DE10065270B4 - Feeders and compositions for their preparation - Google Patents

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DE10065270B4 DE2000165270 DE10065270A DE10065270B4 DE 10065270 B4 DE10065270 B4 DE 10065270B4 DE 2000165270 DE2000165270 DE 2000165270 DE 10065270 A DE10065270 A DE 10065270A DE 10065270 B4 DE10065270 B4 DE 10065270B4
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Abstract

Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie, umfassend:
– einen partikulären (körnigen) Füllstoff,
– ein organisches Bindemittelsystem und
– ein Oxidationsmittel für das Bindemittelsystem,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zwischen 0 und 4 Gewichtsprozent eines leicht oxidierbaren Metalls umfasst und der Anteil an Oxidationsmittel im Bereich zwischen 5 und 40 Gewichtsprozent liegt.A composition for the manufacture of feeders for the foundry industry, comprising:
A particulate (granular) filler,
An organic binder system and
An oxidizer for the binder system,
characterized in that the composition comprises between 0 and 4% by weight of easily oxidisable metal and the proportion of oxidizing agent ranges between 5 and 40% by weight.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Speiser (Speisereinsätze, Speiserkappen u.dgl.) zur Speisung von Gussstücken sowie eine Zusammensetzung zur Herstellung derartiger Speiser für die Gießereiindustrie. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dichtspeisung von Gussstücken.The The present invention relates to feeders (feeder inserts, feeder caps and the like) for feeding castings and a composition for making such feeders for the foundry industry. Furthermore The invention relates to a method for the feed-feeding of castings.

Hinsichtlich der bisher bekannten Zusammensetzungen zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie werden zwei Hauptgruppen unterschieden:

  • A. Isoliermassen, d.h. formbare und aushärtbare Zusammensetzungen (Massen) zur Herstellung von wärmeisolierenden Speiserumhüllungen oder Isolierkissen bzw. -taschen. (Ausgehärtete) Isoliermassen nehmen beim Abgießen der Form zuerst etwas Wärme aus dem flüssigen Metall auf, bis sich ein Temperaturausgleich einstellt; von diesem Zeitpunkt ab schützen sie das flüssige Gießmetall eine gewisse Zeit gegen weitere Wärmeverluste. Aus Isoliermassen geformte Speiser (die auch Speisereinsätze, Speiserkappen, Speiserumhüllungen o.dgl. genannt werden) oder Isoliertaschen verzögern somit den Erstarrungsbeginn und fördern die Dichtspeisung eines Gussstücks. Isoliermassen umfassen regelmäßig einen partikulären (körnigen) Füllstoff, und ein Bindemittel.
  • B. Exotherme Speiserheizmassen, d.h. formbare exotherme Massen, die sich durch eine aluminothermische oder ähnliche Reaktion während des Abgießens der Form selbst erwärmen. Aus exothermen Speiserheizmassen (auch exotherme Formstoffe genannt) lassen sich Speiser herstellen, die in die Form eingesetzt werden und in Berührung mit der Schmelze Wärme erzeugen können. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei aufgrund der aluminothermischen oder ähnlichen Umsetzungsreaktion der Heizmasse. Die freiwerdende Wärme dient in Ausnahmefällen zur Aufheizung des flüssigen Metalls im Speiser, in jedem Falle aber zur (teilweisen) Kompensation der Wärmeverluste. Durch die Verwendung exothermer Heizmassen bleiben die Speiser im Vergleich mit der Verwendung von Isoliermassen (siehe oben A) länger flüssig. Man kann deshalb die Dichtspeisung eines Gussstücks verbessern und ggf. kleinere Speiser verwenden, so dass der Kreislaufanteil gesenkt und das Gussausbringen erhöht wird. Exotherme Speiserheizmassen sind aber deutlich teurer als Isoliermassen. Exotherme Speiserheizmassen umfassen regelmäßig einen partikulären (körnigen) Füllstoff, ein Bindemittel, einen recht hohen Anteil an einem leicht oxidierbaren Metall (wie Aluminium, Magnesium oder Silizium) sowie ein Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall (z.B. Kalium- oder Natriumnitrat).
With regard to the previously known compositions for the production of feeders for the foundry industry, two main groups are distinguished:
  • A. Insulating compositions, ie moldable and curable compositions (compositions) for the production of heat-insulating feeder sheaths or insulating cushions or bags. (Cured) insulating compounds first take some heat from the liquid metal when pouring the mold until a temperature equalization sets; From this point on, they will protect the liquid casting metal against further heat loss for a certain period of time. Insulators formed from insulating compounds (which are also called feeder inserts, feeder caps, feeder covers or the like) or insulated pockets thus delay the start of solidification and promote the feed of a casting. Insulating compositions typically include a particulate (granular) filler, and a binder.
  • B. Exothermic Speiserheizmassen, ie malleable exothermic masses that heat themselves by an aluminothermic or similar reaction during the casting of the mold. From exothermic Speiserheizmassen (also called exothermic molding materials) can be prepared feeders that are used in the mold and can generate heat in contact with the melt. The heat is released due to the aluminothermic or similar reaction reaction of the heating mass. The released heat is used in exceptional cases for heating the liquid metal in the feeder, but in any case for (partial) compensation of heat losses. By using exothermic heating compounds, the feeders remain liquid for longer compared to the use of insulating compounds (see A above). One can therefore improve the feed of a casting and if necessary use smaller feeders, so that the circulation rate is lowered and the Gussausbringen is increased. Exothermic Speiserheizmassen but are significantly more expensive than insulating compounds. Exothermic Feiserheizmassen regularly comprise a particulate (granular) filler, a binder, a fairly high proportion of easily oxidizable metal (such as aluminum, magnesium or silicon) and an oxidizing agent for easily oxidizable metal (eg potassium or sodium nitrate).

