<EMI ID=1.1>
La présente invention concerne des liants composée contenant un silicate de métal alcalin s'utilisant, en particulier, pour la production des noyaux et moules de fonderie.
Il est de pratique courante d'utiliser des solutions aqueuses d'un silicate de métal alcalin et, en particulier, des solutions de silicate de sodium comme liants pour les sables destinés à la production des moules et noyaux
<EMI ID=2.1>
on poids d'un silicate de sodium présentant un rapport
<EMI ID=3.1> <EMI ID=4.1>
ge résultant ont façonné on un moule ou noyau. Du dioxyde
<EMI ID=5.1>
<EMI ID=6.1>
<EMI ID=7.1>
langé avec lo silicate do sodium ot le sable, puis le nouveau mélange est façonné en un moula ou noyau qui durcit au repos par une réaction chimique entre le durcisseur ot le silicate do sodium.
Un inconvénient do ces doux procédés ont qu'après la coulée, les soûles et noyaux sont difficiles à rompre ot détacher du métal coulé solidifié. Cet inconvénient peut
<EMI ID=8.1>
compliquée ot lorsque les soûles et noyaux sont utilisée
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
<EMI ID=12.1>
Parmi les agents de désagrégation qui ont été utilisés, il convient de citer les hydrates de carbone ot les matières en contenant comme les matières cellulosiques, les amidons et les sucres, par exemple le saccharose et le
<EMI ID=13.1>
Il est connu d'utiliser pour la fabrication des produits de papeterie, des compositions adhésives contenant un silicate de métal alcalin et une dextrine boratée (voir,
<EMI ID=14.1>
La dextrine boratée est produite par addition d'un borate de <EMI ID=15.1>
tion no conviendrait pas comme liant pour un sable do fonderie.
Il est par ailleurs connu suivant le brevet
<EMI ID=16.1>
<EMI ID=17.1>
telle addition est trop importante pour permettre la dissolu-
<EMI ID=18.1>
alcalin et lorsqu'il est utilisé en concentration plus faible pour l'ajustement du pH, le borax n'a d'effet utile que lorsqu'il est ajouté aux constituants de l'adjuvant. En outre, lorsqu'il est incorporé à l'adjuvant, l'hydrate de carbone ne conserve pas son identité en tant qu'hydrate de carbone.
La Demanderesse a découvert à présent que lorsque certains hydrates de carbone sont complexés avec certains sels comprenant des oxanions et spécialement avec des borates, les complexes résultants peuvent être utilisés avec avantage en association avec des liants pour .sables de fonderie comprenant des silicates de métaux alcalins"
L'invention a donc pour objet un liant composé en solution aqueuse obtenu par mélange :
(i) d'un silicate de métal alcalin,
<EMI ID=19.1>
<EMI ID=20.1>
de glycanes, les glycanitols, les glycanitols issus'd'oligosaccharides, les aonosaccharides et disaccharides et leurs dérivés, et
(iii) un oxanion de bore, d'étain, de germanium, de tellure ou d'arsenic pouvant former un complexe hydrosoluble avec l'hydrate de carbone.
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
<EMI ID=23.1>
<EMI ID=24.1>
(ii) d'un hydrate "Sa carbone sensiblement hydrosoluble choisi parmi les glycanes, les oligosaccharides issus
<EMI ID=25.1>
saccharides, les monosaccharides et dissaccharides et leurs dérivés, et
(iii) un oxanion de bore, d'étain, de germanium, de tellure ou d'arsenic pouvant former un complexe hydrosoluble avec l'hydrate de carbone.
Le silicate de métal alcalin préféré est le sili-
<EMI ID=26.1>
peut varier dans un domaine:étendu, par exemple de 2,0:1 à
<EMI ID=27.1> <EMI ID=28.1>
<EMI ID=29.1>
Des mélanges de deux hydrates de carbone ou davantage et/ou de deux oxanions ou davantage 'peuvent être utilisés.
Les glycanes sont des dérivés polymères de mono-
<EMI ID=30.1>
un cétose. Des exemples de glycanes sont les glucanes (polymères de glucose), les xylanes (polymères de xylose) et les glucoxylanes (copolymères de glucose et de xylose).
<EMI ID=31.1>
viennent pas pour les liants composés conformes à l'invention parce qu'ils ne sont pas hydrosolubles. Des glycanes appropriés sont disponibles sous forme de constituants des produits d'hydrolyse d'amidon ou de sirops de glucose.
<EMI ID=32.1>
dérivés de glycanes obtenus par rupturs acide, enzymatique ou autres de la liaison :les glycanes de départ. Des oligosaccharides issus de glycanes qui conviennent sont
<EMI ID=33.1>
se d'amidon ou de sirops de glucose.
Les glycanitols sont obtenus par réduction des glycanes. Le monosaccharide constitutif du glycane peut être un aldose ou un cétose. Pendant la formation d'un glycanitol, la configuration stéréochimique du radical terminal d'aldose ou de cétose substitué peut se conserver ou bien peut subir une conversion conduisant au dérivé d'alcool polyhydroxylé. Par exemple, la réduction d'un radical terminal réducteur substitué comme un radical terminal de glucose substitué dans une dextrine d'amidon peut se faire avec conservation de la configuration conduisant ainsi à un glucitol substitué
(comme le sorbitol) ou bien avec conversion en un mannitol substitué dans lequel la configuration de l'atome de carbone n[deg.] 2 est modifiée. Des glycanitols convenables sont disponibles sous forme de constituants de produits d'hydrolyse d'amidon hydrogénés.
