SU1225672A1

SU1225672A1 - Холоднотвердеюща смесь дл литейных форм и стержней

Info

Publication number: SU1225672A1
Application number: SU843811551A
Authority: SU
Inventors: Виктор Алексеевич Сафронов; Олег Андреевич Белков; Анатолий Александрович Шпектор; Владимир Николаевич Скорняков; Игорь Михайлович Шарапов; Виктор Яковлевич Самарин; Николай Александрович Твердомед; Геннадий Васильевич Спирин
Priority date: 1984-11-11
Filing date: 1984-11-11
Publication date: 1986-04-23

Description

Изобретение относитс к литейному производству и может быть использовано дл изготовлени литейных форм и стержней из холоднотвердеющих смесей на синтетических смолах в услови х индивидуального и серийного производства отливок из стали, чугуна и цветных сплавов.

Цель изобретени - увеличение реакционной способности смеси, снижение ее себестоимости и уменьшение загр знени окружающей среды отработанными смес ми.

Смесь, согласно изобретению содержит кварцевый песок в качестве огнеупорного материала, регенерат в качестве наполнител , св зующее на основе фенолоформальде- гидного олигомера и органическую сульфо- кислоту в качестве отвердител .

В качество св зующего с содержанием фенолоформальдегидного олиго.мера це,;;есо- образно использовать св зуюн ие СФ-3042, ОФ- 1, ФФ-1Ф, модифицированное силана- ми АГМ-9 или 112-23 в количестве 0.03- 0,045 мас.%.

В составе смеси в качестве органической сульфокислоты используетс , напри.мер, бензолсульфокислота плотностью 1,23- 1,28 г/см- .

10

15

20

Верхний предел содержани 5О4-групп в регенерате обусловлен, главным образом, опасностью возникновени брака металлургического характера в отливках, выражающегос в изменении формы включений графита и снижающего механические свойства металла отливок.

Углеродосодержащий остаток продуктов термодеструкции св зующего и катализатора в регенерате вли ет на реакционную способность смеси, повыща способность смолы к холодному отверждению.

Как известно, переход жидкой смолы в твердое термореактивное состо ние, будучи заверщением поликонденсации, заключаетс в развитии поперечных химических св зей между молекул рными агрегатами. В физичсскол; 1пане этот процесс, называемый сшивкой )лимсра, приводит к-образованию пространственной трехмерной сетки молекул и зависит от концентрации мети- лольных групп (-СН2-ОН-), реагирующих друг с другом и с Н-атомами в активных (орто- и пара-) положени х фенольных дер и в а-положени х фурановых дер с образованием метиленовых св зей (-СН2-). Снижение концентрации метилольных групп.

Приготовление смеси осуществл етс по 25 например, на 50% приводит к уменьщению

реаки,ионной способности смолы к холодному отверждению более, чем в 3 раза.

При термической (заливка) и механиче- сской (регенераци ) деструкции св зующей композиции метиленовые св зи разрываютс

технологии, прин той дл холоднотвердеющих смесей (ХТС).

Реакционна способность смеси, опреде-т - етс качеством регенерата, оценкой которого необходимо иметь опреда-тенные коли- зо и в продуктах деструкции накапливаютс ос35

чественные показатели рН, остаточное содержание 5О.ггрупп, содержание углеродосо- держащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора.

Паиболее целесообразно использование регенерата, имеющего рН 30-4,0.

Использование наполнител с приводит к повышенному расходу катализатора , что экономически нецелесообразно. При увеличении в регенерате концентрации водородных ионов () резко увеличиваетс скорость нарастани прочностных свойств смеси на начальных стади х отверждени , что приводит к разупрочнению форм и стержней в отвержденном состо нии .

