DD152924A1 - Herstellungsverfahren fuer anorganische,kalthaertende bindemittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen, kalthaertenden Bindemitteln auf der Basis von Alkalisilikat, vorzugsweise Natriumsilikat, welche in Verbindung mit pulverfoermigen Haertmitteln und Quarzsand der Fertigung von Giessereiformen und- kernen dienen. Diese Bindemittel erhalten bereits in der Phase ihrer Herstellung duurch Verwendung eines geeigneten Inhibitors eine solche strukturelle Korrektur verliehen, dass vom jeweiligen Anwender nur mittels hinzuzufuegender Haerterfeststoffsubstanzen die Bindewirkung im gewuenschten Masse herbeigefuehrt werden kann. Das Verfahren beruht darauf, geloestem Fluessigwasserglas in noch heissem Zustand Phosphorsaeure und/oder Alkaliorthophosphat in solchen Mengen zuzusetzen,dass bei definiertem Molverhaeltnis und Dichte eine gezielte Orthophosphationenkonzentration im Bindemittel eintritt.

Description

Titel der Erfindung

Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel

Anwendungsgebiet der Lrfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen, kalthärtenden Bindemitteln auf der Basis von Alkalisilikat, vorzugsweise Katriumsilikat, welche in Verbindung mit pulverförmigen Härtemitteln und Quarzsand der Fertigung von GieBereiformen und -kernen dienen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Is ist bekannt, Alkalisilikat im Gießereibetrieb als Formstoffbinder unter Zusatz von pulverförmigen Härterfeststoff substanzen, wie beispielsweise Dikalziumsilikat, bei liaumtemperatur verfestigen zu lassen. Weiterhin ist bekannt, bei linsatz spezieller Härtemittel, wie Kalziumsulfat oder bestimmte Portlandzemente, als Binderflüssigkeit eine Hatriumsilikatlösung zu verwenden, die ein vorgegebenes Molverhältnis und darüber hinaus eine gewisse Orthophosphationenkonzentration bei gleichzeitiger Abwesenheit von Kalziumionen (vgl. DQ-V/P 140 213) auf v/eisen muß.

Die Herstellung einer solchen Binderflüssigkeit erfolgte bisher durch entsprechendes Verdünnen handelsüblichen Natriumwasserglases von 4c/50 ° Be auf eine Dichte von 1»30 bis 1,^5 g/ciir sowie durch Zusatz von Orthophosphationen in ?oric. von verdünnter Phosphorsäure oder einer Mononatriubjpiiosphatlösung·

Als nachteilig erweist sich bei dieser Verfahrensweise, daß dem Katriumwasserglas im Verlauf seines industriellen Herstellungsverfahrens zur Fixierung seiner Viskosität von 48/50 ⁰Be zunächst Wasser durch Verdampfen entzogen wird, welches in der Folge im Gießereibetrieb im Zusammenhang mit der Natriumionenanreicherung wieder hinzuzusetzen ist, um die für die Verarbeitung geeignete Dichte zu gewährleisten.

Es lag somit nahe, ein handelsübliches Natriumwasserglas geringerer Dichte von 37/40 ⁰Be einzusetzen und durch Zugabe von Natronlauge das entsprechende Holverhältnis einzustellen· йіе sich jedoch zeigte, entsprach die auf diese Weise hergestellte Binderflüssigkeit nicht den entsprechenden technologischen Anforderungen. Trotz rezepturgetreuer chemischer Analyse blieb die gewünschte \7irkung aus; die Verfestigung des Bindemittels erfolgte viel zu schnell· Eine Regulierung des Abbindeprozesses war damit nicht möglich.

Somit ist ein Mangel zu beseitigen, der durch die bekannten Mittel des Standes der Technik bisher nicht überwunden werden konnte.