DE 1 947 904 A offenbart ein feuerfestes wärmeisolierendes Material zur Verwendung beim Gießen von geschmolzenem Metall. Das Material umfasst teilchenförmigen feuerfesten Füllstoff, organische Gummis, Stärken oder natürliche oder synthetische Harze als Bindemittel sowie Aluminium, Magnesium, Silizium oder Zirkonium in Teilchenform. Der Anteil der besagten teilchenförmigen Metalle liegt dabei im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%. Das Material umfasst kein Oxidationsmittel. Im Betrieb wird das feuerfeste wärmeisolierende Material zum Gießen von Stahl verwendet und kommt dabei mit Eisenoxid in Kontakt, welches dabei zu Eisen reduziert wird. DE 1 947 904 A discloses a refractory thermally insulating material for use in casting molten metal. The material comprises particulate refractory filler, organic gums, starches or natural or synthetic resins as binders and particulate aluminum, magnesium, silicon or zirconium. The proportion of said particulate metals is in the range of 1 to 20 wt .-%. The material does not contain any oxidizing agent. In operation, the refractory heat-insulating material is used to cast steel and comes into contact with iron oxide, which is thereby reduced to iron.

EP 0 913 215 A1 offenbart isolierende Speisermassen, die hohle Aluminiumsilikatkügelchen, Bindemittel und Aluminium umfassen sowie exotherme Speisermassen, die zusätzlich ein Oxidationsmittel umfassen, wie Eisenoxid oder Kaliumpermanganat. In den besagten exothermen Speisermassen liegt der Anteil an Aluminium im Bereich von 7 bis 40 Gew.-%. EP 0 913 215 A1 discloses insulating feed compositions comprising hollow aluminum silicate beads, binder and aluminum, and exothermic feeder compositions which additionally comprise an oxidizing agent such as iron oxide or potassium permanganate. In the said exothermic feeder mass, the proportion of aluminum is in the range of 7 to 40 wt .-%.

Die heutige Technik von Formanlagen für hochwertige Gießformen erfordert den Einsatz von Speisern mit besonders hoher Festigkeit. Dieses Erfordernis betrifft sowohl Isolierspeiser als auch exotherme Speiser und führt insbesondere bei formbaren Speiser-Zusammensetzungen (isolierend oder exotherm), die ein organisches Bindemittel enthalten, zu einer Erhöhung des Bindemittelanteils im Vergleich mit Speisern (Speiser-Zusammensetzungen), die zu Zeiten eingesetzt wurden, in denen die Anlagentechnik noch nicht weit fortgeschritten war.The Today's technology of molding equipment for high-quality casting molds requires the use of feeders with particularly high strength. This requirement applies to both feeders and exotherms Feeder and leads in particular with moldable feeder compositions (insulating or exothermic) containing an organic binder to a increase the binder content in comparison with feeders (feeder compositions), which were used at times when the plant engineering is still was not advanced.

Wie sich jetzt gezeigt hat, werden besonders hohe Speiserfestigkeiten primär für den mechanisch anspruchsvollen Vorgang des Einformens des Speisers in die Form benötigt, bei dem Kernformmaschinen eingesetzt werden, und sie wären im Anschluß daran durchaus entbehrlich. Eigenen Erkenntnissen zufolge erweisen sich die hohen, eine besondere Festigkeit vermittelnden Bindemittelanteile nach dem Einfüllen des Metalls in die Gießform, wenn der Speiser ja erst seine eigentliche Aufgabe erfüllen soll, sogar in manchen Fällen als nachteilig, da sie die Isolierwirkung des Speisers herabsetzen können.As has now been shown to be particularly high Speiserfestigkeiten primary for the mechanically demanding process of forming the feeder in the shape needs be used in the core forming machines, and they would be following completely dispensable. According to own findings, it turns out the high, a special strength mediating binder proportions after filling of the metal in the casting mold, if the feeder is to fulfill its actual task, even in some cases as disadvantageous because they can reduce the insulating effect of the feeder.

