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Es ist bekannt, Quarzsand mit aromatischen Di- und Triisocyanaten und Lösungen von Phenolformaldehydharzen, deren Phenolkerne Methylol-Gruppen besitzen, zu vermischen, die Mischungen in Kernkästen einzubringen und in diesen mit triäthylaminhaltigem Inertgas, wie triäthylaminhaltigem Stickstoff, zu begasen. Das Triäthylamin katalysiert die Reaktion der Isocyanato-Gruppen mit den Methylol-Gruppen zu Urethan-Gruppen. Das so entstehende Polyurethan bindet den Quarzsand zu festen Formteilen, die den Kernkästen entnommen werden können. Ein Nachteil dieser Arbeitsweise ist die zeitlich begrenzte Verarbeitbarkeit der Mischungen. Die zum Polyurethan führende Reaktion setzt bereits beim Anmischen und nicht erst unter dem Einfluss des Triäthylamins ein.
In den Giessereien müssen daher häufig angemischte Formmassen teilweise weggeworfen werden, weil sie vor dem Festwerden nicht mehr vollständig verarbeitet werden konnten. Ein weiterer Nachteil der bekannten Arbeitsweise sind die Explosions-, Vergiftung-un Verätzungsgefahren beim Umgang mit Triäthylamin und dem triäthylaminhaltigen Inertgas.
Um die letztgenannten Gefahren zu verringern, jedoch nicht völlig auszuschliessen, ist bereits vorgeschlagen worden, nicht mit triäthylaminhaltigem Inertgas, sondern mit Wasserdampf oder wasserhaltigem Aerosol zu begasen und das Triäthylamin bzw. allgemein tertiäre Amine in der Sandmischung unterzubringen, wobei die Sandmischung Polyester an Stelle der Phenolformaldehydharze und ausserdem Isocyanate enthalten soll. Durch das Zuführen von Wasser soll unter dem katalytischen Einfluss der in der Sandmischung enthaltenen tertiären Amine Polyharnstoff entstehen, und die aus der Sandmischung geformten Giessereiformteile sollen fest werden.
Bei der Erprobung dieses Vorschlags zeigte es sich jedoch, dass sich die Eigenschaften einer derartigen Sandmischung unmittelbar nach dem Anmischen sehr schnell verändern und dass der beabsichtigte Verfestigungseffekt zu gering ist, um ausformbare oder gar abgiessfähige Formteile zu erzeugen.
Die Erfindung schliesst die obengenannten Gefahren völlig aus, indem auf tertiäre Amine verzichtet und der Nachteil der genannten zeitlichen Begrenzung der Verarbeitbarkeit behoben wird.
Die Erfindung betrifft demnach zum Herstellen von Giessereiformteilen bestimmte Formmassen, die im wesentlichen aus Sand bestehen, dem kleine Mengen eines durch Wasser härtbaren mehrfunktionellen Isocyanats als Bindemittel eingemischt sind ; die erfindungsgemässen Formmassen sind dadurch gekennzeichnet, dass die mehrfunktionellen Isocyanate Phosgenierungsprodukte von Kondensationsprodukten aus aromatischen Aminen und Aldehyden, vorzugsweise aus aromatischen Aminen, Aldehyden und Phenolen sind.
Das zugeführte Wasser reagiert pro Mol mit zwei Mol Isocyanato-Gruppen unter Abspaltung von einem Mol Kohlendioxyd und gleichzeitiger Ausbildung von (-NH-CO-NH-)-Gruppen, wobei wegen der Mehrfunktionalität der Isocyanate Polyharnstoffe bzw. Polyharnstoffderivate entstehen, die den Formlingen Festigkeit geben und somit aus den Formlingen feste Giessereiformteile werden lassen. Man sollte nun annehmen, dass das abgespaltene Kohlendioxyd das Gefüge der Formlinge auflockert. Dieses tritt jedoch nicht ein. Die Reaktion zwischen dem Wasser und den Isocyanato-Gruppen verläuft relativ schnell, so dass sich ein Katalysieren mit tertiären Aminen erübrigt. Im Bedarfsfall kann die Reaktion durch Wärme beschleunigt werden, wobei das Behandeln der Formlinge mit heissem Wasserdampf besonders zweckmässig ist.
Die erfindungsgemäss verwendeten organischen mehrfunktionellen Isocyanate sind Phosgenierungsprodukte von Kondensationsprodukten aus aromatischen Aminen und Aldehyden, vorzugsweise die Phosgenierungsprodukte von Cokondensationsprodukten aus aromatischen Aminen, Phenolen und Aldehyden.
Die organischen mehrfunktionellen Isocyanate werden, sofern sie zu viskos sind, in Form ihrer Lösungen zum Anmischen der Formmassen eingesetzt. Es werden Lösungsmittel verwendet, die mindestens ein begrenztes Lösungsvermögen für Wasser haben. Geeignet sind aromatische Verbindungen, Ketone, Äther, Ester oder
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Hydroxyl-Gruppen.
Beispiel a) Verfahren : Es wurde aus 4kg trockenem Quarzsand, 4 g Calciumstearat und 160 g des unter b) beschriebenen Bindemittels eine Formmasse angemischt. Ein Teil dieser Formmasse wurde unmittelbar nach dem Anmischen, ein anderer Teil nach dreistündiger Lagerung geformt. Es wurden jeweils 6 Biegestäbe nach DIN 52404 geformt und zwecks Behandlung mit Wasserdampf in der Form gelassen. Die Form war abweichend von DIN 52404 an der Oberseite mit einem Gaszuführungstrichter und an der Unterseite mit Schlitzdüsen versehen worden. über den Gaszuführungstrichter wurde 2 min lang Wasserdampf durch die in der Form befindliche Formmasse hindurchgeleitet.
Die Biegestäbe wurden jeweils unmittelbar nach dem Durchleiten des Wasserdampfes ausgeformt, 1 h gelagert und dann nach DIN 52404 auf Biegefestigkeit geprüft. b) Bindemittel : 200 g Phenol, 180 g 37% ige wässerige Formaldehydlösung und 100 g 5% ige wässerige Natriumhydroxydlösung wurden 1 h unter Rückfluss gekocht. Dann wurde mit Oxalsäure neutralisiert und bei Rückflusstemperatur innerhalb von 30 min 65 g Anilin zugetropft und weitere 3 h auf Rückflusstemperatur gehalten. Nach Abtrennen der wässerigen Phase wurde durch Hochheizen bis auf 1350C völlig entwässert und nicht umgesetztes Anilin abgetrieben. Das braune Harz wurde als 20% igue Lösung in einem Gemisch aus Cyclohexanon, Benzol, Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol phosgeniert. Eine vom Lösungsmittel befreite Probe des
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