Ziel der brfindung

Die Erfindung verfolgt das Ziel, ohne nennenswerten Mehraufwand anorganische, kalthärtende Bindemittel bereits im Verlauf des Herstellungsverfahrens so zu aktivieren, daß nachfolgend ein problemloser und fehlerfreier Einsatz des Bindemittels beim Anwender ermöglicht und damit der daraus resultierende Ausschuß in der Gießerei vermieden wird.

Darlegung des Y»esens der Erfindung

Das Wesen der erfinderischen Aufgabe besteht darin, anorganischen, kalthärtenden Bindemitteln bereits in der Phase ihrer Herstellung durch Verwendung eines geeigneten Inhibitors eine solche strukturelle !korrektur zu verleihen, die

geeignet ist, beim jeweiligen Anwender lediglich durch das entsprechende Hinzufügen einer bestimmten Ilärterfeststoffsubstanz im gewünschten Maße die Binde-wirkung eintreten zu lassen·

Das erfinderische Verfahren beruht darauf, daß ein nach Lösung von Festglas unter hohem Wasserdampfdruck erhaltenes Flüssigwasserglas unmittelbar im Anschluß an den Lösungsprozeß zunächst durch Zusatz von Natriumhydroxid auf eine vorbestimmte Dichte und ein entsprechendes Kolverhältnis eingestellt wird· Nachfolgend erhalt das Flüssigwasserglas in noch heißem Zustand Phosphorsäure und/oder Alkaliorthophosphat, vorzugsweise Natriumdihydrogenphosphat und/oder Dinatriumhydrogenphosphat in einer solchen Menge zugeführt, daß gezielt eine definierte Orthophosphationenkonzentration eintritt· Voraussetzung für das Eintreten der definierten Orthophosphationenkonzentration ist jedoch, daß die Zugabe der Komponenten Natriumhydroxid, Phosphorsäure und Alkaliorthophosphat zum Flüssigwasserglas bis zu einem spätesten Zeitpunkt im Ergebnis des Herstellungsverfahrens erfolgt, zu welchem eine Temperatur von 55 ⁰O noch nicht unterschritten ist·

Die Zusätze Natriumhydroxid, Phosphorsäure und Alkaliorthophosphat werden dabei zweckmäßigerweise als wässrige Lösungen in Konzentrationen zu jeweils ^ 45 % Natriumhydroxid, 10 bis 15 7» Phosphorsäure und *= 25 /S Alkaliorthophosphat dem Flüssigwasserglas zugegeben·

Erfahrungsgemäß waren die besten Ergebnisse dann zu verzeichnen, wenn die mittels des Natriumhydroxides eingestellte Dichte des Flüssigwasserglases 1,34 bis 1,38 g/cnr und das Molverhältnis Me ^O zu SiO₂ gleich 1 zu 3,0 bis 1 zu 3i5 beträgt·

Die durch Zusatz von Phosphorsäure und/oder Alkaliorthophosphat gezielte Orthophosphationenkonzentration ist dann gegeben, wenn sich im Flüssigv/asserglas ein Gehalt an rhosphorpentoxid von 0,5 bis 2,0 #» vorzugsweise 0,8 bis 1,5 у» nachweisen läßt·

Wie die bisherigen Versuche zeigten, konnten mit Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens Binderflüssigkeiten erhalten werden, die genau den entsprechenden technologischen Anforderungen entsprachen. Die Ursache für diese positiven Eigenschaften gegenüber denen der auf konventionelle Weise hergestellten anorganischen, kalthärtenden Bindemittel wird in der Unterschiedlichkeit der Struktur der Silikatteilchen vermutet· Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen insbesondere in einer nicht unbedeutenden Energieeinsparung, da das Wiedererwärmen und Eindampfen der mit Natronlauge versetzten Alkalisilikatlösung zum Zwecke der Konzentrationserhöhung entfällt sowie in der Ausschaltung von Fehlern oder Ungenauigkeiten bei Aufbereitung der aktivierten Binderflüssigkeit im Gießereibetrieb selbst. Schließlich entfallen beim Anwender Aufwendungen für die Deponierung des Inhibitors sowie Aufwendungen für die Einhaltung der arbeitsschutztechnischen Bestimmungen bei Verwendung von Phosphorsäure.

