedan 20 3.' TDI h Glycerol - 1 Hydroxietylakrylat, 5 Dibutyltenndilaurat, 0,14% Hdrokinon-monømetyleter Etylhexylakrylat och hydroxi- etylakrylat, 40% nog till 45: 1 2,15 tim. därefter 80 till 85 1 4,8 tim. 16,0 63,9 60,0 Vïnylsilan - 2,0 2,2$ t-butylhydroperoxid S02-gas 0,5 15 med H2 1,2§ 1,50 1,61 2% Aluminium 100 459 400 17 Exempel Sand DEL I a) omättad monomer b) omättad polymer omättad polymer syntes i) polyisocyanat, 1 molekvivalent polyol, i mol- ekvivalent akrylat, i molekvivalent katalysator 11) 111) iv) V) vii) inhibitor lösningsmedel i v111) temp/:ia °c/tim. viskositet % icke flyktigt mtrl faktiskt teoretiskt c) tillsatsmedel i 3 Friradikalinitiator (Del II) a) peroxidkomponent ix) X) b) katalytisk kompo- nent Gastid, sek.

Inblåsningstid, sek.

Draghållf., MPa utanför box } tim. 24 tim. 48 tim. 4 5 Axrylsyra 1,6 3. a1- ayarox1ecy1akry1=: etylenglykoldiakrylat 2,2 5, dicyklo- 10,7 3, trimetylol- pentenylakrylat propantriakrylat 9,9 5 20,8 3 (N-mety1- karbamoy1oxi)ety1- akrylat 17,3 g Syntetiserad såsom be- skrivs nedan, 20 g TDI, } o11n ao-265a), 1 °)polyoxipropy1eng1ykol Hydroxietylakxwlat, 11 Dibutyltenndilaurat, 0,14% Hydrokinon-monomety1- eter Etylhexylakrylat och ïågroxietylakrylat, nog till 452 1 2,1 och 80 till 85' i 4,75 4,2 59,2 60,0 Vinylsilan 2,0 5 11,}% kumenhydroperoxid 2,4% t-butylhydro- peroxid S02-gas S02-gas 0,5 1 15 med N2 15 med N2 ,lO I 1 0,17 ï 1,60 3 forts. : 459 400 - 18 Exempel 4 5 Bindemedelsnivå Del I + eroxid- komponentš 2% 2% Metallgjutdetalj Aluminium Utskakn. $ 100 Exemgel 6 7 Sand ' “ Hadron 5010 Hedren 5010 DEL I a) omättad monomer Pentaerytritoltri- Akrylsyra 7,2 g, akrylat 40 g dietylenglykoldi- akrylat 21,4 3, trimetylolpropan- b) omättad polymer syntes 1) polyisocyanat, 1 molekvivalent ii) polyol, i mol- ekvivalent iii) akrylat, 1 molekvivalent iv) katalysator v) inhibitor vii) lösningsmedel 1 5 vili) 8e7p/tid C tim. ix) viskositet x) % icke flyk- tigt mtrl faktiskt teoretiskt c) tillsatsmedel 1 g Friradikalinitiator (Del n) a) peroxidkomponent 2,45 t-buty1hydro- peroxid b) katalytisk kom- ponent Gastid, sek. 0,5 Inblásningstid, sek. 15 S02-gas forts. triakrylat 13 5 2,4% t-buty1hydro- peroxid S02-gas 1 10 459 400 Exempel Draghállf., MPa utanför box 3 tim. 24 tim.

Bindemedelsnivá (Del I + peroxid- komponent) Metallgjutdetalj Utskakn. $ 0,33 7 0,90 Exempel Sand DEL (I) a) omättad monomer b) omättad polymer i) polyisocyanat 1 molekvivalent ii) polyol, 1 mol- ekvivalent iii) akrylat, i mol- ekvivalent iv) katalysator v) inhibitor vii) lösningsmedel 1 $ v111) amp/tid SQ/tim. 11) viskositet x) % icke flyk- tigt mtrl faktiskt teoretiskt c) tillsatsmedel 1 g forts. 8 Wedron 5010 Syntetiserad såsom be- skrivs nedan, ÄO g TDI, 3 Olin 20-265, 1 Hydroxietylakrylat, 4 Dibutyltenndilaurat, 0,14% Eydrokinon-monometyl- eter 0,07% Pentoxon (9§,7) hydroxietylakrylat 35% no° :111 h5° 1 2 tim. d" efter O 20 :111 85 1 h ïuxocropisx efter 5 dagar 6 ,l så Vinylsilan A-172 2,0 g akrylsyra 1,6 g 9 Port Crescent Akrylsyra 3,2 g, dietylenglykoldi- akrylat 21,4 3, trimetylolpropan- trimetakrylat 19,8 s Sama som Ex. 4 40 g.

Viñylsilan 459 400 a) omättad monomer b) omättad polymer omättad polymer syntes 1) polyisocyanat molekvivalent 11) pølyol, 1 mol- ekvivalent iii) akrylat, 1 mol- ekvivalent iv) katalysator v) inhibitor vii) lösningsmedel 1 forts.

