Способ послойного формирования формованных изделий при помощи системы связующего на основе новолака и полиуретана - RU2019105212A
Код документа: RU2019105212A
Формула
1. Способ послойного формирования изделий, включающий по меньшей мере следующие стадии:
a) предоставление смеси формирующих материалов, содержащей по меньшей мере:
один новолак в качестве твердого вещества
и один изоцианатный компонент, содержащий полиизоцианат;
b) распределение слоя смеси формирующих материалов с толщиной слоя от 0,05 мм до 3 мм;
c) нанесение печатью на выбранные участки слоя первого растворителя, причем первый растворитель по меньшей мере частично растворяет новолак; и
d) многократное повторение стадий b) и с).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смесь формирующих материалов дополнительно содержит основной формовочный материал в виде частиц, предпочтительно огнестойкий основной формовочный материал, причем огнестойкий основной формовочный материал предпочтительно содержит кварцевый песок, циркониевый песок или песок хромовой руды, оливин, вермикулит, боксит, шамот, стеклянные бусы, стеклянные гранулы, алюмосиликатные полые микросферы и их смеси.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что новолак представлен в виде свободнотекучего твердого вещества в виде частиц со средним диаметром от 0,1 мкм до 700 мкм, предпочтительно от 0,5 мкм до 550 мкм и особенно предпочтительно от 1 мкм до 300 мкм.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что основной формовочный материал по меньшей мере частично покрывают новолаком, предпочтительно при отсутствии гексаметилентетрамина.
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что основной формовочный материал покрывают новолаком в виде кронинг-песка в присутствии гексаметилентетрамина в количестве от более 0 до 10 вес. %, предпочтительно от 0,05 до 8 вес. %, особенно предпочтительно от 0,1 до приблизительно 5 вес. % и особенно предпочтительно от приблизительно 0,15 до 3 вес. % относительно новолака.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что изоцианатный компонент необязательно присутствует в виде твердого вещества в виде частиц, жидкости или раствора во втором растворителе.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полиизоцианат имеет среднюю функциональность изоцианатных групп на молекулу, превышающую или равную 2, и предпочтительно представляет собой ароматический или алифатический диизоцианат, в частности 2,2'-метилендифенилизоцианат, 2,4'-метилендифенилизоцианат, 4,4'-метилендифенилизоцианат или их смеси, и, в частности, выбран из: полиметилендифенилизоцианатов, таких как 2,2'-метилендифенилизоцианат, 2,4'-метилендифенилизоцианат и 4,4'-метилендифенилизоцианат, толуол-2,4-диизоцианат, толуол-2,6-диизоцианат, модифицированные уретдионом, уретонимином или карбодиимидом варианты, в частности полиметилендифенилизоцианаты, такие как 2,2'-метилендифенилизоцианат, 2,4'-метилендифенилизоцианат и 4,4'-метилендифенилизоцианат или их смеси, или их модифицированные карбодиимидом или уретонимином варианты.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что второй растворитель представляет собой органический неполярный растворитель, содержащий алифатические и/или циклоалифатические углеводороды с 5-15 атомами углерода или ароматические углеводороды с 6-15 атомами углерода и их смеси, и предпочтительно представляет собой диизопропилнафталин, алкилбензолы или нафта-растворитель или их смеси.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый растворитель представляет собой органический растворитель, предпочтительно органический апротонный растворитель, содержащий 1-25 атомов углерода, предпочтительно 1-15 атомов углерода и особенно предпочтительно 1-10 атомов углерода или их смеси, и предпочтительно содержит связанный кислород в виде одной или более кето-, альдегидной и/или сложноэфирной групп, и, в частности, представляет собой сложный эфир, такой как диметилглутарат, диметилсукцинат или диметиладипат, сложный эфир угольной кислоты, такой как пропилен-, этилен- или диметилкарбонат, гамма-бутиролактон, триацетин, тетраэтилсиликат или их смеси.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый растворитель представляет полярный растворитель и имеет дипольный момент больше 0 дебаев, особенно предпочтительно больше 0,7 дебая и особенно предпочтительно больше 1 дебая.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый растворитель имеет вязкость (по Брукфилду, 25°С) 0-50 мПа⋅с, предпочтительно 0,1-40 мПа⋅с, особенно предпочтительно 0,2-30 мПа⋅с и особенно предпочтительно 0,5-20 мПа⋅с.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый растворитель имеет поверхностное натяжение при 20°С от 5 мН/м до 90 мН/м, предпочтительно от 10 мН/м до 80 мН/м, особенно предпочтительно от 15 мН/м до 75 мН/м и особенно предпочтительно от 20 мН/м до 70 мН/м.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый растворитель содержит катализатор для реакции уретана, причем катализатор растворен в растворителе.
14. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что катализатор растворен в первом растворителе, и этот раствор предпочтительно имеет вязкость (по Брукфилду, 25°С) 0-50 мПа⋅с, предпочтительно 0-50 мПа⋅с, предпочтительно 0,1-40 мПа⋅с, особенно предпочтительно 0,2-30 мПа⋅с и особенно предпочтительно 0,5-20 мПа⋅с.
15. Способ по любому из пп. 13 или 14, отличающийся тем, что катализатор представляет собой катализатор на основе третичного амина со значением pKB 3-11, предпочтительно значением pKB 4-11 и особенно предпочтительно значением pKB 5-11, является твердым, или жидким, или растворимым в первом растворителе при температуре окружающей среды (25°С), и катализатор на основе амина представляет собой, в частности, 4-фенилпропилпиридин, 2-этанолпиридин, N-этилимидазол, диметилциклогексиламин или гексаметилентетрамин или их смеси.
16. Способ по любому из пп. 1-12 и п. 15, отличающийся тем, что катализатор послойно наносят в виде части смеси формирующих материалов как свободнотекучее твердое вещество в виде частиц.
17. Способ по п. 2, отличающийся тем, что основной формовочный материал или огнестойкий основной формовочный материал имеет средний диаметр частиц от 30 мкм до 700 мкм, предпочтительно от 40 мкм до 550 мкм и особенно предпочтительно от 50 мкм до 500 мкм.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что более 80 вес. %, предпочтительно более 90 вес. % и особенно предпочтительно более 95 вес. % смеси формирующих материалов составляет основной формовочный материал, в частности огнестойкий основной формовочный материал.
19. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что новолак, изоцианатный компонент, первый растворитель и третичный амин используют, также независимо друг от друга, следующим образом:
от 0,3 до 20 вес. %, предпочтительно от 0,4 до 10 вес. %, особенно предпочтительно от 0,5 до 5 вес. % новолака относительно основного формирующего материала;
или, в случае, когда не используют основной формирующий материал, от 10 вес. % до 90 вес. %, предпочтительно от 20 вес. % до 80 вес. % и особенно предпочтительно от 30 вес. % до 70 вес. % новолака относительно смеси формирующих материалов;
от 10 до 500 вес. %, предпочтительно от 30 до 300 вес. % и особенно предпочтительно от 40 до 100 вес. % изоцианатного компонента относительно новолака; или, в случае, когда не используют основной формирующий материал, от 10 до 90 вес. %, предпочтительно от 20 вес. % до 80 вес. % и особенно предпочтительно от 30 вес. % до 70 вес. % изоцианатного компонента относительно смеси формирующих материалов;
от 20 до 300 вес. %, предпочтительно от 30 до 150 вес. % и особенно предпочтительно от 40 до 90 вес. % первого растворителя относительно новолака; и
0-10 вес. %, предпочтительно 0,05-8 вес. % и особенно предпочтительно 0,15-3 вес. % третичного амина относительно новолака.
20. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие стадии:
i) отверждение изделия после окончания послойного формирования в печи или посредством микроволновой печи, а затем
ii) удаление несвязанной смеси формирующих материалов из по меньшей мере частично отвержденной литейной формы.
21. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что печать выполняют при помощи печатающей головки с множеством сопел, причем сопла предпочтительно выполнены с возможностью отдельной выборочной регулировки, причем печатающая головка представляет собой, в частности, струйную печатающую головку с системой капельного напыления или пьезосистемой.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что печатающая головка выполнена с возможностью перемещения регулируемым образом компьютером по меньшей мере в одной плоскости, и сопла послойно наносят по меньшей мере первый растворитель.
23. Форма или сердечник, получаемые согласно способу по любому из предыдущих пунктов для металлического литья, в частности, для чугунного, стального, медного или алюминиевого литья.
24. Система компонентов для получения смеси формирующих материалов, содержащая следующие компоненты, отделенные друг от друга:
компонент (А) - новолак в виде свободнотекучего твердого вещества в виде частиц,
компонент (В) - изоцианатный компонент, содержащий второй растворитель и по меньшей мере один полиизоцианат с по меньшей мере двумя изоцианатными группами, растворенный во втором растворителе;
компонент (С) - первый растворитель, в котором третичный амин является растворимым и который по меньшей мере частично растворяет порошкообразный новолак, причем первый растворитель отличен от второго растворителя, и каждый из указанных ингредиентов компонентов содержится только в одном из компонентов.
25. Система компонентов по п. 24, отличающаяся тем, что в качестве другого компонента, отделенного от компонентов (А)-(С), система компонентов содержит:
компонент (D) - свободнотекучий основной формовочный материал в виде частиц, в частности свободнотекучий огнестойкий основной формовочный материал в виде частиц.
26. Система компонентов по п. 24 или 25, отличающаяся тем, что первый растворитель представляет собой органический апротонный растворитель, содержащий 1-25 атомов углерода, предпочтительно 1-15 атомов углерода и особенно предпочтительно 1-10 атомов углерода или их смеси, и предпочтительно содержит связанный кислород в виде одной или более кето-, альдегидной и/или сложноэфирной групп, и, в частности, представляет собой сложный эфир, такой как диметилглутарат, диметилсукцинат или диметиладипат, сложный эфир угольной кислоты, такой как пропилен-, этилен- или диметилкарбонат, гамма-бутиролактон, триацетин, тетраэтилсиликат или их смеси.
27. Система компонентов по любому из пп. 24-26, отличающаяся тем, что первый растворитель представляет собой полярный растворитель и предпочтительно имеет дипольный момент больше 0 дебаев, особенно предпочтительно больше 0,7 дебая и особенно предпочтительно больше 1 дебая.
28. Система компонентов по любому из пп. 24-27, отличающаяся тем, что первый растворитель имеет вязкость (по Брукфилду, 25°С) от 0 до 50 мПа⋅с, предпочтительно от 0,1 до 40 мПа⋅с, особенно предпочтительно от 0,2 до 30 мПа⋅с и особенно предпочтительно от 0,5 до 20 мПа⋅с.
29. Система компонентов по любому из пп. 24-28, отличающаяся тем, что первый растворитель имеет поверхностное натяжение при 20°С от 5 до 90 мН/м, предпочтительно от 10 до 80 мН/м, особенно предпочтительно от 15 до 75 мН/м и особенно предпочтительно от 20 до 60 мН/м.
30. Свободнотекучая смесь формирующих материалов, содержащая:
новолак в виде свободнотекучего твердого вещества в виде частиц,
изоцианатный компонент, содержащий по меньшей мере один полиизоцианат с по меньшей мере двумя изоцианатными группами, и
основной формовочный материал в виде частиц, предпочтительно огнестойкий основной формовочный материал,
причем новолак на носителе, таком как кронинг-песок, и основной формовочный материал в виде частиц могут образовывать компонент.
31. Смесь формирующих материалов по п. 30, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй растворитель, который растворяет полиизоцианат и отличен от первого растворителя.
32. Смесь формирующих материалов по п. 30 или 31, отличающаяся тем, что второй растворитель, новолак и изоцианатный компонент дополнительно характеризуются одним из пп. 1-31.
