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3esellschaft zur Foerderung der Forsohung tuf dem Gebiete der technischen Bhysik an der Eid- gentissischen Tecimischen Hochschule, : .PZurich.
Suisse
Pour fabriquer des moules de sable,, notamment aussi pour fabriquer des noyaux de moules permettant dobtenir des pièces en fonte à parois minces, on a l'habitude jusqu'à pré- sent d'ajouter au sable employé de petites quantités d'agents liants tels que. l'huile de lin, la dextrine, la mélasse, les lessives résiduaires de cellulose sulfitique, et(,,. puis de traiter les moules de sable, notamment les noyaux à des tempé-
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ratures su:f'fisa:
mr.1ent élevées poule que l'agent liant produise par séchage une solidification des mouleso
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, On a déjà aussi proposé d'ajouter comme agent liant des résines artificielles, par exemple des résines alkydes, des résines phénoliques ou des résines analogues. On n'a cependant pas encore réussi jusqu'à présent à obtenir avec ces produits de condensation des moules de sable utilisables industriellement. Ces moules n' ont pas donné de bons ré- sultats avant tout parée qu'il se produirait facilement à la surface des pièces fondues des croûtes qui donnaient un aspect mat et terne aux pièces obtenues.
En outre les noyaux obtenus avec les moules de sables contenant ces résines artificielles possèdent parfois des solidités insuffisantes.
La demanderesse a fait l'observation surprenante que, pour fabriquer des moules de sable, notamment des noyaux, les agents liants qui contiennent des produits de condensation al- débydiques d'aminotriazines sont particulièrement appropriée.
On ajoute avantageusement à ces agents liants d'autres substances qui augmentent l'élasticité; la plasticité et la solidité des moules, en particulier des noyaux, par exemple de la dextrine, de la lessive résiduaire de cellulose sulfi- tique, de la gomme de noyaux de cerises, de l'huile de pépins de raisins et des produits analogues.
Les substances additionnelles qui se sont montrées par- ticulièrement favorables sont celles qui contiennent des pro- duits de condensation aldébydiques de carbamides, en particu- lier de ]. 'urée Au lieu d'ajonter une résine carbamidique à la résine aminotriazinique, on peut aussi employer une résine mixte préparée soit en condensant séparément, soit en conden- sant ensemble les aminotriazines et les composés carbamidiques avec le formaldéhyde. @ On ajoutera, ces produits de condensation
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ou des agents liants contenant ces produits de condensation au sable de moulage en les mélangeant au sable sous forme de poudres Pour augmenter la plasticité du sable de moulage contenant l'agent liant, il peut être avantageux de le mé- lange? avec de faibles quantités d'eau.
Les quantités des produits de condensation aldéhydi- ques des aminotriazines qu'on ajoute au sable peuvent varier dans des limites assez larges. Dans bien des cas il suffit d'en ajouter des quantités de 1% du volume du sable. Dans d'autres cas il est avantageux d'élever cette quantité à quelques pourcents en volume du sable employé. Les quantités des autres substances à ajouter varient en général dans les mêmes limites que celles des produits de condensation des aminotriazines.
Les moules de sable qui contiennent les nouveaux agents liants et le oas échéant les autres substan- ces en quantités précitées, deviennent très solides par le traitement qu'ils subissent ensuite, soit à température ordi- naire, soit à chand, et peuvent être employés immédiatement pour le moulage sans traitement au four. La solidification du sable de moulage contenant les agents liants mentionnés est dû au durcissement des produits de condensation. Pour que ce durcissement s'effectue déjà à basse température et dans un court délai,il est avantageux d'ajouter à l'agent liant des acides ou des substances capables de former des acides, par exemple de l'acide formique, de l'acide phospho- rique, des sels d'ammonium d'acides forts, ou des produits analogues.
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Il s'est montré en outre avantageux d'éliminer des moules obtenus l'eau éventuellement ajoutée au sable pour le rendre plastique, ainsi que l'eau formée par le durcis- sement des produits de condensation ajoutées au sable,ou de lier cet eau, avant de couler les métaux fondus dans ces mouler.. A cet effet on ajoute des substances susceptibles de lier l'eau par voie chimique ou physique;, par exemple du pentoxyde de phosphore ou du silicagel.
Dans le premier cas cette addition a pour effet que par la fixation de l'eau il se forme un acide, ce qui provoque l'accélération voulue du durcissement dont on a parlé ci-dessus. On n'emploiera naturellement pas de substances basiques puisqu'il pourrait alors se produire à la température du coulage. entre certains constituants du moule de sable et ces adjuvants basiques.une réaction qui aurait pour effet une diminution de la résistan- ce du moule à la chaleur.