Bei der Verwendung organischer Bindemittel in formbaren isolierenden oder exothermen Zusammensetzungen werden beim Abguss überdies regelmäßig Crackprodukte emittiert, die allenfalls als Glanzkohlenstoffbildner nutzbar sind.at the use of organic binders in malleable insulating or exothermic compositions, moreover, during casting regular cracking products emitted, which can be used at best as a lustrous carbon generator.

Ausgehend von den bislang bekannten Isolierspeiser-Zusammensetzungen mit organischen Bindemitteln war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Speisers anzugeben, der eine zumindest annähernd gleich gute, vorzugsweise aber verbesserte Isolierleistung besitzt und bei vergleichbarer Festigkeit eine verringerte Emission von Crackprodukten während des Gießvorganges gewährleistet.outgoing from the previously known Isolerspeiser compositions with organic Binders it was the object of the present invention, a To specify a composition for the production of a feeder, the one at least approximately has the same good, but preferably improved insulation performance and with comparable strength a reduced emission of Crack products during the casting process guaranteed.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch Angabe einer Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie erreicht, umfassend:

  • – einen partikulären (körnigen) Füllstoff,
  • – ein organisches Bindemittelsystem und
  • – ein Oxidationsmittel für das Bindemittelsystem,
wobei die Zusammensetzung zwischen 0 und 4 Gew.-% eines leicht oxidierbaren Metalls umfasst und der Anteil an Oxidationsmittel im Bereich zwischen 5 und 40 Gewichtsprozent liegt. Übliche Zugschlagstoffe wie Fasern oder dergleichen können vorhanden sein.According to the invention, the object is achieved by specifying a composition for the production of feeders for the foundry industry, comprising:
  • A particulate (granular) filler,
  • An organic binder system and
  • An oxidizer for the binder system,
wherein the composition comprises between 0 and 4% by weight of a readily oxidisable metal and the proportion of oxidizing agent ranges between 5 and 40% by weight. Conventional impact substances such as fibers or the like may be present.

Im Rahmen des vorliegenden Textes umfaßt der Begriff "organisches Bindemittelsystem" dabei

  • (a) das oder die eigentlichen Bindemittel bzw. Bindemittelkomponenten wie Phenolharze o.dgl.,
  • (b) die zur Auflösung von Bindemitteln oder Bindemittelkomponenten eingesetzten Lösungsmittel,
  • (c) typische organische Additive eines Bindemittelsystems, wie z.B. Lösungsvermittler.
In the context of the present text, the term "organic binder system" includes
  • (a) the actual binder or binder components, such as phenolic resins or the like,
  • (b) the solvents used to dissolve binders or binder components,
  • (c) typical organic additives of a binder system, such as solubilizers.

Als partikulärer Füllstoff können z.B. Sand (insbesondere Quarzsand), keramische (Hohl-)Kugeln (Sphäroliten) oder sonstige feuerfeste Materialien eingesetzt werden.When particulate filler can e.g. Sand (especially quartz sand), ceramic (hollow) spheres (spherulites) or other refractory materials are used.

Der Anteil von maximal 4 Gew.-% eines leicht oxidierbaren Metalls liegt deutlich unter dem Anteil an leicht oxidierbarem Metall in den bekannten exothermen Speiserheizmassen, sodaß man die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen auch dann nicht ohne weiteres als exotherme Speiserheizmasse im üblichen Sinne auffassen kann, wenn der erfindungsgemäß maximale Anteil an oxidierbarem Metall eingesetzt ist.Of the Part of a maximum of 4 wt .-% of easily oxidizable metal significantly below the proportion of readily oxidizable metal in the known exothermic Speiserheizmassen, so that the compositions of the invention even then not readily as exothermic Speiserheizmasse in the usual Meaning, if the invention according to the maximum proportion of oxidizable Metal is inserted.

Der Anteil an leicht oxidierbarem Metall in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird aber vorzugsweise sogar unter 2 Gewichtsprozent liegen.Of the Proportion of readily oxidizable metal in a composition according to the invention but is preferably even less than 2 weight percent.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lassen sich zu Speisern formen, deren organisches Bindemittelsystem im Gießbetrieb (nach Zündung der Zusammensetzung) aufoxidiert wird, so daßderhohe Bindemittelanteil (der im Gießbetrieb aus besagten Gründen nachteilig ist) verringert und der Emission von Crackproduk ten entgegengewirkt wird. Als formgebendes Verfahren für die Speiserherstellung kann eines der üblichen Verfahren eingesetzt werden, also insbesondere das Filterschlickerverfahren oder das Schießverfahren.The Compositions of the invention can be formed into feeders, their organic binder system in the casting operation (after ignition the composition) is oxidized so that the high binder level (the one in the casting shop for said reasons is disadvantageous) and counteracts the emission of Crackproduk th becomes. As a shaping method for the feeder production can one of the usual Method are used, ie in particular the Filterschlickerverfahren or the shooting process.

