Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Mischung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Mischung, die insbesondere zur Herstellung von Giesskernen und -formen verwendet wird, und die einen Füllstoff, Wasserglas als Bindemittel, Dikalziumsilikat oder Stoffe, die diese Verbindung enthalten, als Härtungszusatz und als Schaumbildner eine Substanz aus der Klasse der oberflächenaktiven anionogenen oder nichtionogenen Stoffe und Wasser enthält.
Im Giessereiwesen ist ein Gewinnungsverfahren für eine selbsterstarrende Masse bekannt, in dem als Füllstoff beispielsweise Quarzsand, als Bindemittel Wasserglas, als Zusatz, welcher das Erstarren der Masse gewährleistet, beispielsweise Dikalziumsilikat sowie Wasser und als Schaumbildner beispielsweise Sulfonsäuren verwendet werden (franz. Patent Nr. 1 342 529).
Die nach diesem Verfahren erzeugten flüssigen Massen gewährleisten jedoch trotz grosser technologischer Vorteile (leichtes Füllen der Kernkästen mit der flüssigen Masse, die nicht verdichtet wird und die an der Luft automatisch erstarrt, und Verwendung billiger Härter) kein ausreichend leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gussstücken, was besonders kennzeichnend für Gussstücke mit komplizierter Gestalt ist.
Ausserdem hat die vorgeschlagene, erstarrte Masse nach Verlauf einer Stunde eine Druckfestigkeit von 1,5-3 kg/cm2, was beim Aufbewahren, Befördern und Zusammensetzen der Kerne nicht immer ausreichend ist. In einer Reihe von Fällen werden z. B. beim Herstellen von Kernen mit komplizierter Gestalt und vorspringenden Teilen letztere beim nachfolgenden Zusammenbau vom Kern abgesplittert.
Ausserdem darf nicht vergessen werden, dass die nach dem bekannten Verfahren erzeugten Massen durch grosse Erstarrungsdauer (40 bis 50 Min) gekennzeichnet sind, wodurch der Giessprozess verlängert und es unmöglich wird, diese Massen bei Massenfertigung zu verwenden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die aufgezählten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine selbsterstarrende flüssige Mischung zu entwickeln, das eine hohe Festigkeit der erstarrten Mischung, erhöhte Erstarrungsgeschwindigkeit und leichtes Ausschlagen der Kerne aus den Gussstücken gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch Entwicklung eines Herstellungsverfahren für eine flüssige, selbsterstarrende Mischung, vorzugsweise zur Herstellung von Formkernen und Giessformen, gelöst, indem ein Füllstoff, beispielsweise Quarzsand, als Bindemittel Wasserglas, als Erstarren der Mischung gewährleistender Zusatz Dikalziumsilikat oder letzteres enthaltende Materialien, als Schaumbildner eine Substanz aus der Klasse der oberflächenaktiven anionogenen und nichtionogenen Stoffe sowie Wasser verwendet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zu der Mischung Abietinharz oder ein Verseifungsprodukt davon zugesetzt wird.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck Abietinharz versteht man einen bekannten Stoff mit der Formel C20H2605.
Das Abietinharz wird gewöhnlich durch Extraktion von Tannenhartharz mit irgendeinem aktiven Lösungsmittel, beispielsweise Äthyl- oder Butylalkohol, einer Mischung des letzteren mit Benzin u. ä. erhalten. Vorerst wird aus dem Tannenharz Kolophonium gewonnen. Durch zusätzliche Oxydation, beispielsweise Durchblasen von heisser Luft, kann man ein hartes, sprödes Harz erhalten, welches die Bezeichnung Abietinharz erhielt (siehe z.B. L. B. Gordon, B. B. Fefilov, S. O. Sivorzov und G. D. Atamantschukow Technologie der chemischen Holzindustrie S. 376).
Es ist also ersichtlich, dass sich das Abietinharz vom Kolophonium unterscheidet.
Das Abietinharz wird manchmal auch als Vinsol bezeichnet. In USA braucht man diese Bezeichnung Vinsol für Harze, die durch Extraktion von harzhaltigem Holz durch Naphthakohlenwasserstoffe erhalten werden (siehe USA Patent Nr. 2 751 650, Klasse 22-193).
