WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«(19) (11) (13) патентное ведомство ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ (12) (51) Int. Cl. B22C 1/02 (2006.01) (45) Дата публикации и выдачи патента 2013.03.29 (21) Номер ...»

017868 B1

Евразийское

(19) (11) (13)

патентное

ведомство

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ

(12)

(51) Int. Cl. B22C 1/02 (2006.01)

(45) Дата публикации и выдачи патента

2013.03.29

(21) Номер заявки

(22) Дата подачи заявки

2010.05.21

МОДИФИЦИРУЮЩАЯ ДОБАВКА

(54) (56) SU-A-510302 (43) 2011.12.30 SU-A1-1363761 (96) 2010000059 (RU) 2010.05.21 SU-A1-1409404 (71)(73) Заявитель и патентовладелец: SU-A-372015 ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ SU-A1-1247387 ОБЩЕСТВО "ЛИТАФОРМ" (RU) EP-A2-1721938 (72) Изобретатель:

Бех Николай Иванович, Волкомич Анатолий Александрович, Вендило Андрей Григорьевич, Иванова Анна Виллоровна, Ковалева Наталья Евгеньевна, Лосицкая Тамара Михайловна, Харламов Александр B1 Викторович (RU) В изобретении модифицирующая добавка относится к области литейного производства, в (57) частности к составам модифицирующих добавок для глинистых связующих, и может быть использована при приготовлении формовочных суспензий и смесей в литейном производстве, а также других технологических процессах, связанных с необходимостью воздействия на структурно-механические свойства глинистого минерала. Техническая задача - разработка состава добавки, позволяющего полностью устранить зависимость её модифицирующего эффекта от состава фенольного сырья, участвующего в реакции конденсации с формальдегидом в кислой среде при получении основной составляющей - новолака, при одновременном обеспечении необходимых свойств .



Техническая задача решается тем, что в модифицирующей добавке в качестве новолака использован трехкольчатый еульфометилированный новолак - продукт реакции B1 конденсации с использованием в качестве фенольного сырья двухатомного фенола - пирокатехина при соотношении реагентов 3:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%: натриевая соль трехкольчатого сульфометилированного новолака 35-45, вода - остальное. При использовании добавки при приготовлении формовочной смеси для изготовления форм повышенной сложности, в том числе с глубокими "карманами", модифицирующая добавка дополнительно содержит полиэтиленгликоль в количестве 0,1-0,5 мас.%. Технический результат - средний прирост основных показателей технологических свойств составляет 22-25% .

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам модифицирующих добавок для глинистых связующих (монтмориллонитовые и каолинитовые глины), и может быть использовано при приготовлении формовочных суспензий и смесей в литейном производстве, а также других технологических процессах, связанных с необходимостью воздействия на структурномеханические свойства глинистого минерала .

Анализ информационных материалов, оценка состояния научно-технического потенциала смежных областей науки и техники, в особенности физико-химических технологий обработки дисперсных материалов, показывают, что перспективным направлением решения проблем, связанных с улучшением свойств глинистого связующего (формовочной смеси), может быть применение химического модифицирования как отдельно связующего, так и непосредственно в процессе приготовления формовочной смеси .

С помощью химического модифицирования возможно существенно изменить не только структурные и физико-химические свойства бентонитового связующего, но и соответственно весь комплекс физико-механических и технологических свойств формовочных смесей, определяющих их поведение как в процессе уплотнения, так и непосредственно в период заливки готовых форм .



Для работы на современных автоматических формовочных линиях требуются формовочные смеси с высокими прочностными и пластическими свойствами при невысокой влажности. В связи с тем, что удовлетворить этим требованиям весьма сложно, в состав формовочных смесей в отечественном литейном производстве с целью улучшения тех или иных свойств вводились различные специальные добавки .

Наилучшим образом зарекомендовал себя при промышленном использовании трехкольчатый метансульфонированный новолак (ПФЛХ) - добавка, являющаяся понизителем вязкости глинистых систем, обеспечивающая получение смесей с улучшенными технологическими свойствами (прочностные показатели во влажном состоянии, текучесть по ступенчатой пробе, снижение осыпаемости) (а.с. СССР № 302164, МПК В22 С1/00, п.28.04.71; а.с. СССР № 486846, М. кл. В22 С1/02, п.05.10.75; а.с. СССР № 510302, М. кл2. В22 С1/00, п.15.04.76) ПФЛХ представляет собой продукт формальдегидной конденсации суммарных фенолов из древесной растворимой смолы, получаемой при пиролизе древесины .

