DD200987A1 - Verfahren zum herstellen von kunstharzgebundenen giessereiformen und-kernen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein verfahren zum Herstellen von kunstharzgebundenen Giessereiformen und -kernen, die fuer die Gusskoerperbildung angewendet werden, wonach dem Formgrundstoff oder der Formstoffmischung ein oder mehrere anionenaktive und/oder nichtionogene Tesidezugegeben werden. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erhoehung der Festigkeit der Formen und Kerne bzw. zur Reduzierung des Bindergehaltes im Formstoff unter Beibehaltung der geforderten Festigkeit fuer kunstharzgebundene Formstoffe zu entwickeln. Daraus leitet sich die Aufgabe ab, der Haftung zwischen Bindemittel und Giessereiformgrundstoff guenstige Bedingungen zu schaffen. Es wurde ueberraschend gefunden, dass bei der Behandlung des Giessereiformgrundstoffes oder der fertigen Formstoffmischung mit einem oder mehreren anionenaktiven Tensiden und/oder einem oder mehreren nichtionogen Tensiden die Festigkeiteigenschaften erheblich verbessert werden und damit eine deutliche Reduzierung des Binderanteils im Formstoff ermoeglicht wird. Ferner koennen mit der Erfindung gute Fliess- und Verdichtungseigenschaften und eine guenstigere Regenerierbarkeit des Altformstoffes gewaehrleistet werden

Description

O ! J

!Eitel dar Erfindung

Verfahren, zum Herstellen von kunstharzgebundenen Giesaereiformen und -kernen

4nwendung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein. Tarfahrβη zum Herstellen von kunstharzgebundenen Gießereiformen und -kernen, die für den Prozeß der Erzeugung von Gußkörpern eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Die Verwendung kunstharzgebundener Formstoff β zum Herstellen von Formen und. Kernen zur Gußkörperbildung ist bekannt und wird in breitem Umfang eingesetzt. Die Ursachen dafür sind in einer Reihe von technischen und technologischen. Vorteilen gegenüber anderen Formverfahren zu sehen. . .

Diesen Vorteilen stehen vor allem Ökonomische, hervorgerufen durch die hohen Kosten für das Binder sy st em, ökologische und hygienische Sachteile gegenüber, die in Zukunft zu einer Einschränkung bei der Anwendung kunstharzgebundener Formst offβ führen können. Bisher konnten die Fachteile z.T. dadurch abgebaut werden, indem höherwert ige Bindemittel entwickelt wuz"den, mit denen es möglich v/ar, den Bindergehalt zu redu-

zieren. Die Verwendung solcher Bindemittel ist aus verschiedenen "besonders ökonomischen Gründen bisher nur begrenzt möglich,

.ähnliche Effekte sind durch den Einsatz höherwer tiger er Fonngrundstoffa erreichbar. Quarzsande,, die. diesen Forderungen entsprechen, werden in Zukunft für die Gieße-? reiindustrie nur noch in geringem umfang zur Verfügung stehen. Sine breite Anwendung ist aus diesem Grund nicht möglich.

In DD-PS 34604 wird ein Verfahren zur Verbesserung der Benetzungseigenschaften von Kernbindemitteln beschrieben. Es konnten durch die Zugabe eines kationenaktiven Tensids (Fettamin) zum Bindemittel Steigerungen der Festigkeit von Kernen nachgewiesen werden, wenn feuchte Sande als Formgrundstoff verwendet wurden. Durch den Einsatz feuchter Sande kam es zu einem deutlichen Festigkeitsabfall, der nach der Zugabe des ^ettamins kompensiert werden konnte► Bei der Verwendung trockener Sande sind mit diesem Verfahren keine Steigerungen der Festigkeit der Kerne möglich, so daß eine Reduzierung des Binderanteils nicht durchgeführt werden kann. ... Ändere Entwicklungsrichtungen, die in DD-PS 112086 und DS-OS 2315244 beschrieben werden, behandeln die Zugabe grenzflächenaktiver Stoffe zum Bindemittel, um die .. Fließ- und Verdichtungseigenschaften während der Formherstellung zu verbessern. Es ist damit nur eine geringe Festigkeitserhöhung möglich. . Mit den oben geschilderten Lösungen ist es nicht möglich,, die Nachteile, die bei der Herstellung und dem. Gebrauch von Gießereiformen und -!-kernen mit kunstharzgebundehen Formstoffen auftreten, au beseitigen. Besonders die hohen Kosten für die Rohstoffe und für die Herstellung des Bindersystems, die Gesundheitsschädlichkeit, die Geruchsbelästigung an den Arbeitsplätzen und die Probleme bei der Deponie des Altformstoffes verursachen die Schwierigkeiten.

