Verfahren zur Herstellung einer trockenen, rieselfähigen Formmasse mit wärmehärtenden Eigenschaften für Giessereizwecke Werden Formen oder Kerne für Giessereizwecke nach dem Maskenformverfahren, das in Amerika und England shell molding pracess;
genannt wird, hergestellt, so benötigt man hierzu körnige Form massen, die brocken sind, gut rieseln und beim Erwärmen zunfächst klebfeucht werden, um nach intensiverer Erwärmung auszuhärten.
Farmmassen mit derartigen Eigenschaften erzielt man, indem man inerte, körnige Materialien, zu meist Quarzsand, mit wärmehärtenden Bindemitteln vermischt oder umhüllt.
Als wärmehärtende Bindemittel werden bisher wärmehärtende Kunstharze, wie sie durch Konden- sation von Phenolen mit Aldehyden entstehen!, wie auch wärmehärtende Gemische gewisser Pecharten mit Schwefel verwendet.
Ferner sind Bindemittel, die auf Pol'yisocyanaten, Polyaminen und Salzen hochmolekularer mehrbasi- scher Säuren beruhen, vorgeschlagen worden.
Von diesen hat jedoch bisher noch keines Eingang in die Praxis gefunden. Die Gründe hierfür sind zu hoher Preis, ungünstige Aushärtebed@ingungen, zu geringe Festigkeiten und meballlurgische Nachtedle der Formen.
Die mit den zuerst erwähnten wärmehärtenden Kunstharzen hergestellten Formmassen liefern in je der Hinsicht einwandfreie und sehr feste Formen, jedoch- ist der hohe Preis. der wärmehärtenden Kunst harze nachteilig.
Die mit den an zweiter Stelle genannten Pech- Schwefel-Gemischen hergestellten Formmassen sind sehr billig und sie ergeben metallurgisch einwand- freie Formen,
deren Festigkeiten jedoch nicht ganz an die mit wärmehärtenden Kunstharzen hergestellten Formen heranreichen. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellte Formmasse vereinigt in sieh hohe Festigkeit und gute metallurgische Eigenschaften der erhaltenen Formen bei niedrigem Preis.
Es ist bekannt, dass trocknende Ölte, insbesondere Leinöl, durch chemische Abbindung von Sauerstoff, also durch Oxydation, meinen festen Zustand über gehen können.
Es ist ebenfalls, bekannt, dass diese trocknenden Öle auch Schwefel unter Verfestigung chemisch binden können. Untersucht man jetzt, wie sich beide Arten von Reaktionen überlagern können, dann stellt man fest,
dass die trocknenden Öle nach weitestgehender Oxydation noch zusätzlich Schwefel binden können und dass die festen Oxyda tionsprodukte thermoplastisch sind, währetld sie durch das zusätzliche Abbinden mit Schwefel in gut umschmelzbare Substanzen übergeführt werden.
Diese für trocknende Ölte charakteristischen Real- tionenfol!gen haben bisher noch keinerlei Anwendung für Giessereizwecke gefunden und auf ihnen basiert die beanspruchte Formmasse.
Die erfindungsgemässen Formmassen werden zweckmässig wie folgt hergesteiilt: Im einfachsten Falle steifen sie Gemische aus inerten körnigen Materialren, z.
B. aus trockenem Quarzsand, mit pulverförmigem Schw.efdl und ge- pulverten Oxydationsprodukten trocknender Öle dar.
Ein festes Oxydationsprodukt, beispielsweise des Leinöles, erhät man in bekannter Weise durch Durchblasen von Luft .durch das. heisse Öl und eine im Anschluss an die Erstarrung durchzuführende Nachoxydation mit Salpetersäure.
Verkürzungen der Aushärtezeiten, Festigkeits steigerungen, Verbesserung der Vermahlungseigen- s chaften, der metallurgisichen Eigenschaften und Preissenkung erzielt man,
wenn man den trocknenden Ölen vor oder nach der Oxydation durch Zusammen schmelzen Bitumina zusetzt. Die zusetzbaren Men gen sind begrenzt. Überschreitet man diese Grenzen, die von der Art des trocknenden Öles und der Art des jeweiligen Zusatzes abhängen,
so tritt Verschlech- terung der genannten Eigenschaften ein. Die opti- malen Zusatzmengen werden für die jeweiligen Roh stoffe durch Vorversuche bestimmt.