Les moules durcis peuvent enfin être enduits de noir de graphitée
Vis-à-vis des moules de sable connus, notamment de ceux prépares en employant de l'huile de lin comme agent liant,les moules obtenus suivant le procédé de la présente invention offrent les avantages suivants:
Il n'est pas nécessaire d'enduire les noyaux d'une couleur à l'eau de sorte que les moules peuvent être employés plus rapidement. On peut opérer avec du sable froid, ce qui protège les noyaux Le noyau ne devient pas mou au four et sa
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forme reste parfaitement constante, il conserve ses dimensions primitives même lorsqu'on chauffe le moule pendant longtemps à des températures élevées (par exemple 16 heures à 200 ).
Le noir de graphite peut être appliqué immédiatement après qu'on a déballe le moule puisque le nouvel agent liant des noyaux n'est pas hydrofuge comme l'est l'huila de lin. Dès que le noir de graphite a séché on peu couler le métal fondu dans le moule, sans qu'il soit nécessaire de soumettre le mou- le à un traitement au four. La perméabilité aux gaz des noyaux préparée avec le nouvel agent liant est plus grande que celle des noyaux dont le sable est lié avec de l'huile de lin.
Les surfaces de la pièce moulée sont très propres et n' ont besoin que d'un nettoyage sommaire. Etant donné la chaleur dégagée par le métal en fusion, 1 a agent liant est détruit et le sable des moules peut être ensuite très facilement enlevé.
D'une manière générale on peut encore faire remarquer que l'emploi d'un agent liant à l'état de pondre permet de tra- vailler plus proprement que lorsqu'on opère avec l'huile de lin qui est plus ou moins collante. En outre les agents liants synthétiques q@'on emploie dans le procédé de la présente in- vention ont des propriétés plus homogènes que l'huile de lin dont les propriétés, étant donné que c'est un produit naturel dépendent en bonne partie des conditions climatériques de l'année de récolte; l'huile de lin peut aussi présenter des phases d'oxydation très différentes; sa manière de se compor- ter peut donc varier dans de larges limites.
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Parmi les produits de condensation aldéhydiques des aminotriazines particulièrement appropriés pour le procédé de la pré-
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sente in'>.'entiG=n# Cn peut -nn"eol,2.sr nctaz'ùieùli le :.ïl""C1;.j..wItiS de 1".. du fOJ'."!i1aldéhyde avec la né1alnine, par exeople les pro- duits de condensation encore solubles dans l'eau ou. hydrophiles décrits au brevet belge No,. 4220129 du 19 juill$'t 1937 de la deror'3.dere asa mais on peut naturellement aussi enpioyer d'autres produits de condensation aldéhydiques de la série des aminotri-
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azinesp par exemple les produits décrits aux brevets .b-aa." nô.417.292 d-a 3 septembre 1936 et No423",925 du 4 @@tore 1937 de la demani eresse.
Les exemples suivants illustrent la présente invention a- toutefois la limiter. Le mode opératoire peut suivant les cas varier dans d'assez larges limites. Les quantités indiquées dans les exemples s'entendent en volume
Exemple l
Dans une machine mélanger le sable à moules, on mélange
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100 parties de sable qilattzeux pur d'nne tenaux en eau de 2% en volâmes avec environ
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2p8 à 3,3 parties d'un produit de condensation du formaldéhyde avec la mél8lm.ine durcisaablep soluble dans l'eau,, à l'état d'une poudra sèche\) préparé suivent les in-
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dictions du premier alillaa de l'exemple 1 du brevet #e l1Tot42..:
r29 précitée ainsi quoavec environ 295 parties deun produit de condensation du fomaldêi2yde ayeo 11ruTéog duroissab-le, encore soluble dans l'eau, à l'état d'twee poudre sèche:, et environ OÍ!12 parties diacide fo>*iq.xe ià 85%o L'addition des produits de condensation a liou, dès
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le début, celle de l'acide formique seulement au bout de 7 mi- nutes. La durée totale pendant laquelle on effectue le mélan- ge est d'environ 9 à 10 minutes. La masse est alors prête pour fabriquer les moules. Le traitement ultérieur est le même que pour la préparation des moules avec de l'huile de lin comme agent liant Le durcissement des moules peut avoir lieu à température ordinaire.
Il est fortement accéléré lorsqu'on chauffe ces moules dans un four à 200-220 C.
Dans les exemples suivants on donne d'autres mélanges qu'on peut traiter ensuite comme on l'a indiqué à l'exemple 1.
Exemple 2
On mélange comme on l'a indiqué à l'exemple 1 100 parties de sable quartzeux,
4 " du produit de condensation du formaldéhyde avec la mélamine mentionné à l'exemple 1,
0,4 " d'acide acétique concentré et 1,4 " d'eau.
