SU1080912A1

SU1080912A1 - Cold-hardening mixture for producing moulds and cores

Info

Publication number: SU1080912A1
Application number: SU833551904A
Authority: SU
Inventors: Лидия Дорофеевна Снулова; Сергей Семенович Жуковский; Юлий Моисеевич Юнович; Вера Павловна Герасимова; Аркадий Олегович Глебов; Ольга Александровна Музовская; Светлана Анатольевна Деглина; Софья Юзефовна Гуревич; Людмила Александровна Промыслова
Original assignee: Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш"; Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1984-03-23

Abstract

ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ CMECt ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающа огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида , и кислотный отвердитель , оТлича. юща с тем, что, с целью повышени живучести смеси и прочности форм и стержней, она дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при. следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Огнеупорный .наполнитель100 С Синтетическа смола, полученна поликон (Л денсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида 1,5-2,5 Кислотный отвердитель 0,3-0,7 Полифенилэтоксисилоксан 0,05-0,15COLD CMECt FOR THE MANUFACTURE OF CASTING FORMS AND RODS, including a refractory filler, a synthetic resin obtained by polycondensation of products based on urea and formaldehyde, and an acid hardener, oTich. In order to increase the vitality of the mixture and the strength of the molds and cores, it additionally contains polyphenylethoxysiloxane at. the following ratio of ingredients, May.%: Refractory. filler 100 C Synthetic resin obtained polycon (1.5-2.5 acid and hardening agent based on urea and formaldehyde-based products 0.05-0.15 Acidic hardener

