Связующее для формовочных и стержневых смесей и способ его приготовления

Связующее для формовочных и стержневых смесей и способ его приготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Связующее для формовочныхи стержневых смесей, включающее талловый пек и растворитель/ о т л ич'а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения его токсичности и себестоимости, в .качестве растворителя оно содержит углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты , или их смеси с температурой кипения 30-253''с и температурой плавления от -130^С до 6,6''С при следующем соотношении ингредиентов,вес.%: Талловый пек ' 50-90 Углеводороды . . , или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси10-502.Связующее по п. 1, о т л -ичающееся тем, что оно содержит талловый пек омыленный.3.Способ приготовления связую- .щего по п. 1, включающий введениерастворителя в предварительно, расплавленный талловый пек при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что раствор таллового пека выдерживают в течение времени , приводящем к повышению его вязкости в 2-3,5 раза больше по сравнению с вязкостью, полученной по'.'окончании растворения таллового пека.сл0500 *^О5^со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU (I(I (51) В 22 С 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (21) 2479219/22-02 (22) 21.04.77 (46) 23.07.83. Бюл. Р 27 (72) Ю.И. Беляков., В. Д. Долматов, Г.С. Узлов и A.È. Головин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения

"ВНИИПТУглемаш" (53) 621.74.2.48 621.742.5(088.8) (56) 1. Связующие литейные материа.лы на основе синтетических продуктов. НИИМАШ, N., 1967, с. 25-46.

2. Патент ФРГ Р 1263224, кл. 31 0 1/24, 1968. (54) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ФОРМОВОЧНЫХ И

СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕИ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ, (57) 1. Связующее для формовочных и стержневых смесей, включающее талловый пек и растворитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения его токсичности и себестоимости, в. качестве растворителя оно содержит углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или их смеси с температурой кипения 30-253 С и температурой плаво ления от -130 С до 6,6 С при следующем соотношении ингредиентов,вес.%:

Талловый пек 50-90

Углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты, или . их смеси 10-50

2. Связующее по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что oíî содержит талловый пек омыленный.

3. Способ приготовления связующего по п. 1, включающий введение растворителя в предварительно расплавленный талловый пек при постоян- / ном перемешивании, о т л и ч а юшийся тем, что раствор таллового пека выдерживают в течение времени, приводящем к повышению его вязкости в 2-3,5 раза больше по сравнению с вязкостью, полученной по.окончании растворения таллового пека.

687679

10

30

З5 Наиболее распространенными спиртами, отвечающими требованиям литейной технологии, являются этиловый„ пропиловый, изопропиловый спирт, циклогексанон и др. Кетоны в ряду широко выпускаемых продуктов пред40 ставлены прежде всего ацетоном.

К классу известных растворителей следует отнести этилрвые, бутиловые. эфиры уксусной кислоты: этйлацетат, бутилацетат.

45 указанные выше материалы выпускаются также в различном сочетании один с другим. Например, гранитоль обувной состоит из бензина, спирта, ацетона; растворитель марки РС-1

50 иэ смеси толуола, ксилола, бутилацетата; растворитель 646 включает в себя эфиры, кетоны, спирты и углеводороды и т.д.

Проведенными исследованиями установлен оптимальный соСтав связующего, который приведен в табл. 1,, физико-механические и технологические характеристики смесей со связующими (составы по табл. 1) приве-. дены в табл. 2.

55

Изобретение Относится к области. литейного производства, в частности к формовочным и стержневым материалам для изготовления форм и стержней.

Известно литейное связукщее КО, представляющее собой раствор в уайт-. спирите кубовых остатков от дистилляции жирных кислот. Одна;;о это связующее имеет низкую вяжущую способность. Например, прочность на разрыв стержневой смеси не превышает

10-12 кгс/см (1) .