Les glycanitols issus d'oligosaccharides sont obtenus par réduction des oligosaccharides eux-mêmes issus de glycanes et sont disponibles, par exemple sous forme de constituants de produits d'hydrolyse d'amidon hydrogénés. Des exemples d'autres glycanitols issus d'oligosaccharides sont les dérivés
de dissaccharides, comme le maltitol issu du maltose,
et le lactitol issu du lactose.
Des exemples de monosaccharides convenables sont notassent le glucose, le mannose et le fructose. Des exemples de disaccharides appropriés sont le saccharose, le maltose et le lactose.
Des exemples de dérivés de monosaccharides convena-
<EMI ID=34.1>
par exemple,par réduction du xylose.
Las matières contenant des hydrates de carbone disponibles dans le commerce, qui peuvent comprendre un ou plusieurs hydrates de carbone,conviennent. Des exemples en sent la mélasse provenant du raffinage du saccharose, le sérum provenant du traitement du lait, le sucre inverti ou partiellement inverti qui est un mélange de saccharose, de fructose et de glucose et les sirops de glucose précités.
Des dérivés d'hydrates de carbone dans lesquels la- structure est modifiée ailleurs qu'au radical terminal réducteur par des opérations telles que l'éthérification, l'estérification ou l'oxydation conviennent aussi. Des exemples de ces dérivés sont les sirops d'amidon oxydé, les esters d'amidon et les éthers carboxyalkyliques d'amidon.
Les hydrates de carbone préférés sont les hydrates de carbone stabilisés dont le pouvoir réducteur a été supprimé afin qu'ils acquièrent sensiblement la stabilité en milieu alcalin.
Les hydrates de carbone stabilisés peuvent être obtenus par hydrogénation ou par d'autres réactions qui font disparaître le pouvoir réducteur, par exemple l'éthérification, l'estérification ou l'oxydation ou bien par réaction avec l'urée ou un dérivé de l'urée.
Des exemples d'hydrates de carbone stabilisés
sont les glycanitols, les glycanitols issus d'oligosaccharides, les hexitols et les pentitols.
Les hydrates de carbone stabilisés préférés sont les produits d'hydrolyse d'amidon stabilisés que décrit le brevet belge <EMI ID=35.1>
L'équivalent de dextrose est défini comme étant le pouvoir réducteur, c'est-à-dire la teneur en sucre réducteur du pro- - - duit d'hydrolyse d'amidon à exprimer en D-glucose et sur base sèche. Le produit d'hydrolyse d'amidon peut être stabilisé
par oxydation sélective, par réaction avec l'urée ou un
dérivé de l'urée ou par hydrogénation. Le procédé préféré
est l'hydrogénation catalytique au moyen d'hydrogène. Après
la stabilisation, l'équivalent de dextrose du produit d'hy-
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
L'oxanion peut être apporté au liant composé sous <EMI ID=38.1>
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
<EMI ID=41.1>
sols à oxanion conduisant aux résultats les plus favorables et que ces sels sont à choisir par préférence parmi les solo à oxanion disponibles.
Le liant composé peut être ajouté à la matière ' particulaire par des additions distinctes de solutions aqueuses du silicate de métal alcalin, de l'hydrate de carbone ou du sol à oxanion, ou bien deux constituants quelconques ou les trois peuvent être mélanges au préalable.
<EMI ID=42.1>
aqueuse do l'hydrate de carbone ou avec le silicate de métal <EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
choisi en particulier dans le liant composé aqueux et peut
<EMI ID=46.1>
<EMI ID=47.1>
De préférence, la quantité d'oxanion on présence suffit pour complexer sensiblement tout l'hydrate de carbone.
<EMI ID=48.1>
en poids de silicate de métal alcalin, 3 à 27% en poids d'hy-
<EMI ID=49.1>
La constitution d'une combinaison particulière do silicate do métal alcalin, d'hydrate de carbone et d'oxanion dépend de différents facteurs, comme la nature de l'hydrate de carbone, le degré de solubilité mutuelle dos trois constat- <EMI ID=50.1>
différents avantages dans la fabrication dos moules et noyaux do fonderie.
Lorsque les moules et noyaux sont durcis par injection de dioxyde de carbone, l'injection du gaz peut
<EMI ID=51.1>
rante, ce qui permet une économie de dioxyde de carbone et diminue le risque d'un surgazage par rapport 0. d'autres liants silicates. En outre, les moules et noyaux ont davantage de résistance immédiatement après le traitement par le
<EMI ID=52.1>
leur augmentation de résistance" leur aptitude à l'effrittement, c'est-à-dire à la fragmentation et au dégagement des <EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
au moyen de ses sables sont influences par la teneur
<EMI ID=55.1>
On prépare trois liants composés comme décrit cidessous.
<EMI ID=56.1>
terre et ayant un équivalent do dextrose d'environ 30 avant
<EMI ID=57.1>
<EMI ID=58.1> <EMI ID=59.1>
<EMI ID=60.1>
de sodium hydraté dans 100 parties en poids du sirop de produit d'hydrolyse d'amidon utilisé pour la préparation du
<EMI ID=61.1>
avec 80% en poids de la solution de silicate de sodium utilisée pour la préparation du liant (1).
<EMI ID=62.1>
sodium anhydre dans 100 parties en poids du sirop de produit d'hydrolyse d'amidon utilisé pour la préparation du
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
pour la. préparation du liant (1).
<EMI ID=65.1>
les liants (2) et (3) ont une viscosité plus élevée que celle
<EMI ID=66.1>
de viscosité sur les résultats des essais, on ajuste la viscosité des liants au moyen d'eau à une valeur de 1200 centipoises, mesurée au moyen d'un viscosimètre Brookfield RVF.