Description

Изобретение относитс к отрасл литейного производства и касаетс состава холоднотвердеющих смесей (ХТС) дл литейных стержней и форм Известна ХТС дл изготовлени литейных форм и стержней, содержаща кислотно-отверждаемые синтетические смолы поликонденсационного типа в сочетании с модифицирующими добавками алкоксисиланов с аминоили фенокси-функциональными группа ми, а также кислотный отвердитель и огнеупорный наполнитель СИ. В качестве силанизированных смол могут быть названы фёноло-фор мальдегидные и феноло-фурановые смолы, а также карбамидо-фурановые смолы с повышенным содержанием фурилового спирта. При переходе к ка бамидо-фурановым смолам с относительно невысоким содержанием фурил вого спирта (20-40%) эффект силани зации, заключающийс в упрочнении форм и стержней, ослабевает. При переходе к карбамидо-формальдегидньм смолам или к карбамидо-феноло-формальдегидным смолам с высоким содержанием карбамидной составл ющей эффект силанизации не наблюдае с или про вл етс в весьма слабой стёйени, поэтому на практике после ние из названных смол силанами упо м нутого типа не модифицируют. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату вл етс ХТС 23 дл изготовлени литейных форм и стержней, содержаща огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продук тов на основе карбамида и формальд гида ( карбамидо-феноло-формальдеги ную смолу КФФ-Л), и кислотный отве дитель при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.: Огнеупорный наполнитель100 Синтетическа смола упом нутого типа 2,0 Кислотный отвердитель (ортофосфорна кислота пл. 1,33 г/см ) 0,5 Данна ХТС характеризуетс пони женной живучестью, что служит в р де случаев причиной брака форм и (Стержней, а прочность, которую она обеспечивает формам и стержн м, нуждаетс в дальнейшем повышении. Целью, изобретени вл етс повышение живучести смеси и прочности форм и стержней. Дл достижени поставленной цели ХТС дл изготовлени литейных форм и стержней, включающа огнеупорный наполнитель, синтетическую смолу, полученную поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальде гида, и кислотный отвердитель, дополнительно содержит полифенилэтоксисилоксан при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч.: Огнеупорный наполнитель100 Синтетическа смола, полученна поликонденсацией продуктов на основе карбамида и формальдегида 1,5-2,5 Кислотный отвердитель 0,3-0,7 Полифенилэтоксисилоксан0 ,05-0,15 Полифенилэтоксисилоксан дл его лучшего распределени может быть введен в состав св з/юЩего в виде 50%-ного раствора в уайт-спирите. Полифенилэтоксисилоксан может быть также введен в состав св зующего в виде эмульсии со следующим соотношением ингредиентов, вес.%: Полифенилэтоксисилоксан 7-10 Уайт-спирит 28-30 Ллкиларилсульфонат 0,5-1,0 Вода Остальное Полифенилэтоксисилоксан представл ет собой замещенный эфир .ортокремниевой кислоты с общей формулой CeHjS o. , -J- - , где X l.,l 1 ,6i. h 1-6. Введение полифенолэтоксисилоксана в ХТС в качестве модифицирующей добавки обеспечивает стабилизацию технологических свойств смеси - живучести, прочности в холодном состо нии, термической прочности . Эта стабилизаци обеспечиваетс гидролитической устойчивостью модифицирующей добавки за счет сшитой двухили трехмерной структуры полифенилэтоксисилоксана . Повышение термической прочности смеси св зано такж§ с тем, что Полифенилэтоксисилоксан вл етс кремнийорганическим полимером, собственна термостойкость которого зависит в том числе и от природы боковых радикалов , обрамл ющих основную цепь макромолекулы . Она уменьшаетс при изменении радикала в следующем пор дке CgHpCH СН . Следует отметить также, что полифенилэтоксисилоксаны хорошо совмещаютс как с карбамидными, фенольными, так и фурановыми смолами -в любом соотношении . Модифицирующа добавка и продукты ее разложени нетоксичны. Наилучший технологический эффект (по живучести смеси, прочности, термостойкости) получаетс при введении в смесь полифенилэтоксисилоксана в пределах 0,20 ,5 мае.ч. При введении полифенилэтоксисилоксана менее 0,2 мае.ч. 6 наблюдаетс заданного технологйческого эффекта, введение его более 0,5 мае.ч, экономически нецелесообразно , поскольку при таком его расходе уже достигнут требуемый уровень технологических свойств ХТС Введение полифенилэтоксисилоксана в смесь в укачнных пределах позвол ет на 20% увеличить живучест смеси, в два раза увеличить прочность при холодном отверждении и на 30% термическую прочность. В качестве смольного св зующего можно использовать карбамидо-феноло-формальдегидные смолы типа КФФ-Л карбамидо-формальдегидные смолы типа КФ-МТ,МЗ и др.Содержание смольного св зующего в смеси находитс в пределах 1,5-2,5 мае.ч. При соде жании смольного св зующего ниже 1,5 мае.ч., не удаетс получить сме с оптимальными технологическими свойствами, а увеличение его более 2,5 мае.ч. нецелесообразно, так ка заметного повышени технологическо эффекта не наблюдаетс с одновреме ным удорожанием смеси. . Кислотным отвердителем в смеси служат органические и минеральные кислоты, например сульфокислоты и ортофосфорна кислота. При использован .ии отвердител в количестве менее 0,3 мае.ч. скорость затвердевани снижаетс , при этом цикл изготовлени форм и стержней увеличиваетс . Если содержание отвердител больше 0,7 мае.