Bequemere Verfahren zur Oxydation der trock nenden<B>Öle,</B> als es das Durchblasen von Luft ,unter Erhitzung darstellt, lassen sich anwenden, wenn die trocknenden Öle in feinverteilter Form mit grosser freier Oberfläche vorliegen.
Dieses erreicht man am zweckmässigsten, indem man: die körnigen Mate rialien mit den trocknenden Ölien mischt, so dass die einzelnen Körner mit dünnen Schichten der trocknenden Öle umhüllt sind, und eine grosse freie Oberfläche durch die körnige Struktur einer der artigen Mischung gegeben ist.
Hat man in den trocknenden Ölen vorher in bekannter Weise Sikka- tive, beispielsweise etwa 1% Kobaltresinat, gelöst, so werden die Ölfikne auf dien Körnern durch Aus- lagern an der Luft oxydiert,
die Mischung verfestigt sich und ist, nachdem sie unter Zusatz von pulver- förmigem Schwefel bis zur Vereinzelung der Kör ner verkoNert worden ist, verwendbar. Der Schwefel kann auch vor der Oxydation der trocknenden Öle oder vor deren Beimischung mit dem körnigen Matte rial vermischt werden;
dadurch wird er an die Kör ner fixiert und die fertiige Formmasse ist völlig staub= frei,. Dieses ist im Hinblick auf sauberes. Arbeiten und auf die Vermeidung von Staubverpuffungen, die bei Vorhandensein von freiem Schwefelstaub in der Formmasse bei Berührung mit überhitzten Model- len auftreten können, durchaus erwünscht.
Bei der eben beschriebenen Arbeitsweise zur Herstellung der beanspruchten Formmasse kann an den relativ kostspieligen Sikkativen dadurch einge spart werden, dass man sie nicht in den trocknenden Ölen löst, sondern in einem billigen, leicht flüchtigen Lösungsmittel, etwa in Tetralin oder in -einem Ge misch aus Tetralih und Dekalin;
und diese Lösung, nachdem die körnigen Materialien mit den trockenen Ölen überzogen worden sind', dem Ganzen zumischt. Verfährt man in dieser Weise, s o brauchen leelglich die Oberflächen der mit den trocknenden öhen um hüllten Körner von der Sikkativl!ösung benetzt zu werden,
womit für eine Einleitung der Oxydation von der Aussenseite der ölfilime auf den Körnern her gesorgt ist.
Benutzt man die Luft unter Vermittlung von Sikkativen als Oxyd'ationämilttel für die auf die Körner aufgebrachten trocknenden Öle, so ist eine Ausbreitung des Mischgutes an ,der Luft notwendig. Will man den hiermit verbundenen Platzbedarf min lern,
so können in die aus den kör ,rügen Materialien und den trocknenden Ölen bestehenden Mischungen auch flüssige Oxydationsmittel oder Lösungen von Oxydationsmitteln, die nicht wie die Sikkative nuz sauerstoffübertragend, sondern sauerstoffabgebend wirken, eingearbeitet werden.
Als solche haben sich besonders günstig wässerige Lösungen von Kaliumpermanganat erwiesen, sofern man ihnen ein Netzmittel zusetzt. Auch llässt sich das Kaliumperman ganat ganz oder teilweise durch andere sauerstoff abgebende Verbindungen, wie Bichromate, Per-Ver- bindungen usw. ersetzen.
Besonders zeitsparend ver- fährt man, wem man Kaliumpermanganat in Azeton löst. Ausf ührungsbeispiele 1. 84 kg trockener Quarzsand (30% feiner als 0,1 mm; alles feiner als 0,3 mm;
Schlämmstoffgehalt unter 10/0) werden mit 3,35 kg Schwefelpulver (alles feiner als 0,06 mm) vermischt und dieser Mischung wird in einem Kod eigang oder in einem Kernsand mischer ein heisses Gemisch von<B>1,92k-</B> sikkativ- freies Leinöl mit 2,88 kg Braunkohlenteerbartpech (Krämer-Sarnow-Erweichungspunkt 90 bis 100 C) biss zu völliger Homogenität zugemischt. Darauf lässt man,
eine Lösung von 100g Kaliumpermanganat in der zur Lösung erforderllichen Menge Azeton oder in 1,81 Wasser bei laufender Mischmaschine in dün nem Strahl zufliessen.