<EMI ID=67.1>
liants composés avec 100 parties en poids de sable siliceux (d'un
<EMI ID=68.1>
ble et de liant pour confectionner des noyaux cylindriques confor-
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1> par minute.
On mesure ensuite les résistances à la compression des noyaux résultants :
(a) sur des éprouvettes essayées immédiatement (c'est-àdire dans les 10 secondes) après l'exposition au dioxyde de carbone, <EMI ID=73.1> dans l'atmosphère relativement sèche du laboratoire,
(c) sur des éprouvottes conservées pendant 24 heures en <EMI ID=74.1>
les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant :
<EMI ID=75.1>
Ces résultats prouvent que la durée d'exposition au gaz influence non seulement la résistance immédiatement après le traitement par le gaz, mais aussi la résistance après
<EMI ID=76.1>
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1> <EMI ID=79.1>
24 heures de conservation en milieu sec.
Au contraire, le liant (2) n'exige qu'environ
20 secondes de traitement et conduit à une résistance
<EMI ID=80.1>
en milieu sec tandis que le liant (3) n'exige qu'environ
<EMI ID=81.1>
<EMI ID=82.1>
milieu sec.
Par conséquent, l'utilisation des liants (2) et
(3) permet d'économiser le dioxyde de carbone et aussi d'améliorer la résistance après conservation tant en milieu sec qu'en milieu humide.
<EMI ID=83.1>
On prépare trois liants composés comme décrit cidessous .
<EMI ID=84.1>
<EMI ID=85.1>
<EMI ID=86.1>
<EMI ID=87.1>
<EMI ID=88.1>
sorbitol utilisée pour la préparation du liant (4). On mélange 20 % en poids de la solution résultante avec 80% en poids de la solution de silicate de sodium utilisée pour la
<EMI ID=89.1>
<EMI ID=90.1>
de sodium anhydre dans 100 parties en poids de la solution
<EMI ID=91.1>
<EMI ID=92.1>
en poids de la solution de silicate de sodium utilisée pour la préparation du liant (4).
Le liant (4) a une viscosité de 660 centipoises, le
<EMI ID=93.1>
a une viscosité de 1060 centipoises.
<EMI ID=94.1>
<EMI ID=95.1>
<EMI ID=96.1>
sable et de liant pour confectionner des noyaux cylindriques
<EMI ID=97.1>
<EMI ID=98.1>
On mesure ensuite les résistances à la compression des noyaux résultants : <EMI ID=99.1> de carbone, <EMI ID=100.1>
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=101.1>
<EMI ID=102.1>
On prépare la liant composé (7) comme décrit cidès sous.
<EMI ID=103.1>
sodium dans 9 parties en poids d'eau ot on mélange la dispersion résultante avec 100 parties on poids du sirop de produit d'hydrolyse d'amidon utilisé pour la préparation du liant (1) dans l'exemple 1. La viscosité du mélange de
<EMI ID=104.1> <EMI ID=105.1>
On prépare deux liants componée comme décrit cidessous.
<EMI ID=106.1>
<EMI ID=107.1> <EMI ID=108.1>
<EMI ID=109.1>
suivant.
<EMI ID=110.1>
<EMI ID=111.1> <EMI ID=112.1>
<EMI ID=113.1>
sodium anhydre dans 100 parties en poids du sirop de produit d'hydrolyse d'amidon utilisé pour la préparation du liant (10).
<EMI ID=114.1>
poids de la solution de silicate de sodium utilisée pour la préparation du liant (10).
Le produit d'hydrolyse d'amidon utilisé pour la préparation des liants (10) et (11) a un équivalent de dex-
<EMI ID=115.1>
Par dilution avec de l'eau, on ajuste à 770 centipoises la viscosité de chaque liant.
<EMI ID=116.1>
<EMI ID=117.1>
<EMI ID=118.1>
<EMI ID=119.1>
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=120.1>
<EMI ID=121.1>
logues pour ce qui est do la rapidité du traitement par le gaz et de la résistance qui peut être atteinte après ce trai-
<EMI ID=122.1>
duit à des résistances beaucoup supérieures après conservation. En présence du liant (11), une résistance initiale après
<EMI ID=123.1> <EMI ID=124.1> <EMI ID=125.1>
du liant (10) une résistance initiale après traitement par le
<EMI ID=126.1>
servation en milieu humide.
<EMI ID=127.1>
On prépare deux liants composas de la façon suivante.
<EMI ID=128.1>
d'un produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné différent issu de l'amidon de maïs et ayant un équivalent de dextrose de
<EMI ID=129.1>
de 63% en poids. Le produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné
<EMI ID=130.1>
prépondérante du maltose hydrogéné.
<EMI ID=131.1>
tipoises la viscosité des liants (12) et (13).
<EMI ID=132.1>
composés (12) et (13) avec 100 parties en poids de sable
<EMI ID=133.1>
mélanges de sable et de liant alors pour confectionner des noyaux cylindriques conformes à la norme AFS d'une hauteur <EMI ID=134.1>
alors pendant différentes durées à du dioxyde de carbone en
<EMI ID=135.1>
<EMI ID=136.1>
los 10 secondes) après l'exposition au dioxyde de carbone.
