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Bindemittel für Gießereiformen und -kerne und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für Gießereiformen und -kerne sowie deren
Herstellung.
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Es sind für diesen Zweck schon zahlreiche Substanzen vorgeschlagen
worden, so Stärke, Dextrine, Mehle, Zucker usw., dann Leinöl und andere pflanzliche,
tierische und synthetische Kernöle vor allem in Verbindung mit Trocknern und in
neuerer Zeit Alkydharze, Harnstoffaldehydharze, Phenolaldehydharze und andere wärmehärtbare
Harzsubstanzen. Alle diese Substanzen befriedigen aber in der einen oder anderen
Beziehung nicht, so daß es sich zur Herstellung brauchbarer Kerne und Formen als
notwendig erwiesen hat, Mischungen solcher Substanzen zu verwenden.
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Dann ist neuerdings vorgeschlagen worden, als Bindemittel einfach
z. B. nur Salze aus Polyacryl- und Polymethacrylsäuren mit Di- oder Polyaminen zu
verwenden.
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Mit der Erfindung ist eine weitere Verbesserung erzielt worden, wie
aus dem Folgenden hervorgeht. Eine Masse für Gießereikerne und -formen soll auch
einen grünen Kern ergeben, der von sich aus nicht klebt und an der Oberfläche festsitzende
Sandkörnchen aufweist, um die Entfernung aus dem Kernkasten od. dgl. zu erleichtern
und einen Guß zu ergeben, dessen Oberfläche so glatt wie nur möglich ist. Eine weitere
sogenannte ">Grüneigenschaft<, ist die »Verblasbarkeit« bzw. das Vermögen der
Mischung, in den Kernkasten, die Kernform usw. verblasen werden zu können und dabei
feste grüne Formen bzw. Kerne zu erzeugen. Die »Verblasbarkeit« ist das in Prozent
ausgedrückte Verhältnis der grünen, durch einen verblasenen Kern oder eine verblasene
Form entwickelten Härte zu den gleichen Eigenschaften einer gestampften Form oder
eines gestampften Kernes der gleichen Mischung. Dabei wird angenommen, daß eine
Mischung für Verfahren, bei denen das Verblasen und Schütteln vorkommt, wie z. B.
im Schalengußverfahren, um so geeigneter ist, je höher dieses Verhältnis ist. Darüber
hinaus müssen sowohl die grünen als auch die erhitzten Formen oder Kerne in den
Back- und Gießstufen für Gase durchlässig sein (diese Eigenschaft ist als »Grün<.-oder
»Backdurchlässigkeit<, bekannt), um glatte Kerne und Formen zu erzeugen und die
Bildung von Blasen, Höhlen und anderen Mängeln in dem Endprodukt zu vermeiden. Eine
weitere wesentliche Backeigenschaft ist die »Nachgiebigkeit<. bzw. die Fähigkeit
der Kerne nachzugeben, wenn das sich abkühlende Metall fest wird und schrumpft,
um Schrumpfstreifen u. dgl. in dem fertigen Guß zu vermeiden und das »Ausschütteln;<
des Kernsandes aus dem Guß zu erleichtern. Da keines der bekannten Bindemittel alle
diese Eigenschaften in genügendem Ausmaß besitzt, muß jede Gießerei die Masse für
den Sandkern- oder die -formmischung für fast jeden Guß besonders anfertigen und
sorgfältig überwachen.
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Es wurde nun gefunden, daß ausgezeichnete Massen für Gießereiformen
und -kerne erhalten werden, wenn ein hitzebeständiges, körniges, Si-haltiges Material,
z. B. Gießereisand mit einem Bindemittel verarbeitet wird, das ein Polymerisat einer
Acrylsäure, eines Gemisches solcher Säuren oder ein Mischpolymerisat solcher Säuren
mit geringeren Mengen anderer polymerisierbarer Verbindungen ist, wobei dieses Polymerisat
einen hohen Anteil an nichtumgesetzten Carboxylgruppen oder Ammonium-oder Monoaminsalze
des Polymerisats aufweist. Die erhaltene Masse ergibt ohne weitere Zusätze, mit
Ausnahme von Wasser und zuweilen einer kleinen Menge eines Schmiermittels, z. B.