Однако понизитель вязкости, обладая разжижающим эффектом, имел большую склонность к пенообразованию, что создавало трудности при суспензионном способе ввода связующего в формовочные смеси и требовало дополнительного использования специального пеногасителя - кубовые остатки от ректификации жирных спиртов с углеводородной цепью C6-C9 (а.с. СССР № 653020, М. кл2. В22 С1/00, п.25.03.79) .

Кроме того, ПФЛХ даже при низкой концентрации существенно снижал предел прочности при разрыве в зоне конденсации влаги ("мокрую" прочность) формовочных смесей на основе натриевых и активированных бентонитов .

Для обеспечения необходимой жидкоподвижности суспензий на основе высококачественных бентонитов с высоким показателем водопоглощения требовалось введение ПФЛХ в количествах 10-20% из расчета сухого продукта, что отрицательно сказывалось на ряде свойств:

значительное снижение предела прочности при разрыве в зоне конденсации влаги;

возрастание прилипаемости, "сухой" прочности, а также газотворной способности формовочной смеси и склонности к большому пенообразованию при изготовлении суспензии .

Таким образом, применение ПФЛХ не позволяло полностью решить проблему приготовления бентонитовых суспензий и формовочных смесей на их основе для получения форм и отливок на автоматических формовочных линиях .

Безусловный интерес в качестве химических модификаторов для бентонитового связующего представляют комплексоны .

Наиболее универсальной добавкой из класса фосфорсодержащих комплексонов для литейного производства является очищенный продукт реакции метилфосфорилирования азотсодержащего вещества гексаметилентетрамина (уротропина) - РГС, представляющий собой смесь нитрилтриметилфосфоновой кислоты (НТФ), метилиминодиметилфосфоновой кислоты (МИДФ) и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%:





НТФ 20-40 МИДФ 5-15 вода - остальное, (патент РФ RU № 2139770, В22 С1/02, п.20.10.99 Б № 29) Указанная добавка за счет совместного действия НТФ и МИДФ обеспечивает высокий разжижающий эффект, то есть является эффективным понизителем вязкости; способствует снижению осыпаемости формовочных смесей, повышению текучести по ступенчатой пробе. Кроме того, повышает эффективность процесса активации кальциевых бентонитов кальцинированной содой и позволяет получить добавочный эффект "активации" у природно-натриевых бентонитов. В этом случае, повышение предела прочности при разрыве в зоне конденсации влаги (без применения натриевых солей) происходит за счет взаимодействия между комплексоном и ионами металлов в связующем: алюминием, кальцием, железом и др. с образованием прочных соединений хелатного типа .

-1Недостатком РГС является неэффективность его воздействия на свойства формовочной смеси, определяемые в неуплотненном состоянии (насыпной вес, индекс формуемости), а также на предел прочности при сжатии во влажном состоянии, кроме того, РГС не оказывает положительного влияния на свойства формовочной смеси на основе кальциевых и кальциево-магниевых (неактивированных) бентонитов .

Основываясь на технической сущности и достигаемом результате, наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, по мнению авторов, является модификатор формовочный литейный - МФЛ .

Модификатор МФЛ представляет собой водный раствор натриевой соли сульфометилированного двухкольчатого новолака следующего состава, мас.%:

натриевая соль сульфометилированного новолака 35-45 вода - остальное .

[Иванова А.В. "Исследование и разработка формовочных модификаторов для песчанобентонитовых смесей", Канд. дис., М., 2005] .

Возможность получения препарата указанного состава с его положительным модифицирующим эффектом относительно глинистого связующего обеспечивала включение в техпроцесс его приготовления предварительную операцию отдувки острым паром экстракционной смолы, которая является источником фенольного сырья и получается в результате высокотемпературной обработки древесины без доступа воздуха (пиролиза). Предварительно обработанная указанным образом экстракционная смола участвует в реакции конденсации с формальдегидом в соотношении 2:1 в присутствии кислого катализатора (серной кислоты), после чего полученный новолак промывается щелочным раствором и растворяется в едком натрии с целью перевода в новолак-натрий, который в дальнейшем подвергается сульфометилированию раствором оксиметансульфоната натрия и упариванию .

Применение МФЛ в формовочных смесях в количестве 3,0% (от веса связующего) сопровождалось улучшением целого комплекса основных свойств: повышением прочностных свойств, текучести по ступенчатой пробе, насыпного веса, индекса формуемости, уменьшением энергоемкости процесса перемешивания .

