203900. lajstromszámú szabadalom • Katalizátor kompozíció furángyantás öntőformák és magok előállításához, és eljárás öntőformák és magok készítésére
1 HU 203 900 B 2 keletkező kondenzvíz, a levegő nedvességtartalma és a katalizátorként alkalmazott sav víztartalma is fékező hatással bír. Megállapították továbbá, hogy az alkalmazott sav mennyiségének olyan optimuma van, amely a maximális végszilárdsághoz szükséges. A szilárdság számszerű értékei azoknak a kémiai kötéseknek a számától és jellegétől függenek, amelyek az eredeti gyantamolekulák között még a formázóanyag tömörítése előtt létrejönnek. Az a savmennyiség, ami az egyes gyanták optimális értékű térhálósodásához szükséges, különböző gyanták esetében nagyon eltérő lehet. Megállapítják továbbá, hogy a tények ellentmondanak annak az általános felfogásnak, miszerint a sav térhálósodás közben, csak katalizátorként hat és nem használódik el, ezért a katalitikus hatást az eddigieknél differenciáltabban kell értelmezni. Végezetül megállapítják, hogy a nedvességtartalom a furángyanták szilárdságára sokkal kedvezőtlenebbül hat, mint a fenolgyantákéra. Összegezve a fent elmondottakat, megállapítható, hogy a hidegen és/vagy melegen szilárduló furángyantás formázás és magkészítéshez az eddigi technológiai gyakorlat szerint alkalmazott ismert szerves és szervetlen savkatalizátorok fizikai és kémiai tulajdonságai, ill. molekulaszerkezeti adottságai gátolták, hogy a polikondenzációs kémiai reakció sebességét jobban lehessen gyorsítani, ill. pontosabban szabályozni. Ennek egyik oka, hogy a furángyantaoldattal nem elég kompatibilsak, nehezen elegyednek vele, rosszul oldódnak benne. Másrészt azért, mert protondisszociáció konstansuk kicsi, következésképpen üzemi körülmények között a technológiai keverékrendszerekben rosszul disszociálnak. Fenti okok miatt a tűzálló szemcsék határfelületén kialakult furángyanta - katalizátorelegy-iétegben az időegység alatt disszociálódni képes hidrogénionok száma nagyon kevés. Ennek következtében a polikondenzációs reakció sebességének gyorsítására kezdetben kifejtett katalízisük hatásfoka nagyon gyenge. Mivel a reakció sebessége kezdetben nem számottevő, a folyamatot kísérő exoterm reakcióhőtermelő-képesség is kevés lesz, következésképpen a melléktermékként keletkező víz sem tud megfelelő gyorsasággal elpárologni a rendszerből. Ez a magyarázata annak, hogy a hidegszerszámban keményedő öntőformák, magok csak hosszú várakozási idők eltelte után képesek elérni a deformációmentes kiemeléshez szükséges technológiai szilárdságukat. Ezáltal a szerszámok lekötöttsége nő, a formázás és magkészítés termelékenysége csökken. Összefoglalva: az ismert savkatalizátorok azért bizonyulnak alapvetően alkalmatlannak találmányunk célitűzéseinek megvalósítására, mert:- lassan disszociálnak, nem elég erős proton-donorok, ezért alkalmazott mennyiségi jelenlétük növelése által nem lehet megfelelően szabályozni és gyorsítani a furángyanta polikondenzációs reakciójának sebességét;- hátrányos molekulaszerkezeti adottságaik révén csak savkatalizátorként hatnak a kötés közben felszabaduló formaldehiddel, vagy a furángyanta megfelelő, kőtőképes monomerjeivel nem képesek kémiai reakcióba lépni;- a polikondenzációs kémiai reakció lefutása közben viszonylag kevesebb exoterm reakcióhőt termelnek;- a foszforsav-katalizátor további hátránya, hogy kristályosodási hőmérséklete magas, télen bedermed, adagolhatatlanná válik, további hátránya, hogy a furángyanta karbamidkomponensének nitrogénjét különféle ammónium-foszfát-vegyületként megköti a tűzálló szemcsék felületein, e vegyületek a homok regenerálásakor feldúsulnak és a kritikus határkoncentráció elérése után az öntési hő hatására termikusán disszociálnak; a képződő nitrogén a folyékony fémben oldódik és lehűlés után a nitrogéngázra visszavezethető tűlyukacsos öntvénysejtet idéz elő. Célunk az öntészeti furángyantás formázás és magkészítés technológiájában a hidegen szilárduló, ún. nobake eljárásnál jelenleg alkalmazott 75-84 t%-os foszforsav-, vagy 60-65 t%-os para-toluolszulfonsav- és a 45-50 t%-os kénsav-katalizátorok fent ismertetett hátrányos tulajdonságainak a csökkentése, adott esetben megszüntetése és ezáltal:- a hidegen szilárduló furángyantás öntödei formázó- és maghomokkeverék-rendszerekben, ill. magokban a furángyanta keményedését kiváltó polikondenzációs kémiai reakció sebességének az ismert katalizátorok által elérhetőnél nagyobb mértékben való gyorsítása, pontosabb szabályozhatóságának biztosítása, az öntőforma és magkészítés termelékenységének a növelése, továbbá:- a polikondenzációs kémiai reakció lefutása közben felszabaduló, élettanilag káros hatású formaldehidgáz mennyiségének a csökkentése, továbbá:- a furángyantás formázó- és magkeverék-rendszerek tapadásának, ragadásának mérséklése, térkitöltőképességének növelése, formázhatóságának javítása, valamint- a találmány szerinti eljárással gyártott öntőformák és magok tűzálló szemcserendszerének, öntés utáni megfelelő regenerálhatóságának biztosítása. A találmányunkkal célunk továbbá a hot-box, vagyis a melegmagszekrényes eljárás szerint jelenleg használatos krezolos kénsav-katalizátoroldat hátrányos alkalmazástechnológiai tulajdonságainak a megszüntetése, és ezáltal:- a melegmagszekrényes módosított furángyantát tartalmazó maghomokkeverék-rendszerekben, ill. hotbox magokban a gyanta keményedését kiváltó, polikondenzációs kémiai reakció sebességének gyorsítása az ismert krezolos kénsav- katalizátoroldattal elérhető sebességgel szemben a pontosabb szabályozhatóság biztosítása, a magkészítés technológiai termelékenységének növelése, továbbá- a polikondenzációs reakció lefutása közben felszabaduló formaldehidgáz mennyiségének a csökkentése, továbbá- a jelenleg alkalmazott kb. 280 'C szerszámhőmérséklettel szemben kisebb kb. 227 "C hőmérsékletű magszerszám használatával nagyobb ter-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