Vorzugsweise werden 0,1-0,5 Gewichtsprozent Abietinharz dem Gemisch zugefügt. Das erwähnte Harz kann der Mischung auch in Form von 0,3-1,0 Gewichtsprozent Natriumabietat, ein Produkt der Verseifung des Abietinharzes mit Ätznatron in Form einer Lösung mit 10-15 %iger Konzentration, zugesetzt werden.
Nachstehend werden zur Erläuterung der Erfindung zwei Durchführungsbeispiele des Verfahrens angegeben:
Beispiel 1 Zum Aufbereiten der Mischung werden verwendet:
Gew.-Teile Füllstoff - Quarzsand 95,0 Bindemittel - Wasserglas (Wasserlösung von Natriumsilikat), Wichte 1,48 und Modul 2,7 6,0 Erstarrungszusatz der Masse - Dikalziumsilikat in Form von selbstzerfallender, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke 5,0 Schaumbildungszusatz aus der Klasse der Anionenstoffe - Alkylarylsulfonat (Handelsbezeichnung C-RAC- D etergent , sowjetisches raffiniertes Alkylarylsulfonat) 0,1 Zusatz - Abietinharz 0,3 Wasser 1,5-2,0
Hierbei werden Trockenbestandteile wie Quarzsand, Dikalziumsilikat in Form von selbstzerfallender,
bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke und Abietinharzpulver im Mörtelmischer bei 30-50 U./min im Laufe von 1-2 min gemischt. Dann werden die flüssigen Bestandteile wie Bindemittel (Wasserglas), Schaumbildner der Anionenklasse in Form von Alkylarylsulfonat und Wasser, die in einem besonderen Gefäss durchgemischt werden, in den Mörtelmischer geleitet, wonach die Mischung zusätzlich im Laufe von 2-3 min, d. h. bis sie dünnflüssig (schaumbildend) wird, durchgemischt sind.
Beispiel 2 Zum Aufbereiten der Mischung werden verwendet:
Gew.-Teile Füllstoff - Quarzsand 95,0 Bindemittel - Wasserglas (Wasserlösung von Natriumsilikat), Wichte 1,48 und Modul 2,7 6,0 Erstarrungszusatz der Masse - Dikalziumsilikat in Form von selbstzerfallender, bei der Ferrochromerzeugung anfallender Schlacke 5,0 Schaumbildungszusatz aus der Klasse der Anionenstoffe - Alkylarylsulfonat (Handelsbezeichnung C-PAC- Detergent , sowjetisches raffiniertes Alkylarylsulfonat) 0,1 Zusatz - Natriumabietat, das ein Produkt der Verseifung des Abietinharzes mit Ätznatron in Form einer Lösung mit 10-15 %iger Konzentration ist 0,8 Wasser 1,5-2,0
Trockenbestandteile wie Quarzsand und selbstzerfallende, bei der Ferrochromerzeugung anfallende Schlacke werden im Mörtelmischer bei 30-60 U./min im Laufe von 1-2 min gemischt.
Dann werden die flüssigen Bestandteile wie Bindemittel (Wasserglas), Alkylarylsulfonat, Wasser und Natriumabietat, die in einem besonderen Gefäss durchgemischt werden, in den Mörtelmischer geleitet, wonach die Masse zusätzlich im Laufe von 2-3 min, d. h. bis sie dünnflüssig (schaumbildend) ist, durchgemischt wird.
Dank der Einführung in die Formmasse von Schaumbildungsstoffen, die nur Huntertstel oder Zehntel vom Prozent des Formmassengewichts ausmachen, geht die Masse, nachdem sie einige Minuten durchgemischt wurde, aus dem wenig verformbaren in den flüssigen Zustand über.
Die Formmasse, welche einen derartigen flüssigen Zustand erreicht hat, kann in die Kernkästen eingegossen und mit ihr können die Modelle übergossen werden.
Abietinharz wird durch eine Extraktionsverarbeitung von Fichtenharz hergestellt. Das Fichtenharz enthält 50 bis 70% (in einigen Fällen auch mehr) Harzstoffe sowie 15 bis 20% Feuchtigkeit.
Durch die Extraktionsverarbeitung mit einem aktiven Lösungsmittel, beispielsweise Äthylen- oder Butylalkohol, oder mit einer Mischung von Butylalkohol mit Benzin usw.
sowie durch eine zusätzliche Oxydation, beispielsweise mit Heizluft wird ein hartes, sprödes Harz hergestellt, das Abietinharz genannt wird.