Verwendet man @die wässerige Kaliumpermanganatlösung, so werden diesen 1,81 noch 10g Pril (Markenprodukt, Netzmittel der Böhme-Fett-Chemie) zugefügt. Das Mischgut ist nach ein bis zwei Tagen infolge Oxydation des Leinöls völlig durchg 'härtet und,
wird nunmehr in einem Kollergang bis zur Vereinzelung der Körner ver- mahlen. Dieses Formmaterial härtet, wenn man es auf 280 bis 3000 C heisse Modelle aufbringt, je nach Schichtdicke in 45 bis 120 sec aus und das erhaltene Formmaterial besitzt, sofern die Formmasse lediglich unter Anwendung der Schwerkraft aufge streut worden ist, Biegefesti!gkeiten von 35 bis 45 kg,fem2.
2. Die im ersten Ausführungsbeispiel angewen dete Kaliumpermanganatlösumig kann durch 0,8 1 einer handelsüblichen Kobaltresinatliösung ersetzt werden.
3. Eine Mischung aus 3 Gewichtsteilen Leinöl, 2 Gewichtsteilen Holzöl und 5 Gewichtsteilen bei Raumtemperatur sprungharten Stearinpechs wird bis zur ersten leichten Blasenbildung erhitzt und über 3,
5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Wäh- I> rend dieser Zeit lässt man einen stetigen Strom vorgeheizter Luft durch die Mischung streichen und bringt hinterher die erkaltete Masse in Salpetersäure, die aus einem Volumteil rauchender Salpetersäure und 2,5 bis 3 Volumteil!en Wasser besteht, und,
lässt die Masse hierin so lange kochen, bis eine ent nommene. Probe bei Raumtemperatur springharte Kons,i#stenz aufweist. Dann kocht man die Masse in einer wässerigen Kreidesuspension so lange, bis die Salpetersäure abgestumpft ist. Die luftgetrocknete Masse wird dann mit 40 bis 60 Gewichtsprozent ihres Eigengewichtes Schwefel vermahlen.
Das Mahlgut muss eine Körnung feiner als 0,06 mm besitzen und es wird mit der 10- bis 20fachem Menget trockenen Quarzsandes :gemischt.
Process for the production of a dry, free-flowing molding composition with thermosetting properties for foundry purposes. Molds or cores for foundry purposes are made by the shell molding process, which is used in America and England shell molding pracess;
is called, produced, so you need granular mold masses that are lumpy, trickle well and are initially sticky when heated, in order to harden after more intense heating.
Farm masses with such properties are obtained by mixing or coating inert, granular materials, mostly quartz sand, with thermosetting binders.
Thermosetting synthetic resins such as those formed by the condensation of phenols with aldehydes, as well as thermosetting mixtures of certain types of pitch with sulfur, have been used as thermosetting binders.
In addition, binders based on polyisocyanates, polyamines and salts of high molecular weight polybasic acids have been proposed.
However, none of these has yet been put into practice. The reasons for this are too high a price, unfavorable curing conditions, insufficient strength and meballlurgic refinement of the molds.
The molding compositions produced with the first-mentioned thermosetting synthetic resins provide perfect and very solid shapes in every respect, but the price is high. the thermosetting synthetic resins disadvantageous.
The molding compounds produced with the pitch-sulfur mixtures mentioned in the second place are very cheap and they give metallurgically perfect shapes,
however, their strengths do not quite match the forms made with thermosetting synthetic resins. The molding compound produced by the process according to the invention combines high strength and good metallurgical properties of the molds obtained at a low price.
It is known that drying oils, especially linseed oil, can change my solid state through chemical binding of oxygen, i.e. through oxidation.
It is also known that these drying oils can also chemically bind sulfur with solidification. If one now examines how the two types of reactions can overlap, one finds that
that the drying oils can still bind sulfur after extensive oxidation and that the solid oxidation products are thermoplastic, while they are converted into easily remeltable substances by the additional binding with sulfur.
These sequences of realizations, which are characteristic of drying oils, have not yet found any application for foundry purposes and the molding compound claimed is based on them.
The molding compositions according to the invention are expediently produced as follows: In the simplest case, they stiffen mixtures of inert granular materials, e.g.
B. from dry quartz sand, with powdery Schw.efdl and powdered oxidation products of drying oils.
A solid oxidation product, for example linseed oil, is obtained in a known manner by blowing air through the hot oil and post-oxidation with nitric acid to be carried out following solidification.
