При длительном хранении стержня субпокровный разрыв становится всё более редко встречаемым, что указывает на увеличение срастания покровных слоёв. На месте субпокровного разрыва появляется характеризуемый более высокой прочностью смешанный разрыв или чисто когезионный тип разрыва. Вид смешанного типа разрыва различен и зависит от содержания растворителя в связующем. С изменением вида разрыва с субпокровного на когезионный сильно возрастает и прочность стержней. Основную роль в процессе увеличения прочности стержней при хранении играет процесс испарения (удаления) растворителя из зон его локальной концентрации и последующее срастание (сши­вание) слоёв связующего, имеющее химические и физические причины.

Еще одной крайне важной особенностью стержней, изготавливаемых по методу Колд-бокс-амин, является их высокая чувствительность к действию внешних факторов при хранении и окраске стержней. При окраске стержней, а также при их хранении в условиях повышенной влажности наблюдается значи­тельная потеря прочности. Гигроскопичности связующего системы Колд-бокс-амин способствует их открытая структура - крупноячеистый глобулярный ске­лет газоотвержденного полиуретана. Решающую роль в формировании прочно­сти связующего, подвергаемого воздействию влаги, оказывает степень сшивки глобул полиуретана. Высокое влияние степени сшивки на формирование проч­ности стержня, подвергаемому воздействию влаги, подтверждает тот факт, что степень разупрочнения стержней системы Колд-бокс-амин (имеющих крупно­ячеистый глобулярный скелет газоотвержденного полиуретана) гораздо пре­вышает разупрочнение стержней системы Пеп-Сет (имеющих крайне плотную глобулярную систему самоотвержденного полиуретана). Очевидно, что на сте­пень сшивки глобул полиуретана оказывают в первую очередь температура, при которой протекает реакция полимеризации связующего и скорость проте­кания реакции. С увеличением температуры и уменьшением скорости реакции степень сшивки увеличивается, а следовательно, повышается и стойкость стержней к влаге.

Крупноячеистая шаровая упаковка связующего системы Колд-бокс-амин позволяет объяснить высокую гигроскопичность стержней. В начальный мо­мент времени свежеизготовленные стержни благодаря наличию растворителя в связующем слабо подвержены вредному действию влаги. Прочность таких стержней практически полностью восстанавливается после окрашивания путём подсушки, разрыв таких высушенных стержней происходит по когезионному типу. Стержень, лишенный растворителя и подвергшийся воздействию влаги благодаря своей открытой структуре и наличию большого количества микротрещин в результате гидролиза связующего быстро теряет в первую очередь адгезионную прочность. Восстановить прочность таких стержней путем их под­сушки уже невозможно (связь между плёнкой связующего и наполнителя на­рушается необратимо), разрыв стержней осуществляется по адгезионному при­знаку. Таким образом, потеря прочности связующего во влажной атмосфере является вы­ражением общего воздействия нескольких параметров. Здесь играют роль ско­рость испарения растворителя, упрочнение сшивки глобул связующего и раз­рушение связующего вследствие гидролиза. Важна также температура и ско­рость отверждения стержня, т.к. от этих параметров зависит начальная степень сшивки глобул полиуретана.

Полученные в результате собственных исследований физико-механических характеристик газоотвержденного полиуретанового покрытия данные, подтверждают основные положения существующей теории прочности стержней системы Колд-бокс-амин, формируемой на основе исследования структуры полиуретанового связующего, проведенного немецкими специали­стами Бенишем и Лотцем.

Установлено, что между механизмом формирования прочности покрытия на основе полиуретанового связующего и механизмом формирования прочно­сти литейных стержней системы Колд-бокс-амин существует прямая связь. Ме­тоды исследования физико-механических свойств полиуретановых пленок мо­гут быть использованы для изучения свойств связующих материалов системы Колд-бокс-амин.

При проведении параллельных исследований реальных стержней и пле­нок покрытия установлено:

1. Прочность стержней системы Колд-бокс-амин в первую очередь зави­сит от состояния макро и микроструктуры связующего материала. В начальный момент времени после изготовления стержней наименее прочной областью стержня является подкорковая зона связующего.

Одновременно происходит дополнительное упрочнение микроструктуры связующего за счёт упрочнения связей между глобулами полиуретана. В результате воздействия влаги, благодаря открытой структуре связующего, снижа­ется адгезия связующего к кварцевому песку. Растворитель, содержащийся в подкорковой зоне, блокирует доступ воды к поверхности раздела связующее - наполнитель и позволяет в результате последующей сушки восстановить проч­ность стержня. Стержни, лишённые остаточного растворителя связующего, не могут быть защищены от вредного воздействия влаги и в результате неблаго­приятных внешних условий (или при их окраске) прочность таких стержней падает необратимо.

2. Температурный режим и другие параметры продувки оказывают значи­тельное влияние на состояние макро - и микроструктуры связующего, а следо­вательно и на прочностные показатели стержней системы Колд-бокс-амин.

Повышение температуры стержневой оснастки, стержневой смеси паро-газовой каталитической смеси, а также повышенное давление продувки приво­дят к значительному испарению растворителя связующего в момент изготовле­ния стержня. Это ведёт к уменьшению подкорковых зон растворителя. За счёт увеличения температуры объектов катализа увеличивается первичная степень сшивки глобул полиуретана. Стержни, изготовленные при таких режимах, об­ладают повышенной начальной прочностью, быстро набирают максимальную прочность при хранении их в условиях нормальной влажности. При окрашива­нии и/или хранении таких стержней в условиях повышенной влажности проис­ходит значительная потеря прочности, как правило, необратимая.

Пониженные же температуры объектов изготовления стержней системы Колд-бокс-амин ведут к образованию значительных подкорковых зон и к сни­жению прочности сшивки глобул полиуретана,

Начальная прочность таких стержней очень низкая, набор максимальной прочности требует значительного времени, конечная прочность стержней по­нижена за счет укрупнения скелета связующего. Окраска таких стержней за­труднительна по причине чрезмерного снижения прочности за счет ослабления и без того сильно развитых подкорковых зон.

3. Содержание растворителя в связующих материалах системы Колд-бокс-амин во многих случаях является фактором, определяющим прочность стержня. Стержни, изготовленные из обеднённой в результате каких-либо причин (длительного процесса смесеприготовления, длительного хранения смеси в условиях повышенных температур, многократного прохождения сжатого воздуха через слой смеси в пескодувном резервуаре при машинном способе изготовления стержней и пр.) смеси, характеризуется ослабленными в первую очередь адгезионными связями. За счет снижения текучести таких смесей ухудша­тся плотность набивки стержня. В результате недостаточной плотности таких стержней, а также присущей им невысокой адгезионной прочности связующего такие стержни сильно подвержены браку вследствие плохого надува, значите­лен брак по бою стержней вследствие их невысокой прочности. Повышена осыпаемость таких стержней. При окраске и/или хранении стержней в условиях повышенной влажности происходит сильное невосстановимое разупрочнение стержней.