Vorzugsweise sind das organische Bindemittelsystem und das Oxidationsmittel für das organische Bindemittelsystem stofflich und mengenmäßig so aufeinander abgestimmt, dass nach einer Zündung der Zusammensetzung eine Oxidation von zumindest einem Teil des organischen Bindemittelsystems zu Kohlendioxid (also bis auf die höchste Oxidationsstufe des Kohlenstoffs) resultiert.Preferably are the organic binder system and the oxidizer for the organic binder system materially and quantitatively to each other tuned that after ignition The composition of an oxidation of at least a portion of the organic binder system to carbon dioxide (ie except for the highest Oxidation state of the carbon).

Vorteilhafterweise ist das Oxidationsmittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus Nitraten, Peroxodisulfaten und deren Mischungen besteht. Diese Oxidationsmittel sind besonders gut zur Oxidation organischer Substanzen geeignet und dabei gut mit den sonstigen üblichen Bestandteilen einer Speiser-Zusammensetzung verträglich. Kaliumnitrat ist ein besonders bevorzugtes Oxidationsmittel.advantageously, For example, the oxidant is selected from the group consisting of nitrates, peroxodisulfates and mixtures thereof. These oxidizers are special good for the oxidation of organic substances and good with the usual ones Components of a feeder composition compatible. potassium nitrate is a particularly preferred oxidizing agent.

Der Anteil an Oxidationsmittel liegt erfindungsgemäß im Bereich zwischen 5 und 40 Gewichtsprozent. Der Fachmann kann anhand einfacher Vorversuche ermitteln, welche Menge eines gegebenen Oxidationsmittels benötigt wird, um das organische Bindemittelsystem soweit wie gewünscht zu oxidieren, vorteilhafterweise also zumindest teilweise bis zu Kohlendioxid.Of the Proportion of oxidizing agent is according to the invention in the range between 5 and 40 percent by weight. The skilled person can by means of simple preliminary tests determine what amount of a given oxidant is needed to the organic binder system as far as desired oxidize, advantageously so at least partially up to carbon dioxide.

Als Bindemittelsystem kann eines der im Gießereibetrieb üblichen organischen Bindemittelsysteme eingesetzt werden.When Binder system can be one of the usual in foundry operation organic binder systems are used.

Das organische Bindemittelsystem kann dabei vorteilhaft ein zur Verwendung im Cold-Box-Verfahren geeignetes Zwei-Komponenten-System umfassen, das eine Phenolharz- und eine Isocyanat-Komponente umfasst. In solchen Fällen ist die Verwendung bestimmter Fettsäuremethylester als Lösungsmittel bevorzugt, wie sie in der EP 0 804 980 A1 Cold-Box-Anmeldung beschrieben sind; unter den Fettsäuremethylestern ist wiederum die Verwendung von Rapsölmethylester vorteil halt. Der Inhalt der genannten EP-Veröffentlichung ist im Wege der Verweisung Bestandteil des vorliegenden Textes, insbesondere was die dort angegebenen Lösungsmittel angeht.The organic binder system may advantageously comprise a suitable for use in the cold-box process two-component system comprising a phenolic resin and an isocyanate component. In such cases, the use of certain fatty acid methyl esters as solvent is preferred, as described in the EP 0 804 980 A1 Cold-box application are described; Among the fatty acid methyl esters, in turn, the use of rapeseed oil methyl ester is advantageous. The content of said EP publication is incorporated herein by reference, in particular as regards the solvents specified therein.

Alternativ kann das organische Bindemittelsystem ein zur Verwendung im Methylformiatverfahren geeignetes alkalisches Phenolresol umfassen.alternative For example, the organic binder system may be for use in the methyl formate process include suitable alkaline phenolic resole.

Weiter alternativ können organische Bindemittel eingesetzt werden, die zur Verwendung im Hot-Box- oder im Croning-Verfahren (Maskenformverfahren) geeignet sind.Further alternatively you can organic binders are used for use in the Hot box or in the croning process (mask molding process) suitable are.

