Лако-красочные материалы — производство

Идея применения жидких смесей в литейном производстве является не новой. Уже в течение нескольких десятилетий из­вестно два технологических процесса, основанных на использо­вании смесей жидкой консистенции. Так, некоторое распростра­нение получил способ изготовления отливок из алюминиевых и магниевых сплавов в гипсовые формы. Сущность технологии со­стоит в следующем. Жидкую смесь готовят из сухих компонентов (песка, гипса, талька, цемента и пр.) и воды, взятых в весовом соотношении 2:1. Приготовленная смесь схватывается в тече­ние 4—7 мин. Затвердевшие формы проходят обработку в авто­клавах под давлением 1,0—1,2 ат в течение 6—8 ч. Затем формы выдерживают не менее 14—15 ч и сушат при 235—245° С в тече­ние 25—30 ч, а в отдельных случаях до 50 ч, после чего формы заливают металлом. Отливки, изготовленные в гипсовых формах, имеют повышенную точность размеров и хорошую (чистую) по­верхность. Однако этот способ не пригоден для отливки черных сплавов.

Известен способ точного литья в керамические формы, разра­ботанный Шоу в конце 40-х годов. Формы изготовляют из жидкой смеси на основе огнеупорного наполнителя и этилсиликатного связующего с добавкой гелеобразующего реагента. После затвер­девания их прокаливают в течение 2—8 ч при температуре 900— 950° С. Способом Шоу можно получать отливки из различных ви­дов сплава, в том числе из чугуна и стали. Из-за высокой стои­мости и большого расхода связующего этот способ находит при­менение, главным образом, для изготовления отливок небольшой массы специального назначения: штампов, кокилей, пресс-форм, предметов оснастки и др.

По указанным причинам оба названных способа получили крайне ограниченное распространение в литейном производстве, но их применение оправдано и экономически выгодно, когда ста­вится узкая специальная задача — получение отливок повышен­ной точности.

Очевидно, что доступная для широкой литейной практики тех­нология формо — и стсржнеобразования должна базироваться на использовании недефицитных дешевых исходных компонентов смеси и простоте изготовления стержней и форм.

Простейший способ получения смеси жидкой консистенции — резкое увеличение в системе жидкой фазы за счет повышенного расхода связующего или растворителя, например воды, или за счет того и другого одновременно. Однако этот способ неприемлем как по экономическим, так и технологическим соображениям. Не­обходим более эффективный способ разжижения смеси, позволяю­щий существенно снизить расход жидкой фазы и получить смесь с достаточно хорошей подвижностью. В этом плане интересно проанализировать существующие способы получения строитель­ных растворов и бетонов, а также опыт керамического произ­водства.

В строительной практике сравнительно давно известен способ повышения подвижности и улучшения удобоукладываемости бето­нов и строительных растворов, основанный на использовании гидрофобизующих и гидрофилизующих поверхностно-активных веществ (ПАВ) [7, 55, 69]. Последние дают также возможность значительно снизить водопотребность цементных растворов и бе­тонов. Так, при применении гидрофилизующих добавок водо­потребность бетона или цементного раствора может быть снижена примерно на 15—20%, а при использовании гидрофобизующих до­бавок— на 10—15%. С аналогичной целью применяют поверх- ностно-активные вещества и в керамическом производстве для приготовления шликеров. Хотя поверхностно-активные вещества и снижают водопотребность бетонов и строительных растворов, содержание в них водной фазы остается довольно большим — не менее 10% по отношению к сухим составляющим.

Известно также применение ПАВ и в литейном производстве для повышения текучести обычных пластичных смесей, главным образом с целью снижения усилий прессования при изготовлении форм под повышенным давлением. В данном случае речь идет о те­кучести смеси в общепринятом понятии, когда это определение характеризует способность смеси обеспечивать получение четкого отпечатка модели при механическом воздействии на смесь.

Ж. Пасселек и А. Семенов [Пат. 964785 (Франция) ] еще в в 1940 г. предложили применять для повышения текучести смеси с жидким стеклом смачивающие и диспергирующие поверхностно — активные вещества. Как они отмечают, это дает возможность значительно снизить давление прессования при изготовлении форм или при равном давлении прессования получать изделия с боль­шей плотностью. Смачивающее и диспергирующее вещество сни­жает поверхностное натяжение жидкости, способствует равномер­ному распределению связующего на частицах наполнителя, вслед­ствие чего можно значительно снизить содержание в смеси сили­ката натрия.

Сотрудники Харьковского политехнического института 115, ‘•э. А. с. 129293 (СССР)] предложили применять для получения жидкостекольных формовочных смесей с высокой текучестью син­тетические жирные кислоты фракций С, — С9 и низкомолекуляр­ные нафтеновые кислоты. По их мнению, эти вещества, являю­щиеся поверхностно-активными добавками, обладают смазываю­щей способностью и снижают силы трения между зернами формо­вочной смеси.

В. Ричардсом [98] описано применение смачивающих веществ в составе формовочных смесей и красок. Отмечается, что смачи­ватели позволяют повысить текучесть смесей или снизить в них содержание воды без потери текучести. Введение смачивателей в формовочные краски повышает их кроющую способность.

По данным А. И. Сапелкина, Л. П. Коваль и др. [А. С. 158664 (СССР) j, применение в составе смесей разработанного ими свя­зующего КО (кубовых остатков), содержащих синтетические жир­ные кислоты, значительно (на 30—40%) повышает текучесть фор­мовочных смесей.

Изучение и дальнейшее развитие рассмотренных способов поз­волило нам разработать эффективный способ перевода обычных пластичных формовочных смесей в жидкое подвижное состояние за счет применения в составах смесей поверхностно-активных веществ (ПАВ) с высокими пенообразующими свойствами и относительно небольшой, поддающейся регулированию устойчивостью пены. При этом жидкое состояние смеси достигается при низкой общей влаж­ности (около 4,5—5,5%). Такая смесь имеет хорошую подвиж­ность, достаточную для получения изделий свободной заливкой и характеризуется высокой газопроницаемостью.

Перевод смесей в жидкое состояние это лишь первая задача получения жидких самотвердеющих смесей.

Вторая, не менее важная задача состоит в разработке способов затвердевания, точнее самозатвердевания жидких смесей. Приме­нение для этой цели известных газообразных отвердителей за­труднено из-за низкой, практически нулевой газопроницаемости жидкой смеси сразу после приготовления, насыщенной замкну­тыми пузырьками пены, а также вследствие трудоемкости обра­ботки газообразными веществами больших объемов смеси при из­готовлении крупных стержней и форм. Наиболее перспективными и технологичными следует считать смеси, способные самозатверде­вать на воздухе в заданное время. В этом случае технология их применения может быть предельно простой.