Das Abietinharz enthält bis zu 70% und mehr oxydierte Harzsäuren. Durch die Verseifung des Abietinharzes mit Lauge, beispielsweise mit Ätznatron, wird das Natriumabietat hergestellt.
Versuche haben gezeigt, dass durch Zugabe von Abietinharz oder Natriumabietat zur Masse vor allem eine 2-2,5fache Festigkeitserhöhung der Masse (die Druckfestigkeit der Versuchsstücke beträgt nach einer Stunde nach der Aufbereitung der Mischung 68 kg/cm2) im Vergleich mit der Festigkeit der flüssigen Masse (in die diese Zusätze nicht eingeführt wurden) erzielt wird. Ausserdem verläuft der Erstarrungs prozess der Masse (10-20 min) 1,5-2mal schneller, und das Ausschlagen der Kerne wird um 20-30% erleichtert.
Auch das Zerbrechen von Kernen und vorspringenden Teilen wird dank der bedeutend verminderten Sprödigkeit der erstarrten Masse um 50% seltener.
Zum Erstarren der Kerne und Giessformen ist keinWarmtrocknen erforderlich, und sie können bald nach ihrer Herstellung mit Metall um- bzw. ausgegossen werden.
Kerne und Giessformen, die aus den angegebenen Mischungen hergestellt sind, können zur Erzeugung von Gussstücken aus Stahl, Gusseisen und Nichteisenlegierungen verwendet werden.
Es wurde auch festgestellt, dass bei der Herstellung von Gussstücken aus Nichteisenlegierungen die Einführung von Abietinharz oder Natriumabietat in die Mischung die Erzeugung von Werkstücken mit glatter Oberfläche begünstigt.
Als Bindemittel kann bei anderen Durchführungsbeispielen des Verfahrens eine Wasserlösung von Kaliumsilikat verwendet werden.
Process for the preparation of a self-hardening mixture
The present invention relates to a process for the production of a self-hardening mixture, which is used in particular for the production of casting cores and molds, and which contains a filler, water glass as a binder, dicalcium silicate or substances containing this compound, as a hardening additive and as a foaming agent Contains substance from the class of surface-active anionogenic or non-ionogenic substances and water.
In the foundry industry, a method of obtaining a self-solidifying mass is known in which quartz sand, for example, as a filler, water glass as an additive which ensures the solidification of the mass, for example di-calcium silicate and water and, for example, sulfonic acids as a foaming agent (French Patent No. 1 342 529).
However, the liquid masses produced by this process ensure, despite great technological advantages (easy filling of the core boxes with the liquid mass, which is not compressed and which automatically solidifies in the air, and the use of cheap hardeners), no sufficiently easy knocking out of the cores from the castings, which is particularly characteristic of castings with a complex shape.
In addition, the proposed solidified mass has a compressive strength of 1.5-3 kg / cm2 after one hour, which is not always sufficient when storing, transporting and assembling the cores. In a number of cases, e.g. B. in the manufacture of cores with a complicated shape and protruding parts, the latter splintered off the core during subsequent assembly.
In addition, it must not be forgotten that the masses produced by the known process are characterized by a long solidification time (40 to 50 minutes), which lengthens the casting process and makes it impossible to use these masses in mass production.
It is the aim of the present invention to eliminate the disadvantages mentioned.
The invention is based on the object of developing a production method for a self-solidifying liquid mixture which ensures high strength of the solidified mixture, increased solidification speed and easy knocking out of the cores from the castings.
This object is achieved by developing a production process for a liquid, self-solidifying mixture, preferably for the production of mold cores and casting molds, by using a filler, for example quartz sand, water glass as a binding agent, an additive, calcium silicate or materials containing the latter, as a foaming agent Substances from the class of surface-active anionogenic and non-ionogenic substances and water can be used. The method according to the invention is characterized in that abietin resin or a saponification product thereof is added to the mixture.
The term abietine resin used here means a known substance with the formula C20H2605.
The abietic resin is usually obtained by extracting fir resin with some active solvent such as ethyl or butyl alcohol, a mixture of the latter with gasoline and the like. received. Initially, rosin is extracted from the fir resin. A hard, brittle resin can be obtained by additional oxidation, for example by blowing hot air through it, which was named abietin resin (see e.g. L. B. Gordon, B. B. Fefilov, S. O. Sivorzov and G. D. Atamantschukow Technologie der chemical wood industry p. 376).
So it can be seen that the abietic resin is different from the rosin.