Shortening of the hardening times, increases in strength, improvement of the grinding properties, the metallurgical properties and price reductions are achieved,
if bitumina is added to the drying oils before or after the oxidation by melting them together. The amounts that can be added are limited. If you exceed these limits, which depend on the type of drying oil and the type of additive,
this leads to a deterioration in the properties mentioned. The optimal additional amounts are determined for the respective raw materials through preliminary tests.
More convenient methods of oxidizing the drying <B> oils </B> than blowing air through while heating can be used if the drying oils are in finely divided form with a large free surface.
This can be achieved most effectively by: Mixing the granular materials with the drying oils, so that the individual grains are covered with thin layers of the drying oils, and a large free surface is given by the granular structure of such a mixture.
If siccatives, for example about 1% cobalt resinate, have previously been dissolved in the drying oils in a known manner, the oil fibers on the grains are oxidized by exposure to air,
the mixture solidifies and can be used after it has been granulated with the addition of powdered sulfur until the grains have separated. The sulfur can also be mixed with the granular mat before the drying oils are oxidized or mixed with them;
thereby it is fixed to the grain and the finished molding compound is completely free of dust. This is in terms of clean. Work and the avoidance of dust deflagrations, which can occur in the presence of free sulfur dust in the molding compound when coming into contact with overheated models, is definitely desirable.
In the procedure just described for producing the claimed molding compound, the relatively expensive siccatives can be saved by not dissolving them in the drying oils, but in a cheap, volatile solvent, such as tetralin or a mixture of them Tetralih and decalin;
and this solution, after the granular materials have been coated with the dry oils, mixed into the whole. If one proceeds in this way, the surfaces of the grains covered with the drying heights need to be wetted by the siccative solution,
thus initiating the oxidation from the outside of the oil film on the grains.
If the air is used, with the mediation of siccatives, as an oxidation agent for the drying oils applied to the grains, the mixture must spread to the air. If you want to minimize the space requirements associated with this,
In this way, liquid oxidizing agents or solutions of oxidizing agents, which, like the siccatives, do not only have an oxygen-transferring effect, but rather an oxygen-releasing agent, can be incorporated into the mixtures consisting of the granular, rügen materials and the drying oils.
Aqueous solutions of potassium permanganate have proven to be particularly advantageous as such, provided a wetting agent is added to them. The potassium permanganate can also be wholly or partially replaced by other oxygen-releasing compounds, such as bichromates, per compounds, etc.
It is particularly time-saving to decide who to dissolve potassium permanganate in acetone. Working examples 1. 84 kg dry quartz sand (30% finer than 0.1 mm; everything finer than 0.3 mm;
Sludge content below 10/0) are mixed with 3.35 kg of sulfur powder (everything finer than 0.06 mm) and this mixture is turned into a hot mixture of <B> 1.92k - </ B in a code input or in a core sand mixer > siccative-free linseed oil with 2.88 kg of brown coal tar pitch (Krämer-Sarnow softening point 90 to 100 C) mixed in until it is completely homogeneous. One lets
a solution of 100g potassium permanganate in the required amount of acetone or in 1.81 water with the mixer running in a thin stream.
If the aqueous potassium permanganate solution is used, 10g Pril (branded product, wetting agent from Böhme-Fett-Chemie) are added to this 1.81. The mix is completely hardened after one to two days due to the oxidation of the linseed oil and,
is now ground in a pan mill until the grains are separated. This molding material hardens when it is applied to models at a temperature of 280 to 3000 C, depending on the layer thickness in 45 to 120 seconds and the molding material obtained has flexural strengths of 35 to, provided that the molding compound has only been sprinkled on using gravity 45 kg, fem2.
2. The potassium permanganate solution used in the first exemplary embodiment can be replaced by 0.8 l of a commercially available cobalt resin solution.
3. A mixture of 3 parts by weight of linseed oil, 2 parts by weight of wood oil and 5 parts by weight of stearin pitch, which is rock hard at room temperature, is heated until the first slight blistering occurs
Maintained at this temperature for 5 hours. During this time, a steady stream of preheated air is passed through the mixture and afterwards the cooled mass is brought into nitric acid, which consists of one part by volume of fuming nitric acid and 2.5 to 3 parts by volume of water, and,
let the mixture cook in it until one is removed Sample has spring-hard consistency at room temperature. Then boil the mass in an aqueous chalk suspension until the nitric acid has become blunted. The air-dried mass is then ground with 40 to 60 percent by weight of its own weight sulfur.
The grist must have a grain size finer than 0.06 mm and it is mixed with 10 to 20 times the amount of dry quartz sand: