Masa samoutwardzalna formierska lub rdzeniowa - Patenty

R Z E C Z P O S P O L IT A
PO LSK A
( 12)
OPIS PATENTOW Y (19) P L (11) 158437
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
275310
( 5 1 ) IntCl5:
B22C 1/22
U rząd P atentow y
R zeczy p o sp o litej Polskiej
(22) Data zgłoszenia:
14.10.1988
Masa samoutwardzalna formierska lub rdzeniowa
Uprawniony z patentu:
Instytut Odlewnictwa, Kraków, PL
(43)
(45 )
PL
158437
B1
(57)
Zgłoszenie ogłoszono:
17.04.1990 BUP 08/90
O udzieleniu patentu ogłoszono:
(72)
Twórcy wynalazku:
Krzysztof Sęczek, Kraków, PL
Zbigniew Maniowski, Kraków, PL
Kazimierz Kluza, Wieliczka, PL
Julian Kawaler, Wieliczka, PL
Jacek Kwaśniak, Kraków, PL
30.09.1992 WUP 09/92
M asa samoutwardzalna formierska lub rdzeniowa składająca się z piasku kwarcowego,
utwardzacza w postaci kwasu ortofosforowego i spoiwa zawierającego mieszaninę żywicy
mocznikowo-formaldehydowej i soli metali, znamienna tym, że spoiwo stanowi mieszaninę
żywicy mocznikowo-formaldehydowej i soli metalu alkalicznego w postaci chlorku sodu lub
chlorku potasu oraz odpowiadającego mu wodorotlenku, przy czym stosunek wagowy żywicy
mocznikowo-formaldehydowej do soli metalu alkalicznego w mieszaninie wynosi od 1:0,06 do
1:0,23, a stosunek soli metalu alkalicznego do jego wodorotlenku w mieszaninie wynosi od
1:0,00020 do 1:0,00025, a masa zawiera od 1,5 do 3,0 części wagowych spoiwa na 100 części
wagowych piasku kwarcowego, przy czym dla mas rdzeniowych korzystnie 2,3 części wagowe
spoiwa na 100 części wagowych piasku kwarcowego.
MASA SAMOUTWARDZALNA FORMIERSKA LUB RDZENIOWA
Z a s t r z e ż e n i e
p a t e n t o w e
Masa samoutwardzalna f o r m i e r s k a lu b rdzeniowa s k ł a d a j ą c a s i ę z p ia sk u kwarcowego, u t
w ardzacza w p o s t a c i kwasu o r t o f o s f o r o w e g o i spoiwa z a w i e r a ją c e g o mieszaninę żywicy moczni kowo-formaldehydowej i s o l i m e t a l i , z n a m i e n n a
t y m , że spoiwo sta n o w i m ieszan in ę
żywicy mocznikowo-formaldehydowej i s o l i m etalu a l k a l i c z n e g o w p o s t a c i chlorku sodu lu b
c h lo rk u p o t a s u o r a z o d p o w ia d ając e g o mu w od o rotlen k u, p rzy czym sto su n e k wagowy żywicy mocznikowo-formaldehydowej do s o l i m etalu a l k a l i c z n e g o w m ie s z a n in ie wynosi od 1 : 0 , 0 6 do 1 : 0,23
a s t o s u n e k s o l i metalu a l k a l i c z n e g o do j e g o wodorotlenku w m ie sz a n in ie wynosi od 1 : 0 , 0 0 0 2 0
do 1 : 0, 00025, a masa z a w ie r a od 1 , 5 do 3 , 0 c z ę ś c i wagowych spoiwa na 100 c z ę ś c i wagowych
p ia s k u kwarcowego, p rzy czym d la mas rdzeniowych k o r z y s t n i e 2 , 3 c z ę ś c i wagowe spoiw a na 1 0 0
c z ę ś c i wagowych p la s k u kwarcowego.
* * *
Przedmiotem wynalazku j e s t masa sam outw ardzalna f o r m i e r s k a lub rd zen iow a.
Znane s ą masy sam ou tw ardzaln e z ło ż o n e z p i asku kwarcowego, spoiwa w p o s t a c i żywicy
mocznikowo-formaldehydowej i utw ardzacza w p o s t a c i kwasu fo sfo r o w e g o .