Kerosen, Kerne und Formen von außerordentlich hoher Grünfestigkeit, Backfestigkeit,
Härte und Nachgiebigkeit, verbunden mit ausgezeichneter Durchlässigkeit und ausgezeichneter
Oberflächenglätte. Aus einer solchen Masse hergestellte Kerne und Formen eignen
sich sehr gut zum Gießen von Eisen und Stahl, Kupfer, Bronze, Aluminium, Magnesium
und anderen Metallen und Legierungen. Die Masse eignet sich ferner besonders für
den Schalenguß.
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Das neue Bindemittel besteht in erster Linie aus einem wasserlöslichen
Polymerisat einerAcrylsäure, insbesondere der Acrylsäure selbst. Bevorzugt ist das
Bindemittel einer ;#,väßrige Lösung von Polye'crylsäure, Polymethacrylsäure, Poly-a-chloracrylsäure,
Poly-a-cyanacrylsäure. Oder es ist ein Polymerisat einer Mischung von Acrylsäuren,
z. B, ein Mischpolymerisat von Acryl- und Methacrylsäure, von Acrylsäuren mit geringeren
Mengen an anderen polymerisierbaren Verbindungen, Ammoniumpolyacrylat, Ammoniumpolymethacrylat,
das
Äthylamin- oder Propylaminsalz von Polyacrylsäure, das Ammoniumsalz eines Acrylsäure-Methacrylsäure-Mischpolymerisats
u. dgl. mehr.
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Es wurde gefunden, daß die Absättigung fast aller Carboxylgruppen
eines Acrylsäurepolymerisats durch Natrium, Kalium, Calcium oder andere einwerige
Reste das Haftvermögen desPolymerisats in einerSandmischung praktisch zerstört und
Kerne und Formen mit schlechter Grün- und Backfestigkeit erhalten werden. Die teilweise
Neutralisation eines Acrylsäurepolymerisats durch Natrium- oder Kaliumhydroxyd ist
jedoch, solange genügend Carboxylgruppen oder Ammonium- oder Aminsalzgruppen vorhanden
sind, um die Haftfähigkeit des Binders im günstigen Sinne zu beeinflussen, nicht
schädlich. Polyacrylsäure, Mischpolymerisate von Acrylsäure mit geringeren Mengen
Vinylacetat, Styrol od. dgl. und Ammoniumpolyacrylat oder ein Ammoninmsalz eines
solchen Mischpolymerisats werden jedoch wegen ihrer geringen Kosten, ihrer leichten
Verfügbarkeit und ihrer Fähigkeit, festere Kerne und Formen zu erzeugen, bevorzugt.
Wenn Kernkästen, -formen u. dgl. aus Metall benutzt werden, wird die Verwendung
von Ammoniumpolyacrylat oder eines anderen Ammoniumsalzes eines Acrylsäurepolymerisats
mit fast 100°/oiger Neutralisation wegen der Möglichkeit der Metallkorrosion besonders
bevorzugt.
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Wie oben erwähnt, können das Acrylsäurepolymerisat oder dessen Ammoniumsalz
durch Einverleibung von bis zu 50 Gewichtsprozent der Säure an geeigneten Comonomeren
während der Polymersation modifiziert werden. So können z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure
oder eine andere Acrylsäure mit bis zu 50 Gewichtsprozent Styrol mischpolymerisiert
werden, wodurch Mischpolymerisate entstehen, die leicht quellbar oder in Wasser
löslich sind und die, wenn sie in ein Salz, z. B. das Ammoniumsalz, übergeführt
werden, in Wasser sehr leicht löslich sind. Ähnliche Mischpolynnerisate von Acrylsäure,
Methacrylsäure oder einer anderen Acrylsäure mit bis zu 20 Gewichtsprozent Äthylacrvlat
oder einem anderen Alkylacrylat öder einemAlkylalkacrylat oder bis zu 30 Gewichtsprozent
Vinylacetat oder einem anderen vinylaliphatischen Ester sind ebenfalls in Wasser
löslich, wie es Mischpolymerisate mit bis zu 50 °/o dieser Monomeren in Form ihrer
Ammonium- oder Aminsalze sind. Mischpolymerisate mit einer Vielzahl von Bestandteilen
der Acrylsäure, Methacrylsäure oder einer anderen Acrylsäure mit wesentlichen Mengen
Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylsäurenitril, Acrylsäureamiden, wie z. B. Acrylamid,
mit Vinylketonen und Vinyläthern, z. B. Vinyhnethylketon und Vinylmethyläther, mit
Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, mit Alkylmaleaten, mit Mischungen von Styrol
und Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, mit Butadien-1,3, Isopren, Isobutylen
und anderen werden hergestellt, die entweder in Wass°r leicht löslich oder durch
Wasser quellbar sind und die leicht löslich sind, wenn sie in ein Ammoniumsalz übergeführt
werden.