Der Anteil des Bindemittelsystems an der erfindungsgemäßen Zusammensetzung solte im Bereich zwischen 5 und 25 Gewichtsprozent liegen.Of the Proportion of the binder system in the composition according to the invention should be in the range between 5 and 25 percent by weight.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Speiser zur Dichtspeisung von Gussstücken, die aus einer der vorstehend beschriebenen formbaren Zusammensetzungen herstellbar ist.The The present invention also relates to feeders for feed feeding Castings, from any of the moldable compositions described above can be produced.

Und schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Dichtspeisung von Gussstücken mit folgenden Schritten:

  • – Integrieren eines erfindungsgemäßen Speisers in eine Gießform,
  • – Einfüllen von flüssigem Metall in die Gießform und den Speiser, so dass die Zusammensetzung zündet und eine Oxidation von zumindest Teilen des im Speiser enthaltenen organischen Bindemittelsystems zu Kohlendioxid bewirkt wird.
Finally, the invention also relates to a process for the feed-feeding of castings with the following steps:
  • Integrating a feeder according to the invention into a casting mold,
  • - Adding liquid metal into the mold and the feeder, so that the composition ignites and oxidation of at least parts of the organic binder system contained in the feeder to carbon dioxide is effected.

Für die Oxidation ist dabei das im erfindungsgemäßen Speiser enthaltene Oxidationsmittel, also z.B. Kaliumnitrat, verantwortlich.For the oxidation is this in the feeder according to the invention contained oxidizing agents, e.g. Potassium nitrate, responsible.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte 1 und die zugehörige Tabelle 1 erläutert.Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the examples with reference to the attached 1 and the associated Table 1 explained.

Es stellt dar:It represents:

1 Abkühlungskurven zur Erstarrung einer Aluminiumlegierung in Speisern unterschiedlicher Zusammensetzung. 1 Cooling curves for the solidification of an aluminum alloy in feeders of different composition.

Es wurden insgesamt sechs ihrer Geometrie nach identische Speiser unterschiedlicher Zusammensetzung hergestellt.It For example, a total of six identical feeders were different in geometry Composition produced.

Zur Herstellung eines jeden Speisers wurden

  • – als partikulärer Füllstoff keramische Hohlkugeln auf Basis Aluminiumsilikat ("Extendospheres"; Mittlere Körnung MK ca. 0,25 mm) mit dem jeweiligen
  • – Bindemittelsystem (siehe dazu unten) und gegebenenfalls (Beispiele 2–6)
  • – Kaliumnitrat als Oxidationsmittel
in einem Labormischer gemischt und mittels einer Schießmaschine des Typs Röper H 2,5) zu Speiserkappen EK (40/70) mit Williamsleiste geformt.For the preparation of each feeder were
  • - As a particulate filler ceramic hollow spheres based on aluminum silicate ("Extendospheres", average grain size MK about 0.25 mm) with the respective
  • Binder system (see below) and optionally (Examples 2-6)
  • - Potassium nitrate as an oxidizing agent
mixed in a laboratory mixer and shaped by means of a shooting machine of the type Röper H 2.5) to feed caps EK (40/70) with Williamsleiste.

Die geformten Speiserkappen wurden mit dem jeweils zugehörigen Katalysator begast und ausgehärtet.The molded feeder caps were with the respective associated catalyst fumigated and cured.

Die ausgehärteten Kappen wurden ohne weitere Behandlung (insbesondere ohne Trocknung) in grünen Sand eingeformt.The cured caps were without further treatment (especially without drying) in green formed sand.

Zur Aufnahme von zur Beurteilung der thermischen Wirksamkeit der Speiserkappen geeigneten Abkühlungskurven wurde in jede eingeformte Speiserkappe ein geschlichtetes Thermoelement (NiCrNi) mittig in die Speiserkappe eingeführt.to Recording of to evaluate the thermal efficiency of the feeder caps suitable cooling curves In each molded feeder cap, a squeezed thermocouple was made (NiCrNi) inserted centrally in the feeder cap.

Die eingeformten und mit einem mittig angeordneten Thermoelement versehenen Speiserkappen wurden dann mit einer Aluminiumlegierung bei ca. 720°C abgegossen. Die Speisermasse zündete und das jeweilige Bindemittelsystem wurde aufoxidiert.The molded and provided with a centrally disposed thermocouple Feeder caps were then poured with an aluminum alloy at about 720 ° C. The feeder mass ignited and the respective binder system was oxidized.

Mittels der Thermoelemente wurden Abkühlungskurven aufgenommen, aus diesen wiederum die Erstarrungszeiten ermittelt und die zugehörigen technologischen Werte berechnet, nämlich: Erstarrungszeitverlängerung, Modulvergrößerung, effektiver Modul.through the thermocouples became cooling curves taken from these in turn determines the solidification times and the associated ones technological values, namely: solidification time extension, Module magnification, effective module.