Выбранный в качестве близкого аналога модификатор МФЛ в отличие от ПФЛХ обладал большей разжижающей способностью в составе суспензии независимо от типа связующего и имел меньшую пенообразующую способность, вследствие введения операции очистки экстракционной смолы от балласта и нейтральных веществ путем отдувки ее острым паром .

К недостаткам модификатора МФЛ следует отнести его способность к снижению прочности при разрыве в зоне конденсации влаги формовочной смеси на основе натриевых и активированных бентонитов, недостаточную разжижающую способность относительно бентонитов с большим показателем водопоглощения. Кроме того, самым существенным недостатком МФЛ, как и ПФЛХ, является большая зависимость их модифицирующего эффекта от состава древесной шихты, идущей на пиролиз древесины, в частности от фенольной составляющей экстракционной смолы, непосредственно участвующей в реакции конденсации с формальдегидом в кислой среде при получения новолака - основы модификатора .

Из литературных источников и практики известно, что состав экстракционной смолы (особенно ее фенольная часть), а соответственно свойства получаемого модификатора зависят от породы исходной древесины (хвойная или лиственная) и условий ее пиролиза [Уваров И.П., Гордон Л.В. Древесные смолы. - М.: Гослесбумиздат, 1962] [1] .

Экстракционная смола представляет собой смесь сложных химических соединений, важнейшей составной частью которой являются фенолы. В состав экстракционной смолы входят одно-, двух-, трехатомные фенолы, их гомологи, неполные метиловые эфиры, а также другие соединения в виде балласта и нейтральных веществ. Активность модификатора относительно глинистого связующего определяется, прежде всего, способностью фенолов к реакциям конденсации и зависит от числа реактивных положений в молекуле фенолов .

Молекулы фенолов имеют характерную особенность, заключающуюся во взаимном влиянии гидроксильной группы (ОН) и бензольного кольца (C6H5). Вследствие этого, атомы водорода в ядре молекулы фенола, находящиеся в орто- и пара-положениях по отношению к свободным фенольным гидроксилам, могут активироваться последними, что делает их более подвижными и способными к реакциям конденсации [Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия. - М.: Высшая школа, 1973]. Число таких атомов соответствует числу реактивных положений в молекуле того или иного фенола .

Наибольшее число реактивных положений отмечается у двухатомных фенолов, в частности у пирокатехина их четыре (табл. 1) .

-2

–  –  –

Со временем, по независимым от производителя причинам изменился состав древесной шихты, идущей на пиролиз, что соответственно отразилось на качестве модификатора МФЛ и привело к нестабильности и ослаблению его модифицирующего эффекта и даже применение технологической операции

- отдувки экстракционной смолы острым паром, не позволило решить вопрос стабильности и качества модифицирующего эффекта от применения МФЛ .

Технической задачей изобретения является разработка состава модифицирующей добавки, позволяющего полностью устранить зависимость ее модифицирующего эффекта от состава фенольного сырья, участвующего в реакции конденсации с формальдегидом в кислой среде, обеспечивающего стабильное положительное влияние на целый комплекс основных технологических свойств формовочной смеси на основе глинистого связующего (каолинитовые и бентонитовые глины) и устраняющего вышеуказанные недостатки ближайшего аналога - модификатора МФЛ .

Техническим результатом решения задачи является обеспечение стабильного модифицирующего эффекта относительно положительного влияния на целый комплекс основных технологических свойств формовочной смеси;

достижение высокого уровня разжижающей способности бентонитов с большим числом водопоглощения и отсутствия процесса ценообразования (на уровне РГС);

устранение отрицательного влияния на предел прочности при разрыве в зоне конденсации влаги формовочной смеси на основе натриевых и активированных бентонитов;

устранение отрицательного влияния на предел прочности при сжатии во влажном состоянии формовочной смеси, определяемого по технологической пробе в соответствие с ГОСТ 28177-89;

устранение зависимости качества модифицирующей добавки (ее модифицирующий эффект) от состава фенольного сырья;

расширение области использования формовочной смеси в отношении изготовления форм по моделям различной сложности, в том числе с глубокими "карманами", то есть повышение универсальности формовочной смеси, как за счет повышения прочности при разрыве и сжатии во влажном состоянии, так и повышения показателя текучести по ступенчатой пробе;

снижение энергоемкости процесса приготовления формовочной смеси;

устранение специфического запаха .