Znana j e s t z p o l s k i e g o o p i s u patentow ego nr 118 554 masa s k ł a d a j ą c a s i ę z p ia s k u kwarcowego, żywicy fenolow o-form aldehydow ej i kwasu benzenosulfonow ego a masa znana z o p isu nr
104 2 4 7 , częściow o r o z p u s z c z a l n a , do s p o r z ą d z a n ia form lub r d z e n i odlewniczych z aw iera w
swym s k ł a d z i e w o d o r o tle n k i m e t a l i a l k a l i c z n y c h , którym zadaniem j e s t r o z p u s z c z e n ie masy,
ta k j a k w masie zn an ej z b r y t y j s k i e g o o p i s u patentowego nr 1 055 7 3 7 . Masa w s k ł a d k t ó r e j
wchodzi utw ardzacz będący m ie sz a n in ą dowolnego kwasu z wodnym roztworem chlorku sodu znana
j e s t z p o l s k i e g o o p i s u patentow ego nr 122 5 5 0 . W p o lsk im o p i s i e patentowym nr 143 8 02 o p i san a j e s t ams a sam outw ardzalna s k ł a d a j ą c a s i ę z p i asku k warcow ego, sp o in a będącego m ie sz a n in ą żywicy mocznikowo-formaldehydowej z s o l a m i m e t a l i ziem a l k a l i c z n y c h , któ ry m i s ą c h l o rek magnezu lu b c h lo r e k wa p n ia lu b a z o ta n magnezu lu b a z o ta n wapnia i utw ardzacza w p o s t a c i kwa su o r t o fo s f o r o w e g o lu b w p o s t a c i ch lo rku ż ela z o w eg o . Mas a t a c h a r a k t e r y z u j e s i ę wys o k im i w ła s n o ś c ia m i wy t r z y m a ł o ś c i o wymi , a l e bardzo k r ó t k ą ż yw otn ością, rzędu t y l k o k i l k u
d n i.
Na p r z y k ł a d :
I . 1 0 0 c z ę ś c i wagowych p i asku kwarcowego
3 ,6
c z ę ś c i wagowych s p o iw a , w którym stosunek żywicy mocznikowo-formaldehydowej do CaCl2
wynosi 1 : 0 , 0 7
0 ,2 2
c z ę ś c i wagowych kwasu o rtofosforow ego.
Mass t a ma n a s t ę p u j ą c e w ł a s n o ś c i : RC^24 = 3 , 0MPa, Rm^ 42 = 1,05MPa, żywotność = o k . 200
go d zin .
I I . 100 c z ę ś c i wagowych p i a s k u kwarcowego
3 ,5 c z ę ś c i wagowych s p o iw a , w którym s t o s u n e k żywicy mocznikowo-formaldehydowej do
:M
g C l 2 w ynosi 1 : 0 , 1 4
0 , 2 0 c z ę ś c i wagowych ch lo r k u ż ela z o w eg o .
Masa t a ma n a s t ę p u j ą c e w ł a s n o ś c i : Rc
=^42 2 , 95MP a , Rm ^42= 1 , 0 0 MPa, żywotność = ok.
120 g o d z i n .
I I I . P i a s e k kwarcowy - 100 c z ę ś c i wagowych
3 , 0 c z ę ś c i wagowe s p o iw a , w którym s to s u n e k żywicy mocznikowo-formaldehydowej do CaCl 2
158 437
3
wynosi 1 : 0 , 1 7 .
0 , 1 7 c z ę ś c i wagowych kwasu o r t o f o s f o r o w e g o .
Masa t a ma n a s t ę p u j ą c a w ła s n o ś c i : RC
^42= 3,05MPa, Rm
42=^ 1,0M Pa, żywotność = o k . 100
god zin .
IV. 100 c z ę ś c i wagowych p i asku kwarcowego
2 , 8 c z ę ś c i wagowych s p o iw a , w którym s t o s u n e k żywicy mocznikowo-formaldehydowej do
Ca/NO3/ 2 wyn o s i 1 : 0 , 2 0
0 , 2 0 c z ę ś c i wagowych ch lo rk u ż e la z o w e g o .
