Силаны в литейной промышленности

Dynasylan® применяется в качестве вспомогательного вещества для литейного производства как добавка к литейным смолам: Dynasylan® действует как промотор адгезии между неорганической поверхностью песка и органическим связующим веществом (например, фурановой смолой и фенольной смолой), а также как неорганическое связующее вещество для изготовления керамических литейных форм и стержней (прецизионное литье); система на основе этилсиликата.

Применение силанов  в процессах литья и формовки

Методы литья и формовки металлов:

  1. С применением силанов - литье в песчаные формы и прецизионное литье „Временные формы":

Органическое связующее,силан как добавка (аминосиланы, уреидосиланы, эпоксисиланы) -

  • Технология No-Bake (метод холодного отверждения)
  • Метод Кронинга (оболочковое литье)
  • Hot-Box (литье по горячему ящику)
  • Метод отверждения эфиром
  • Cold box (газообразное отверждение на основе полиуретана)
  • Отверждение с помощью SO2

Неорганическое связующее, система на основе этилсиликата (Dynasylan® 40, Dynasylan® AR, Dynasylan® XAR) -

  • Прецизионное литье (литье по выплавляемым моделям)
  • Прецизионное литье (с применением жидкого пластика UNICAST)

 

>>> Каталог силанов Dynasylan <<<

 

 

2.  Без применения силанов - постоянная форма, например,постоянная металлическая форма, литье в кокиль и т.п.

Органофункциональные силаны необходимы, для того чтобы при желаемом низком содержании связующего от 0,8 до максимум 4 % обеспечить необходимую прочность. В некоторых случаях без добавки силана к литейной смоле проводить процесс изготовления форм недопустимо.

Типичный состав материала формы, связанного синтетической смолой:

Примерный состав                     Значение 

Песок:                               98,988   вес %

Смола:                                 1        вес %

Силан:                               0,002     вес %

Силан используется преимущественно как добавка к смоле.

Функциональные силаны выстраивают молекулярный мост между органической матрицей (синтетическая смола) и  неорганической основой (песок).

Пример: Реакция аминосилана с фенольной смолой:

Модификация полимера

Атом кремния как центральный элемент силана может образовывать устойчивое соединение как с неорганическим веществом (песок), так и с органическим веществом (синтетическая смола),  и таким образом создавать устойчивое соединение между этими материалами, адгезия между которыми без применения силана условна или вообще отсутствует, а также обеспечивает защиту в условиях влажности (нуклеофильное замещение гидроксильной функции фенолом улучшает конечные свойства связующих веществ.)

Применение органических смол:
Система
No-Bake (метод холодного отверждения с применением фенольных и фурановых смол):

Кислотно-катализируемые фенольные и фурановые смолы с холодным отверждением  являются важными синтетическими связующими для литейного производства. Смолы, не модифицированные силанами, обеспечивают недостаточную прочность песчаных форм. С помощью силанов достигается повышение прочности более чем на 100-200 %. Специально разработанные сорта Dynasylan® 1505, 1506, 1411 могут способствовать повышению устойчивости при хранении этого продукта. Оптимизация смеси (см. график 2) показывает, что при увеличении силановой добавки в литейной смоле на 0,1-0,2 вес. % достигается достаточный эффект упрочнения.

Для специальных типов смол в технологиях No-Bake наряду с 1506 хорошие характеристики дают силаны Dynasylan® AMEO, AMEO-T, SIVO 214 и 1505.

 

2.3

 

 

>>> Каталог силанов Dynasylan <<<

 

 

 

Применение органических смолМетод Cold-Box (газообразное отверждение на основе полиуретана)

Система Cold-Box - это двухкомпонентная полиуретановая система с холодным отверждением путем насыщения газами, например, диметилэтиламина. Недостатком этого метода является высокая чувствительность к влаге. Применением Dynasylan® GLYMO может достигаться высокая влагоустойчивость. Так же эффективный для некоторых смол технологии Cold-Box Dynasylan® DAMO- T может уменьшать „bench-life" песка в смеси со смолой. В то время как аминосиланы могут добавляться исключительно в полиол-компонент Cold-Box-смолы, эпоксифункциональный Dynasylan® GLYMO может добавляться как в полиол-, так и в изоцианат-компонент. Разные смолы Cold- Box-технологии требуют подбора типа силана, чтобы достичь наилучших характеристик. Наряду с Dynasylan® GLYMO хорошие результаты могут дать также аминосиланы, например, Dynasylan® DAMO-T. Эффективность силанов существенно зависит от их доли в смеси.

Применение органических смолSO2-технология

Метод отверждения с помощью SO2:

Существуют два метода отверждения с помощью SO2. Они отличаются тем, что смесь кварцевого песка со смолой и перекисью может храниться длительное время. После формовки (например, с помощью пескострельной машины) производится отверждение путем насыщения газом SO2.

