Пропорционально снизился общий объем эмиссии токсичных веществ (фенола, формальдегида, оксида углерода и др.) на холодной и горячей стадии процесса.

Доля процессов, основанных на применении нагреваемой ос­настки, снизилась в среднем в 2,5 раза за последние 20 лет , лидирующее положение заняли смеси холодного отверждения, главным образом отверждаемые газообразными ами­нами.

Разработки принципиально новых связующих композиций существенно продвинуты в США (фирма «Ноrmel» по лицензии «General Моtors») и ФРГ (фирма «Laemре»), целью которых является создание таких связующих, которые не выделяли токсичных компонентов, об­ладали бы высокой прочностью и отличной выбиваемостью.

Связующее «GМВОND» General Моtors представляет продукт, образую­щийся при переработке животного сырья и содержащий в качестве связующей основы протеин. Отверждение смеси осуществляется в теплом ящике (120-140ºС), по кинетике и уровню прочности оно близко к фурановым смесям для горячих ящиков, смесь отлично выбивается.

Разработка «Laemре» - смесь с неорганическим связующим отверждается в микроволновом поле; скорость отверждения и прочность смеси по данным фирмы близка к параметрам процесса «Соld-bох». При погружении в воду свя­зующее полностью и быстро растворяется, что решает проблему выбивки.

И в первом и во втором случае смеси не имеют запаха и практически не выделяют при нагреве токсичных компонентов.

Всё изложенное свидетельствует о том, что в ближайшие 5-7 лет следует ожидать значительных усовершенствований в технологии изготовления стерж­ней в массовом и крупносерийном производстве.

Теоретические сведения о Cold-box-amin-процессе.

Cold-box-amin-процесс разработан в США в 1968 г. фирмой Ashland. Стержневая смесь содержит 100% кварцевого песка, 0,6 .0,8% фенольной смолы (СК1), 0,6. 0,8% полиизоцианата (СК2). После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пескострельным способом стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости - третичного амина (триэтиламина, диметиламина), с воздухом, и стержень приобретает начальную прочность, которая составляет 60% её конечного значения. Время продувки 2 5 с, далее 10 .20 с стержень продувают воздухом для его очистки от паров амина. Расход катализатора менее 1,5 г на 1 кг стержневой смеси. В результате взаимодействия компонентов связующего в присутствии катализатора (амина) образуется твердый полимер – полиуретан, который и обеспечивает высокую прочность стержня. Для подготовки, дозирования и подачи амина применяют специальные газогенераторы, которые испаряют амин, смешивают его с воздухом и подают в стержневой ящик.

Смесь амина с воздухом, после прохода через стержневой ящик, направляется в нейтрализатор, где полностью нейтрализуется разбавленной серной кислотой с образованием водорастворимой соли - сульфата аммония. Степень очистки воздуха в этой системе близка к 100%. Таким образом, весь тракт подачи амина полностью герметизирован, что обеспечивает безопасность процесса. При необходимости готовые стержни окрашивают противопригарной краской.

В России разработаны и производятся все необходимые для этого процесса материалы, которые прошли экспертные испытания в ФРГ, по качеству они не уступают продукции ведущих европейских и американских производителей, таких как Huttenes Albertus (ФРГ), Ashland (США), Furtenbach (Австрия) и др.

Процесс отверждения - полиприсоединение

а) полиуретановая смола + полиизоцианат = резольное связующее

б) резольное связующее + газообразный амин = полиуретан

Реакция между бензильно - эфирной смолой и изоцианатом происходит следующим образом:

Бензо-эфирная

смола

Изоцианат

Полиуретан

Описание материалов:

1) Бензильно - эфирная смола (орто-фенолный резоль)

Смолы, применяемые при процессе Cold-box-amin, являются конденсационного типа. Их изготовляют на основе фенолов и формальдегидов, а затем растворяют в эфирах или углеводородах. Реакция смол от нейтральной до слабо-кислой. Растворы смол окрашены по-разному. Их растворимость в воде ограниченная.

2) Изоцианаты

Изоцианат, применяемый при процессе Cold-box-amin,, является смесь из ди-фенил-метановый-4,4'-ди-изоцианата (мономера метил – ди изоцианата) и из полимера на основе метил-ди-изоцианата (функциональность полимера не менее чем 2), которые растворены в органической среде. Изоцианаты обычно поставляют в виде жидкостей коричневого или темно-коричневого цвета.

3) Амины

В качестве катализаторов при процессе Cold-box-amin применяют следующие амины:

- три-етил-амин (ТЕА);

- ди-метил-етил-амин (ДМЕА);

- ди-метил-изопропил-амин (ДМИА).

А также смеси из выше указанных типов с температурами испарения выше 35ºС.

Таблица 1 Основные физико-механические характеристики аминов