Masa t a ma n a s t ę p u j ą c e w ł a s n o ś c i : Bc
2=^4 3,15MPa, Bm 2=^4 1,25MPa , żywotność = ok. 80
g o d zin .
Znane masy sam outw ardzalne c h a r a k t e r y z u j ą s i ę t a k ż e dużą z d o l n o ś c i ą do w y d z ie la n ia
nadm iernej i l o ś c i to k s y c z n y c h gazów w c z a s i e procesów t e c h n o l o g i c z n y c h .
I s t o t ą r o z w ią z a n ia według wynalazku j e s t masa sam outw ardzalna f o r m i e r s k a l u b r d z e niowa s k ł a d a j ą c a s i ę z p i asku kwarcowego 1 , 5 do 3 , 0 c z ę ś c i wagowych spoiw a stan ow iące go
m ie sz an in ę żywicy mocznikowo-formaldehydowej i s o l i m etalu a l k a l i c z n e g o w p o s t a c i c h lo r ku sodu lu b ch lorku p o t a s u o r a z o d p o w ia d a ją c e g o mu w od o rotlen k u , p rzy czym s to s u n e k wagowy
żywicy moczni kowo-formaldehydowej do s o l i m e t a l i a l k a l i c z n e g o w ynosi w m ie s z a n in ie od
1 : 0 , 0 6 do 1 : 0, 2 3, a s t o s u n e k s o l i m etalu a l k a l i c z n e g o do j e g o w odorotlenku wynosi od
1 : 0 , 0 0 0 2 do 1 : 0 , 00025. W przypadku mas rdzeniowych i l o ś ć spoiwa w m asie k o r z y s t n i e wynosi
2 , 3 c z ę ś c i wagowe na 100 c z ę ś c i wagowych p i a s k u kwarcowego. W s k ł a d masy wchodzi utward zacz o c h a r a k t e r z e kwaśnym.
Wprowadzony w odorotlen ek m etalu a l k a l i c z n e g o do s p o i wa s k ł a d a j ą c e g o s i ę z żywicy
moczni kowo-formaldehydowej i s o l i m e t a lu a l k a l i c z n e g o zapewnia k o r z y s t n ą w ie lk o ś ć pH
s p o iw a , co z k o l e i wpływa na d łu g o ś ć ży w o tn o ści s p o iw a . Żywotność t a z o s t a ł a p r z e d ł użona a ż do t r z e c h m i e s i ę c y , co ma bardzo duże z n a c z e n ie w p r o c e s i e produkcyjnym na odlewn i . J e d n o c z e ś n i e wła s n o ś c i w ytrzym ałościow e otrzymywanej masy według wynalazku s ą porównywalne z w ła s n o ś c ia m i znanych mas sam outw ardzaln ych , pomimo z m n i e js z o n e j i l o ś c i żyw ic y . Z k o l e i zm n iejszo n a z a w a rto ść
żywicy w masie wiąże s i ę z m n i e js z ą i l o ś c i ą t o k s y cznych gazów w ydzielan ych p o d c z a s p r o c e s u t e c h n o l o g i c z n e g o .
P rzyk łady s k ł a d u masy samoutwar d z a l n e j według wynalazku:
P r z y k ł a d
I.
100 c z ę ś c i wagowych - p i a s e k kwa r c o wy
0,25
"
"
kwas o r t o f o s f o r o wy
3 ,0 ' '
" s- p o i wo s k ł a d a j ą c e s ię z m ieszaniny żywicy m ocznikono-form aldehydowe j i c h lo rk u s o d u o stosunku wagowym 1 : 0 , 2 1 i z wodorotlenku
sodu o sto su n k u wag o wym NaCl do NaOH j a k 1 : 0 , 0 0 0 2 5
Rc ^ 2
4 = 3 , 0 5 MP a , Rm 4
2=^ 1 , 1 5 MPa, żywotność - 3 m i e s i ą c e .
P r z y k ł a d
II.