Ausführungsbe ispieI

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ein festes Natriumsilikat mit einem Molverhältnis von zu SiO₂ gleich 1 zu 3,0 bis 1 zu 3,5 wurde unter Wasserdampfdruck in der Lösetrommel erhitzt und daraus ein 3?lüssigwasserglas mit einem Mol von 3,3 (8,3 % Na₂O und 26,5 % SiO₂) erzeugt. Anschließend wurden900 kg von dieser Wasserglaslösung bei einer !Temperatur von 80 ⁰C mit 50 kg Natronlauge in einer Konzentration von 50 % Natriumhydroxid und mit 50 kg einer wässrigen Natriumdihydrogenphosphatlösung in einer Konzentration von 30 % vermischt.

Die Herstellung der wässrigen Natriumdihydrogenphosphatlösung erfolgte durch Auflösen von 17»25 kg kristallisiertem ^ · H₂O in 32,75 kg Wasser bei einer Temperatur von

Die 1000 ко des aktivierten Natriumsilikats wiesen eine analytische Zusammensetzung von 23,8 % SiO₂, 9|8 % Na₂O, 0,9 '/i P₂ ⁰S ^{best zu} ^⁰⁰ ^ Wasser einschließlich nicht bestimmte Bestandteile als Verunreinigung auf· Dieses Natriumsilikat besaß eine Dichte von 1,37 + 0,0't g/cm^ bei 21 ⁰C und entsprach bei seinem Einsatz voll den geforderten technologischen Kennwerten.

Claims (5)

1. Erfindungsansprüche:

   1. Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel auf der Basis von Alkalisikikat, insbesondere Natriumsilikat, gekennzeichnet dadurch,

   daß ein nach Lösung von Festglas unter hohem Wasserdampfdruck erhaltenes Flüssigwasserglas im unmittelbaren Anschluß an den Lösungsprozeß zunächst durch Zusatz von Natriumhydroxid auf eine vorbestimmte Dichte und ein entsprechendes Molverhältnis eingestellt wird und nachfolgend in noch heißem Zustand Phosphorsäure und/oder Alkaliorthophosphat, vorzugsweise Natriumdihydrogenphosphat und/oder Dinatriumhydrogenphosphat in einer solchen Menge zugeführt erhält, daß im Flüssigwasserglas eine gezielte Orthophosphationenkonzentration eintritt.
2. 2. Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe der Komponenten Natriumhydroxid, Phosphorsäure und Alkaliorthophosphat zum Flüssigwasserglas zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu welchem die Temperatur des Flüssigwasserglases mindestens noch 55 ⁰C beträgt.
3. 3. Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zusätze von Natriumhydroxid, Phosphorsäure und Alkaliorthophosphat als wässrige Lösungen in Konzentrationen zu jeweils ^ 45% Natriumhydroxid, 10 bis 15% Phosphorsäure und =25% Alkaliorthophosphat dem Flüssigwasserglas zugegeben werden.
4. 4. Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die mittels Natriumhydroxid eingestellte Dichte des Flüssigwasserglases 1,34 bis 1,38 g/cm³ und das flolverhältnis SiO₂ zu SO₂ gleich 1 zu 3,0 bis 1 zu 3,5 beträgt.
5. 5. Herstellungsverfahren für anorganische, kalthärtende Bindemittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die durch Zusatz von Phosphorsäure und/oder Alkaliorthophosphat bewirkte Orthophosphationenkonzentration in einem Maße eintritt, daß sich ein Gehalt an Phosphorpentoxid im Flüssigwasserglas von 0,5 bis 2,0%, vorzugsweise 0,8 bis 1,5%, einstellt.