Связующие материалы
Свойство краски сохранять собственную сплошность и прочно удерживаться на окрашенной поверхности по окончании удаления растворителя при обычных и повышенных температурах обеспечивается введением в ее состав связующих материалов. По П. П. Бергу различают три механизма образования прочности: удаление растворителя (высыхание связующего); затвердевание по окончании расплавления; химические процессы.
Упрочнение краски в следствии удаления растворителя при тепловой обработке проявляется, к примеру, в водных красках, содержащих глину либо жидкое стекло. Упрочнение красочного слоя в следствии затвердевания связующего по окончании нагрева до расплавления имеет место в красках, содержащих канифоль, битумы либо пеки.
Упрочнение слоя краски в следствии химических процессов отмечается при полимеризации связующего и химического сотрудничества разных компонентов покрытия. При высыхании полимерного связующего молекулы его объединяются в долгие цепи либо трехмерные сетки и образуют прочную пленку.
Кое-какие материалы полимеризуются при комнатной температуре на протяжении испарения растворителя (поливинилбутираль). Такие связующие для того чтобы весьма полезны, поскольку которые содержат их покрытия по окончании нанесения на окрашиваемую поверхность покупают прочность в малейший срок без тепловой обработки.
Другие же связующие материалы полимеризуются лишь при температуре 300—350° С. Следовательно, по окончании испарения растворителя процесс упрочнения красок еще не заканчивается и прочность покрытия не редкость недостаточной. В случае если связующее с повышенной температурой полимеризации входит в состав поджигаемой краски, то ее упрочнение может заканчиваться кроме этого скоро за счет теплоты сгорающего растворителя.
Примером успешного связующего для поджигаемых красок возможно пуль-вербакелит.
Учитывая условия работы упрочняющих, противопригарных и защитных покрытий литейных форм, к связующим предъявляют следующие требования: большое сохранение прочности при больших температурах заливки (термостойкость); термопластичность при температурах заливки и просушки форм, дабы не допустить растрескивание и отслаивание покрытия; минимальная газотворность; негигроскопичность.
При всем разнообразии известных связующих вряд ли возможно подобрать такое, которое удовлетворяло бы всем предъявленным требованиям, исходя из этого уровень качества связующих оценивают по соответствию его главным требованиям: большому сохранению прочности при больших температурах и газотворности.
Неорганические связующие. В качестве неорганических связующих для того чтобы используют формовочные глины, жидкое стекло, коллоидный кремнезем, натрий-алюмо-фосфаты и др.
Глины формовочные (ГОСТ 3226—65) — материалы из горных пород, состоящие преимущественно из тонкодисперсных частиц водных алюмосиликатов, талантливых в присутствии воды образовывать клейкие суспензии. По минералогическому составу глины классифицируются на каолиновые, гидрослюдистые, монт-мориллонитовые и полиминеральные.
В литейном производстве чаще используют каолиновые и монтмориллонитовые глины.
По соображениям сохранения прочности покрытия по окончании сушки форм глины как связующие для водных красок нужно выбирать прочносвязующие и самые термостойкие. В этом отношении предпочтение должно быть дано каолиновым глинам, каковые теряют связующую свойство лишь при нагреве более чем 300—400° С. Монтмориллонитовые глины как менее термостойкие использовать в красках для форм, просушиваемых при повышенных температурах, не рекомендуется, поскольку кое-какие сорта бентонитов теряют связующие особенности уже при нагревании до 200° С.
Глина в водных красках кроме связующего действия содействует седиментационной устойчивости суспензии. Но повышенное содержание глины увеличивает склонность покрытия к растрескиванию, пригару и отслоению.
Жидкое стекло (ГОСТ 8264—56) — водный раствор силикат-глыбы (силиката натрия растворимого). Силикат-глыба (ГОСТ 8263—56) представляет собой жёсткий аморфный сплав растворимого стекла состава R20 -mSi02 (где R — натрий либо калий, т — число молекул Si02, приходящееся на одну молекулу окисла R20).
Жидкое стекло производят трех марок: А — с модулем 2,00—2,30; Б — с модулем 2,31—2,60 и В — с модулем 2,61—3,00. Удельная прочность жидкого стекла около 2,5 кг/(смМ%).