Остаточное содержание 5О4-групп в реге- 45 нерате вли ет на активность катализатора и, соответственно, на реакционную способность смеси, так как при взаимодействии 5О4-групп с водой катализатора образуетс дополнительное количество H2SO4. Увеличетатки метилольных групп, которые при перемешивании смолы с регенератором увеличивают концентрацию метилольных групп в ней. Количество остаточных метилольных групп в регенерате непосредственно св зано с содержанием углеродосодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора. Установлено, что при содержании вышеназванного остатка продуктов термодеструкции в регенерате меньще ,Q 3,5 мас.% концентраци метилольных групп в смоле возрастает, но не достигает уровн , способствующего интенсивному развитию процессов сшивки полимера, поэтому приходитс увеличивать количество катализатора , вводимого в смесь (например, в ХТС).

В св зи с этим нижний предап содержани углеродосодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора в регенерате целесообразно установить равным 3,5 мас.%.

При увеличении содержани углеродоПри увеличении содержани углеродоние содержани H2SO4 в катализаторе при- 50 содержащего остатка продуктов термодестводит к росту прочности смеси в начальный период (до 30 мин).

Оптимальное содержание 5О4-групп в регенерате составл ет 0,05-0,2 мас.%. При содержании SO4-rpynn меньше 0,05 мас.% дол H2SO4 в катализаторе настолько незна- чительна, что не оказывает никакого вли ни на протекание реакции полимеризации.

0

5

0

5 например, на 50% приводит к уменьщению

татки метилольных групп, которые при перемешивании смолы с регенератором увеличивают концентрацию метилольных групп в ней. Количество остаточных метилольных групп в регенерате непосредственно св зано с содержанием углеродосодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора. Установлено, что при содержании вышеназванного остатка продуктов термодеструкции в регенерате меньще 3,5 мас.% концентраци метилольных групп в смоле возрастает, но не достигает уровн , способствующего интенсивному развитию процессов сшивки полимера, поэтому приходитс увеличивать количество катализатора , вводимого в смесь (например, в ХТС).

При увеличении содержани углеродосодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора более 5 мас.% повышаетс газотворна способность смеси, что приводит к возникновению брака лить газового происхождени (раковины , пористость).

Таким образом, оптимальный интервал содержани углеродосодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и

10

катализатора в регенерате составл ет 3,5- 5 мас.%.

Эти показатели регенерата в стабилизированном состо нии (при многократном его использовании) обусловлены методом регенерации , количеством регенерата, вводимого в состав формовочных и стержневых смесей, а также содержанием св зующего и катализатора. Оптимальные показатапи регенерата соответствуют содержанию его в приготовленной смеси в количестве 50- 95 мас.%, при этом содержание св зующего составл ет 1,0-1,5 мас.%, а органической сульфокислоты 0,5-0,9 мас.%. Умень- щение содержани регенерата в составе смеси приводит к снитению реакционной способности смеси, что отрицательно вли - 15 ст на прочностные свойства ХТС, а также приводит к увеличению ее себестоимости в св зи с увеличением расхода свежего кварцевого песка. Увеличение содержани регенерата в смеси приводит к форсированию прочностных свойств смеси в начальный период отверждени и разупрочнению на последующих этапах, повыщенной осыпаемости , котора приводит к браку отливок по засору и неметаллическим включени м

При увеличении содержани регенерата в смеси сверх 95% (состав 9) реакционна способность ХТС резко возрастает (прочность через 0,5 ч составл ет 6,2 кг/см ), что приводит к повыщенной осыпаемости 5 (0,35%), повышению содержани углеродо- содержащих состатков продуктов термодеструкции св зующего и катализатора (5,2%) и браку отливок по неметаллическим и газовым включени м.

При уменьшении содержани регенерата в смеси ниже 50% (состав 2) реакционна способность ХТС уменьшаетс , замедл етс нарастание прочностей, что приводит к снижению производительности при изготовлении форм и стержней.