Die Zusammensetzungen der untersuchten Speiserkappen und die erhaltenen Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 und 1 zusammengefaßt. Alle untersuchten Speiserkappen waren im wesentlichen (d.h. bis auf unvermeidbare Verunreinigungen) frei von leicht oxidierbaren Metallen. Alle in Tabelle 1 enthaltenen Angaben zur Zusammensetzung sind Gewichtsteile. Alle Zusammensetzungen enthielten 100 Gewichtsteile Formstoff (gegebenenfalls inklusive Oxidationsmittel) und 15,9 Gewichtsteile Bindemittelsystem.The compositions of the feeder caps investigated and the results obtained are shown in Tables 1 and 1 summarized. All of the feeder caps investigated were essentially (ie, except for unavoidable impurities) free of easily oxidizable metals. All composition information in Table 1 is parts by weight. All compositions contained 100 parts by weight of molding material (optionally including oxidizing agent) and 15.9 parts by weight of binder system.

(Vergleichs-)Beispiel 1 betrifft eine nicht-erfindungsgemäße Speiserkappe, die aus einer Zusammensetzung ohne Oxidationsmittel-Anteil hergestellt wurde.(Comparative) Example 1 relates to a non-inventive feeder cap, which consists of a Composition was prepared without oxidant content.

Die Beispiele 2–6 betreffen erfindungsgemäße Speiserkappen, die unterschiedliche Anteile des Oxidationsmittels Kaliumnitrat enthalten.The Examples 2-6 concern feeder caps according to the invention, the different proportions of the oxidant potassium nitrate contain.

Die Beispiele 1–5 betreffen Speiserkappen, die mittels eines Cold-Box-Bindemittelsystems abgebunden wurden (Begasung mit dem tertiären Amin Dimethylisopropylamin).The Examples 1-5 refer to feeder caps, which by means of a cold-box binder system (gassing with the tertiary amine dimethyl isopropylamine).

Dabei enthielten die Bindemittelsysteme der für die Herstellung der Speiserkappen gemäß den Beispielen 1–3 eingesetzten formbaren Zusammensetzungen in anlehnung an die technische Lehre der EP 0 804 980 A1 Rapsölmethylester als Lösungs mittel.The binder systems contained for the preparation of the feeder caps according to Examples 1-3 moldable compositions based on the technical teaching of EP 0 804 980 A1 Rapeseed oil methyl ester as a solvent.

Die Zusammensetzungen für die Speiserkappen gemäß den Beispielen 4–5 enthielten zum Vergeich ein Bindemittelsystem, in dem im Unterschied zu den Beispielen 1–3 statt Rapsölmethylester Aceton als Lösungsmittel für die eigentlichen Bindemittelkomponenten (Phenolharz und Isocyanat) eingesetzt wurde; ansonsten bestand kein Unterschied zwischen den Lösungsmitteln aus den Beispielen 1–3 und 4–5.The Compositions for the feeder caps according to the examples Contained 4-5 for comparison, a binder system in which unlike the Examples 1-3 instead of rapeseed oil methyl ester Acetone as a solvent for the actual binder components (phenolic resin and isocyanate) used has been; otherwise there was no difference between the solvents from Examples 1-3 and 4-5.

Nach dem Aushärten des jeweiligen Bindemittelsystems aus den Beispielen 1–5 waren die Speiserkappen gemäß den Beispielen 4–5 zumindest im wesentlichen lösungsmittelfrei (das Aceton war verdampft), die Speiserkappen gemäß den Beispielen 1–3 enthielten hingegen auch nach dem Aushärten Rapsölmethylester.To curing of the respective binder system of Examples 1-5 were the feeder caps according to the examples 4-5 at least essentially solvent-free (the acetone had evaporated), the feeder caps according to the examples 1-3 contained however, even after curing Rapsölmethylester.

Die in Beispiel 6 eingesetzte Speiserkappe wurden mittels eines alkalischen Phenolresols als Bindemittel (Begasung mit Methylformiat; Methylformiatverfahren) abgebunden. Das Bindemittelsystem war wässrig und umfasste nur geringe Mengen an organischem Lösungsvermittler.The Feeder cap used in Example 6 were prepared by means of an alkaline Phenolic resols as binders (gassing with methyl formate, methyl formate method) tied. The binder system was aqueous and contained only minor Amounts of organic solubilizer.