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=137.1>
<EMI ID=138.1>
<EMI ID=139.1>
<EMI ID=140.1>
<EMI ID=141.1>
quo le liant (13) exige une durée de 21 secondes seulement, ce qui correspond à une économie d'environ 16% sur la con-
<EMI ID=142.1>
<EMI ID=143.1>
<EMI ID=144.1>
<EMI ID=145.1>
sodium anhydre dans 100 parties en poids d'une solution de maltitol. On mélange 20 parties en poids de ce mélange avec
80 parties en poids d'une solution aqueuse de silicate de
<EMI ID=146.1> <EMI ID=147.1>
à-dire dans les 10 secondes)après l'exposition au dioxyde de carbone, <EMI ID=148.1> l'atmosphère relativement sèche du laboratoire.
La température lors du traitement par le gaz est de 21,0[deg.]C et la conservation est effectuée à 18 - 20[deg.]C dans
<EMI ID=149.1>
<EMI ID=150.1>
<EMI ID=151.1>
<EMI ID=152.1>
à ceux atteints avec le liant (9).
<EMI ID=153.1>
On prépare les liants composés ci-dessous.
<EMI ID=154.1>
dans 100 parties en poids d'un sirop de produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné provenant d'amidon de mais et ayant un équivalent de dextrose de moins de 0,2 et une teneur en produit d'hydrolyse d'amidon d'environ 63% en poids. On
<EMI ID=155.1>
poids d'une solution aqueuse de silicate de sodium d'un rap- <EMI ID=156.1>
<EMI ID=157.1>
<EMI ID=158.1>
de dextrose d'environ 33 avant l'hydrogénation.
<EMI ID=159.1> <EMI ID=160.1>
<EMI ID=161.1>
<EMI ID=162.1>
<EMI ID=163.1>
<EMI ID=164.1>
do bore.
<EMI ID=165.1>
On prépare le liant ci-dessous.
(19) On dissout?,; parties on poids de tétraborato
<EMI ID=166.1>
produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné utilisé pour la pré-
<EMI ID=167.1>
<EMI ID=168.1>
On mélange 0,7 partie on poids du liant (19) avec
<EMI ID=169.1> <EMI ID=170.1>
<EMI ID=171.1>
<EMI ID=172.1>
On prépare le liant ci-dessous.
<EMI ID=173.1>
<EMI ID=174.1>
100 parties en poids du produit d'hydrolyse d'amidon do mais hydrogéné utilisé pour la préparation du liant (8). On mélange
20 % en poids do la solution résultante avec 80% en
poids de la solution do silicate de sodium utilisée pour la
<EMI ID=175.1>
<EMI ID=176.1>
suivant.
<EMI ID=177.1>
<EMI ID=178.1>
<EMI ID=179.1>
<EMI ID=180.1>
atteindre une résistance Immédiatement après le traitement par
<EMI ID=181.1> <EMI ID=182.1>
après conservation en milieu humide.
<EMI ID=183.1>
sodium dans 100 parties en poids du sirop de produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné utilisé pour la préparation du liant (8).
On mélange 20 parties en poids de la solution résultante avec 80 parties on poids de la solution de silicate
<EMI ID=184.1>
<EMI ID=185.1>
<EMI ID=186.1>
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=187.1>
De façon évidente, le liant (21) permet d'atteindre la résistance beaucoup plus rapidement. Ainsi., le liant
(21) conduit à une résistance de 7,03 kg par cm<2> après en-
<EMI ID=188.1> <EMI ID=189.1>
On prépare les liants composés ci-dessous.
(23) Une solution aqueuse de glucose contenant 65% en poids de glucose.
<EMI ID=190.1>
sodium anhydre dans 100 parties en poids du liant
(23).
<EMI ID=191.1>
sodium anhydre dans 100 parties en poids du liant
(23).
(26) On dissout 10 parties on poids de mêtaborate de sodium hydrata dans 100 parties en poids du liant
(23).
On mélange 1 partie en poids de chacun des liants
(23) à (26) avec 100 parties on poids de sable
<EMI ID=192.1>
<EMI ID=193.1>
<EMI ID=194.1>
On expose ces noyaux alors pendant différentes durées à du
<EMI ID=195.1>
<EMI ID=196.1>
par minuta.
On mesure ensuite les résistances à la compression des noyaux résultants :
(a) sur des éprouvettes essayées immédiatement (c'està-dire dans les 10 secondes)après l'exposition au dioxyde de carbone, et <EMI ID=197.1> dans l'atmosphère relativement sèche du laboratoire, et <EMI ID=198.1> <EMI ID=199.1>
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=200.1>
Ces r�s�tats prouvent que les liants (24) - (26) confèrent plus rapidement la dureté lors du traitement par le gaz. Le liant (26) augmente aussi la résistance qu'il est possible d'atteindre. Pour la majeure partie de l'intervalle
<EMI ID=201.1>
améliorent aussi les propriétés de conservation des noyaux.
<EMI ID=202.1>
<EMI ID=203.1>
après le traitement par le gaz une résistance de 7,03 kg par
<EMI ID=204.1>
<EMI ID=205.1>
<EMI ID=206.1>
<EMI ID=207.1>
résistances après conservation en milieu humide d'environ
<EMI ID=208.1>
ment pour les liants (23) - (26).
<EMI ID=209.1>
On prépare les liants composés ci-dessous.
(27) Un sirop de produit d'hydrolyse d'amidon contenant un mélange de glycanes, d'oligosaccharides issus de glycanes,
<EMI ID=210.1>
de dextrose de 53 à 55 et une teneur en produit d'hydrolyse
<EMI ID=211.1>
<EMI ID=212.1>
anhydre dans 100 parties en poids du sirop de produit d'hydrolyse
<EMI ID=213.1>
La viscosité du liant (2?) est de 700 centipoises à 20[deg.]C et on amené colle du liant (28) à cette valeur par dilution. avec de l'eau..
