Способ получения трехмерных многослойных формованных изделий - RU2019140899A
Код документа: RU2019140899A
Формула
1. Способ послойного формирования отвержденных трехмерных формованных изделий, где огнеупорный основной формовочный материал распределяют послойно с получением слоя основного формовочного материала и по меньшей мере один компонент связующего выборочно наносят с помощью печатающей головки послойно на слой основного формовочного материала отдельно от огнеупорного основного формовочного материала, и связующее содержит по меньшей мере два компонента:
a) смолистый компонент, содержащий фурановую смолу в качестве продукта реакции по меньшей мере альдегидного соединения, и фурфурилового спирта, и необязательно соединений, содержащих азот, и/или фенольных соединений, причем содержание азота в смолистом компоненте составляет менее 5 вес. %, и причем смолистый компонент содержит более 5 вес. % и менее 50 вес. % мономерного фурфурилового спирта относительно смолистого компонента, и
b) кислота в качестве каталитического компонента, и последовательность распределения по меньшей мере одного слоя основного формовочного материала и нанесения по меньшей мере одного компонента слоя связующего повторяется послойно.
2. Способ по п. 1, где или
(A) к распределяемому послойно огнеупорному основному формовочному материалу добавляют кислоту таким образом, что по меньшей мере огнеупорный основной формовочный материал и кислота образуют слой основного формовочного материала, и смолистый компонент наносят послойно с помощью печатающей головки на слой основного формовочного материала, или
(B) к распределяемому послойно огнеупорному основному формовочному материалу добавляют смолистый компонент таким образом, что по меньшей мере огнеупорный основной формовочный материал и смолистый компонент образуют слой основного формовочного материала, и кислоту наносят послойно с помощью печатающей головки на слой основного формовочного материала.
3. Способ по любому из пп. 1 и 2, где смолистый компонент содержит более 5 вес. %, предпочтительно более 10 вес. % и особенно предпочтительно более 15 вес. %, а также менее 50 вес. %, предпочтительно менее 45 вес. % и особенно предпочтительно менее 40 вес. % мономерного фурфурилового спирта.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, где смолистый компонент содержит более 15 вес. %, предпочтительно более 20 вес. % и особенно предпочтительно более 25 вес. %, а также менее 90 вес. %, предпочтительно менее 85 вес. % и, в частности, менее 80 вес. % фурановой смолы.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, где фурановая смола предпочтительно представляет собой продукт реакции фурфурилового спирта и формальдегида, а также при необходимости соединений, содержащих азот, таких как предпочтительно мочевина, причем предпочтительно мольное соотношение фурфурилового спирта и формальдегида составляет 1 или больше, предпочтительно от 1:0,2 до 1:0,9, предпочтительно от 1:0,2 до 1:0,8 и особенно предпочтительно от 1:0,3 до 1:0,7.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, где кислотный катализатор для получения продукта реакции формальдегида и фурфурилового спирта представляет собой кислоту со значением pKa 2,7-6, предпочтительно со значением pKa 3-5 и особенно предпочтительно молочную кислоту или адипиновую кислоту, а также их комбинации.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, где смолистый компонент содержит 0-25 вес. %, предпочтительно 1-20 вес. % и, в частности, предпочтительно 3–15 вес. % продуктов реакции формальдегида и мочевины.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, где соединения, содержащие азот, представляют собой мочевину, и/или количество соединений, содержащих азот, выбирают так, что общее количество азота в смолистом компоненте составляет менее 5 вес. %, предпочтительно менее 3,5 вес. % и особенно предпочтительно менее 2 вес. %.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, где общее количество воды в смолистом компоненте составляет не более 40 вес. %, предпочтительно не более 35 вес. % и особенно предпочтительно не более 30 вес. %.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, где смолистый компонент дополнительно содержит органический растворитель, который не является фурфуриловым спиртом с 1-25 атомами углерода, предпочтительно спиртами, в частности этанолом, причем количество органического растворителя не превышает количество 30 вес. %, предпочтительно количество 25 вес. % и особенно предпочтительно количество 20 вес. %.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, где смолистый компонент имеет вязкость (DIN EN ISO 2555, по Брукфильду, 25°C) от 2 мПа·с до 70 мПа·с, предпочтительно от 5 мПа·с до 60 мПа·с и особенно предпочтительно от 5 мПа·с до 50 мПа·с при 25°C.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, где смолистый компонент при 20°C имеет поверхностное натяжение от 10 мН/м до 70 мН/м, предпочтительно от 15 мН/м до 60 мН/м, особенно предпочтительно от 15 мН/м до 55 мН/м и особенно предпочтительно от 20 мН/м до 50 мН/м, что определено с помощью метода пластины Вильгельми с использованием тензиометра Krüss K100 для измерения силы отрыва при 20°C.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, где количество смолистого компонента составляет от 0,1 вес. % до 5,3 вес. %, предпочтительно от 0,3 вес. % до 4,3 вес. % и особенно предпочтительно от 0,5 вес. % до 3,1 вес. % относительно огнеупорного основного формовочного материала или от 0,1 вес. % до 5 вес. %, предпочтительно от 0,3 вес. % до 4 вес. % и особенно предпочтительно от 0,5 вес. % до 3 вес. % относительно смеси формовочного материала.