Weitere Einzelheiten zu den eingesetzten Zusammensetzung lassen sich der beigefügten Tabelle 1 entnehmen, in der bedeutet: Extendospheres SL 350: Hohlkugeln auf Basis Aluminiumsilikat, Mittlere Körnung MK ca. 0,25 mm KNO3: Kaliumnitrat, rieselfähige Handelsware Resan 5277: Handelsname der Hüttenes-Albertus GmbH, Düsseldorf, Deutschland; Alkalisches Phenolresol für das Methylformiatverfahren, wässrig, mit geringen Mengen an Lösungsvermittler Gasharz 6348: Handelsname der Hüttenes-Albertus GmbH; Phenolharzkomponente zur Verwendung im Cold-Box-Verfahren (ca. 50 % Phenolresol in Rapsölmethylester) Aktivator 6324: Handelsname der Hüttenes-Albertus GmbH; Isocyanatkomponente zur Verwendung im Cold-Box-Verfahren Gasharz 6348 –RME +Aceton: Phenolharzkomponente zur Verwendung im Cold-Box-Verfahren; Zusammensetzung wie Gasharz 6348, Rapsölmethylester durch Aceton ersetzt. Speiser EK 40/70: Speiser-Einsteckkappe mit 40 mm Deckeldurchmesser und 70 mm Höhe; für Testzwecke; konisch zum Einstecken in vorgefertigte Öffnungen. Erstarrungszeit: Zeit die zwischen beendigten Giessen und beendigter Erstarrung (Erreichen des Solidus) vergeht. Erstarrungszeitverlängerung: Quotient aus derjeweiligen Erstarrungszeit und der Erstarrungszeit einer gleichformatigen Sandhülse; die Erstarrungskurve für eine gleichformatige Sandhülse ist in Fig. 1 mit eingetragen und mit einem S (für "Sand") gekennzeichnet. Modulvergrößerung: Maß für die erhöhte Wirkung eines jeweiligen Speisers im Vergleich mit dem Sandspeiser (geometrischer Modul) Modul: Erstarrungsmodul des jeweiligen Speisers (Erstarrungsmodul = Volumen des Speisers in cm3/Oberfläche des Speisers in cm2). Je größer der Modul, desto besser die isolierende Wirkung eines Speisers. Further details of the composition used can be found in the attached Table 1, in which: Extendospheres SL 350: Hollow balls based on aluminum silicate, average grain size MK approx. 0.25 mm KNO3: Potassium nitrate, free-flowing merchandise Resan 5277: Trade name of Hüttenes-Albertus GmbH, Düsseldorf, Germany; Alkaline phenolic resol for the methyl formate process, aqueous, with small amounts of solubilizer Gas Resin 6348: Trade name of Hüttenes-Albertus GmbH; Phenolic resin component for use in the cold box process (about 50% phenolic resole in rapeseed oil methyl ester) Activator 6324: Trade name of Hüttenes-Albertus GmbH; Isocyanate component for use in the cold-box process Gas Resin 6348 -RME + Acetone: Phenolic resin component for use in the cold-box process; Composition like gas resin 6348, rapeseed oil methyl ester replaced by acetone. Feeder EK 40/70: Feeder plug-in cap with 40 mm lid diameter and 70 mm height; for testing purposes; conical for insertion into prefabricated openings. Setting time: Time passing between finished casting and finished solidification. Solidification time extension: Quotient of the respective solidification time and the solidification time of a uniform sand sleeve; the solidification curve for an identically shaped sand sleeve is entered in FIG. 1 and marked with an S (for "sand"). Module Magnification: Measure for the increased effect of a particular feeder in comparison with the sand feeder (geometrical module) Module: Solidification module of the respective feeder (solidification module = volume of the feeder in cm 3 / surface of the feeder in cm 2 ). The larger the module, the better the insulating effect of a feeder.

Aus Tabelle 1 und 1 wird ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Speiserkappen aus den Beispielen 2 und 3 in ihrer Wirkung den Vergleichsspeiser (ohne Oxidationsmittel) aus Beispiel 1 übertreffen. Der Modul stieg von 1,55 in Beispiel 1 (kein Oxidationsmittel) über 1,58 in Beispiel 2 (14 Gewichtsanteile Kaliumnitrat) auf hervorragende 1,69 in Beispiel 2 (24 Gewichtsanteile); ein weiterer Anstieg bei weiterer Steigerung des Oxidationsmittelanteils ist zu erwarten.From Table 1 and 1 It can be seen that the feeder caps according to the invention from Examples 2 and 3 surpass in their effect the comparison feeder (without oxidizing agent) from Example 1. The modulus increased from 1.55 in Example 1 (no oxidizer) above 1.58 in Example 2 (14 parts by weight potassium nitrate) to 1.69 in Example 2 (24 parts by weight); a further increase with further increase of the oxidizing agent portion is to be expected.

Die Speiser aus den Beispielen 4 und 5 sind nur bedingt mit dem Speiser aus Beispiel 1 vergleichbar, da sie im Unterschied zu diesem kein Rapsölmethylester umfassen.The Feeders from Examples 4 and 5 are only limited with the feeder from Example 1, since they are unlike this no Rapsölmethylester include.