On compare les liants (27) et (28) en opérant comme dans 1 ' exemple 13 et en ajoutant la solution de silicate de sodium décrite dans l'exemple 13.
On mesure les résistances à la compression des noyaux résultants :
(a) sur des éprouvettes essayées immédiatement après l'exposition de dioxyde de carbone. <EMI ID=214.1> dans l'atmosphère relativement sèche du laboratoire.
Les résultats obtenus sont rassemblés au tableau suivant.
<EMI ID=215.1>
<EMI ID=216.1>
<EMI ID=217.1>
<EMI ID=218.1>
<EMI ID=219.1>
<EMI ID=220.1>
<EMI ID=221.1>
<EMI ID=222.1>
<EMI ID=223.1>
<EMI ID=224.1>
sodium anhydre dans 100 parties de la solution de saccha-
<EMI ID=225.1>
20% on poids de la solution résultante avec 80% en poids de la solution aqueuse do silicate de nodium utilisée pour la <EMI ID=226.1>
<EMI ID=227.1>
<EMI ID=228.1>
<EMI ID=229.1>
<EMI ID=230.1>
<EMI ID=231.1>
<EMI ID=232.1>
<EMI ID=233.1>
sodium dans 100 parties en poids du sirop do produit d'hydrolyse d'amidon hydrogéné utilisé pour la préparation du
<EMI ID=234.1> <EMI ID=235.1>
<EMI ID=236.1>
<EMI ID = 1.1>
The present invention relates to compound binders containing an alkali metal silicate for use, in particular, for the production of foundry cores and molds.
It is common practice to use aqueous solutions of an alkali metal silicate and, in particular, solutions of sodium silicate as binders for sands intended for the production of molds and cores.
<EMI ID = 2.1>
we weight of a sodium silicate having a ratio
<EMI ID = 3.1> <EMI ID = 4.1>
The resulting ge have formed a mold or core. Dioxide
<EMI ID = 5.1>
<EMI ID = 6.1>
<EMI ID = 7.1>
coated with sodium silicate and sand, then the new mixture is shaped into a mold or core which hardens on standing by a chemical reaction between the hardener and the sodium silicate.
A disadvantage of these mild methods is that after casting, the soles and cores are difficult to break or detach from the solidified cast metal. This drawback may
<EMI ID = 8.1>
complicated ot when sockets and cores are used
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
Among the disintegrating agents which have been used, mention should be made of carbohydrates and materials containing them such as cellulosic materials, starches and sugars, for example sucrose and sugar.
<EMI ID = 13.1>
It is known to use for the manufacture of stationery products, adhesive compositions containing an alkali metal silicate and a borated dextrin (see,
<EMI ID = 14.1>
Borated dextrin is produced by adding a borate of <EMI ID = 15.1>
This would not be suitable as a binder for foundry sand.
It is also known according to the patent
<EMI ID = 16.1>
<EMI ID = 17.1>
such addition is too great to allow the dissolution
<EMI ID = 18.1>
alkaline and when used in a lower concentration for pH adjustment, borax only has a useful effect when added to the adjuvant components. Further, when incorporated into the adjuvant, the carbohydrate does not retain its identity as a carbohydrate.
We have now discovered that when certain carbohydrates are complexed with certain salts comprising oxanions and especially with borates, the resulting complexes can be used with advantage in combination with foundry sand binders comprising alkali metal silicates. "
The subject of the invention is therefore a binder compound in aqueous solution obtained by mixing:
(i) an alkali metal silicate,
<EMI ID = 19.1>
<EMI ID = 20.1>
glycans, glycanitols, glycanitols derived from oligosaccharides, aonosaccharides and disaccharides and their derivatives, and
(iii) an oxanion of boron, tin, germanium, tellurium or arsenic which can form a water-soluble complex with the carbohydrate.
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
<EMI ID = 23.1>
<EMI ID = 24.1>
(ii) of a hydrate "Its substantially water-soluble carbon chosen from glycans, oligosaccharides derived from
<EMI ID = 25.1>
saccharides, monosaccharides and dissaccharides and their derivatives, and
(iii) an oxanion of boron, tin, germanium, tellurium or arsenic which can form a water-soluble complex with the carbohydrate.
The preferred alkali metal silicate is sili-
<EMI ID = 26.1>
can vary in a range: extended, for example from 2.0: 1 to
<EMI ID = 27.1> <EMI ID = 28.1>
<EMI ID = 29.1>
Mixtures of two or more carbohydrates and / or two or more oxanions can be used.
Glycans are polymeric derivatives of mono-
<EMI ID = 30.1>
ketosis. Examples of glycans are glucans (polymers of glucose), xylans (polymers of xylose) and glucoxylans (copolymers of glucose and xylose).
<EMI ID = 31.1>
do not come for the compound binders according to the invention because they are not water soluble. Suitable glycans are available as constituents of starch hydrolysis products or glucose syrups.
<EMI ID = 32.1>
derivatives of glycans obtained by acid, enzymatic or other breakage of the bond: the starting glycans. Suitable oligosaccharides from glycans are
<EMI ID = 33.1>
starch or glucose syrups.
Glycanitols are obtained by reduction of glycans. The constituent monosaccharide of the glycan can be an aldose or a ketosis. During the formation of a glycanitol, the stereochemical configuration of the terminal aldose or substituted ketose radical may be retained or may undergo conversion leading to the polyhydric alcohol derivative. For example, the reduction of a substituted reducing terminal radical such as a substituted glucose terminal radical in a starch dextrin can be done with conservation of the configuration thus resulting in a substituted glucitol.
(like sorbitol) or else with conversion to a substituted mannitol in which the configuration of the carbon atom n [deg.] 2 is modified. Suitable glycanitols are available as constituents of hydrogenated starch hydrolysis products.
Glycanitols derived from oligosaccharides are obtained by reduction of the oligosaccharides themselves derived from glycans and are available, for example in the form of constituents of hydrogenated starch hydrolysis products. Examples of other glycanitols from oligosaccharides are the derivatives
dissaccharides, such as maltitol from maltose,
and lactitol from lactose.
Examples of suitable monosaccharides are glucose, mannose and fructose. Examples of suitable disaccharides are sucrose, maltose and lactose.
Examples of monosaccharide derivatives are suitable.
<EMI ID = 34.1>
for example, by reduction of xylose.
Commercially available carbohydrate-containing materials, which may include one or more carbohydrates, are suitable. Examples are molasses from the refining of sucrose, serum from the processing of milk, invert or partially invert sugar which is a mixture of sucrose, fructose and glucose and the above-mentioned glucose syrups.
Carbohydrate derivatives in which the structure is modified other than the reducing terminal radical by operations such as etherification, esterification or oxidation are also suitable. Examples of these derivatives are oxidized starch syrups, starch esters and carboxyalkyl starch ethers.
The preferred carbohydrates are stabilized carbohydrates, the reducing power of which has been removed so that they substantially acquire stability in an alkaline medium.
The stabilized carbohydrates can be obtained by hydrogenation or by other reactions which remove the reducing power, for example etherification, esterification or oxidation or by reaction with urea or a derivative of it. urea.
Examples of stabilized carbohydrates
are glycanitols, glycanitols derived from oligosaccharides, hexitols and pentitols.
Preferred stabilized carbohydrates are the stabilized starch hydrolysis products described in the Belgian patent <EMI ID = 35.1>
The dextrose equivalent is defined as being the reducing power, that is to say the reducing sugar content of the starch hydrolysis product to be expressed as D-glucose and on a dry basis. The starch hydrolysis product can be stabilized
by selective oxidation, by reaction with urea or a
derived from urea or by hydrogenation. The preferred method
is catalytic hydrogenation using hydrogen. After
stabilization, the dextrose equivalent of the hy-
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
Oxanion can be added to the compound binder under <EMI ID = 38.1>
<EMI ID = 39.1>
<EMI ID = 40.1>
<EMI ID = 41.1>
oxanion soils leading to the most favorable results and that these salts should preferably be chosen from among the available oxanion solos.
The compound binder can be added to the particulate material by separate additions of aqueous solutions of the alkali metal silicate, carbohydrate or oxanion sol, or any two or all three components can be premixed.
<EMI ID = 42.1>
aqueous with carbohydrate or with metal silicate <EMI ID = 43.1>
<EMI ID = 44.1>
<EMI ID = 45.1>
chosen in particular from the aqueous compound binder and can
<EMI ID = 46.1>
<EMI ID = 47.1>
Preferably, the amount of oxanion present is sufficient to complex substantially all of the carbohydrate.
<EMI ID = 48.1>
by weight of alkali metal silicate, 3 to 27% by weight of hy-
<EMI ID = 49.1>
The constitution of a particular combination of alkali metal silicate, carbohydrate and oxanion depends on various factors, such as the nature of the carbohydrate, the degree of mutual solubility and three findings - <EMI ID = 50.1>
various advantages in the manufacture of foundry molds and cores.
When the molds and cores are hardened by injection of carbon dioxide, the injection of the gas can
<EMI ID = 51.1>
rante, which saves carbon dioxide and reduces the risk of overgassing compared to other silicate binders. In addition, the molds and cores have more strength immediately after treatment with the
<EMI ID = 52.1>
their increase in resistance "their ability to crumble, that is to say to fragmentation and release of <EMI ID = 53.1>
<EMI ID = 54.1>
by means of its sands are influenced by the content
<EMI ID = 55.1>
Three compound binders are prepared as described below.
<EMI ID = 56.1>
soil and having a dextrose equivalent of about 30 before
<EMI ID = 57.1>
<EMI ID = 58.1> <EMI ID = 59.1>
<EMI ID = 60.1>
of hydrated sodium in 100 parts by weight of the starch hydrolysis product syrup used for the preparation of
<EMI ID = 61.1>
with 80% by weight of the sodium silicate solution used for the preparation of the binder (1).
<EMI ID = 62.1>
anhydrous sodium in 100 parts by weight of the starch hydrolysis product syrup used for the preparation of
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
for the. preparation of the binder (1).
<EMI ID = 65.1>
binders (2) and (3) have a higher viscosity than that
<EMI ID = 66.1>
viscosity on the results of the tests, the viscosity of the binders is adjusted by means of water to a value of 1200 centipoise, measured by means of a Brookfield RVF viscometer.
<EMI ID = 67.1>
binders composed of 100 parts by weight of silica sand (of
<EMI ID = 68.1>
ble and binder to make cylindrical cores conform-
<EMI ID = 69.1>
<EMI ID = 70.1>
<EMI ID = 71.1>
<EMI ID = 72.1> per minute.
The compressive strengths of the resulting cores are then measured:
(a) on test pieces tested immediately (i.e. within 10 seconds) after exposure to carbon dioxide, <EMI ID = 73.1> in the relatively dry atmosphere of the laboratory,
(c) on test specimens kept for 24 hours in <EMI ID = 74.1>
the results obtained are collated in the following table:
<EMI ID = 75.1>
These results prove that the duration of exposure to the gas influences not only the resistance immediately after the gas treatment, but also the resistance after.