Наиболее близким по техническому . существу и достигаемому результату является связующее, содержащее, вес.ч.г

Талловый (сульфатный} пек 55

Абиетиновая смола, об- . работанная

0,05 вес.ч. солями железа

Растворительтерпентин 15

Способ получения данного связующего заключается в смешивании предварительно нагретого.таллового пека с растворителем-терпентином и с абиетиновой смолой, обработанной сиккативами железа (2) .

Входящие ц состав указанного связующего терпентина дефицитны, имеют высокую стоимость и оказывают сильное раздражающее влияние на кожный покров, вызывая его экзему «

Целью изобретения является уменьшение токсичности и себестоимости связующего.

Цель достигается за счет того, что в качестве растворителя таллового пека используются углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты или их смеси с температурами кипения 30-253 С и плаво ления от -130ОС до б, б С при следующем соотношении ингредиентов, вес.Ф:

Талловый пек 50-90

Углеводороды или спирт, или кетоны, или эфир уксусной кислоты или их смеси 10-50

Целесообразно для этих целей ис

;пользовать в связующем омыленный щелочами талловый пек.

Отличие способа, позволяющее приготовить новое связующее, состоит в том, что раствор таллового пека выдерживают в течение времени, приводящего к повышению его вязкости в 2-3,5 раза больше по сравнению с вязкостью, полученной непосредственно по окончании растворения таллового пека..

Для связующего по изобретению по начальным буквам основного его ингредиента таллового пека йринято название ТОП.

Талловый пек, известный под названием сульфатного пека, является побочным продуктом ректификации или дистилляции таллового масла, получаемого при сульфатной или на; тронной варке древесины. Большая часть пека образуется благодаря этерификации гидроксилсодержащих соединений со смоляными и жирными кислотами таллового масла. Пек в основном состоит из смоляных, жирных кислот, находящихся в полимеpH3oBcLHHoM состоянии, и окисленных веществ.

Типичными представителями углеводородов являются такие продукты: как петролейный эфир, экстракционный бензин, уайт-спирит, соль вент- нафта, бензол, толуол, этилбенэол и др«

687679

Т а б л и ц а 1

Температура, OC

Состав связующего вес. Ъ

Лнгредиенты

9 10 испарения плавления

Талловый (сульфатный) пек

160-180 -50 14,95

Терпентины

Сиккативы солей железа

0,05

330 10

130-200 От -50 до -б

Уайт- спири т

Бензин экстракционный

Петролейный эфир

30-60 От -130 до -95

Сольвент-нафта 80-140 От -90 до 6

Спирт этиловый

30 -114

Спирт иэопропиловый

-127

35

-45

157

Циклогексанон

Этилбензол

-94

136

-84

126

-77

-93

81,4 б,б

5,86

253

Тетрадекан

5,5

80,4

Бензол

Омыленный талловый пек

70-75

Этилацетат

Бутилацетат

Ацетон

Циклогексан

-40-51 85 50 70 90 70 75 65 70 70 65

60-125 От -95 до -57 - — — — 30

687679

Продолжение табл. 1.

Состав связующего, вес,Ф

Ингредиенты

12 13

21 22

Терпентины

Сиккативы солей железа

Уайт-спирит.Сольвент-наФта

Циклогексанон

12

Бутилацетат

10

Ацетон

25 циклогексан

40

7етрадекан

60

ТаАловый суль» фатный пек 65

Бензин экстракционный

Петролейный эфир

Спирт этиловый

Спирт изопропиловый

Этилбензол

Этилацетат

6ензол

Омяленный тал« ловый пек

14 15 16 17 18 19 20

70 70 . 75 65 60 75 - 70 70 70 70

687679

N I

433.1

Q 1

1

I

© I f н, 1

1

1

Х М н я @hi й3,оо

ОЪ

Cl о

С ь

М

Ch

М о

I в с

8

3 Й

I

1 т4

C) 1 аСа

М

Ф

36 в

Ф 3

Ял

I г в

I 1

1 1 в в

I 1 в в

3 1

1 l в в

3 1

I 1 в в

1 3 о н

VVl

O3 I

МаОХ3

I

1 I

1 о и

И о

443 4

Ф о о

43 н о

o rt и Ф

Ф

Ф

ы Ю

Ю

СЧ

Ю а г4

Ю

Ю

СЧ I в

О I . а " 4

1 . 3 в в

I 3

I 1 в

I 1

I 1 в в

I 1

I в в

1 !

t. в

I 1

1 с в

1 I,.4 СЧ

Ъ о о

I 1

4Р г4 о с О

C) А н о

Е о

3 о

an г4 ь

4-4

1

° a

I !