Akrylsyra 1,6 5, trimetylolpropantri- akrylat 9,9 g Syntetiserad som be- skrivs nedan, 20 5 TDI, 3-5 G1ycero1-d1ety1en- lykol blandning ïlzl), 1 Hydroxietylakrylat 4,5 Dibutyltenndilaurat 0,14% Hydrok1n0n-monometyl- eter 0,07% Etylhexylakrylat + hädroxietylakrylat ( =6) 40% 20 šzemoel 8 9 Friradikalinitiator (Del II) a) peroxidkcmponent (90%) t-buty1hydro- t-butylperacetat peroxid 2,25 (6 g) b) :analytisk zum- soa-gas värme u5o° 1 ponent 90 sek.

Gastid, sek. 0,5 Inblásningstid, sek. 15 med N2 Dràghállf . , MPa utanför box 0,37 0,52 3 sim. 0,64 24 tim. kallhállfasthet 1,07 1,10 Bindemedelsnivâ (Del I + peroxia- 2% 2% komponent) Metallgjutdetalj Utskakn. $ Exempel 10 11 Sand Wedron 5010 Wedron 5010 DEL I Samma som Ex. 10 459 400 _ 21 Éšegel 10 11 un) ¿emp/:1a no uu 45° 1 2 um.

C/tim. därefter o 80 till 85 i 11,8 till. ix) viskositet 10 S1'- x) f icke flyk- tigt mtrl faktiskt 59,9 teoretiskt 60, O e) tillsatsmedel i 5 Friradikalinitiator (De1 II) a) perøxidkomponent Vinylsilan A-1?2, 2 31801 10 10,7 'Iüšøt-butylhydroperoxid 2, b) katalytisk kom- S02-gas 1/2$ S0 -gas i N2 ponent bärargaš Gastid, sek. 0,5 1/2 Inblásningstid, sek. 15 med Na-gas Ingen Draghållf., MP8. utanför box 1,57 0,48 ~ j tim. 1, 57 0,834 i 24 tim. 1,77 1,54 _ Bznaemedelsrnva i (Del I + peroxid- 2% 1,5 i komponent) Metallgjutdetalj Aluminium Ubskaim. ß 100 Exenmel 12 Sand Hadron 5010 DEL I a) omättad monomer Akrylsyra 1,6 g, dietylenglykol 5,149, trime tylolpropantriakrylat 9 , 9 b) omättad polymer Syntetiserad såsom beskrivs nedan, 20 g omättad polymer syntes i) polyisocyanat 1! molekvivalent ii) polyol i mol- Glycerin 1 ekvivalent . iii) akrylat, i mol- Hydroxietylalcrylat ekvivalent “ iv) katalysator Dibutyltenndilaurat 0,11; forts . 459 400 Exemgel v) inlubitor v11) lösningsmedel i S v111) :amp/ua °c/n1m. 1:) viskositet, s: x) i icke flyktigt mtrl faktiskt teoretiskt c) tillsatsmedel i g Friradikalinitiator (Del II) a) peroxidkomponent b) katalytisk komponent 22 12 Hydrokinon-monometyleter 0,03 Hešylisoamylketon, 111801 10 (65:35) 35 40 :in 45° 1 1,75 um 80 nu 85° 1 4,5 umf 10 därefter 64,1 65 Vinylsilan 2,0, Hisol 10 5,3 2,2$ t-butylmrdroperoxid - 70 1% SOz-gas i Ne-bärargas Gastid, sek. 20 Inblåsningstid, sek. Ingen nragnållf., ma utanför box 1,50 3 tim. 1,08 214 tim. 1,61 Bindemedelsnivá (Del I + peroxidkomponent) 1,5 Metallgjutdetalj Aluminium Utskalcrx. i 100 Exegel 13 Sand Wedron 5010 DEL I a) omättad monomer Akrylsyra 1,6 g, dietylenglykol 5,49, trimetylolpropantrialaï- lat 9,9 b) omättad polymer Syntetiserad såsom beskrivs nedan, 20 g omättad polymer syntes i) polyisocyazmt 4 molekvivalent 11) polyol, i mol- Glycerol - 1 ekvivalent iii) akrylat, 1 mol- 'Hydroxietylakrylat ekvivalent iv) katalysator forts .