<EMI ID = 76.1>
<EMI ID = 77.1>
<EMI ID = 78.1> <EMI ID = 79.1>
24 hour storage in a dry environment.
On the contrary, the binder (2) requires only about
20 seconds of treatment and leads to resistance
<EMI ID = 80.1>
in a dry environment while the binder (3) requires only about
<EMI ID = 81.1>
<EMI ID = 82.1>
dry environment.
Therefore, the use of binders (2) and
(3) saves carbon dioxide and also improves resistance after storage in both dry and humid conditions.
<EMI ID = 83.1>
Three compound binders are prepared as described below.
<EMI ID = 84.1>
<EMI ID = 85.1>
<EMI ID = 86.1>
<EMI ID = 87.1>
<EMI ID = 88.1>
sorbitol used for the preparation of the binder (4). 20% by weight of the resulting solution is mixed with 80% by weight of the sodium silicate solution used for the
<EMI ID = 89.1>
<EMI ID = 90.1>
of anhydrous sodium in 100 parts by weight of the solution
<EMI ID = 91.1>
<EMI ID = 92.1>
by weight of the sodium silicate solution used for the preparation of the binder (4).
The binder (4) has a viscosity of 660 centipoise, the
<EMI ID = 93.1>
has a viscosity of 1060 centipoise.
<EMI ID = 94.1>
<EMI ID = 95.1>
<EMI ID = 96.1>
sand and binder to make cylindrical cores
<EMI ID = 97.1>
<EMI ID = 98.1>
The compressive strengths of the resulting cores are then measured: <EMI ID = 99.1> of carbon, <EMI ID = 100.1>
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 101.1>
<EMI ID = 102.1>
The binder compound (7) is prepared as described below under.
<EMI ID = 103.1>
sodium in 9 parts by weight of water and the resulting dispersion is mixed with 100 parts by weight of the starch hydrolysis product syrup used for the preparation of the binder (1) in Example 1. The viscosity of the mixture of
<EMI ID = 104.1> <EMI ID = 105.1>
Two component binders are prepared as described below.
<EMI ID = 106.1>
<EMI ID = 107.1> <EMI ID = 108.1>
<EMI ID = 109.1>
following.
<EMI ID = 110.1>
<EMI ID = 111.1> <EMI ID = 112.1>
<EMI ID = 113.1>
anhydrous sodium in 100 parts by weight of the starch hydrolysis product syrup used for the preparation of the binder (10).
<EMI ID = 114.1>
weight of the sodium silicate solution used for the preparation of the binder (10).
The starch hydrolysis product used for the preparation of binders (10) and (11) has an equivalent of dex-
<EMI ID = 115.1>
By dilution with water, the viscosity of each binder is adjusted to 770 centipoise.
<EMI ID = 116.1>
<EMI ID = 117.1>
<EMI ID = 118.1>
<EMI ID = 119.1>
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 120.1>
<EMI ID = 121.1>
log into the rapidity of the gas treatment and the resistance which can be achieved after this treatment.
<EMI ID = 122.1>
results in much higher resistance after storage. In the presence of the binder (11), an initial resistance after
<EMI ID = 123.1> <EMI ID = 124.1> <EMI ID = 125.1>
of the binder (10) an initial resistance after treatment with
<EMI ID = 126.1>
servation in a humid environment.
<EMI ID = 127.1>
Two composite binders are prepared as follows.
<EMI ID = 128.1>
of a different hydrogenated starch hydrolysis product derived from corn starch and having a dextrose equivalent of
<EMI ID = 129.1>
63% by weight. The product of hydrogenated starch hydrolysis
<EMI ID = 130.1>
predominantly hydrogenated maltose.
<EMI ID = 131.1>
tipoises the viscosity of the binders (12) and (13).
<EMI ID = 132.1>
compounds (12) and (13) with 100 parts by weight of sand
<EMI ID = 133.1>
mixtures of sand and binder then to make cylindrical cores conforming to the AFS standard with a height <EMI ID = 134.1>
then for different periods of time to carbon dioxide in
<EMI ID = 135.1>
<EMI ID = 136.1>
los 10 seconds) after exposure to carbon dioxide.
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 137.1>
<EMI ID = 138.1>
<EMI ID = 139.1>
<EMI ID = 140.1>
<EMI ID = 141.1>
whereas the binder (13) requires a duration of only 21 seconds, which corresponds to a saving of about 16% on the
<EMI ID = 142.1>
<EMI ID = 143.1>
<EMI ID = 144.1>
<EMI ID = 145.1>
anhydrous sodium in 100 parts by weight of a maltitol solution. 20 parts by weight of this mixture are mixed with
80 parts by weight of an aqueous solution of silicate
<EMI ID = 146.1> <EMI ID = 147.1>
i.e. within 10 seconds) after exposure to carbon dioxide, <EMI ID = 148.1> the relatively dry atmosphere of the laboratory.
The temperature during the gas treatment is 21.0 [deg.] C, and the storage is carried out at 18 - 20 [deg.] C in
<EMI ID = 149.1>
<EMI ID = 150.1>
<EMI ID = 151.1>
<EMI ID = 152.1>
to those reached with the binder (9).
<EMI ID = 153.1>
The binders compounded below are prepared.