The abietic resin is sometimes referred to as Vinsol. In the USA, this designation Vinsol is used for resins which are obtained by extraction of resinous wood by naphtha hydrocarbons (see USA Patent No. 2,751,650, Class 22-193).
Preferably 0.1-0.5 percent by weight of the abietic resin is added to the mixture. The aforementioned resin can also be added to the mixture in the form of 0.3-1.0 percent by weight of sodium abietate, a product of the saponification of the abietin resin with caustic soda in the form of a solution with a 10-15% concentration.
To explain the invention, two implementation examples of the method are given below:
Example 1 The following are used to prepare the mixture:
Parts by weight of filler - quartz sand 95.0 binder - water glass (water solution of sodium silicate), specific weight 1.48 and module 2.7 6.0 solidification additive of the mass - dipicalcium silicate in the form of self-decomposing slag produced during ferrochrome production 5.0 foaming additive from the class of anionic substances - alkyl aryl sulfonate (trade name C-RAC detergent, Soviet refined alkyl aryl sulfonate) 0.1 additive - abietin resin 0.3 water 1.5-2.0
Here dry components such as quartz sand, dipicalcium silicate in the form of self-decaying,
Slag and abietin resin powder produced during ferrochrome production are mixed in a mortar mixer at 30-50 rpm for 1-2 minutes. Then the liquid components such as binders (water glass), foaming agents of the anion class in the form of alkylarylsulfonate and water, which are mixed in a special vessel, are fed into the mortar mixer, after which the mixture is additionally mixed in the course of 2-3 minutes, i.e. H. are mixed until they become thin (foam-forming).
Example 2 The following are used to prepare the mixture:
Parts by weight of filler - quartz sand 95.0 binder - water glass (water solution of sodium silicate), specific weight 1.48 and module 2.7 6.0 solidification additive of the mass - dipicalcium silicate in the form of self-decomposing slag produced during ferrochrome production 5.0 foaming additive from the class of anionic substances - alkylarylsulfonate (trade name C-PAC- detergent, Soviet refined alkylarylsulfonate) 0.1 additive - sodium abietate, which is a product of the saponification of abietic resin with caustic soda in the form of a solution with 10-15% concentration 0.8 Water 1.5-2.0
Dry components such as quartz sand and self-disintegrating slag from ferrochrome production are mixed in a mortar mixer at 30-60 rpm for 1-2 minutes.
Then the liquid components such as binding agent (water glass), alkylarylsulfonate, water and sodium abietate, which are mixed in a special container, are fed into the mortar mixer, after which the mass is added in the course of 2-3 minutes, i.e. H. until it is runny (foam-forming) is mixed.
Thanks to the introduction into the molding compound of foaming materials, which make up only Huntert'sth or tenth of the percent of the weight of the molding compound, the compound, after being mixed for a few minutes, changes from the less malleable to the liquid state.
The molding compound, which has reached such a liquid state, can be poured into the core boxes and can be poured over the models with it.
Abietin resin is made by extraction processing from spruce resin. The spruce resin contains 50 to 70% (in some cases more) resin and 15 to 20% moisture.
Extraction processing with an active solvent such as ethylene or butyl alcohol, or with a mixture of butyl alcohol with gasoline, etc.
as well as an additional oxidation, for example with hot air, a hard, brittle resin is produced, which is called abietin resin.
The abietin resin contains up to 70% or more oxidized resin acids. The saponification of the abietin resin with lye, for example with caustic soda, produces the sodium abietate.
Tests have shown that by adding abietin resin or sodium abietate to the mass, a 2-2.5-fold increase in strength of the mass (the compressive strength of the test pieces after one hour after preparation of the mixture is 68 kg / cm2) compared to the strength of the liquid Mass (in which these additives have not been introduced) is achieved. In addition, the solidification process of the mass (10-20 min) is 1.5-2 times faster, and the knocking out of the kernels is made easier by 20-30%.
The breaking of cores and protruding parts is also reduced by 50% thanks to the significantly reduced brittleness of the solidified mass.
No warm drying is required to solidify the cores and casting molds, and metal can be poured around them soon after their manufacture.
Cores and molds made from the specified mixtures can be used to produce castings from steel, cast iron and non-ferrous alloys.
It has also been found that in the manufacture of castings from non-ferrous alloys, the introduction of abietic resin or sodium abietate into the mixture promotes the creation of workpieces with a smooth surface.
In other implementation examples of the process, a water solution of potassium silicate can be used as a binder.