RU2320446C2 - Безакрилатные связующие, содержащие эпоксидную смолу и алкилсиликат - Google Patents

Безакрилатные связующие, содержащие эпоксидную смолу и алкилсиликат Download PDF

Info

Publication number
RU2320446C2
RU2320446C2 RU2006105501/02A RU2006105501A RU2320446C2 RU 2320446 C2 RU2320446 C2 RU 2320446C2 RU 2006105501/02 A RU2006105501/02 A RU 2006105501/02A RU 2006105501 A RU2006105501 A RU 2006105501A RU 2320446 C2 RU2320446 C2 RU 2320446C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
casting
binder
foundry
epoxy
epoxy resin
Prior art date
Application number
RU2006105501/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006105501A (ru
Inventor
Рэндалл ШРАЙВЕР (US)
Рэндалл ШРАЙВЕР
С ньпин ВАН (US)
Сяньпин Ван
Йорг КРОКЕР (US)
Йорг Крокер
Original Assignee
ЭШЛЭНД ЛАЙСЕНСИНГ ЭНД ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ ПРОПЕРТИ ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЭШЛЭНД ЛАЙСЕНСИНГ ЭНД ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ ПРОПЕРТИ ЭлЭлСи filed Critical ЭШЛЭНД ЛАЙСЕНСИНГ ЭНД ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ ПРОПЕРТИ ЭлЭлСи
Publication of RU2006105501A publication Critical patent/RU2006105501A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2320446C2 publication Critical patent/RU2320446C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/24—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of oily or fatty substances; of distillation residues therefrom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/162—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents use of a gaseous treating agent for hardening the binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
    • B22C1/2233—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • B22C1/226—Polyepoxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J133/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
    • C09J133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J183/00—Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Adhesives based on derivatives of such polymers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению литейных смесей, литейных форм и стержней для получения металлических отливок. Литейное связующее содержит эпоксидную смолу, алкилсиликат, сложный эфир жирной кислоты, окислитель, например гидропероксид кумола. Дополнительно литейное связующее может содержать полиол. Связующее отверждается в присутствии диоксида серы. Добавление 1-10 мас.% алкилсиликата в связующее обеспечивает повышение прочности литейных форм в нагретом состоянии и позволяет снизить содержание связующего при изготовлении литейных стержней. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к системам связующего для литейных форм, которые отверждаются в присутствии диоксида серы и окислителя, содержащим (a) эпоксидную смолу; (b) алкилсиликат; (c) сложный эфир жирной кислоты; (d) эффективное количество окислителя, и (e) не содержащим этиленненасыщенного мономера или полимера. Системы связующего для литейных форм используют для производства литейных смесей. Литейные смеси используют для производства отливочных форм (таких как литейные стержни и литейные формы), которые используют для производства металлических отливок, в частности отливок из черных металлов.
Описание предшествующего уровня техники
В литейной промышленности одной из процедур для производства металлических деталей является литье в песчаные формы. При литье в песчаные формы одноразовые литейные формы и литейные стержни изготавливают со смесью песка и органического или неорганического связующего. Литейные формы размещают в сборке литейный стержень/литейная форма, где образуется полость, внутрь которой будет залит расплавленный металл. Потом расплавленный металл заливают в сборку из литейных стержней и литейных форм и охлаждают, металлическую деталь, образованную таким способом, удаляют из сборной формы. Связующее необходимо для того, чтобы литейные формы и литейные стержни не разрушились при их контактировании с расплавленным металлом.
Двумя из известных производственных способов, используемых при литье в песчаные формы, являются способы холодного отверждения и изготовления литейных стержней в холодных ящиках. В способе холодного отверждения жидкий катализатор отверждения или сопутствующий реагент смешивают с заполнителем и связующим для образования литейной смеси перед приданием формы в модели. Литейной смеси придают форму путем помещения ее в модель и дают ей возможность отвердеть до тех пор, пока она станет свободно опирающейся и может быть вынута. В способе изготовления литейных стержней в холодных ящиках газообразный катализатор отверждения или сопутствующий реагент пропускают через имеющую определенную форму смесь (обычно в стержневом ящике) заполнителя и связующего для отверждения смеси.
Способом изготовления литейных стержней в холодных ящиках, широко используемым в литейной промышленности для изготовления литейных стержней и литейных форм, является «отверждаемая с помощью SO2 эпоксидно-акрилатная система». В этом способе смесь гидропероксида (обычно гидропероксида кумола), эпоксидной смолы, многофункционального акрилата, обычно связующего вещества, и необязательных разжижающих веществ, примешивают к заполнителю (песку) и спрессовывают в определенную форму, обычно литейный стержень или литейную форму. Диоксид серы (SO2), необязательно разбавленный азотом или другим инертным газом, нагнетают в форму, образованную связующим/заполнителем. Форма мгновенно отвердевает и сразу может быть использована в литейной системе литейный стержень/литейная форма. В этой связывающей системе акрилатный компонент должен храниться отдельно от гидропероксида до тех пор, пока связующее не вносят в песок, иначе свободная радикальная полимеризация акрилатного компонента начнется преждевременно и сделает связующее негодным к применению.
Краткое раскрытие изобретения
Данное изобретение относится к системам связующего для литейных форм, которые отвердевают в присутствии газообразного диоксида серы и окислителя, содержащих:
(a) от 40 до 80 массовых частей эпоксидной смолы;
(b) от 1 до 40 частей сложного эфира жирной кислоты;
(c) от 1 до 10 частей алкилсиликата;
(d) эффективное количество окислителя; и
(e) 0 частей этиленненасыщенного мономера или полимера,
где (a), (b), (c) и (d) являются отдельными компонентами или смешаны с другими упомянутыми компонентами, и при этом упомянутые массовые части даны из расчета на 100 частей связующего.
Было найдено, что добавка алкилсиликата к этому безакрилатному связующему обеспечивает литейные формы, которые имеют повышенную прочность в нагретом состоянии, оцениваемую эрозионной стойкостью и пределом прочности на разрыв в горячем состоянии. Усовершенствования в улучшении прочности на разрыв позволяют использовать при литье более низкие уровни содержания связующего в процессе производства литейных стержней. Это является выгодным при литье как легких металлов (например, алюминия), так и деталей из черных металлов.
Другим преимуществом связующего, поскольку оно является безакрилатным, является то, что все компоненты связующего можно продавать и использовать в одной упаковке. Это упрощает потребителю хранение и обслуживание связующего.
Связующие для литейных форм используют для производства литейных смесей. Литейные смеси используют для производства литейных форм, таких как литейные стержни и литейные формы, которые используют для производства металлических отливок.
Подробное описание изобретения
Подробное описание и примеры будут проиллюстрированы конкретными вариантами осуществления изобретения, что даст возможность специалистам в данной области техники осуществить изобретение на практике, включая лучший вариант осуществления изобретения. Предполагается, что помимо конкретно раскрытых вариантов будут осуществимы многие эквивалентные варианты осуществления изобретения. Все процентные содержания являются процентными содержаниями по массе, если не указано иначе.
Эпоксидная смола является полимером, имеющим эпоксидную группу, т.е.
Figure 00000001
при том, что эпоксидная функциональность эпоксидной смолы (число эпоксидных групп на молекулу) является равной или большей 1,9, обычно от 2,0 до 4,0.
Примеры эпоксидных смол включают (1) диглицидиловые эфиры бисфенола А, B, F, G и H, (2) галогензамещенные алифатические эпоксиды и диглицидиловые эфиры других бисфенольных соединений, таких как бисфенол А, B, F, G и H, и (3) эпоксидные новолаки, которые являются глицидиловыми эфирами фенол-альдегидных новолаков, (4) циклоалифатические эпоксидные смолы и (5) их смеси.
Эпоксидные смолы (1) получают путем реакции эпихлоргидрина с бисфеноловым соединением в присутствии щелочного катализатора. Продукты различной молекулярной массы могут быть получены путем регулирования рабочего режима и изменения соотношения эпихлоргидрина и бисфенолового соединения. Эпоксидные смолы описанного выше типа на основе различных бисфенолов являются широкодоступными из коммерческих источников.
Примеры эпоксидных смол (2) включают галогензамещенные алифатические эпоксиды, диглицидиловые эфиры других бисфенольных соединений, таких как бисфенол А, B, F, G и H, и эпоксидные новолачные смолы. Примеры галогензамещенных алифатических эпоксидов включают эпихлоргидрин, 4-хлор-1,2-эпоксибутан, 5-бром-1,2-эпоксипентан, 6-хлор-1,3-эпоксигексан и тому подобное.
Примеры эпоксидных новолаков (3) включают эпоксикрезол и эпоксифенольные новолаки, которые получают путем реакции новолачного полимера (обычно образованного путем реакции ортокрезола или фенола и формальдегида) с эпихлоргидрином, 4-хлор-1,2-эпоксибутаном, 5-бром-1,2-эпоксипентаном, 6-хлор-1,3-эпоксигексаном и тому подобным.
Примеры циклоалифатических эпоксидных смол включают любые алифатические, циклоалифатические или смешанные алифатическо-циклоалифатические эпоксиды, имеющие любые алифатические группы, и дополнительно включают алифатические эпоксидные полимеры, имеющие ароматические группы, т.е. смешанные алифатическо-ароматические эпоксидные смолы. Алифатический эпоксидный полимер может содержать мономерные эпоксидные соединения в качестве примеси в полимерных эпоксидных соединениях. Наиболее предпочтительными алифатическими эпоксидными полимерами являются представленные следующей структурной формулой:
Figure 00000002
где n>1 и m является целым числом, обычно от 1 до 4, предпочтительно от 2-3, или
Figure 00000003
где n>1.
R в структурах I и II является алифатическим по природе, но может содержать функциональный кислород, а также смешанные алифатическо-ароматические группы. Обычно R выбирают из группы, состоящей из алкильных групп, циклоалкильных групп, смешанных алкилциклоалифатических групп и замещенных алкильных групп, циклоалкильных групп или алкилциклоалифатических групп, где заместители включают в себя, например, группы простого эфира, карбонильные и карбоксильные группы.
Конкретные примеры алифатических эпоксидных полимеров (смол) включают в себя 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексанкарбоксилат; диоксид винилциклогексена; 2-(3,4-эпоксициклогексил-5,5-спиро-3,4-эпокси)циклогексан-мета-диоксан; бис(3,4-эпоксициклогексил)адипат; 1,2-эпокси-п-винилциклогексен; диоксид лимонена, монооксид лимонена и гидрогенизированные диглицидиловые эфиры бисфенола.
Предпочтительно используемыми являются эпоксидные смолы, имеющие среднюю эпоксидную функциональность, по меньшей мере, от 2,1 до 3,5, предпочтительно, от примерно 2,3 до примерно 3,0. Особенно предпочтительными являются эпоксидные полимеры, имеющие среднюю эквивалентную массу на эпоксидную группу 165-200 грамм/эквивалент.
Хотя предполагается, что в настоящем изобретении могут быть использованы любые сложные эфиры жирной кислоты, предпочтительно используемыми являются сложные эфиры жирных кислот, в которых жирная кислота, используемая для приготовления эфира, имеет углеродную цепь из 12 атомов углерода или более, особенно от 12 до 22 атомов углерода. Предпочтительно эфирная группа сложного эфира жирной кислоты имеет от 1 до 8 атомов углерода. Сложные эфиры жирных кислот могут быть легко приготовлены путем переэтерификации жиров и масел растительного или животного происхождения, которые обычно доступны в форме триглицеридов или могут быть приготовлены путем этерификации жирных кислот, полученных из таких жиров и масел.
Сложный метиловый эфир рапсового масла является типичным примером сложного эфира, полученного из растительного масла; это подходящий растворитель, в частности, поскольку он доступен по низкой цене в форме дизельного топлива. Но также могут быть использованы сложные эфиры других растительных масел, таких как соевое масло, льняное масло, подсолнечное масло, арахисовое масло, тунговое масло, косточковое пальмовое масло, кокосовое масло, касторовое и/или оливковое масло. Кроме того, масло морских животных, твердый жир и животные жиры могут также служить в качестве исходных материалов для алкильных сложных эфиров, которые используются согласно этому изобретению.
Используемые в связующем алкильные силикаты могут быть мономерными или полимерными алкильными силикатами. Примеры мономеров алкильных силикатов включают тетраэтилортосиликат, тетраметилортосиликат и смешанные алкильные силикаты. Примеры полимерных алкильных силикатов включают олигомеры алкильных силикатов, таких как Dynasil 40, олигомеры алкокситриалкоксисиланов, олигомеры диалкилдиалкоксисиланов, таких как Silbond 40, и олигомеры триалкилмоноалкоксисиланов. Предпочтительно используемыми являются тетраэтилортосиликат и полиэтилсиликат.
Окислителем является пероксид и/или гидропероксид. Примеры включают пероксиды кетона, эфирпероксидные инициаторы свободной радикальной полимеризации, алкилоксиды, хлораты, перхлораты и пербензоаты. Предпочтительно, однако, инициатором свободной радикальной полимеризации является гидропероксид или смесь пероксида и гидропероксида. В изобретении особенно предпочтительные гидропероксиды включают трет-бутилгидропероксид, гидропероксид кумола, пара-ментангидропероксид и т.д. Органические пероксиды могут быть ароматическими, алифатическими или смешанными ароматическо-алифатическими пероксидами.
Примеры полезных диацилпероксидов включают пероксид бензоила, пероксид лауроила, пероксид деканоила. Примеры смешанных ароматическо-алифатических и алифатических пероксидов соответственно включают дикумилпероксид и ди-трет-бутилпероксид.
Растворители также могут быть добавлены к композиции связующего. Обычно растворитель используют для уменьшения вязкости связующего, так чтобы результирующая вязкость эпоксидно-смольного компонента составляла менее 1000 сантипуаз, предпочтительно менее 400 сантипуаз. Обычно общее количество растворителя составляет количество от 0 до 25 мас.% от общей массы эпоксидной смолы. Растворители, которые могут быть использованы, включают в себя полярные растворители, такие как жидкие диалкильные сложные эфиры, например, диалкилфталат, типа раскрытого в Патенте США 3905934, и другие диалкильные сложные эфиры, такие как диметилглутарат, диметилсукцинат, диметиладипат и их смеси. Пригодными ароматическими растворителями являются бензол, толуол, ксилол, этилбензол и их смеси. Предпочтительными ароматическими растворителями являются смешанные растворители, которые имеют содержание ароматического соединения, по меньшей мере, 90% и интервал точки кипения от 138°C до 232°C. Пригодные алифатические растворители включают в себя керосин.
Связующее также может содержать кремнийорганический аппрет, имеющий следующую общую формулу:
Figure 00000004
где R′ является углеводородным радикалом и предпочтительно алкильным радикалом с 1-6 атомами углерода, и R является алкильным радикалом, алкоксизамещенным алкильным радикалом или алкиламинозамещенным алкильным радикалом, в котором алкильные группы имеют от 1 до 6 атомов углерода. Силан предпочтительно добавляют к связующему в количествах от 0,01 до 2 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мас.% от массы связующего.
Полиолы, такие как фенолальдегидные смолы, сложнополиэфирные смолы, аминные полиолы, сложные полиэфиры полиолов и простые полиэфиры полиолов также могут быть использованы в связующем для литейных форм.
Примеры фенолальдегидных смол включают в себя фенолальдегидные резольные полимеры, особенно бензиловый эфир фенолальдегидных резольных полимеров, включающих в себя алкоксимодифицированный бензиловый эфир фенолальдегидных резольных полимеров. Бензиловый эфир фенолальдегидных резольных полимеров или его алкоксилированные модификации хорошо известны в уровне техники и конкретно описаны в Патентах США 3485797 и 4546124.
Простые полиэфиры полиолов получают путем реакции оксида алкена с многоатомным спиртом в присутствии подходящего катализатора, такого как метилат натрия, в соответствии со способами, хорошо известными в области техники.
Сложные полиэфиры полиолов могут быть алифатическими и/или ароматическими сложными полиэфирами полиолов. Эти полиолы обычно имеют гидроксильное число от примерно 200 до 2000, предпочтительно от 250 до 700.
Компоненты связующего могут быть объединены в качестве одного компонента и добавлены к литейному заполнителю или могут быть добавлены отдельно или в различных комбинациях.
Специалистам в этой области техники будет очевидно, что к заполнителю или литейной смеси могут быть добавлены другие добавки, такие как силиконы, разделительные составы, пеногасители, смачиватели и т.д. Выбранные особые добавки будут зависеть от конкретных целей разработчика.
Обычно количества компонентов, используемых в системе связующего, составляют от 40 до 80 массовых частей эпоксидной смолы, предпочтительно от 50 до 70 массовых частей; от 1 до 40 частей сложного эфира жирной кислоты, предпочтительно от 15 до 30 массовых частей; от 1 до 10 массовых частей алкилсиликата, предпочтительно от 2 до 8 массовых частей; и от 10 до 40 массовых частей окислителя, предпочтительно от 12 до 30 массовых частей, при этом массовые части даны из расчета на 100 частей системы связующего.
Для изготовления литейных смесей различными способами, хорошо известными в уровне техники, используют различные типы заполнителя и количества связующего. Обычные формы, формы для литья по выплавляемой модели и огнеупорные изделия могут быть изготовлены путем использования систем связующего и надлежащего заполнителя. Используемые количество связующего и тип заполнителя известны специалистам в данной области техники. Предпочтительным заполнителем, применяемым для изготовления литейных смесей, является песок, в котором, по меньшей мере, примерно 70 мас.%, и предпочтительно, по меньшей мере, примерно 85 мас.% песка составляет кварц. Другие пригодные материалы заполнителя для обычных литейных форм включают в себя циркон, оливин, алюмосиликат, хромистые пески и тому подобное.
В обычных литейных применениях с использованием песка количество связующего составляет обычно не более примерно 10 мас.% и часто в пределах от примерно 0,5% до примерно 7 мас.% от массы заполнителя. Наиболее часто содержание связующего для обычных песочных литейных форм заключается в пределах от примерно 0,6% до примерно 5 мас.% от массы заполнителя в обычных литейных формах с использованием песка.
Литейную смесь формуют в желательную форму путем уплотнения, пескодувной формовкой или другими известными способами производства литейных стержней и литейных форм. Затем форма отверждается почти мгновенно способом изготовления литейных стержней в холодных ящиках с использованием парообразного диоксида серы в качестве отвердителя (наиболее типично, смесью азота в качестве носителя с диоксидом серы, содержащей от 35 мас.% до 65 мас.% диоксида серы), который описан в Патентах США 4526219 и 4518723, которые включены в настоящее описание посредством этой ссылки. На изделие, имеющее определенную форму, воздействуют эффективными каталитическими количествами газообразного диоксида серы и необязательно может быть использован газ-носитель. Время воздействия газа на песочную смесь составляет обычно от 0,5 до 10 секунд. Литейная форма отвердевает после газирования диоксидом серы. Может быть необходима печная сушка, если литейная форма покрыта огнеупорным покрытием.
Литейный стержень и/или литейная форма могут быть сформированы в сборку. При производстве отливок сборка может быть покрыта водосодержащим огнеупорным покрытием и пропущена через конвекционную или микроволновую печь для удаления воды из покрытия.
АББРЕВИАТУРЫ
Аббревиатурами, используемыми в примерах, являются следующие:
SCA (silane coupling agent) Кремнийорганический аппрет
Bis-F Epoxy Эпоксидная смола на основе бисфенола-F, имеющая функциональность 2,0, эквивалентную массу эпоксида примерно 165-170 г/экв. и вязкость 3500 сп при 25°C
CHP (cumene hydroperoxide) Гидропероксид кумола
RME (rapeseed methyl ester) Рапсовый метиловый эфир, Connester 6020, продаваемый OELMUEHLE LEER (Германия)
PES (polyethylsilicate) Полиэтилсиликат (Dynasil 40 от DEGUSSA Corp.)
Огнеупорное покрытие Водосодержащее покрытие на основе графита, нанесенное при 32°Боме окунанием литейных стержней, VELVAPLAST®CGW 9022, производимое Ashland.
Примеры
При описании изобретения со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления изобретения специалистам в этой области техники будет понятно, что могут быть осуществлены различные изменения, могут быть использованы эквиваленты для его элементов без отступления от объема изобретения. Кроме того, могут быть осуществлены многие модификации для приспособления конкретной ситуации или материала к идеям изобретения без отступления от его существенного объема. Поэтому очевидно, что изобретение не ограничивается раскрытыми частными примерами в качестве рассматриваемых лучших вариантов осуществления изобретения, но что изобретение будет включать в себя все варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения. В этой заявке все единицы даны в метрической системе мер, и все количества и процентные содержания даны по массе, если специально не указано иначе.
Протокол испытания
Измерение эрозионной стойкости
Форма эрозийного клина и диаграмма метода испытания показаны на фиг.7 в работе "Тестовая литейная оценка химических связывающих систем"(Test Casting Evaluation of Chemical Binder Systems), WL Tordoff и др., AFS Transactions, 80-74, (стр. 152-153), разработанной Британской научно-исследовательской ассоциацией по литью стали (British Steel Casting Research Association), которая включена в настоящее описание посредством этой ссылки. Согласно этому испытанию расплавленное железо (1480°C) заливается через литниковую воронку в вертикальный литниковый канал диаметром 1 дюйм и высотой 16 дюймов, ударяется об испытуемую клинообразную литейную форму, отформованную под углом в 60°, наполняя вентилируемый резервуар с формовочной смесью.
Когда полость литейной формы заполняется, заливание прекращают и образцу дают возможность охладиться. После охлаждения клин эрозийного испытания вынимают и определяют величину эрозии. Если эрозия имеет место, то это проявляется как выпячивание на наклонной стороне испытуемого клина.
Устойчивость к эрозии оценивали на основании результатов испытаний и непокрытых литейных стержней, произведенных со связующими. Степень указывают, давая оценку в баллах: 1=отлично, 2=хорошо, 3=удовлетворительно, 4=плохо, 5=очень плохо. Это очень жесткое эрозионное испытание. Оценка 1 или 2 обычно подразумевает отличную эрозионную устойчивость в реальном литейном деле, если используют аналогичные тип и соотношение огнеупор/связующее. Оценка 3 или выше указывает, что покрытие необходимо. В некоторых испытаниях, где эрозия является особенно сильной, может быть дана оценка 5+, указывающая на эрозию свыше данной шкалы оценок.
Клинообразные литейные формы для литейного испытания клина на эрозию газировали 6,0 секунд смесью 50/50 SO2/азот, поставляемой МТ системами смесительного блока, а затем - 30 секунд продувка воздухом.
Измерение предела прочности на разрыв в горячем состоянии
Были использованы литейные стержни в форме "кости для собаки (Dog bone)" для испытаний на разрыв литейных стержней согласно AFS test №329-87-S. Насколько хорошо система связующего связывает заполнитель (песок), обычно сравнивают, используя измерения предела прочности на разрыв, и приведенных в фунтах на квадратный дюйм (psi). После того как смесь связующее/песок отверждена, необходима достаточная прочность литейного стержня для предохранения литейного стержня/литейной формы от деформации и растрескивания во время операции сборки. Это особенно важно при погружении литейных стержней/литейных форм в раствор огнеупорного покрытия и высушивании в конвекционной или микроволновой печи. Измерения предела прочности на разрыв в горячем состоянии проводят сразу после вынимания из сушильной печи испытуемых на разрыв образцов с водосодержащим покрытием. Системы связующего, которые сохраняют более высокие пределы прочности на разрыв в горячем состоянии, будучи вынутыми из сушильной печи, могут лучше сохранять точность их размеров и имеют меньше проблем с разрушением литейного стержня.
Сравнительный пример А
В данном примере было использовано связующее без акрилового компонента и без алкилсиликата.
Состав связующего следующий:
Bis F Epoxy 56,3%
RME 23,5
CHP 20,0
SCA 0,2
Литейная смесь была изготовлена путем смешивания 3000 граммов кварцевого песка и 30 граммов связующего с использованием пескосмесителя Хобарта.
Испытуемые клинообразные литейные стержни, каждый весом 4 фунта, были изготовлены путем добавления 1,0 мас.% связующего к 2000 граммов кварцевого песка, при нагнетании смеси в металлическую клинообразную модель, газируя ее 65% диоксидом серы в азоте в течение 1,5 секунд и затем продувая воздухом в течение 10 секунд.
Отливка, полученная из испытуемого клинообразного литейного стержня, связанного связующим из Сравнительного примера А, показала коррозионный балл 2,5 (удовлетворительно).
Пример 1
Повторяли Сравнительный пример А, но при этом добавляли алкилсиликат к связующему.
Компонентами связующего являются изложенные ниже:
Bis F Epoxy 51,3%
RME 23,5
CHP 20,0
PES 5,0
SCA 0,2
Отливка, полученная из испытуемого клинообразного литейного стержня, связанного связующим из Примера 1, показала коррозионный балл 1,5 (отлично).
Сравнительный пример А и Пример 1 демонстрируют эффект добавления алкилсиликата к безакрилатному связующему. Получающийся коррозионный балл улучшился от "удовлетворительно" до "отлично". Это улучшение эрозии дало возможность обойтись без использования покрытия литейного стержня в некоторых применениях.
Сравнительный пример B
Литейная смесь, которая не содержала алкилсиликата, была приготовлена, как в Сравнительном примере А. Литейную смесь формировали в испытуемую литейную форму, отверждали и определяли пределы прочности на разрыв в горячем состоянии, как описано предварительно. Пределы прочности на разрыв в горячем состоянии трех испытуемых образцов данной смеси «песок/связующее» в среднем составили 17 psi.
Пример 2
Сравнительный пример B был повторен со связующим из Примера 1. Пределы прочности на разрыв в горячем состоянии трех испытуемых образцов такой смеси «песок/связующее» в среднем составили 24 psi.
Сравнительный пример В и Пример 2 демонстрируют эффект добавления алкилсиликата к безакрилатному связующему для прочности в горячем состоянии. Получающееся улучшение прочности на разрыв в горячем состоянии составило более 40% для литейных стержней, изготовленных со связующим, содержащим алкилсиликат.
Результаты Примеров суммированы в таблице 1.
Таблица 1
(Сводка результатов испытания)
Пример EPS (массовых частей(pbw)) Коррозионный балл Предел прочности на разрыв в горячем состоянии(psi)
А 0 Вполне удовлетворительно --
1 5 отлично --
В 0 -- 17
2 5 -- 24
Данные Таблицы 1 указывают, что литейные стержни, произведенные со связующим, содержащим алкилсиликат, являются более эрозионноустойчивыми и имеют повышенные пределы прочности на разрыв в горячем состоянии.

Claims (11)

1. Литейное связующее, отверждаемое в присутствии диоксида серы и окислителя, характеризующееся тем, что оно содержит, мас.%:
эпоксидную смолу от 40 до 80 сложный эфир жирной кислоты от 1 до 40 алкилсиликат от 1 до 10 окислитель эффективное количество
2. Литейное связующее по п.1, характеризующееся тем, что эпоксидная смола выбрана из группы, включающей эпоксидные смолы, полученные из бисфенола А, эпоксидные смолы, полученные из бисфенола F, эпоксидированные новолачные смолы, циклоалифатические эпоксидные смолы и их смеси.
3. Литейное связующее по п.2, характеризующееся тем, что эпоксидная смола имеет эквивалентную массу в пересчете на эпоксидную группу 165-225 г/эквивалент.
4. Литейное связующее по п.3, характеризующееся тем, что оно дополнительно содержит полиол, выбранный из группы, включающей фенолальдегидные резольные смолы, сложные полиэфиры полиолов и простые полиэфиры полиолов.
5. Литейное связующее по п.4, характеризующееся тем, что в качестве окислителя оно содержит гидропероксид кумола.
6. Литейное связующее по п.1, характеризующееся тем, что оно содержит, мас.%:
эпоксидную смолу от 50 до 70 сложный эфир жирной кислоты от 15 до 30 алкилсиликат от 2 до 8 окислитель от 12 до 30
7. Литейная смесь, характеризующаяся тем, что она содержит литейный наполнитель и эффективное количество литейного связующего по любому из пп.1-6.
8. Способ изготовления литейной формы в холодном ящике, характеризующийся тем, что он включает введение литейной смеси по п.7 на модель и отверждение литейной смеси газообразным диоксидом серы.
9. Литейная форма, характеризующаяся тем, что она изготовлена способом по п.8.
10. Способ отливки металлического изделия, характеризующийся тем, что он включает изготовление литейной формы способом по п.8, заливку жидкого металла в литейную форму, охлаждение и затвердевание металла, отделение отлитого металлического изделия.
11. Отливка, характеризующаяся тем, что она изготовлена способом по п.10.
RU2006105501/02A 2003-07-25 2004-07-23 Безакрилатные связующие, содержащие эпоксидную смолу и алкилсиликат RU2320446C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/628,056 US7019047B2 (en) 2003-07-25 2003-07-25 Acrylate-free binders containing an epoxy resin and an alkyl silicate
US10/628,056 2003-07-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006105501A RU2006105501A (ru) 2007-09-10
RU2320446C2 true RU2320446C2 (ru) 2008-03-27

Family

ID=34080722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006105501/02A RU2320446C2 (ru) 2003-07-25 2004-07-23 Безакрилатные связующие, содержащие эпоксидную смолу и алкилсиликат

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7019047B2 (ru)
EP (1) EP1663545B1 (ru)
KR (1) KR101120747B1 (ru)
CN (1) CN1852782B (ru)
AT (1) ATE395153T1 (ru)
CA (1) CA2532046C (ru)
DE (1) DE602004013801D1 (ru)
ES (1) ES2307037T3 (ru)
PT (1) PT1663545E (ru)
RU (1) RU2320446C2 (ru)
WO (1) WO2005012452A2 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7122583B2 (en) * 2003-07-25 2006-10-17 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Cold-box binders containing an epoxy resin, acrylate, and certain akyl esters
DE102005024334A1 (de) * 2005-05-27 2006-12-07 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Cold-Box Bindemittelsystem unter Verwendung von gesättigten Fettsäureestern
CN101484258B (zh) * 2006-07-06 2013-09-11 亚什兰许可和知识产权有限公司 制备铸造形体的方法、由此制备的铸造形体及浇铸金属制件的方法
MX339544B (es) 2008-12-18 2016-05-31 Tenedora Nemak Sa De Cv Metodo y composicion de aglomerante para fabricacion de moldes y/o corazones de arena para fundicion.
US20120014833A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Woodson Wayne D Free radical initiator compositions containing t-butyl hydroperoxide and their use
EP2720666B1 (en) 2011-06-20 2019-03-20 The Procter and Gamble Company Personal care compositions comprising shaped abrasive particles
CN102304339B (zh) * 2011-09-26 2013-08-14 上海应用技术学院 一种高温粘结剂及其应用
CN102416434A (zh) * 2011-11-28 2012-04-18 芜湖隆鑫铸造有限公司 一种铸造粘合剂
CN103331409A (zh) * 2013-07-02 2013-10-02 海安县中丽化工材料有限公司 新型铸造复合粘合剂的制备方法
CN103567373A (zh) * 2013-11-20 2014-02-12 江苏江旭铸造集团有限公司 铸造型芯模粘结剂
CN103992766A (zh) * 2014-04-18 2014-08-20 常熟市勤丰铸件厂 一种铸件修复胶
CN104496275B (zh) * 2015-01-06 2017-01-11 山西省交通科学研究院 一种粉质土路基固化剂及其制备方法
RU2717759C2 (ru) * 2015-05-14 2020-03-25 Аск Кемикалз Ллс Трехкомпонентное связующее на основе полиуретана
DE102016203313A1 (de) * 2016-03-01 2017-09-07 Siemens Aktiengesellschaft Bindersystem zur Herstellung eines Schlickers und mit dem Schlicker hergestelltes Bauteil

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3401735A (en) * 1965-03-02 1968-09-17 Foseco Int Method for making sand molds
US3632844A (en) * 1969-03-10 1972-01-04 Ashland Oil Inc Non-sticking sand mix for foundry cores
US4526219A (en) 1980-01-07 1985-07-02 Ashland Oil, Inc. Process of forming foundry cores and molds utilizing binder curable by free radical polymerization
US4806576A (en) 1982-08-05 1989-02-21 Ashland Oil, Inc. Curable epoxy resin compositions and use in preparing formed, shaped, filled bodies
US4518723A (en) 1982-08-05 1985-05-21 Cl Industries, Inc. Curable epoxy resin compositions and use in preparing formed, shaped, filled bodies
JP2831794B2 (ja) * 1990-04-03 1998-12-02 花王株式会社 鋳物用砂型の製造方法
SI0771599T2 (en) 1995-11-01 2004-04-30 Huettenes-Albertus Binder based on polyurethanes for producing foundry mould and core compositions
DE19727540B4 (de) 1996-09-17 2010-01-14 Hexion Specialty Chemicals Gmbh Verfahren zur Herstellung von gehärteten Formstoffen
US5880175A (en) * 1997-03-04 1999-03-09 Ashland Inc. Amine cured foundry binder system and their uses
DE19925115A1 (de) * 1999-06-01 2000-12-07 Huettenes Albertus Bindemittelsystem für Formstoff-Mischungen zur Herstellung von Formen und Kernen
US6604567B1 (en) * 2002-02-14 2003-08-12 Ashland Inc. Free radically cured cold-box binders containing an alkyl silicate

Also Published As

Publication number Publication date
ES2307037T3 (es) 2008-11-16
CN1852782A (zh) 2006-10-25
KR20060108607A (ko) 2006-10-18
WO2005012452A3 (en) 2005-05-26
EP1663545A4 (en) 2006-11-29
KR101120747B1 (ko) 2012-03-23
DE602004013801D1 (de) 2008-06-26
US20050020727A1 (en) 2005-01-27
CA2532046A1 (en) 2005-02-10
EP1663545A2 (en) 2006-06-07
WO2005012452A2 (en) 2005-02-10
CA2532046C (en) 2009-04-28
RU2006105501A (ru) 2007-09-10
EP1663545B1 (en) 2008-05-14
US7019047B2 (en) 2006-03-28
ATE395153T1 (de) 2008-05-15
CN1852782B (zh) 2011-04-06
PT1663545E (pt) 2008-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2320446C2 (ru) Безакрилатные связующие, содержащие эпоксидную смолу и алкилсиликат
US7407994B2 (en) Cold-box binders containing an epoxy resin, acrylate, and isooctyl tallate
RU2401716C1 (ru) Способ получения эрозионностойких литейных форм с эпоксиакрилатным связующим по холодным ящикам
US6604567B1 (en) Free radically cured cold-box binders containing an alkyl silicate
US20230321717A1 (en) Foundry mix including resorcinol
US7129283B2 (en) Binders containing an epoxy resin, an ester of a fatty acid, and a fluorinated acid
EP2593251B1 (en) Free radical initiator compositions containing t-butyl hydroperoxide and their use
US6684936B2 (en) Erosion-resistant cold-box foundry binder systems
US7081487B2 (en) Cold-box binders containing an epoxy resin and ester of a fatty acid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170724