I >J

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Erhöhung der Festigkeit kunstharzgebundener Formen und Kerne zu.erzielen, womit eine wesentliche Reduzierung des Bindergehaltes im Formstoff unter Beibehaltung der geforderten Festigkeit ermöglicht wird, was zu erheblichen ökonomischen Vorteilen führt und darüber hinaus können die Geruchsbeläatigung, die Gesundheitsschädlichkeit sowie die technischen und ökonomischen Aufwendungen für die Regenerierung des Altformstoffes deutlich verringert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt, die Aufgabe zugrunde,, ein Verfahren zum Herstellen der für die Gußkörperbildung benötigten Formen und Kerne unter Verwendung von Kunstharzbindemitteln zu entwickeln, womit eine erhebliche Reduzierung de s . Ant eil s an Bindern!tt el im. Formst off. ermö gli cht werden kann» Überraschend "wurde -festgestellt, daß bei der alleinigen Behandlung des Gießereiformgrundstoffes mit anionenaktiven Tensiden und/oder nichtionogenen Tensiden eine Erhöhung der Festigkeit der Form oder eine Reduzierung des Binderänteils im kunstharzgebundenen Formstoff unter Beibehaltung der geforderten Festigkeit möglich ist. -

Brfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein oder mehrere anionenaktive Tenside und/oder ein oder mehrere nichtionogene Tenside vor der Formstoffaufbereitung dem Formgrundstoff zugemischt werden oder im Auf bereit ungs aggregat nach, der Zugabe .des. Bindersystems der gesamten Formst offmischung zugesetzt werden.. Das direkte Zumischen des Tenside zum Bindemittel ist nicht möglich. Danach wird die so aufbereitete Formstoffmischung zum Herstellen der Formen und Kerne nach beliebigen Verfahren in Form- und Kernkasten ge-

- 4 - £34 Ö I J

füllt, _r verdichtet, ausgehärtet, vom Modell getrennt und komplettiert.

Als anionenaktive und nichtionogene Tenside kommen gemäß der Srfindung Alkylsulfonate mittlerer Kettenlänge und/oder Alkylpheny!polyglykolether mittlerer bis höherer Kettenlänge und von mittlerem bis höherem Äthozylierungsgrad in einer Menge von jeweils 0,001 - 2,00 Masse-^, vorzugsweise 0,01 - 0,50 Masse-$, bezogen auf die Masse des gesamten Formstoffes, in Präge, die mit dem Bindersystem keine chemischen Reaktionen eingehen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formen und Kerne, bestehend aus einem Formgrundstoff, einem Kunstharzbindersystem und einem oder mehreren anionenaktiven und/oder nichtionogenen Tensid bringen wesentliche ökonomische,, ökologische und hygienische Vorteile durch eine erhebliche Reduzierung des Binderanteils im Formst off. Gleichzeitig werden, die Fließ- und Verdichtungseigenschaften.und die Regenerierbarkeit des Altsandes verbesserte

nachstehend wird die Srfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1 ;

Zum.Herstellen von Gießereiformen mit einem kunstharzgebundenen. Formst off sy s tem wurde V/ef erlinger Quarzsand und das kaltselbsthärtende Bindersystem "Habrinol^M verwendet.

Weferlinger Quarzsand nach TGL 8262 und TGL 14317/02

mittlere Korngröße 0,26 mm

Gleichmäßigkeitsgrad 72 %

Schlämmstoffgehalt 0,20 %

Glühverlust 0,15 %

pH-Wert 6,00 in wässriger Lösung

Bindersystem Habrinol . . '

Binderkomponente: Phenolharz.