Металлофосфатные связующие используют -для изготовление водных противопригарных красок в основном в сталелитейном производстве. Связующие фактически не выделяют газов при нагревании и прекрасно совмещаются с графитом, корундом, другими наполнителями и цирконом.
Алюмохромофосфатное связующее АХФС (ТУ 34-4620—73) по внешнему виду представляет собой вязкую темно-зеленую жидкость, прозрачную в узких слоях, без пузырьков и жёстких включений. Плотность 1,57 г/см3.
Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 30—80 с. Связующее содержит (% по массе): 32—39 Р206; 8— 10 А1203; 3,2—4,5 Сг203; до 0,9 Сг03. Водородный показатель Р’Н — 1. Связующее используют в сочетании с кислыми либо нейтральными наполнителями в основном для изготовление кокильных защитных клеёв и покрытий.
Разведение АХФС водой недопустимо.
Этилсиликат (ГОСТ 5.1174—71, ТУ 6-02-895—74) рекомендован для применения в литейном производстве в качестве связующего материала форм. Перед применением в качестве дисперсионной среды красок этилсиликат обрабатывают в две стадии: первая — гидролиз в присутствии катализатора (соляной кислоты) числом ОДЕ—0,20% по массе от количества растворителя на первом этапе и 15—17% воды от общей массы растворителя; вторая — разбавление гидролизованного раствора водой либо органическим растворителем до содержания в растворе 6—12% двуокиси кремния.
В приготовленный гидролизованный раствор этилсиликата вводят наполнитель. Связующее, приготовленное на воде, отверждают при нагреве.
Спиртовые растворы этилсиликата используют для быстросохнущих красок. Температура плавления выделяющегося при отверждении геля кремнезема близка к 1713° С.
Органические связующие. В университете неприятностей литья АН УССР создана классификация органических связующих, которая отражает большая часть требований, предъявляемых к связующим литейных покрытий.
Исходя из химической структуры связующих в состоянии температуры и связки термодеструкции, узнаваемые органические связующие поделили на три класса [48]: I — гетероатомные и карбоцепные предельные структуры — нетермостойкие (температура термодеструкции 185—380° С); II — карбоцепные непредельные, полимеризующиеся в трехмерную углеродную структуру — термостойкие (температура термодеструкции 250—500° С); III—элементоорганические связующие Si, Ti, Zr, образующие термостойкую окисную связку (средняя температура термодеструкции 600° С).
Связующие I класса владеют низкой температурой термодеструкции и относительно высокой газотворностью и ‘гигроскопичностью. Поглощение воды этими связующими из мокрого воздуха достигает 50% и более от массы связующего пленки, что быстро снижает прочность и повышает газотворность связующего, исходя из этого они не смогут быть рекомендованы для того чтобы, трудящихся в тяжелом тепловом режиме.
При разработке термостойких покрытий направляться отдавать предпочтение связующим II класса, и кремнийорганическим связующим. Характеристики органических связующих I и II классов приведены в табл.
14 и 15.
Связующие III класса являются элементоорганические соединения. Элементоорганическими именуют соединения, каковые содержат в собственном составе какой-либо элемент (металл либо металлоид), конкретно связанный с атомом углерода.
Среди многих элементоорганических соединений для того чтобы красок опробованы самые термостойкие крем-нийорганические смолы: полифенилсилоксановая (Ф-1), полиме-тилфенилсилоксановая (К-9) и полиметилсилоксановая (КМ-9К). Смолы Ф-1 и К-9 растворяются в ацетоне и растворителе № 646.
Смола КМ-9К растворяется кроме этого и в спирте. Для изготовление цирконовых красок на кремнийорганических смолах советуют вводить 3—5% связующего к массе циркона либо использовать 13—16%-ные растворы смол в выбранных растворителях.
Газотворность красок на кремнийорганических связующих не превышает газотворности простых спиртовых красок с поли-винилбутиралем. По стойкости при мгновенных нагревах они занимают промежуточное положение между красками, содержащими органическое связующее поливинилбутираль и неорганическое — жидкое стекло; лучше противостоят размывающему действию жидкого металла, нежели краски на органических связующих.
Свойства элементоорганических соединений как связующих для литейных красок еще далеко не изучены.