100 c z ę ś c i wagowych - p i a s e k kwarcowy
0 ,2 0 "
"
- kwas o r t o f o s f o r o w y
2,30 "
" - spoiwo s k ł a d a j ą c e s i ę z m ieszaniny żywicy m ocznikow o-form aldehydowej i c h lo r k u sodu w sto su n k u wagowym 1 : 0 , 2 1 i z wodorot l e n k u sodu w s to s u n k u wagowym NaCl do NaOH j a k 1 : 0 , 0 0 0 2 5 .
W ła sn o śc i masy:
Rc^ 42 = 2 , 5 5 MPa, Rm^ 42 = 0 , 9 0 MPa, żywotność - 3 m i e s i ą c e .
P r z y k ł a d III.
100 c z ę ś c i wagowych - p i a s e k kwarcowy
0 ,13
"
"
-kwas o r t o fo s f o r o w y
1 ,5 0
"
" -spoiwo s k ł a d a j ą c e s i ę z mieszaniny żywicy moczni kow o-form aldehydowej i c h lo rk u sodu w stosunku wagowym 1 : 0 , 2 1 i z wodorotle n k u sodu w s to su n k u wagowym NaCl do NaOH 1 : 0 , 0 0 0 2 5 .
4
158 437
W ła sn o śc i masy:
Rc ^24= 2 , 0 MPa, Hm^ 24 = 0 , 6 0 MPa, żywotność - 3 m i e s i ą c e .
P r z y k ł a d IV.
100 c z ę ś c i wagowych - p i a s e k kwarcowy
0,2 5
"
"
-kwas o r t o fo sfo r o w y
3 ,0 0
"
"
-s p o i wo s k ł a d a j ą c e s i ę z m ieszaniny żywicy mocznikowo-formaldehydowej
i ch lo rku p o t a s u w sto su n k u wagowym 1 : 0 , 1 2 i z w odorotlenku p o t a s u w
sto su n k u wagowym KCl do KOH j a k 1 : 0 , 0 0 0 2 .
W ła sn o śc i masy:
Rc
=^24 2 , 8 MPa,R
2m
^4
P r z a k ł a d
= 0 , 9 5 MPa, żywotność - 3 m i e s i ą c e .
V.
1 0 0 c z ę ś c i ciężarowych - piasek kwarcowy
0 ,2 5
''
"
kwas ortofosforowy
-
2 ,8
"
"
-spoiwo będące m ie sz a n in ą żywicy mocznikowo-formaldehydowej
chlorku sodu w stosunku wagowym 1 :
i
0 , 0 8 i wodorotlenku sodu w
stosunku NaCl do NaOH ja k 1 : 0 , 0 0 0 2 5 .
W ła sn o śc i masy:
Rc^ 2
4 = 2 , 3 MPa, Rm^ 2
4 = 0 , 7 MP a , żywotność o k . 3 m iesiące.
P r z y k ł a d
V I.
100 c z ę ś c i c ięż a ro w y ch - p i ask u kwarcowego
0 ,2 "
' '
-kwas o r t o fo sfo r o w y
2 ,5
"
"
- spoiwo będące m ie sz a n in ą żywicy mocznikowo-formaldehydowej i
ch lo rk u p o tasu w stosun k u wagowym 1 : 0 , 0 6 i w odorotlenku p o ta s u w
sto su n k u K Cl do KOH j a k 1 : 0 , 0 0 0 2 ,
W ła sn o śc i masy:
Rc^24= 2 , 3 MPa, Rm^ 2 4 = 0 , 6 5 MPa, żywotność - ok. 3 m ie s i ę c y .
P rzykład V I I .
1 0 0 c z ę ś c i ciężarowych - p i asku kwarcowego
0 ,2 0
"
"
2 ,3 0
n
"
kwas ortofosforowy
-
- s p o i wo s k ł a d a j ą c e s i ę z m ieszaniny żywicy m ocznikow o-form aldehydowe j i ch lorku p o ta s u w stosun k u wagowym 1 : 0 , 1 2 i w o d o ro tlen ku p o t a s u w sto su n k u wagowym KCl do KOH j a k 1 : 0 , 0 0 0 2 .
W ła sn o śc i masy:
Rc^24 = 2 , 3
MPa, Rm
=^24 0 ,7 5 MPa, żywotność - 3 m iesią c e.
Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 5000 zł.