<EMI ID = 154.1>
in 100 parts by weight of a hydrogenated starch hydrolysis product syrup derived from corn starch and having a dextrose equivalent of less than 0.2 and a starch hydrolysis product content of about 63% by weight. We
<EMI ID = 155.1>
weight of an aqueous solution of sodium silicate of a ratio- <EMI ID = 156.1>
<EMI ID = 157.1>
<EMI ID = 158.1>
of dextrose of about 33 before hydrogenation.
<EMI ID = 159.1> <EMI ID = 160.1>
<EMI ID = 161.1>
<EMI ID = 162.1>
<EMI ID = 163.1>
<EMI ID = 164.1>
do boron.
<EMI ID = 165.1>
The binder is prepared below.
(19) We dissolve?,; parts by weight of tetraborato
<EMI ID = 166.1>
hydrogenated starch hydrolysis product used for the pre-
<EMI ID = 167.1>
<EMI ID = 168.1>
0.7 part by weight of the binder (19) is mixed with
<EMI ID = 169.1> <EMI ID = 170.1>
<EMI ID = 171.1>
<EMI ID = 172.1>
The binder is prepared below.
<EMI ID = 173.1>
<EMI ID = 174.1>
100 parts by weight of the hydrolysis product of hydrogenated corn starch used for the preparation of the binder (8). We blend
20% by weight of the resulting solution with 80% by
weight of sodium silicate solution used for
<EMI ID = 175.1>
<EMI ID = 176.1>
following.
<EMI ID = 177.1>
<EMI ID = 178.1>
<EMI ID = 179.1>
<EMI ID = 180.1>
achieve resistance Immediately after treatment with
<EMI ID = 181.1> <EMI ID = 182.1>
after storage in a humid environment.
<EMI ID = 183.1>
sodium in 100 parts by weight of the hydrogenated starch hydrolysis product syrup used for the preparation of the binder (8).
20 parts by weight of the resulting solution are mixed with 80 parts by weight of the silicate solution.
<EMI ID = 184.1>
<EMI ID = 185.1>
<EMI ID = 186.1>
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 187.1>
Obviously, the binder (21) makes it possible to achieve resistance much more quickly. Thus., The binder
(21) leads to a resistance of 7.03 kg per cm <2> after in-
<EMI ID = 188.1> <EMI ID = 189.1>
The binders compounded below are prepared.
(23) An aqueous solution of glucose containing 65% by weight of glucose.
<EMI ID = 190.1>
anhydrous sodium in 100 parts by weight of the binder
(23).
<EMI ID = 191.1>
anhydrous sodium in 100 parts by weight of the binder
(23).
(26) 10 parts by weight of hydrated sodium metaborate are dissolved in 100 parts by weight of the binder
(23).
1 part by weight of each of the binders is mixed
(23) to (26) with 100 parts by weight of sand
<EMI ID = 192.1>
<EMI ID = 193.1>
<EMI ID = 194.1>
These nuclei are then exposed for different periods of time to
<EMI ID = 195.1>
<EMI ID = 196.1>
by minuta.
The compressive strengths of the resulting cores are then measured:
(a) on test pieces tested immediately (i.e. within 10 seconds) after exposure to carbon dioxide, and <EMI ID = 197.1> in the relatively dry laboratory atmosphere, and <EMI ID = 198.1 > <EMI ID = 199.1>
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 200.1>
These results prove that the binders (24) - (26) impart hardness more quickly during gas treatment. The binder (26) also increases the resistance that can be achieved. For most of the interval
<EMI ID = 201.1>
also improve the conservation properties of nuclei.
<EMI ID = 202.1>
<EMI ID = 203.1>
after the gas treatment a resistance of 7.03 kg per
<EMI ID = 204.1>
<EMI ID = 205.1>
<EMI ID = 206.1>
<EMI ID = 207.1>
resistance after storage in a humid environment of about
<EMI ID = 208.1>
ment for binders (23) - (26).
<EMI ID = 209.1>
The binders compounded below are prepared.
(27) A starch hydrolysis product syrup containing a mixture of glycans, oligosaccharides derived from glycans,
<EMI ID = 210.1>
dextrose from 53 to 55 and a hydrolysis product content
<EMI ID = 211.1>
<EMI ID = 212.1>
anhydrous in 100 parts by weight of the hydrolysis product syrup
<EMI ID = 213.1>
The viscosity of the binder (2?) Is 700 centipoise at 20 [deg.] C and the adhesive of the binder (28) is brought to this value by dilution. with water..
The binders (27) and (28) are compared by operating as in Example 13 and adding the sodium silicate solution described in Example 13.
The compressive strengths of the resulting cores are measured:
(a) on test pieces tested immediately after exposure to carbon dioxide. <EMI ID = 214.1> in the relatively dry atmosphere of the laboratory.
The results obtained are collated in the following table.
<EMI ID = 215.1>
<EMI ID = 216.1>
<EMI ID = 217.1>
<EMI ID = 218.1>
<EMI ID = 219.1>
<EMI ID = 220.1>
<EMI ID = 221.1>
<EMI ID = 222.1>
<EMI ID = 223.1>
<EMI ID = 224.1>
sodium anhydrous in 100 parts of saccha's solution
<EMI ID = 225.1>
20% by weight of the resulting solution with 80% by weight of the aqueous solution of nodium silicate used for the <EMI ID = 226.1>
<EMI ID = 227.1>
<EMI ID = 228.1>
<EMI ID = 229.1>
<EMI ID = 230.1>
<EMI ID = 231.1>
<EMI ID = 232.1>
<EMI ID = 233.1>
sodium in 100 parts by weight of the syrup of the hydrogenated starch hydrolysis product used for the preparation of
<EMI ID = 234.1> <EMI ID = 235.1>
<EMI ID = 236.1>