Handelsname: Hsbrinol-S Härterkomponente: Parat oluolsulfonsäure

Handelsname: HB 71

Die Aufbereitung.dieser drei Komponenten zu einem Grießereiformstoff erfolgt in einem Plügelmischer nach folgender Hazeptur und Mischzait:

Rezeptur

9β % Weferlinger Quarzsand 3 % Habrinol-S , 1 % Härter HB 71

Mischzeit

- Quarzsand und Härter - 2 Minuten .

- Zugabe der Bindarkomponente zum Gemisch Quarzaand und Härter - 2 Minuten

Die Behandlung mit- einem. n-Alkylsulfonat kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen:

a) Zumischen von 0,05; Ο,ΛΟ; 0,40 Maasa-^, bezogen auf die Gesamtmasse des Formstoffes, der n-Alkylaulfonatverbindung zum Quarzsand vor der Härterzugabe.

b) Hachdam das. Gemisch Quarz sand,. Härter- und Binderkomponenta eine,Minuta, gemischt wurde, werden dem System 0_r"05; 0,10; 0,40 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des . formst offes, der n-Alkylsulfonatverbindung zugegeben. Danach wird noch eine Minute nachgemischt.

Der aufbereitete Pormstoff wird innerhalb der Verar- . beitungszeit zur Herstellung von Probekb'rpern für die Brmittlung der Druck- und Biegefestigkeit nach TGL 14.317 in Schutt kernkäs tan gefüllt, verdichtet und bei

-6- £0 4 O I J

edner Temperatur von 293 K und 60 % relativer Luft-, feuchtigkeit über eine festgelegte Zeit ausgehärtet. Für den Vergleich, zum Stand der Technik werden zusätzlich Probekörper in der beschriebenen Weise jedoch ohne Tensidzusatz hergestellt.

Durch die Zugabe des anionenaktiven Tensids ergeben sich folgende Veränderungen der Festigkeiten nach 24 h Aushärtung im Vergleich zum Stand der Technik:

a) Zugabe zum Quarzsand:

Tensid- Druckfestigkeit Biegefestigkeit

/MPa/ /MPa/

2,90 3,62 3,78 3,50

Um eine Druckfestigkeit von 6,18 MPa.und eine Biegefestigkeit von. 2,90 MPa zu erreichen, konnte im Versuch der Bindergehalt auf 2,10 Masse-%. gesenkt werden. Das entspricht einer. Reduzierung von 30 % bei- einem Tensidzusatz von 0,10 Masse-%.

ohne	6,18
0,05	8,05
0,10	8,14
0,40	8,36

b) Zugabe zur	Formst of fmischung:	Biegefestigkeit
Tensid- r? ι τ α ο "f" ff	Druckfe stigkeit	/MPa/
Z(UiDCi υ Zi /%/	/MPa/	2,55
ohne	6,10	3,42
0,Q5	8,57	3,65
0,10	8,63	3,70
0,40	8,55

Unter Beibehaltung der Druck- und.Biegefestigkeit, die ohne Tensidzusatz erreicht wurden, konnte der Binder-

U I

gehalt.im Versuch mit Tensid auf 2,0 Maasa-% gesenkt werden. Daa entspricht einer Senkung des.Bindergehaitea um 33 % "bei einem Tenaidzuaatz von 0,10 Maase-%.