Ein Vergleich der Beispiele 2 und 4 (jeweils 14 Gewichtsanteile Kaliumnitrat) bzw. 3 und 5 (jeweils 24 Gewichtsanteile Kaliumnitrat) zeigt, dass der Anteil an Rapsölmethylester in den Zusammensetzungen gemäß den Beispielen 2 und 3 eine überaus positive Wirkung auf die Isolierleistung der entsprechenden Speiser besitzt. Möglicherweise wird das Lösungsmittel Rapsölmethylester durch das Oxidationsmittel Kaliumnitrat besonders gut aufoxidiert, und die dabei freigesetzte Wärme fördert die Isolierleistung des jeweiligen Speisers.One Comparison of Examples 2 and 4 (each 14 parts by weight of potassium nitrate) or 3 and 5 (each 24 parts by weight of potassium nitrate) shows that the proportion of rapeseed oil methyl ester in the compositions according to the examples 2 and 3 a very positive effect on the insulation performance of the corresponding feeders has. possibly becomes the solvent Rapsölmethylester particularly well oxidized by the oxidizing agent potassium nitrate, and the heat released in the process promotes the insulation performance of the respective feeder.

Beispiel 6 zeigt, daß auch wässrige Sindemittelsysteme (hier: ein Bindemittelsystem zur Verwendung im Methylformiatverfahren) in Anwesenheit eines Oxidationsmittels (hier: Kaliumnitrat) einen sehr guten Modul aufweisen können.example 6 shows that too aqueous Sindemittelsysteme (here: a binder system for use in Methyl formate method) in the presence of an oxidizing agent (here: Potassium nitrate) can have a very good module.

Figure 00130001
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Claims (8)

Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie, umfassend: – einen partikulären (körnigen) Füllstoff, – ein organisches Bindemittelsystem und – ein Oxidationsmittel für das Bindemittelsystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zwischen 0 und 4 Gewichtsprozent eines leicht oxidierbaren Metalls umfasst und der Anteil an Oxidationsmittel im Bereich zwischen 5 und 40 Gewichtsprozent liegt.A composition for the manufacture of feeders for the foundry industry, comprising: a particulate filler, an organic binder system, and an oxidizer for the binder system, characterized in that the composition comprises between 0 and 4% by weight of easily oxidisable metal and the proportion on oxidizing agent in the range between 5 and 40 weight percent. Formbare Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das organische Bindemittelsystem und das Oxidationsmittel für das organische Bindemittelsystem stofflich und mengenmäßig so aufeinander abgestimmt sind, dass nach einer Zündung der Zusammensetzung eine Oxidation von zumindest einem Teil des organischen Bindemittelsystems zu Kohlendioxid resultiert.A moldable composition according to claim 1, wherein the organic binder system and the oxidizing agent for the organic Binder system are materially and quantitatively coordinated, that after ignition The composition of an oxidation of at least a portion of the organic binder system results in carbon dioxide. Formbare Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oxidationsmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nitraten, Peroxodisulfaten und deren Mischungen besteht.Moldable composition according to one of the preceding claims, characterized that the oxidizing agent is selected from the group consisting of nitrates, peroxodisulfates and mixtures thereof. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittelsystem ein zur Verwendung im Cold-Box-Verfahren geeignetes Zwei-Komponenten-System umfasst, das eine Phenolharz- und eine Isocyanat-Komponente umfasst.Composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the organic binder system is one for use comprising two-component system suitable for cold-box which comprises a phenolic resin and an isocyanate component. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Bindemittelsystem ein zur Verwendung im Methylformiatverfahren geeignetes alkalisches Phenolresol umfassen.A composition according to any one of claims 1-3, characterized characterized in that the organic binder system is one for use in the methyl formate method suitable alkaline phenolic resole. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bindemittelsystems im Bereich zwischen 5 und 25 Gewichtsprozent liegt.Composition according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the proportion of the binder system in the range between 5 and 25 percent by weight. Speiser zur Dichtspeisung von Gussstücken, herstellbar aus einer formbaren Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche.Feeders for feed feeding of castings, producible from a moldable composition according to any one of the preceding Claims. Verfahren zur Dichtspeisung von Gussstücken mit folgenden Schritten: – Integrieren eines Speisers nach Anspruch 7 in eine Gießform, – Einfüllen von flüssigem Metall in die Gießform und den Speiser, so dass die Zusammensetzung zündet und eine Oxidation von zumindest Teilen des im Speiser enthaltenen organischen Bindemittelsystems zu Kohlendioxid bewirkt wird.Process for the feeding of castings with following steps: - Integrate a feeder according to claim 7 in a casting mold, - filling in liquid Metal in the mold and the feeder so that the composition ignites and oxidation of at least parts of the organic binder system contained in the feeder is caused to carbon dioxide.
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