  • Связующее: ненасыщенный полиуретановый полимер.

Путем введения малых количеств газа SO2 начинается радикальная полимеризация. Это, в свою очередь, приводит к быстрому отверждению формовочного материала.

  • С применением фурана. Связующее: фурановая смола.

Вводимый газ SO2 в реакции с перекисью образует серную кислоту. Это, в свою очередь, ведет к реакции отверждения с фурановой смолой, имеющей кислую реакцию.

Применение органических смолОболочковое литье (литье по методу Кронинга)

Оболочковое литье, которое называется также методом Кронинга по имени своего изобретателя, дает возможность изготовления комплексных форм с интегрированными отверстиями для стержней. Для изготовления "Кронинг"- отливки служат формы и стержни из сухого песка, содержащего цирконий и покрытого слоем синтетической смолы. Части формы склеиваются и затем выполняется процесс литья. Связующая система по методу Кронинга дает возможность изготовления форм при очень высоком уровне влажности с помощью применения идитоловой смолы и гексаметилентетрамина в качестве отвердителя. Предварительная обработка песка с помощью Dynasylan® или добавка Dynasylan® в смолу может значительно повысить прочность (прочность на разрыв).

Применение органических смолHot-Box-система

Технология Hot-Box (литье по горячему ящику) – старейший метод изготовления литейных стержней с применением пескострельных машин. Методы Warm- Box и Hot-Box относятся к методам, в которых применяется горячее отверждение (180°C - 300°C). В отличие от метода No-Bake, отверждение формовочного материала производится в предварительно нагретом стержневом ящике. Формовочный материал изготавливается смешиванием кварцевого песка и смолы, например, фенольной или аминоальдегидной. В методе Hot-Box предпочтительной является предварительная обработка песка с помощью Dynasylan® или применения Dynasylan® в качестве добавки к смоле.

Применение органических смолМетод отверждения эфиром

Связующая система на основе эфира связана с применением сильно щелочных фенольных резолов, которые вводятся для отверждения путем замещения алкидными эфирами в форме жидкого эфира (альфа-сет) или газообразного метилформиата (бета-сет). Применение силанов является необходимым условием для достижения достаточной прочности. Эффективность продуктов Dynasylan® после длительного хранения смолы/силана снижается в общем незначительно. Влажность не влияет на прочность. Добавки около 0,2 - 0,3 вес. % в смолу достаточно.

Dynasylan® как добавка –рекомендации по литейным смолам

 

Важным является оптимальный подбор типа силана для системы смол как в отношении органофункциональной группы, так и в отношении дифункциональности или трифункциональности групп в кремнийсодержащих соединениях.

 

Литье по выплавляемым моделям (прецизионное литье):

  • Для каждой отливки изготавливается модель в форме детали, которую нужно произвести. Несколько моделей собираются в блоки, так называемые “елки”.
  • Затем “елки” погружаются в так называемый шликер. Шликер – это керамическая масса для изготовления оболочки формы. Затем смоченную в шликере модель обсыпают, например, песком с мелкозернистым цирконосиликатом и просушивают.
  • Окунание и обсыпание песком производится до тех пор, пока не сформируется оболочка формы достаточной стабильности для получения отливки. Таким образом, возникает оболочка с множеством слоев – до 16.
  • Для первых трех слоев часто используется шликер на основе Dynasylan® AR или Для остальных слоев применяется шликер с кремниевым золем.

Схема протекания процесса прецизионного литья:

Dynasylan® как связующее для прецизионного литья:

  • Dynasylan® AR и Dynasylan® XAR уже предварительно гидролизованы и могут применяться непосредственно как связующие
  • Dynasylan® 40 перед применением в качестве связующего следует специально гидролизовать (рекомендуемые рецептуры предоставляются по запросу).
  • Применение Dynasylan® AR / XAR / 40 в качестве связующего дает такие преимущества:
  • сокращение времени сушки (более высокая производительность)
  • стабильность суспензии / шликера
  • стабильное улучшение устойчивости оболочки.

 

 

Прецизионное литье с применением жидкого пластика UNICAST

  • Прецизионное литье применяется для изготовления керамических фасонных деталей и стержней. Метод заключается в изготовлении модели многократного использования, которая плоскостью разъема лежит на плите основания и окружена рамкой.
  • В модель заливается шликер из формовочной массы на основе Dynasylan® AR / XAR / 40, который быстро затвердевает благодаря добавке щелочных отвердителей. После короткого времени отверждения - около 10 минут -модель может удаляться без разрушения. Полученная керамическая форма нагревается и затем обжигается.
  • Пример рецептуры шликера:
  • 1000 г цирконового песка / цирконосиликата
  • 120 г Dynasylan® AR
  • 18 мл диэтаноламина / воды (1:2)

Dynasylan® как неорганическое связующее для прецизионного литья

 

>>> Каталог силанов Dynasylan <<<