С Ъ

М

C)

СЧ

Ю 4

Ю

1 I ср в о ъ

C) г4

Ю Ф

М о 433 в Я4

1 1 в г

I в в

3 I

I

I

1 М

М м

Сч р е4

%-3 о р 1

I 1

1 1

1 1 ъ 343

$ De 0 о

34

3C V о о

03 а

Я СЧ

CL I св о

433 N

Q СЧ а а

СЧ 4 Ч

I I ч3 с3

N 4Ч р

СЧ СЧ .I

cl сч СЧ

430 Р

Сч N СЧ

1 I 1

afl СЧ а I

СЧ СЧ СЧ аС3 4Р

N Сч

I 1

СЧ СЧ

ОЪ О

N С Ъ

1 1

СР О\

СЧ N

В Ю

СЧ N

1 3

С ОЪ

N ч-4

I

I

1 о

1

1р

%-4

1 т-4

C) тф

СЧ N

I р

СЧ СЧ

Ch cP

СЧ СЧ

1 ч> м

СЧ Сч а-4

N М

1 I а о сч м

Ър an

СЧ СЧ

I I а 3 сЧ сч м С

СЧ СЧ

1 1

СЧ 4Р

СЧ N

С- . afl

N СЧ

I 1

\Р 3

N СЧ

N a0 м

ЦЪ an

N 4

0 о о

А

1

1

1

1 g

1 о м

Ch Сч

N СЧ

1 I

4Р О

СЧ N

СР СЧ

СЧ СЧ

3 I о

СЧ СЧ о сч с ъ м

1 о сЧ м с Ъ Ch

СЧ СЧ

3 I т4 Ю

СЧ СЧ

rl Ю сч м

I 1 о а

СЧ N

ОЪ Ю

СЧ СЧ

3 1

С afl

СЧ СЧ

СЧ

С Ъ с.4

1 I р г4

СЧ а-4

Н CO

Ф I х

3 . 3

1

1

I

I

1

1 I

Я с

333 йв4 о и

433 V д х о о04

О 34 Х

Ж Ф

86в

3:» m 3

М о й

С"Ъ g

Ю о о г4 С"

I 1 о а

Ch 4Р

О СЧ 3 4"Ъ

ОЪ. Ch О1 Ch

I 1 а с. СЧ Ch

В0 CO Ch СР

ОЪ CO

I 3 -4 М

О4 CC) ЪР 4Р

Ch Ol

1 I

afl a4

Ch Ch

СЧ

ОЪ О\

I 1 с4 в0 ch

СЧ

Ol Ch

1 1 а о

СЗЪ Ch

Ю

Cl х

С3

an

3» Х О

Ф ХО и0 Осч

I

I

I ..

-Ф

1

I

I

I

I

Ф

g г4

Я

:о °

3а3 Д В а о@

ОСН

1 о н о

Щ н

v о

С.3

l

1

1

1 .

1

1

1

I

I

1

I

I

1

1

I

3

I

1

I

Ф 1

Ф о

Ф 1 .Е о

46 1

l33 1

Н 1 о

Cg е4 1 о в3 °

ОК I

e I

Ф Ф 1

g н

Х 1

VO l

Ф И 1

0 1

ХХI

М 343 I

Х33

Ф 333 1 но!

03 1

Ф I

М 1 х о

Ф 1

1

М 1

44I I

Х 1

1 о

Х 1

М I

3а3 1

g I

1

l.