Le mélange est durci soit en le ohauffant peu de temps au four à 200 - 2200soit en l'abandonnant longtemps à l'air, à température ordinaire.
Exemple
On mélange comme on l'a indiqué à l'exemple 1 100 parties de sable quartzeux
1 " du produit de condensation de formaldéhyde avec la mélamine mentionné à l'exemple 1,
1 " de dextrine,
0,24 " d'aoide formique à 85%
1,2 " d'eauo
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On durcit le mélange en le chauffant à 200-220 au four.
Les exemples suivants illustrent l'emploi de pro- duits additionnels déshydratants:
Exemple 4
On traite comme on l'a indiqué à l'exemple 1 100 parties de sable quartzeux,
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lp5 11 du produit de condensation du forl1aJ.déhyde avec la mélamine employé à l'exemple 1,
1 " du produit de condensation du formaldéhyde avec l'urée employé à l'exemple 1 0,25 " de pentoxyde de phosphore, 1,3 " d'eau.
Le durcissement des moules a lieu à température ordinaire.
Exemple-1
On traite comme on 1'a indiqué à l'exemple 1 100 parties de sable quartzeux, 1,5 du ,produit de condensation du formaldéhyde avec la mélamine suivant l'exemple 1,
1 " du produit de condensation du formaldéhyde avec l'urée de l'exemple 1, 0,25 " d'acide formique à 85%,
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z25 Il de ailicagel et 1,2 " d'eau,, Le durcissement des moules a lieu à l'air, à température ordi- naire.
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In order to manufacture sand molds, especially also to manufacture mold cores for obtaining cast iron parts with thin walls, it has hitherto been customary to add small amounts of binding agents to the sand used. such as. linseed oil, dextrin, molasses, sulphite cellulose residual liquors, and (,,. then to treat the sand molds, especially the kernels at temperatures-
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erasures su: f'fisa:
mr.1ent hens that the binding agent produces by drying a solidification of the molds
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It has also already been proposed to add as binding agent artificial resins, for example alkyd resins, phenolic resins or similar resins. However, it has so far not yet been successful in obtaining industrially usable sand molds with these condensation products. These molds did not give good results, primarily because crusts would easily occur on the surface of the molten pieces which gave a dull and dull appearance to the pieces obtained.
In addition, the cores obtained with sand molds containing these artificial resins sometimes have insufficient strength.
The Applicant has made the surprising observation that, for manufacturing sand molds, in particular cores, binding agents which contain aldehyde condensation products of aminotriazines are particularly suitable.
Other substances which increase elasticity are advantageously added to these binding agents; the plasticity and strength of the molds, in particular the pits, for example dextrin, sulphite cellulose waste liquor, cherry stone gum, grape seed oil and the like.
Additional substances which have been shown to be particularly favorable are those which contain aldebidic condensation products of carbamides, in particular]. Urea Instead of adding a carbamide resin to the aminotriazine resin, it is also possible to employ a mixed resin prepared either by condensing separately or by condensing together the aminotriazines and the carbamide compounds with formaldehyde. @ We will add these condensation products
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or binding agents containing these condensation products to the molding sand by mixing them with the sand in the form of powders. To increase the plasticity of the molding sand containing the binding agent, it may be advantageous to mix it? with small amounts of water.
The amounts of the aldehyde condensation products of the aminotriazines which are added to the sand can vary within fairly wide limits. In many cases it is sufficient to add quantities of 1% of the volume of the sand. In other cases it is advantageous to increase this amount to a few percent by volume of the sand used. The amounts of the other substances to be added generally vary within the same limits as those of the condensation products of the aminotriazines.
The sand molds which contain the new binding agents and, where appropriate, the other substances in the abovementioned quantities, become very solid by the treatment which they then undergo, either at ordinary temperature or at chand, and can be used. immediately for molding without baking. The solidification of the molding sand containing the mentioned binding agents is due to the hardening of the condensation products. In order for this hardening to take place already at low temperature and within a short period of time, it is advantageous to add acids or substances capable of forming acids, for example formic acid, to the binding agent. phosphoric acid, ammonium salts of strong acids, or the like.
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It has also proved advantageous to remove from the molds obtained any water added to the sand to make it plastic, as well as the water formed by the hardening of the condensation products added to the sand, or to bind this water. , before pouring the molten metals into these molders. For this purpose, substances capable of binding water by chemical or physical means;, for example phosphorus pentoxide or silica gel, for example.
In the first case, this addition has the effect that by fixing the water, an acid is formed, which causes the desired acceleration of the hardening mentioned above. Basic substances will naturally not be used since it could then occur at the temperature of the casting. between certain constituents of the sand mold and these basic adjuvants, a reaction which would have the effect of reducing the resistance of the mold to heat.