ч., снижаетс живучесть смеси и прочность, увеличива;етс осыпаемость. Эмульси может быть приготовлена на диспергаторе. Модифицирующа добавка во всех видах { чистом, растворе , эмульсии ) предварительно вводитс в смолу. Её перемешивание со смолой в лабораторных услови х может быть осуществлено с помощью миксера при 8500 об/мин. Предлагаемую смесь готов т смешиванием огнеупорного наполнител с кислотным отвердителем в обычных смесител х ( периодических и непрерывных) в течение 1,5-2 мин. Затем ввод т жидкую композицию (св зующее и модифицирующую добавку) и смесь перемешивают дополнительно 1,5-2,0 мин. Примеры получени предлагаемой смеси в сравнении с известной приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены свойства смеси - живучесть, прочность на сжатие и остаточна термическа прочность. Таблица 1 This invention relates to foundry production and relates to the composition of cold-hardening mixtures (HTS) for casting cores and molds. The known HTS for the manufacture of casting molds and cores, containing acid-curable synthetic polycondensation type resins in combination with alkoxysilanes modifying additives with amino or phenoxy-functional groups, as well as acid hardener and refractory filler SI. As silanized resins, phenol-maldehyde and phenol-furan resins, as well as carbamide-furan resins with a high content of furyl alcohol can be mentioned. When going to carabamide-furan resins with a relatively low content of furyl alcohol (20-40%), the effect of silanization, which consists in strengthening the molds and cores, weakens. During the transition to urea-formaldehyde resins or to urea-phenol-formaldehyde resins with a high content of urea component, the silanization effect is not observed or appears in a very weak steyen, therefore, in practice, after these resins, silanes of the mentioned type do not modify . The closest to the invention to the technical essence and achievable result is XTC 23 for the manufacture of casting molds and cores, containing a refractory filler, a synthetic resin obtained by polycondensation of products based on urea and formaldehyde (carbamide-phenol-formaldehyde KFF-L resin ), and an acid representative in the following ratio of ingredients, wt.h .: Refractory filler100 Synthetic resin of the type mentioned 2.0 Acidic hardener (phosphoric acid, 1.33 g / cm) 0.5 Dunn XTC characterize low survivability, which in a number of cases causes a rejection of forms and (Rods, and the strength that it provides to forms and rods needs further improvement. The aim of the invention is to increase the survivability of the mixture and the strength of forms and rods. To achieve of the set goal, CTS for the manufacture of casting molds and cores, including a refractory filler, a synthetic resin obtained by the polycondensation of urea-based products and formaldehyde, and an acid hardener, additionally contains polyphenylethoxy Siloxane in the following ratio of ingredients, mA.ch .: Refractory filler100 Synthetic resin obtained by polycondensation of products based on urea and formaldehyde 1.5-2.5 Acidic hardener 0.3-0.7 Polyphenylethoxysiloxane 0.05-0.15 Polyphenylethoxysiloxane for A better distribution can be incorporated into the binder / s in the form of a 50% solution in white spirit. Polyphenylethoxysiloxane can also be incorporated into the binder in the form of an emulsion with the following ratio of ingredients, wt.%: Polyphenylethoxysiloxane 7-10 White spirit 28-30 L-alkylaryl sulfonate 0.5-1.0 Water Else Polyphenylethoxysiloxane is a substituted ester alcohol. with the general formula CeHjS o. , -J- -, where X l., L 1, 6i. h 1-6. The introduction of polyphenol ethoxysiloxane into CTS as a modifying agent ensures the stabilization of the technological properties of the mixture — vitality, cold strength, and thermal strength. This stabilization is provided by the hydrolytic stability of the modifying additive due to the crosslinked two-or three-dimensional structure of polyphenylethoxysiloxane. The increase in thermal strength of the mixture is also related to the fact that Polyphenylethoxysiloxane is a silicone polymer, whose intrinsic resistance depends also on the nature of the side radicals framing the main chain of the macromolecule. It decreases as the radical changes in the following order of CgHpCH CH. It should also be noted that polyphenylethoxysiloxanes are well combined both with carbamide, phenolic, and furan resins - in any ratio. The modifying additive and its decomposition products are non-toxic. The best technological effect (in terms of the mixture vitality, strength, heat resistance) is obtained when polyphenylethoxysiloxane is introduced into the mixture in the range of 0.20, 5 wt.h. With the introduction of polyphenylethoxysiloxane less than 0.2 wt.h. 6, a given technological effect is observed, its introduction is more than 0.5 mph. It is not economically feasible, since with such a flow rate the required level of technological properties of CTS has already been achieved. increase cold curing strength and 30% thermal strength. Urea-phenol-formaldehyde resins of the KFF-L type can be used as a resin binder. Urea-formaldehyde resins of the type KF-MT, MH, etc. The content of the resin binder in the mixture is in the range of 1.5-2.5 wt. With the content of the resin binder below 1.5 parts by weight, it is not possible to obtain a mixture with optimum technological properties, and an increase in it is more than 2.5 parts by weight. it is impractical, since no noticeable increase in the technological effect is observed with a simultaneous rise in the cost of the mixture. . Organic and mineral acids, for example sulfonic acids and phosphoric acid, serve as an acid hardener in the mixture. When used, they hardener in an amount of less than 0.3 wt.h. the rate of solidification is reduced, while the manufacturing cycle of the molds and cores is increased. If the content of the hardener is more than 0.7 wt.h., the vitality of the mixture and the strength decrease, increasing, crumbling. The emulsion can be prepared on a dispersant. The modifying additive in all kinds (pure, solution, emulsion) is pre-introduced into the resin. Her mixing with the resin in the laboratory can be carried out with a mixer at 8500 rpm. The proposed mixture is prepared by mixing a refractory filler with an acid hardener in conventional mixers (batch and continuous) for 1.5-2 minutes. Then the liquid composition (binder and modifying agent) is added and the mixture is stirred for an additional 1.5-2.0 minutes. Examples of the proposed mixture in comparison with the known are given in table. 1. In table. 2 shows the properties of the mixture - vitality, compressive strength and residual thermal strength. Table 1