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Das Polyacrylsäure-Bindemittel kann ferner durch homogenes Vermischen
mit alkoholischen Polymerisaten, z. B. Polyvinylalkohol, partiellen Polyvinylacetalen,
Polyallylalkohol, Polymethallylalkohol u. dgl., oder mit kleinen Mengen gesättigter
mehrwertiger Alkohole modifiziert werden. Es entstehen so verträgliche Mischungen,
die beim Erhitzen Umesterung erleiden und daraufhin unlöslich werden. Eine solche
Mischung in einem Sandkern od. dgl. reagiert beim Backen unter Bildung eines Kernes
oder einer Form von beträchtlicher Festigkeit.
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Die Acrylsäurebind-#mittel der Erfindung werden durch Polymerisation
der Acrylsäure oder ihres Salzes nach einem der üblichen Verfahren hergestellt.
Sq kan_i Acrylsäure z. B. in wäBriger Lösung b°i 0 bis 125'C oder höher in Gegenwart
eines wasserlöslichen Peroxydkatalysators, z. B. Kaliumpersulfat, unter Bildung
einer wäBriger Polyacrylsäurelösung polymerisiert werden, die als solche zur Herstellung
von Massen für Sandkerne oder -formen geeignet ist oder mit Ammoniak unter Bildung
einer Lösung von Ammoniumpolyacrylat neutralisiert werden kann. Man kann nach einem
solchen Verfahren Lösungen herstellen, die von 20 bis zu 30 Gewichtsprozent oder
mehr Polymerisat enthalten. Acrylsäure kann auch in einem organischen Lösungsmittel,
vorzugsweise einem, in dem das Polymerisat unlöslich ist, z. B. Hexan, in einem
geschlossenen Gefäß oder unter Rückfluß bei Verwendung eines öllöslichen Peroxykatalysators,
z. B. Caprylylperoxyd und anderen, polymerisiert werden. Im letzteren Fall wird
Polyacrylsäure als feinkörniger Niederschlag erhalten, der als solcher verwendet,
in das Ammoniumsalz übergeführt oder vor Anwendung in Wasser gelöst werden kann.
Im allgemeinen ergeben Polymerisationen in wäßriger Lösung Polymerisate mit einem
niedrigeren Molekulargewicht als das organische Lösungsmittel-Nichtlösungsmittel-Verfahren,
wobei diese Polymerisate bei einem gegebenen Feststoffgehalt wäßrige Lösungen von
niedrigerer Viskosität ergeben. Solche Polymerisate mit niedrigem Molekulargewicht
sind nicht unvorteilhaft, denn sie bringen sehr feste Sandkerne und -formen hervor.
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Die Menge an Acrylsäurepolymerisat oder Polymerisat aus dem Salz der
Säure, die als Binder verwendet wird, kann beträchtlich schwanken. Schon 0,15 °/a,
auf das Gewicht des trockenen Sandes bezogen, ergeben oft zufriedenstellende Kern-
oder Formmischungen, wenn auch 3 °/p oder mehr angewandt werden können. Im allgemeinen
erweisen sich für die meisten Zwecke 0,25 bis 1,5 als ausreichend, wobei
0,30 bis 10/, besonders bevorzugt werden. Als einziger Zusatz zu dem Sand
und Bindemittel in der Sandmischung der Erfindung ist Wasser erforderlich. Im allgemeinen
ist Wasser notwendig, um der Mischung die Formfähigkeit zu verleihen und sie zur
Entwicklung einer zufriedenstellenden Grünfestigkeit zu bringen. Wenn mit dem Bindemittel
der Erfindung die Menge ara Gesamtfeuchtigkeit erhöht wird, werden damit Formfähigkeit
und- Grünfestigkeit schnell erhöht. Zufriedenstellende Grünfestigkeit, Formfähigkeit
und Oberflächenbeschaffenheit worden in dem Bereich von 1,0 bis 6 %
oder mehr
Gesamtfeuchtigkeit erreicht. Die Backeigenschaften der Sandmischung der Erfindung
sind jedoch praktisch in einem Bereich von 2 bis 6 °/a Feuchtigkeit konstant, wenn
bis zu 1,5 °/a Bindemittel angewandt werden. Da ein zu hoher Gehalt an Gesamtfeuchtigkeit
den Backvorgang unnötig verlängert, wird besonders bevorzugt, den Gehalt an Gesamtfeuchtigkeit
in der Mischung im Bereich von 2,5 bis 5 °/o zu halten.