20

Аналогичные результаты получаютс при уменьшении содержани св зующей композиции (состав 3). Повышение содержани св зующей композиции в смеси (состав 10) приводит к увеличению содержани углеро- досодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора до 5,6 мас.%, что вызывает газовые дефекты отливок, а также к повышению реакционной способности смеси, что приводит к знаИзобретение иллюстрируетс таблицей, 25 чительноу падению прочностей в последуюв которой приведены составы и свойства известной ХТС (состав 1) и предлагаемой (составы 4-8).

Анализ данных таблицы показывает, что оптимальными свойствами обладает.

щии период отверждени и увеличению осыпаемости .

Уменьщение прочностей и значительна осыпаемость смеси (0,5%) обусловливают брак отливок по засору, отклонени по

по сравнению с известным (состав 1),соста- 30 массе и геометрическим размерам.

вы 4-8, содержащие в качестве регенерата материал со следующими показател ми: остаточное содержание 5О4-групп 0,05- 0,2 мас.%, углеродосодержащие остатки продуктов термодеструкции св зующего и

Использование предлагаемой ХТС дл изготовлени форм и стержней обеспечивает по сравнению с известной смесью увеличение реакционной способности смеси, что позвол ет сократить количество катализатора.

катализатора, 3,5-5,0 мас.%; показатель 35 вводимого в смесь, до 50-60% от массы концентрации водородных ионов рН 3,0-4,0; смолы (по известному 70% от массы смолы);

возможность использовани регенерата в смес х в количестве до 95 мас.%; сокращение

при следующем соотнощенииингредиентов, мас.%:

Кварцевый песок3,5-47,6;

Регенерат с упом нутыми

показател ми50-95

Св зующее с содержанием

фенолоформ альдегидного

олигомера силаном1,0- 1,5

Органическа

сульфокислота0,5- 0,9

объема использовани свежего кварцевого песка (всреднем, на 50%); сокращение затрат на добычу, транспортирование и сушку свежего кварцевого песка; сокращение затрат на транспортирование отработанной смеси в отвал и уменьшение загр знени окружающей среды промыщленными отходами .

При увеличении содержани регенерата в смеси сверх 95% (состав 9) реакционна способность ХТС резко возрастает (прочность через 0,5 ч составл ет 6,2 кг/см ), что приводит к повыщенной осыпаемости (0,35%), повышению содержани углеродо- содержащих состатков продуктов термодеструкции св зующего и катализатора (5,2%) и браку отливок по неметаллическим и газовым включени м.

Аналогичные результаты получаютс при уменьшении содержани св зующей композиции (состав 3). Повышение содержани св зующей композиции в смеси (состав 10) приводит к увеличению содержани углеро- досодержащего остатка продуктов термодеструкции св зующего и катализатора до 5,6 мас.%, что вызывает газовые дефекты отливок, а также к повышению реакционной способности смеси, что приводит к знащии период отверждени и увеличению осыпаемости .

массе и геометрическим размерам.

вводимого в смесь, до 50-60% от массы смолы (по известному 70% от массы смолы);

49,15 49,15 1,00,70,02

2,6

18,0 0,35

0,610,3 20,0 Незначительные неметаллические включени

Claims

ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая кварцевый песок, связующее на основе фенолоформальдегидного олигомера, органическую сульфокислоту и наполнитель-регенерат из собственного возврата смеси, отличающаяся тем, что, с целью увеличения реакционной способности смеси, снижения ее себестоимости и уменьшения загрязнения окружающей среды отработанными смесями, она содержит упомянутые ингредиенты в следующем соотношении, мас.%:

Кварцевый песок Связующее на основе фенолоформальдегид- 3,5—47,6 1,0— 1,5 ного олигомера Органическая сульфокислота 0,5— 0,9 Регенерат из собственного возврата смеси 50,0—95,0

при этом регенерат из собственного возвра- g та смеси имеет остаточное содержание SO₄- ~ -групп 0,05—0,2 мас.%, углеродосодержащие остатки продуктов термодеструкции связующего и катализатора 3,5—5,0 мас.% и показатель концентрации водородных ионов (pH) 3-4.

SU ,.,,1225672