14 Способ по любому из предыдущих пунктов, где кислота, используемая для отверждения смолистого компонента, является органической или неорганической кислотой или их смесью со значением pKa при 25°C менее 4, предпочтительно со значением pKa 3,9 или меньше, предпочтительно со значением pKa менее 3 и особенно предпочтительно со значением pKa менее 1,5.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, где кислотный компонент связующего представляет собой пара-толуолсульфоновую кислоту, серную кислоту, или молочную кислоту, или их смесь.
16. Способ по любому из предыдущих пунктов, где количество кислоты составляет от 0,1 вес. % до 3,1 вес. %, предпочтительно от 0,1 вес. % до 2,6 вес. % и особенно предпочтительно от 0,1 вес. % до 2,1 вес. % кислоты относительно огнеупорного основного формовочного материала или от 0,1 вес. % до 3 вес. %, предпочтительно от 0,1 вес. % до 2,5 вес. % и особенно предпочтительно от 0,1 вес. % до 2 вес. % относительно смеси формовочного материала.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, где огнеупорный основной формовочный материал содержит одну или более составляющих из группы, состоящей из кварцевого песка, циркониевого песка, песка хромовой руды, оливина, вермикулита, боксита, огнеупорной глины, стеклянных шариков, стеклянных гранул, микросфер из силиката алюминия и их смесей.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, где огнеупорный основной формовочный материал имеет средний диаметр частиц от 30 мкм до 500 мкм, предпочтительно от 40 мкм до 400 мкм и особенно предпочтительно от 50 мкм до 250 мкм.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, где огнеупорный основной формовочный материал используют в количестве более 80 вес. %, предпочтительно более 90 вес. % и особенно предпочтительно более 95 вес. % относительно смеси формовочного материала.
20. Способ по любому из предыдущих пунктов, где кислоту добавляют к распределяемому послойно огнеупорному основному формовочному материалу, причем смесь получают из кислоты и основного формовочного материала предпочтительно при 10-45°C, и толщина слоя смеси, состоящей из кислоты и основного формовочного материала, составляет от 0,03 мм до 3 мм, предпочтительно от 0,03 мм до 1,5 мм, перед тем как выбранные участки смеси, состоящей из кислоты и основного формовочного материала, выборочно наносят путем печати со смолистым компонентом.
21. Способ по любому из предыдущих пунктов, где температура печатающей головки составляет от 20°C до 80°C.
22. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий, помимо прочего, следующие стадии:
i) после окончания послойного формирования отверждение изделия в печи или под воздействием микроволнового излучения, а затем
ii) удаление не нанесенной путем печати смеси, состоящей из кислоты или смолистого компонента и основного формовочного материала, из по меньшей мере частично отвержденной литейной формы.
23. Способ по любому из предыдущих пунктов, где печатающая головка имеет множество форсунок, причем форсунки предпочтительно выполнены с возможностью выборочного управления по отдельности, при этом печатающая головка представляет собой, в частности, струйную печатающую головку с системой капельного напыления или пьезосистемой.
24. Способ по любому из предыдущих пунктов, где печатающая головка выполнена с возможностью перемещения под управлением компьютера в по меньшей мере одной плоскости, и с помощью форсунок наносят по меньшей мере один компонент послойно, и/или печатающая головка является нагреваемой.
25. Форма или стержень, получаемые с помощью способа по любому из предыдущих пунктов, для литья металла, в частности, для литья чугуна, стали, меди или алюминия.