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Wenn auch nicht unbedingt erforderlich, so ist es doch im allgemeinen
bei Reihenarbeiten vorteilhaft, bis zu 1,0 oder 2,0 °/o, vorzugsweise 0,25 bis 0,75
°/o eines Schmiermittels, z. B. Kerosen, Lichtöl oder irgendeines anderen flüchtig3n
öligen Materials zuzugeben, um die leichte Entfernung des Kernes oder der Form aus
dem Kern- oder Formkasten sicherzustellen. Die meisten anderen Bestandteile, die
gewöhnlich in Massen für Sandkerne und -formen benutzt werden, erteilen den üblichen
Eigenschaften der Massen der Erfindung keine Verb2ss@: rung.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können der trockene
Sand und das neue Bindemittel in b; liebiger Weise gemischt werden. Die trockene
Mischung kann fast unbegrenzt gelagert werden, da das Acrylsäurepolymerisat selbst
sehr b°ständig ist. Polymere Acrylsäuren, ihre Ammoniumsaize und die oben beschriebenen
modifizierten Formen dieser sind sehr wasserlöslich und
werden gewöhnlich
als wäßrige Lösungen angewandt, die 10 bis 35 Gewichtsprozent an Polymerisat enthalten.
Da diese polymeren Lösungen fast unbegrenzt, ohne daß Fällung eintritt, verdünnt
werden können, kann die Bindemittellösung so weit verdünnt werden, daß sie beim
Vermischen mit Sand unmittelbar eine Kern- oder Formmischung mit dem richtigen Gehalt
an Gesamtfeuchtigkeit ergibt.
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Der Vorgang, durch den der grüne Kern in einen harten, trockenen Zustand
übergeführt wird, ist im wesentlichen eine Entwässerung und nicht etwa eine thermische
Umsetzung, wie das bei Kernölen und Kernharzen der Fall ist. Der Kern kann bei Raumtemperatur
oder in einem Luftofen getrocknet werden, was in 5 bis 60 Minuten bei 38 bis 230°C,
vorzugsweise in 10 bis 30 Minuten bei etwa 90 bis 175°C, erreicht wird.
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Die Erzeugnisse der Erfindung (Kern oder Form) besitzen eine ausgezeichnete
Warmfestigkeit und Härte, so daß sie beim Entfernen aus dem Ofen leicht gehandhabt
werden können und bei der Abkühlung eine beträchtliche Zunahme in der Härte zeigen.
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Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen noch ausführlicher
beschrieben. Alle Teile sind Gewichtsteile. Beispiel 1 Zu einer wäßrigen, 25 Gewichtsprozent
monomerer Acrylsäure enthaltenden Lösung wird 10/, Kaliumpersulfat, auf die
Acrylsäure bezogen, gegeben. Die erhaltene Lösung wird 10 Stunden bei 120°C gehalten,
wonach die Polymerisation unter Bildung einer niedrigviskosen Lösung mit etwa 20
Gewichtsprozent Polyacrylsäure vollständig ist. Gießereisand auf Quarzbasis wird
an der Luft bei etwa 105 bis 110°C mehrere Stunden getrocknet und dann auf Raumtemperatur
abkühlen gelassen. Der trockene Sand wird dann in einen Simpson-Mischer eingewogen
und 2 Minuten gemischt. Dann wird genügend Polyacrylsäurelösung, die 0,5 °/0 des
trockenen Sandes ausmacht, und eine genügende Menge Anmachwasser (weniger als in
der Binderlösung), die 3,5 °/0 des Sandes ausmacht, abgemessen und etwa die Hälfte
des letzteren zur ersteren zwecks Herstellung einer verdünnten Bindemittellösung
gegeben. Die verdünnte Bindemittellösung wird dann in den Mischer gegeben, der Behälter
mit dem verbleibenden Anmachwasser ausgespült. Die Spülwässer werden in den Mischer
gegeben. Der Mischer wird dann geschlossen und das Mischen 5 Minuten fortgesetzt.