I а acl 3 в0 Оъ о 4 сч м M an aca

%"4 4 4 4 4 4 4 ю1 % 4 Ф4

667679

Ch

Ю

М

Ю

1 !

C)

1 1

s s.

1 1

Ю

Ю

Ю

% о х о о

v о

I ъ

I М

v ! о

Щ н о

gg г4 о ф ° о ц

Э в! х н

М оо

Э 4

Ф х !с х 2

Э 0l но

Ю

I 5"

I 9!

1! о

1

I

1 ! Ю

1 1О

1

1

1 Х

1 gh

l И

I с в!

1ь Э

1 Е А ! V9

1 о

1 4

1 ICu

Ю

I Ф !Ъ

1 3сч

1 C4 I в! ю

sI cv

Qg сч

I Ф Х

1 хРю

I И ! А .

1 Н 9 ох

IOg

I PV ! о

1 Р

I йй

% 4

С"Ъ

Ю

С ) 1

I

1 Х

1 ! Ю

cf (.

3 х

I

1

1

1 L

1

1 Ю с ъ

I сО сч

1 (Ч

Ю

1

tC ч-!

v ° о1:

jCI 4 lO

999 н g(ë о о

usa

° 1

I

Н 1

I

М

I

1

1

1

I

1

I

1

I

I

I

1

1

° 1

I

I

1

I

I

I

1 !

1

1 !

1

I

I

I !

I

Ф

1 с. °

1 А Э Х

1нх х! онйхв" о в! о е х! Х!!РОО! сан l! .О V V V I

I asI O! 1

I ЦХаОМ!

1 1

1

1 I

1 Х

I Х и

IОН

Р,о

I 4O о е с

I 999

1 619

1 Гч И

I 1

9 с

Ill Х Х

"951 дх х

Н ИюР

0 О 4 с ъ Х

O4Х

ХЭ в!ХО дщ4Р Осч

1 I в в в

1 I 1

Ю

C) ! СЧ

s в 1

Ю

Ю

%-!! ч"! в

° 1 Ю вс! О1 00 сч сч с4

I 1 1 Ф сО C

СЧ Сч !Ч

Ch Ch

СЧ (Ч

1 1 1 сО Г-.

ГЧ сч со .ю

Сч CV ! 1 1

\О Ф 1О р (Ч П3

Ю

Ю ф а

1 1 1 о

О1 О\ 01

Ю Ю

Ю Ю (Ч (Ч

1 1

Ю Ю о а

%-4 %" 4 в М

Ю Ю

1

I

I

1

I

1

Ю 1 сЧ ) 1

1 I 1

Ю Ю I

<Ч сЧ I

1. х

I $ !

Ю

1

I x

1

1 0 ,н

1 о о. х

А и) сч сч н

° Ф 1О 1

СЧ Сч 1 о

I ц

, о ! Р4 х

1 х

1 °

1 с (Ч I с!1 сп

Ю I Х

О Ch 1

1

I

I )

1

1

1 Р i e4 I сч сч I.

1

687679

Таблица 3 коэффициент

) 1,5

Показатель

75-82 б 5-70

45-55

18-19

13-15

8-9

Из табл. 2 следует, что связую. щее по изобретению обладает более интенсивной скоростью твердения,. что способствует сокращению продолжительности отверждения смеси. достаточная вяжущая способность 5 связующего ТОП достигается выдержкой приготовленного раствора таллового пека в растворителе. При этом . длительность выдержки ТОП до достижения необходимого эффекта с увели- 10 чением температуры его йагрева сокра. щается.

Способ получения связующего ТОП по изобретению заключается в .следующем. 35

В нагретый до 60-800С талловый пек при постоянном перемешивании вводят растворитель, например уайтспирит.

