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Verfahren zum Herstellen fliessfähiger, selbsterstarrender Massen, insbesondere für Giesskerne und-formen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen fliessfähiger, selbsterstarrender Mas- sen, insbesondere für Giesskerne und-formen, bei dem ein Füllstoff, wie Quarzsand, mit Wasser und mit als Bindemittel dienendem Wasserglas vermengt wird und als Härtungszusatz Dikalziumsilikat oder dieses enthaltende Materialien sowie als Schaumbildner eine oberflächenaktive anionische oder nichtionogene Substanz beigemischt werden.
Die nach diesem z. B. in der franz. Patentschrift Nr. 1. 342.529 beschriebenen Verfahren erzeugten fliessfähigen Massen zeichnen sich durch erhebliche Vorteile aus, denn sie gestatten ein bequemes Füllen von Kernkästen, brauchen nicht verdichtet zu werden, erstarren an Luft selbsttätig und erlauben die Verwendung billiger Härter. Sie sind aber auch mit Nachteilen behaftet, denn das Ausschlagen der Kerne aus fertigen Gussstücken begegnet Schwierigkeiten, die insbesondere bei Giessteilen von komplizierterer Gestalt ins Gewicht fallen. Überdies beträgt die nach Verlauf 1 h erreichte Druckfestigkeit dieser Massen nur 1, 5 bis 2 kp/cm und liegt damit niedriger als für das Lagern, Befördern und Zusammensetzen der Kerne notwendig oder zumindest wünschenswert ist.
Auch hat sich gezeigt, dass beim Herstellen von Kernen von komplizierter Gestalt und mit vorspringenden Teilen die letzteren beim nachfolgenden Zusammenbau zum Absplittern neigen. Ausserdem ist die Erstarrungszeit (40 bis 50 min) bei nach dem bekannten Verfahren erzeugten Massen für ihre Anwendung bei Massenfertigung zu gross, weil sie den Giessereiprozess ungebührlich verlängert.
Ziel der Erfindung ist die Vermeidung der aufgezählten Nachteile. Dieses Ziel lässt sich mit einem Verfahren der eingangs umrissenen Art erreichen, bei dem erfindungsgemäss zusätzlich als Abbindebeschleuniger bei der Erzeugung von Furanharz anfallendes Teerwasser zugesetzt wird. Nach diesem Verfahren hergestellte fliessfähige Massen zeichnen sich durch hohe Festigkeit in erstarrtem Zustand sowie durch hohe Erstarrungsgeschwindigkeit aus und gewährleisten ein leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gussstücken.
Das ein nunmehr nutzbringend verwertbares Abfallprodukt darstellende Teerwasser, welches diese Verbesserungen bewirkt, ist eine wässerige Lösung mit einem Gehalt von 10 bis 15 Gew.-% an aktiven Furfurylalkohol-, Methylalkohol-, Furfurol- und Formaldehydgruppen, welche das Bindevermögendes Wasserglases bedeutend steigern.
Die Erfindung hat gezeigt, dass es vorteilhaft ist, das Teerwasser in einer Menge von 0, 3 bis 1 Gel.-% des Gesamtgemisches zuzusetzen.
Es ist empfehlenswert, zuerst die trockenen Gemischkomponenten, nämlich Sand und den Härtungszusatz zu vermengen und hierauf diesem Gemenge ein flüssiges Gemisch der andern Komponenten, nämlich aus Wasser, Wasserglas, Schaumbildner und Teerwasser beizumengen.
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Bei dieser Arbeitsweise lässt sich ohne vermehrten Arbeitsaufwand eine bessere Homogenität der Masse und insbesondere des Härtungszusatzes erreichen. Versuche haben gezeigt, dass die durch Zugabe von Teerwasser erzielbaren Verbesserungen bedeutend sind. Im Durchschnitt kann mit einer. Steige-
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Ausserdem wird der Erstarrungsprozess der Masse um das 1, 5 bis 2-fache beschleunigt und diefür das Ausschlagen der Kerne erforderliche Zeit um 20 bis 30% verringert.
Bei Kernen und Giessformen aus erfindungsgemäss zusammengemischten Massen ist kein Warmtrocknen erforderlich und sie können bald nach ihrer Herstellung mit Metall um-bzw. ausgegossen werden.