Огнеупорный наполнитель 100 100 100 100 кварцевый песокFire-resistant filler 100 100 100 100 quartz sand

Мочевино-феноло1 ,5 1,5 2,5 2,5 2,5 -формальдегидна смола - (КФФ-Л) Ортофосфорна кислота, уд.вес 1,33 г/смЗ 0,3 0,7 0,5 0,5 0,4 Urea-phenol1, 5 1.5 2.5 2.5 2.5 -formaldehyde resin - (KFF-L) Orthophosphoric acid, specific weight 1.33 g / cm3 0.3 0.7 0.5 0.5 0.4

Полифенилэтокси0 ,05 0,10 0,15 силокеанPolyphenylethoxy, 05 0.10 0.15 siloxane

- 0,15- 0.15

Эмульси полифенилэпоксиеилоксана указанного составаPolyphenylene epoxyieloxane emulsion of the specified composition

100100

100 100 100 100100 100 100 100

100100

1,5 1,5 2,0 2,01.5 1.5 2.0 2.0

2,02.0

0,10 0 ,050.10 0, 05

0,10 0,15 0,10 0,5 0,3 0,5 0,5 0,5 Примечание. . 0.10 0.15 0.10 0.5 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 Note. .

, Из сравнени смесей 8-10 с эквив ентным содержанием св зующего смолы КФФ-Л по 2,0 мае.ч. следует, что п{1едлагаемые смеси 8 и 9 обла .дают по сравнению с известной смесью 10 более высокой живучестью (на 8,5,-l6jr.5% ), более высокой прочностью на начальной стадии отвержДени через ч (на 13,0Таблица, Comparison of mixtures 8-10 with an equivalent content of the binding resin KFF-L at 2.0 parts by weight. It follows that n {1 proposed mixtures 8 and 9 are higher in comparison with the known mixture 10 of higher survivability (by 8.5, -l6jr.5%), higher strength at the initial stage of hardening after h (by 13.0

23,5% ) к на завершающей стадии отверждени - через 24 ч (на 3,5-9,0%).23.5%) at the final stage of curing - after 24 hours (by 3.5-9.0%).

Технико-экономические преимущества изобретени складываютс за счет повышени общего комплекса технологических свойств (живучести , прочности, термостойкости) что позвол ет улучшить качество отливок, повысить их точность. Показатели живучести и прочности при отверждении приведены в виде среднеарифметических значений, вз тых от минимальной и максимальной величин. Составы смесей вз ты из табл. 1.Technical and economic advantages of the invention are added by increasing the overall complex of technological properties (survivability, strength, heat resistance) which allows to improve the quality of castings, to increase their accuracy. Indicators of durability and strength during curing are given as arithmetic means taken from the minimum and maximum values. The compositions of mixtures are taken from the table. one.

Claims

COLD-CURING CMECt FOR THE PRODUCTION OF CASTING FORMS AND RODS, including a refractory filler, a synthetic resin obtained by polycondensation of products based on urea and formaldehyde, and an acid hardener, characterized in that, in order to increase the survivability of the mixture, it has additional strength and strength the following ratio of ingredients, may.%:

Refractory filler Synthetic resin obtained by polycondensation of products based on urea and formaldehyde Acid hardener Polyphenylethoxysiloxane

100

1.5-2.5

0.3-0.7

0.05-0.15

SU „„ 1 about