203900. lajstromszámú szabadalom • Katalizátor kompozíció furángyantás öntőformák és magok előállításához, és eljárás öntőformák és magok készítésére
1 HU 203 900 B 2 A találmány tárgya katalizátor-kompozíció öntőformák és magok előállításához, valamint eljárás öntőformák és magok készítésére. Az öntészeti gyakorlatban, ill. a műgyantakötésű mag és formakészítés technológiájában általánosan ismert, hogy a tűzálló szemcséket keverőberendezésben folyékony műgyantával vonják be, és savkatalizátor segítségével hideg szerszámban szilárdítják meg. Ezt a technológiát no-bake eljárásnak nevezik. Amennyiben a megszilárdulást hőközléssel végzik, úgy ezen ismert technológiának a neve hot-box. Ezen eljárásokhoz alkalmas folyékony műgyanták önmagukban ismeretesek, ezek olyan modifikált gyanták vizes oldatait képezik, mint amilyenek pl. karbamid-formaldehid, a furfuril-alkohol-formaldehid-karbamid, a fenol-formaldehid, stb. gyanták oligomerjei. Ezen gyanták keményedését a technológiai gyakorlat által jól ismert savak, mint pl. a 75-84 t%-os H3P04, a 60 t%-os para-toluolszulfonsav-, a benzolszulfonsav-, a xilolszulfonsav-katalizátorok alkalmazásával érik el. A svájci 449 857 sz. szabadalmi irat alapján ismeretes, hogy a fenti célra elsősorban para-toluolszulfonsavat alkalmaznak, esetleg kénsavval vagy foszforsavval keverve. Ezzel a megoldással kívánják a gyanta kondenzációs melléktermékeként képződő vizet felfogni és a reakciót fékező hatását kompenzálni. Megítélésünk szerint a kénsav alkalmazása hátrányos, mert a nagy koncentrációjú savak általában, de a kénsav különösen képes a keményedő gyantafilmet roncsolni, és ezáltal annak rugalmassági modulusát csökkenteni vagy azt teljesen megszüntetni. Ezáltal a gyanta rugalmatlanná válik rideg és törésre hajlamos lesz. A foszforsav alkalmazását azért tartjuk hátrányosnak, mert az a gyanta karbamidkomponensének nitrogénjét ammónium-hidrogén-foszfát, vagy hidrogénfoszfátként köti meg, amely vegyületek a körfolyamatban folyamatosan regenerált műgyanta-homok keverékben rohamosan feldúsulnak, és ezáltal az öntőformák, magok öntésekor azokból az öntési hő hatására nagy mennyiségű N2-gáz szabadul fel, amely a folyékony fémbe hatolva okkludálódik, és a már jól ismert nitrogéngázra visszavezethető lyukacsos öntvény- selejtképződést hozza létre. Ismeretes továbbá az NSZK 1 926 663 sz. közzétételi irat alapján, hogy a gyorsan szilárduló műgyantás formázókeverékhez katalizátorként vízmentes para-toluolszulfonsavat használnak. Miután a szilárd sav nehezen és lassan oldódik, nem lehet homogén eloszlásban jelen a műgyantás formázókeverékben. Disszociációja pedig lelassul, ezáltal a proton lehasadását késlelteti, és a keményedő formán belül heterogén gyantaszilárdulást idéz elő. Ha a szilárd savat toluolban oldják az hidrofób karakterű lévén, tovább csökkenti az elektrolitos disszociációt, amely nélkül viszont nincs megfelelő katalizátorhatás. A fent említett megoldások több szempontból is hátrányosak, azonban abban a vonatkozásban azonosak, hogy kizárólag csak proton-donorként képesek jólrosszul működni, és összetételük által csupán a keményedési reakciót fékező polikondenzációs reakció egyik melléktermékeként képződő víz késleltető hatását kísérlik meg ellensúlyozni. A fent említett ismert megoldások megítélésünk szerint továbbá azért is hátrányosak, mert kémiai vegyületeik, ill. megfelelő molekulaszerkezeti adottságaik hiánya miatt nem képesek a polikondenzációs kémiai reakció másik rendkívül fontos melléktermékének a formaldehidgáz képződésének csökkentésére, vagy megszüntetésére hatni. Fenti okok miatt megoldatlan probléma maradt, hogy a szerves vagy szervetlen eredetű savkatalizátorok, amelyek csak kizárólag proton-donorként képesek működni, a polikondenzációs reakció gyorsításában nem alkalmasak a folyamat másik rendkívül káros melléktermékének a formaldehidgáz képződésének mérséklésére vagy megszüntetésére. A technika állásának ismertetése kapcsán hivatkozunk még az alábbi irodalmi forrásokra is: D. Boeniseh-t és R. Mollenk szerzőpáros [1. Aaehemi Rajna-Westfaliai Műszaki Főiskola Óntészeti Intézete közleményének „Giesserei”, 1977.17. sz. 429-437. oldal (1.)] „A hidegen szilárduló műgyanták hatásfoka befolyásolja a formarészek szilárdságát” c. fejezetben a szerzőpár megállapítja, hogy a víznek, mint kondenzációs reakcióterméknek a gyantaszilárdulás sebességére nézve nagyon kedvezőtlen a hatása, mert annak jelenléte, ha nem gondoskodnak időben a rendszerből való eltávolításról, azt jelentősen késlelteti, mert a fonmázóanyagban a gyantakötés hatásfokát rontja. Ugyanezen szerzőpár a Griesserei 60. 1973. No. 18. S. 569-573. (2.) számban megjelent cikkében többek között a következőket állapítja meg. „A légnedvességnek a gyantakötésű formázóanyagok szilárdságára kifejtett kedvezőtlen hatására vonatkozó vizsgálatok eredményei ismeretesek. Raszterelektronmikroszkópos felvételekkel bizonyítják, hogy a homokszemcsék közötti gyanta összekötő hidak különösen kedveztőlen körülmények esetén a kondenzvíz felvétele miatt egészen a habszerkezetig degeneráltak lehetnek. A szerzők szerint az ilyen gyantahidak hordképességének nincs számottevő jelentősége, a homok szilárdsága kicsi. Ilyen esetben még a nagyon jó minőségű gyanták szilárdsági hatásfoka is alacsony marad.” Megállapítják továbbá, hogy a gyantakötés „hatásfoka” alapvetően azáltal javítható, ha a kondenzvizet a reakció megkezdődése után nagyon rövid időn belül a formázóanyagból eltávolítják. Ellenkező esetben ez a „hatásfok” annál jobban romlik, minél tovább marad a formázóanyagban a kondenzvíz bezárt állapotban. A szerzők szerint ezt az állapotot az öntészeti gyakorlatban leghatásosabban, a kizsaluzási idővel lehet befolyásolni. A meleg levegővel történő formaátöblítés a kondenzátum eltávolítására és a reakció meggyorsítására a legjobb körülményeket biztosítja. Az említett szerzőpár a Giesserei 1979. 5. szám 105-112. (3.) „Besonderheiten Kalthärtender Furan und Phenolharze" c. cikkében többek között megállapítja, hogy a megszilárdulási reakcióra mindenfajta jelen lévő víz, így a homok víztartalma, a reakció során 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