Beispiel 2:

Unter Beibehaltung des im.Beispiel 1. angeführten Pormgrundatoffea und Binderaystems sowie der "beschriebenen Arbeitsweise zum Herstallen der Pormstoffmiachung wird die Behandlung mit einem nichtionogenen Alkylphenylpolyglykoläther mittlerer Kattenlänge und mittlaram Ithoxy¹Iierungsgrad durchgeführt. Die Behandlung kann auf zwei Wegen erfolgen:

a) Zumischen von 0,05; 0,20; 0,40 Maase-jS,. bezogen auf die Masse der gesamten PormStoffmischung, des Alkylpo^yglykoläthars zum Quarzsand vor der Zugabe der Härterkomponente.

b) Uachdem zum Gemisch aua Quarzsand und Härter daa Bindemittel zugegeben-und eine Minute, gemischt wurde, erfolgt daa Zumischen von 0,05; 0,2Oj 0,40 Maaae-%, bezogen auf die Masae des gesamten Pormstoffea, dea Alkylphenylpolyglykoläthera. Danach wird noch eine Minute nachgemischt. Die Heratellong dar Probekörper geschieht auf die gleiche Weise wie im Beiapiel 1.

Pur den Vergleich zum Stand der Technik werden zusätzlich. Probekörper in der baachriebenan Weiae, jedoch ohne Zuaatz einaa nichtionoganen Tansida hergestallt»

Durch dia Zugabe des nichtionbgenen Tansids ergeben

sich folgende Veränderungen der Pestigkaitan nach 24 h Aushärtung im Vergleich zum Stand der Technik:

a) Zugabe zum	Quarzsand:	Biegefestigkeit /MPa/
Tensid- zasatz /%/	Druckfestigkeit /MPa/	2,80
ohne	6,20	3,90
0,05	8,63	4,80
0,20	12,14	4,90
0,40	13,54

Unter Beibehaltung der Druck- und Biegefestigkeit ohne Tensid (6,20 MPa bzw. 2,80 MPa) konnte im Versuch der Bindergehalt auf 1,6. % gesenkt.~wer.den. Das entspricht einer Reduzierung um 46 % bei einem Tensidsusatz von 0,20 Masse-%.

b) Zugabe zur Pormstoffmischung:

Tensid- Druckfestigkeit Biegefestigkeit zusatz /%/ /MPa/ /MPa/

ohne 6,15 3,05

0,05 7,25 4,05

0,20 10,05 4,65

0,40 13,85 6,30

Unter Beibehaltung der Druck-.und Biegefestigkeit ohne Tensidzusatz (6,15 MPa bzw. 3,05 MPa) konnte im Versuch mit Tensid der Bindergehalt auf'1,30 % reduziert werden. Das entspricht einer Binsparung um 57 % bei einem Tensidzusatz von 0,40 Masse-%.

Claims (3)

Brf indungs anapr uch

1♦ Verfahren zum.Herstellen. von. kunstharzgebundenen Gießereiformen und -kernen mittels eines Fonastoffsystems, bestehend- aus einem Gießereiformgrundstoff und einem Kunstharzbindersystem, gekennzeichnet dadurch, daß dem Formgrundstoff vor der Zugabe, dea Bindersystems oder nach-der Zugabe des .Kunstharzbinders und der Härterkomponente aber, nicht direkt dem Bindemittel ein oder mehrere anionenaktive oder ein oder mehrere nichtionogene Tenside in einer Menge. . von. jeweils 0,001-2,00 Masse-%,.. vorzugsweise 0,01 0,50 Masse-^, bezogen auf die Masse des gesamten Formst off es,, zugemischt werden und die so hergestellte Formstoffmischung wird anschließend nach beliebigen Verfahren in Form- und.Kernkästen gefüllt, verdichtet, ausgehärtet, von der Modelleinrichtung getrennt und komplettiert.

2. Verfahren nach. Punkt 1, gekennzeichnet, dadurch, daß die anionenaktiv.en- Tenside vorzugsweise n-Alkylsulfonate mittlerer. Kettenlänge sind, und die nichtionogenen Tenside vorzugsweise aus Alkylphenylpolyglykoläther mittlerer bis höherer Kettenlänge und von mittlerem bis höherem Äthosylierungsgrad bestehen.

3* Verfahren räch Punkt .1, gekennzeichnet, dadurch,, daß ein Gemisch aus einem oder mehreren anionenaktiven und einem oder mehreren nichtionogenen Tensiden dem Formgrundstoff oder der Formst offmischung zugegeben werden, sofern sie. keine chemischen Reaktionen miteinander und mit dem Bindemittel eingehen.