Необходимый технический результат достигается тем, что в разработанном составе модифицирующей добавки, включающей натриевую соль сульфометилированного новолака, являющегося продуктом реакции конденсации фенольного сырья с формальдегидом, и воду, в качестве новолака использован трехкольчатый сульфометилированный новолак - продукт реакции конденсации с использованием в качестве фенольного сырья двухатомного фенола - пирокатехина при соотношении реагентов 3:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

натриевая соль трехкольчатого сульфометилированного новолака 35-45 вода - остальное, при этом, при использовании ее при приготовлении формовочной смеси для изготовления форм повышенной сложности, в том числе с глубокими "карманами", модифицирующая добавка дополнительно содержит полиэтиленгликоль в количестве 0,1-0,5 мас.% .

В качестве фенольного сырья для проведения реакции конденсации с формальдегидом в кислой среде в соотношении 3:2 вместо экстракционной смолы, получаемой при пиролизе древесины, использовано индивидуальное химическое вещество - двухатомный фенол - пирокатехин, а при необходимости, дополнительно для придания поверхностно-активных свойств добавка содержит полиэтиленгликоль (ПЭГ) с молекулярным весом 6000-7000 .

Предлагаемая модифицирующая добавка достаточно чистый и безопасный химический реагент, как с точки зрения экологии, так и воздействия на человека (отсутствие сильного раздражающего запаха) .

Массовая доля натриевой соли трехкольчатого сульфометилированного новолака должна быть не менее 35% из-за экономических соображений и возможности расслоения продукта при хранении (в случае уменьшения массовой доли) а увеличение этого значения больше 45% приводит к получению модифицирующей добавки в виде малоподвижной массы, что не приемлемо в технологии потребителя (в области литейного производства) .

Уменьшение содержания полиэтиленгликоля ниже нижнего предела (менее 0,1 мас.%) не обеспечивает модифицирующей добавке дополнительных поверхностно-активных свойств .

Увеличение содержания полиэтиленгликоля выше верхнего предела (более 0,5 мас.%) не приводит к дополнительному эффекту и экономически нецелесообразно .

Процесс приготовления предлагаемой модифицирующей добавки является обычной операцией в технологии химического производства приготовления новолачных реагентов и позволяет использовать типичное оборудование, используемое в химическом производстве такого рода (специальные реакторы) .

Варианты составов предлагаемой модифицирующей добавки, а также обеспечиваемый ими уровень свойств формовочной смеси представлены в табл. 2 .

Влияние предлагаемой модифицирующей добавки на технологические свойства смесей оценивалось с использованием песчано-бентонитовых формовочных смесей различного состава .

Использовались формовочные смеси, содержащие в качестве связующего 5% Хакасского активированного бентонита (определение по ГОСТ 28177-89 пределов прочности при сжатии во влажном состоянии и прочности при разрыве в зоне конденсации влаги);

8% Хакасского активированного бентонита (определение комплекса технологических свойств в интервале влажности, включая сравнительные испытания с модификатором МФЛ) .

Влияние модифицирующей добавки на разжижение бентонитовой суспензии исследовалось на суспензиях 15%-ной концентрации на основе Хакасского активированного (2% кальцинированной содой) бентонита. Условная вязкость определялась по методике ВАЗ, с использованием вискозиметра ВЗ-4 .

Суспензия приготавливалась на высокоскоростной мешалке с 2800 об/мин, время перемешивания 5 мин .

Показатели снимались путем пропускания 500 мл суспензии через воронку диаметром 4 мм сразу после приготовления суспензии и после выдержки ее в течение 1 ч и суток. После выдержки, перед испытанием суспензия дополнительно перемешивается на мешалке в течение 2 мин .

Приготовление формовочных смесей и определение технологических свойств осуществлялось, главным образом, с использованием польского комплекта лабораторного оборудования. Прочность в зоне конденсации влаги определялась с помощью прибора модели 05212М (Харьков) .

Влияние предлагаемой модифицирующей добавки, а также сравнительное влияние модификаторов МФЛ и РГС на свойства формовочных смесей и суспензий представлены в табл. 3-5 .

Таблица 2 Составы предлагаемой модифицирующей добавки и обеспечиваемый ими уровень свойств формовочных смесей

–  –  –

Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы .

1. Выявлено наличие значительного разжижающего эффекта у предлагаемой модифицирующей добавки. Данный эффект превосходит действие МФЛ в несколько раз, не уступая, при этом, модификатору РГС и имея даже некоторое преимущество перед ним (при выдержке суспензии). Как и модификатор РГС, модифицирующая добавка не вызывает пенообразования во время приготовления суспензий, а при работе с ней отсутствует специфический сильный запах .