При этом рекомендуется во избежание в процессе приготовления значительного испарения растворителя температуру пека поддерживать ниже температуры испарения растворителя не менее, чем на 10-15ОС. Перемевание продолжают до получения ro 25 могенного раствора. Затем раствор пека в течение 5-7 суток выдерживают до повышения его вязкости по вис-, козиметру ВЭ-4 с 50-70 с до 100-240 с что соответствует увеличению вяз- 30 кости в ?-3,5 раза. После этого вязкость связующего стабилизируют, и дальнейшее увеличение продолжительности. выдержки связующего при услории отсутствия емстественного про- 35 lecca испарения (при хранении в изолированном объеме) не приводит к значительному возрастанию его вяэкос ти.

Нижний предел температуры растворения пека обуславливается необ- ° 4О ходимостью качественного совмещения

Прочность связующего (по табл. 2) на изгиб, кгс/см через 30 мин суш2 ки при 220 С

Прочность смеси на разрыв, кгс/см через 40 мин сушки при 220 С (связующее по табл. 2) компонентов связующего, верхний температурный предел растворения пека устанавливается во избежание интенсивной возгонки растворителя на

10-30 С ниже температуры его испао рения.

Достаточно интенсивное растворение таллового пека в растворителе и равномерное распределение его по объему раствора при ограниченном содержании растворителя (не более 50%) может быть обеспечено только в слу чае совмещения растворителя достаточно с жидкотекучим пеком, имеющим вязкость по ВЭ-4 не выше 240 с. укаэанную вязкость пека можно достигнуть только при его подогреве до 60-80 С.

Вязкость связующего ТОП ) 240 с ухудшает перемешивание его ингредиентов и прочностные характеристики формовочной и стержневой смеси.

Исходя иэ необходимости обеспечения жидкоподвижного состояния связующего ТОП при хранении, транспортировке и полного его удаления при сушке, (например, в печи при T=150300 С) растворнтель должен иметь темо пературы плавления не выше 6,6 С и температуру испарения не выше 253 С.

Приготовление смеси для стержней и форм на связующем ТОП проводится по обычной технологии.

Прочностные свойства смесей со связующим по изобретению приведены в табл. 3.

Испытывались смеси, содержащие, вес, Ъ:

Песок кварцевый

1K02-A 92

Связующее по

1 табл. 1 6

Глина огнеупорная 2

687679

13

ПРодолжение табл, 3 т t

Коэффициент К

Показатель

Прочность .связующего (по табл, 2) на изгиб, кгс/см через 30 мин сушки при 220 С

95-105

83-89

90-92

20- 22

28-30

24-25

П р и M е ч а н и еу К - коэффициент вызревания: Величина отношения величин. вязкости по ВЗ-4 связующего после выдержки к вязкости его непосредственно по окончании растворения таллового пека.

Оптимальность выбранного диапазо- дается прочностными характеристиками, на вязкости связующего ТОП подтверж-, которые приведены в табл. 4.

Т:а б л и ц а 4

Прочность стержневых смесей на разрыв, кгс/см, при сушке при т

220 2500 С

Изменение вязкости связующего

ТОП (70% таллового пека. и

ЗОВ-ный уайт-спирита) по ВЗ-4, с

70

100

23-24

150

27-30 . 20-22

180

240

Вязкость

ТОП по

ВЗ-4, с 50 70 100 150 180 240

0 1 . 3 5 7 8-9

ВНИИПИ Заказ 6514/2 Тираж 813 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород; ул. Проектная, 4

Прочность смеси на разрыв, кгс/см через 40.мин сушки при 220 С (связующее по табл. 2.) Длительность выдержки связующего, начиная с момента растворения до вязкости, приведенной в табл. 4, представлена в табл..5.

Т а б л и ц а 5

Длительность выдержки,сутки

10-12

14-15.

19-21

По окончании выдержки в течение:

7 суток вязкость .связующего и его технологические свойства стабилизн50 руются. Дальнейшие. колебания свойств смеси в процессе хранения до 1 года незначительны и связаны главным.образом с естественным испарением . растворителя.

Реализация изобретения позволит сократить продолжительность отверж-. дения стержней, улучшить саннтарно,гигиенические условия труда и снизить брак по засорам и искажению геометрии отливок на 25-40%.