The hardened molds can finally be coated with graphite black
With respect to known sand molds, in particular those prepared by using linseed oil as binding agent, the molds obtained according to the process of the present invention offer the following advantages:
It is not necessary to coat the pits with a water color so that the molds can be used more quickly. You can operate with cold sand, which protects the cores The core does not become soft in the oven and its
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shape remains perfectly constant, it retains its original dimensions even when the mold is heated for a long time at high temperatures (eg 16 hours at 200).
Graphite black can be applied immediately after unpacking the mold since the new core binding agent is not water repellent like linseed oil is. As soon as the graphite black has dried, the molten metal can be poured into the mold, without it being necessary to subject the mold to an oven treatment. The gas permeability of the cores prepared with the new binding agent is greater than that of cores whose sand is bound with linseed oil.
The surfaces of the molded part are very clean and need only a cursory cleaning. Due to the heat given off by the molten metal, the binding agent is destroyed and the sand from the molds can then be very easily removed.
In general, it can also be observed that the use of a binding agent in the laying state makes it possible to work more cleanly than when working with linseed oil, which is more or less sticky. In addition, the synthetic binding agents which are employed in the process of the present invention have more homogeneous properties than linseed oil, the properties of which, since it is a natural product largely depend on the conditions. climatic of the harvest year; Linseed oil can also exhibit very different oxidation phases; his manner of behaving can therefore vary within wide limits.
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Among the aldehyde condensation products of aminotriazines which are particularly suitable for the pre-
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feels in '>.' entiG = n # Cn can -nn "eol, 2.sr nctaz'ùieùli le: .ïl" "C1; .j..wItiS de 1" .. du fOJ '. "! i1aldehyde with the ne1alnine, for example the condensation products still soluble in water or hydrophilic described in Belgian patent No. 4220129 of July 19, 1937 of the deror'3.dere asa, but it is naturally also possible to use it. other aldehyde condensation products of the aminotri- series
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azinesp for example the products described in patents .b-aa. "No. 417,292 of September 3, 1936 and No. 423", 925 of the Applicant's 4 @@ torus 1937.
The following examples illustrate the present invention but limit it. The operating mode may vary within fairly wide limits depending on the case. The quantities indicated in the examples are understood as volume
Example l
In a machine mix the sand with molds, we mix
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100 parts of pure qilattzous sand of tenals in water of 2% by volume with approximately
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2p8 to 3.3 parts of a condensation product of formaldehyde with the water-soluble hardenable mixture, in the form of a dry powder \) prepared follow the instructions
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dictions of the first alillaa of example 1 of patent #e l1Tot42 ..:
r29 above as well as with about 295 parts of a condensation product of duroissable formaldehyde ayeo 11ruTéog, still soluble in water, as a dry powder :, and about 12 parts diacid fo> * iq.xe i to 85% o The addition of condensation products to liou, from
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the beginning, that of formic acid only after 7 minutes. The total time during which the mixing is carried out is about 9 to 10 minutes. The mass is then ready to make the molds. The further processing is the same as for the preparation of the molds with linseed oil as a binding agent. Curing of the molds can take place at room temperature.
It is greatly accelerated when these molds are heated in an oven at 200-220 C.
In the following examples, other mixtures are given which can then be treated as indicated in Example 1.
Example 2
100 parts of quartz sand are mixed as indicated in Example 1,
4 "of the condensation product of formaldehyde with melamine mentioned in Example 1,
0.4 "of concentrated acetic acid and 1.4" of water.
The mixture is hardened either by heating it for a short time in the oven to 200 - 2200 or by leaving it in the air for a long time at ordinary temperature.
Example
100 parts of quartz sand are mixed as indicated in Example 1
1 "of the condensation product of formaldehyde with melamine mentioned in Example 1,
1 "of dextrin,
0.24 "85% formic acid
1.2 "of water
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The mixture is hardened by heating it to 200-220 in the oven.
The following examples illustrate the use of additional dehydrating products:
Example 4
100 parts of quartz sand are treated as indicated in Example 1,
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lp5 11 of the condensation product of forl1aJ.déhyde with melamine used in Example 1,
1 "of the condensation product of formaldehyde with urea used in Example 1, 0.25" of phosphorus pentoxide, 1.3 "of water.
The molds harden at room temperature.
Example-1
100 parts of quartz sand, 1.5 of the condensation product of formaldehyde with melamine are treated as indicated in Example 1 according to Example 1,
1 "of the condensation product of formaldehyde with the urea of Example 1, 0.25" of 85% formic acid,
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z25 µl garlic gel and 1.2 "water, The molds harden in air at room temperature.
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