Solche Giessformen und Kerne können zur Erzeugung von Gussstücken aus Stahl, Gusseisen und Nichteisenmetallen verwendet werden.
Die eingeführten schaumbildenden Stoffe können in Mengen zugefügt werden, die Hundertstel oder Zehntel Prozent des Formmassengewichtes betragen. Die Masse geht, nachdem sie einige Minuten durchgemischt wurde, aus einem wenig verformbaren in einen fliessfähigen Zustand über.
Als Schaumbildner werden oberflächenaktive anionische oder nichtionogene Stoffe benutzt.
Schäume der erforderlichen Zähigkeit und Beständigkeit liefern anionische Substanzen, die Alkylarylsulfonate, Alkylsulfonate und Alkylsulfate enthalten und durch Sulfurieren oder Sulfatierten von Veredelungsprodukten aus Erdöl und Schiefer oder auf synthetischem Wege gewonnen werden können.
Zu den für die Zwecke der Erfindung brauchbaren oberflächenaktiven nichtionogenen Schaumbildnern gehören hauptsächlich durch Anlagerung von Äthylenoxyd an organischen Verbindungen mit aktiven Wasserstoff erzeugte Substanzen.
Es können jedoch auch Schaumbildner verwendet werden, die aus der Gruppe oxyäthylierter Alkylphenole, Alkohole, Fettsäuren, aliphatischer Amine, Alkylnaphthole und Merkaptane gewählt sind.
Nachstehend sei zur Erläuterung der Erfindung ein Ausführungsbeispiel angegeben.
Zum Bereiten der Masse wurden verwendet :
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<tb>
<tb> Gew.-Teile
<tb> Füllstoff <SEP> : <SEP> Quarzsand <SEP> 95, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Bindemittel <SEP> : <SEP> Wasserglas <SEP> (Wasserlösung <SEP> von <SEP> Natriumsilikat),
<tb> Wichte <SEP> 1, <SEP> 48 <SEP> und <SEP> Modul <SEP> 2,7 <SEP> 6,0
<tb> Härtungszusatz <SEP> : <SEP> Dikalziumsilikat <SEP> in <SEP> Form <SEP> von <SEP> pulverartiger, <SEP> bei <SEP> der <SEP> Ferrochromerzeugung <SEP> anfallender <SEP> Schlacke <SEP> 5,0
<tb> Schaumbildner <SEP> aus <SEP> der <SEP> Klasse <SEP> der <SEP> anionischen <SEP> Stoffe <SEP> : <SEP> Alkylarylsulfonat <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> Abbindebeschleuniger <SEP> :
<SEP> Bei <SEP> der <SEP> Erzeugung <SEP> von <SEP> Furanharzen
<tb> gewonnenes <SEP> Teerwasser <SEP> 0,6
<tb> Wasser <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 2,0
<tb>
- Die Trockenbestandteile, wie nämlich der Quarzsand und die pulver artige, bei der Ferrochromerzeugung anfallende Schlacke, werden in einem Mörtelmischer bei 30 bis 60 Umdr/min während 1 bis 2 min gemischt. Dann wurden die flüssigen Bestandteile, nämlich das Wasserglas, der Schaumbildner, das Teerwasser und das Wasser, die vorher in einem eigenen Gefäss vermengt worden waren, in den Mörtelmischer eingebracht, und die flüssigen und die festen Mischungskomponenten 2 bis 3 min durchgemischt. In dieser Zeit ergab sich eine gute fliessfähige Masse.
Die Beweglichkeit solcher Massen ist so gross, dass sie unmittelbar in Kernkästen eingegossen bzw. mit ihr Modelle übergossen werden können, wobei keinerlei störende Hohlraumbildungen beobachtet werden.
Das Verfahren ist auch an andern Beispielen erprobt worden, wobei Wasserglas in Form einer Kaliumsilikat-Wasserlösung verwendet wurde. Auch in diesen Fällen hat sich ein Teerwasserzusatz in einer Menge von 0, 1 bis 1, 0 Grew.-% des Gesamtgewichtes als vorteilhaft erwiesen.