Dibutyltçnndilaurat 0, 14 10 459 400 Exempel 13 v) inhibizer Hydrokinon-monometyleter 0,0) V11) lösningsmedel 1 % Metylisoamylketon, H1Sol 10 (65:35) 35% no un 45° 1 1,75 un. därefter vili) 1; /ua °c/1;1m. amp 80 :in 85° 1 4,5 un. ix) viskcsitet, St 10 x) 5 icke flyktigt mtrl faktiskt 64, 1 teoretiskt 65 e) tillsatsmedel 1 8 Vïfiïlsilfin 2,0 H1 sol 1o 5, 3 Friradikalinitiator (Del n) a) peroxidkomponent 2,2% t-butylhydroperoxid - 70 b) katalytisk komponent S02-gas Gastid, sek. 0,5 Inblásningstid, sek. 15 med luft Draghållf., MPa utanför box 1,22 3 un. o, 66 24 tim. 1,0} Bindemedelsnivà (Del I + peroxidkomponent) 1,5 Metallgjutdetalj Aluminium Utsxaim. z 100 Speciellt föredragna utföringsformer av de í bílagda patent- krav definierade förfarandena kan sammanfattas enligt följande: Vid förfarandet för formning av gjutdetaljer är ballastmate- rialet företrädesvis sand. Vid samma förfarande är det kataly- tiska medlet väsentligen av kemisk natur, nämligen gasformíg sva- veldioxid. Det katalytiska medlet suspenderas lämpligen i en bä- rargas och exponeras för bindemedelsmaterialet i minst 0,5 sekun- der. Det katalytiska medlet kan vidare vara förhöjd temperatur av åtminstone ca SOOC.

Vid förfarandet enligt uppfinningen gäller att bindemedels- materialet kan innefatta en blandning där akrylmonomeren är blan- dad med ätminstone en annan eteniskt omättad monomer. Vidare kan

Claims (9)

459 400 - 10 15 20 24 bíndemedelsmaterialet innefatta åtminsto polymer förutom akrylmonomeren. omättade polymeren i bindemedels med minst en etenískt omättad mo eteniskt omättad polymer. gomer eller en addukt. ne en eteniskt omättad Omvänt gäller att den eteniskt kompositionen kan vara blandad nomer eller minst en annan Akrylpolymeren kan t.ex. vara en oli- Vid förfarandet för formning av gjutdetaljer gäller vidare att mängden bindemedelsmaterial företrädesvis är upp till 10% räknat på vikten av ballastmaterialet, företrädesvis sand. Vid förfarandet enligt uppfinningen gäller att akrylmono- meren i bindemedelsmaterialet företrädesvis är blandad med minst en annan eteniskt omättad monomer eller minst en eteniskt omät- tad polymer. Omvänt gäller att vid uppfinningen bindemedelsmaterialet företrädesvis innefattar en blandning där akrylpolymeren är blan- dad med minst en annan eteniskt omättad polymer eller etenískt omättad monomer. Vid förfarandena gäller att akr ylpolymeren t.ex. kan vara en oligomer eller en addukt. Vid förfarandet för gjutning av lättmetallföremål gäller att de ovan angivna föredragna utföringsformerna förekommer även där, dvs. vid formningen av gjutdetaljen. PATENTKRAV

1. Förfarande för gjutning av lättmetallföremâl, vilka föremål formas under användning av gjutdetaljer, som sönderde- las efter gjutning av metallföremålen, av att man: k ä n n e t e c k n a t a) formar en gjutdetalj genom att man på ett gjutballast- material fördelar en bindande mängd av ett bindemedelsmaterial, vilket väsentligen består av akrylmonomer, akrylpolymer eller blandningar därav, formar ballastmaterialet till önskad gjut- detalj och polymeriserar bindemedelsmaterialet med hjälp av en friradíkalinitiator, vilken innefattar en organisk peroxid och ett katalytiskt medel, som väsentligen består av gasformig svaveldioxid, 459 400. 25 b) upphettar en lättmetall till dess att den smälter och kan gjutas, c) gjuter lättmetallen under användning av den formade gjut- detaljen, d) låter den gjutna metallen stelna, och e) sönderdelar gjutdetaljen och avlägsnar den sönderdelade gjutdetaljen från det gjutna lättmetallföremålet.

2. Pörfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att formningen under punkt a) utföres med ett bindemedels- material, som innefattar nämnda akrylmonomer och åtminstone en eteniskt omättad polymer.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att formníngen under punkt a) utföres med ett bindemedels- material som innefattar nämnda akrylmonomer och åtminstone en annan eteniskt omättad monomer.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att det katalytiska medlet är gas- formig svaveldioxid.

S. Förfarande enligt något av kraven 1 och 4, k ä n - n e t e c k n a t av att akrylpolymeren är en oligomer eller en addukt.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att akrylmonomeren innefattar ett polyfunktionellt akrylat.

7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att akrylmonomeren väljes ur gruppen alkylakrylater, hydroxialkylakrylater, alkoxíalkylakry- later, cyanoalkylakrylater, alkylmetakrylater, cyanoalkylmetakry- later, N-alkoximetylakrylamider, N-alkoximetylmetakrylamider, hexandioldiakrylat, tetraetylenglykoldíakrylat, trimetylol- propantriakrylat, metakrylsyra, 2-etyl-hexylmetakrylat eller blandningar därav.

8. Pörfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att akrylmonomeren väljes ur gruppen pentaerytritoltriakrylat, trimetylolpropantriakrylat, 1,6-hexandioldiakrylat, tetraetylen- glykoldiakrylat eller blandningar därav.

9. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att ballastmaterialet är sand.