2. Из представленных результатов видно, что влияние предлагаемой модифицирующей добавки на основные технологические свойства формовочной смеси (табл. 4), включая свойства в неуплотненном состоянии при повышенной влажности (табл. 5), более выражено, по сравнению со смесью, содержащей модификатор МФЛ, а именно средний прирост (в процентах) составляет по текучести по ступенчатой пробе - 24 (20 - смесь с МФЛ);

прочности при сжатии во влажном состоянии - 22 (14 - смесь с МФЛ);

прочности при разрыве во влажном состоянии - 25 (19 - смесь с МФЛ) .

3. Модифицирующая добавка, как и МФЛ, обладает способностью к активации неактивированных бентонитов без добавления кальцинированной соды. При этом данная способность сильнее выражена у предлагаемой модифицирующей добавки .

4. Предлагаемая модифицирующая добавка, в отличие от модификатора МФЛ, не снижает максимальную прочность при сжатии во влажном состоянии, определяемую по технологической пробе (ГОСТ 28177-89), а также не оказывает отрицательного влияния на прочность в зоне конденсации влаги формовочной смеси на основе натриевых и активированных бентонитов .

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модифицирующая добавка для глинистых связующих, включающая натриевую соль сульфометилированного новолака, являющегося продуктом реакции конденсации фенольного сырья с формальдегидом, и воду, отличающаяся тем, что содержит натриевую соль трехкольчатого сульфометилированного новолака, представляющего собой продукт реакции конденсации двухатомного фенола пирокатехина с формальдегидом при соотношении реагентов 3:2, и дополнительно содержит полиэтиленгликоль при следующем соотношении компонентов, мас.%:

–  –  –

-5-






Похожие работы:

«Пояснительная записка. Перечень нормативных документов, используемых при составлении рабочей программы по чтению и развитию речи: Учебный план специальных (коррекционных) образовательных учреждений для обучающихся, воспитанников с отклонениями в...»

«ТАЙНИЦКАЯ Эльвира Викторовна СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ ДЕТСКОМУ НАСЕЛЕНИЮ НА УРОВНЕ ПЕРВИЧНОГО ЗВЕНА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ 14.02.03-Общественное здоровье и здравоохранение Автореферат диссертации на соискание ученой степени...»

«А. Ледяев, Школа прославления. 2-я сессия: Облечнные в Слово Божье, 13.05.14. Облечнные в Слово Божье Поклонники – это абсолютная Через поклонение передатся власть собственность Бож ья Благодарность – основа поклонения Поклонение предполагает "Открой уста, и Я наполню их соответствие...»

«Г.Ф. Онуфриенко Свет мой зеркальце, скажи. кто на свете всех смешнее? Клоун — одна из самых сложных и универсальных актёрских специализаций. Олег Попов, Карандаш, Леонид Енгибаров, Юрий Никулин — все мы помним эти великие имена. Но кто пришел им на смену, кто сегодня продолжает смешить публику, покоряя взрослые...»

«ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Классы _10 Учитель _Игнащенкова Н. В.Количество часов: Всего _34_ час; в неделю _1_ час . Практические работы: 7 Проектные работы: 2 _4_ часа Планирование составлено в соответствии с требованиями Федерального компонента государственного стандарта общего образования по информатик...»

«Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение Самарской области средняя общеобразовательная школа № 1 имени Героя Советского Союза Зои Космодемьянской г. О. Чапаевск Самарской области структурное подразделение "Детский сад № 9 "Гнёздышко" Тема: " Мнем...»

«МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ ДЕТСКАЯ ОБЩЕСТВЕННАЯ НЕПОЛИТИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗВЕДЧИКОВ-СКАУТОВ НОРС 185034, Республика Карелия, г. Петрозаводск, ул. Петрова 7Б тел. 8 (8142) 525156, +7 (921) 457 68 45, e-mail: nors-r@mail.ru, http://ja...»

«Согласовано _ Утверждаю_ Председатель профкома МАУДО "ДДТ" Директор МАУДО "ДДТ" Бородина Г.С. А.Р. Шайхисламов "" 201 г. Приказ № "" 201 г. АНТИКОРРУПЦИОННАЯ ПОЛИТИКА МАУДО "ДДТ"1. Общие положения 1.1. Настоящая Антикоррупционная политика (далее Политика) является базовым документом Муниципального автономного учреждения...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.