Dann werden 0,5 °/0 Kerosen, auf den Sand bezogen, zugegeben; das Mischen wird weitere
2 Minuten fortgesetzt. Nach nur 9 Minuten Gesamtmischzeit wird so eine gleichförmige,
gleichartige Mischung erhalten. Ein daraus hergestellter grüner Kern hatte eine
Gründruckfestigkeit von 0,035 kg/cm2. Nach dem Backen in einem Luftofen, das etwa
30 Minuten bei 150°C durchgeführt wird, zeigt der Kern eine Zerreißfestigkeit von
über 10,5 1,-g/cm2 und eine Verzahnungs- oder Kratzhärte über 80. Ein mit diesen
Eigenschaften gebackener Kern wird als harter Kern bezeichnet.
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Beispiel 2 Eine Polyacrylsäurelösung, ähnlich der im Beispiel 1, wird
mit Ammoniak neutralisiert, so daß die Lösung eine Viskosität von 1200 cP aufweist
und 23;9 % Festkörper (als Ammoniumpoylacrylat) enthält. Diese Lösung wird zusammen
mit genügend Wasser bis zu einem Gesamtfeuchtigkeitsgehalt von 3,5 °/0 und mit 0,5
% Kerosen zu einem Gießereisand auf Quarzsandbasis in einen Zerkleinerungs- und
Mischapparat gegeben. In 5 bis 10 Minuten ist der Ansatz feucht, gleichmäßig und
von sich aus nicht klebrig. Aus diesen Mischungen werden Grünkerne hergestellt und
anschließend verschiedene Zeit lang und bei verschiedenen Temperaturen gebacken,
um die optimalen Eigenschaften zu bestimmen. Tabelle I gibt die Grün- und Backeigenschaften
von Kernen an; die aus verschiedenen GieBereisanden mit sehr verschiedener Teilchengröße
und Ammoniumpolyacrylatzusätzen von 0,3, 0,5, 0,7 und 1,0 0/0, auf Trockenbasis
bezogen, hergestellt worden sind.
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Die Backdurchlässigkeitswerte in Tabelle I sind für Kerne mit der
hier genannten Festigkeit und Härte außerordentlich hoch. Sie überraschen besonders,
wenn man sie mit der Durchlässigkeit der folgenden drei Sande vergleicht.
| Tabelle I |
| Gießereisand auf Quarzsandbasis |
| Nr. 52.5 AFS-N. J. I Nr. 94.5 AFS-N. J. I Nr. 162.5 AFS-N.
r: |
| Teile Sand . . . . . . . . . . . . . . 3000 3000 3000 |
| Teile Kerosen . . . . . . . . . . . . . 15 15 15 |
| Teile zugesetzten Wassers ... 81,4 62,5 38,3 15,0 81,4
62,5 38,3 15,0 - 62,5 38,3 15,0 |
| Teile Ammoniumpolyacrylat 9 15 22,5 30 9 15 22,5 30 - 15 22,5
30 |
| Grüne Druckfestigkeit kg/cm' 0,039 0,032 0,028 0,028 0,074
0,066 0,061 0,063 - 0,119 0,112 0,112 |
| Grüne Verzahnungs-Härte . . . - - = - 59 55 55 54 - 68 68 68 |
| Optimale Härtung, |
| Minuten ° C . . . . . . . . . . . . . . 10/120 30/120 18/120
40/120 20/150 20/150 20/150 20/150 - 15/150 20/150 15/150 |
| Backzerreißfestigkeit kg/cm2 6,93 12,35 18,27 19,32 3,36 7,91
13,02 15,33 - 2,66 6,93 9,03 |
| Backverzahnungshärte ...... 83 94 98 98 70 87 93 95
- 74 83 89 |
| Nachgiebigkeit*), 3,5 kg/cm' |
| Sekunden bei 540'C ...... 177 159 137 132 113 186 138 133 -
114 136 138 |
| Sekunden bei 815°C ...... 80,7 77,7 73,4 71,0 41 85
79 75 - 56,1 79 81 |
| Backdurchlässigkeit ........ 200 181 164 167 70 66 63 64 -
28 28 28 |
| Verblasbarkeit, °/0 |
| (Dietert Nr. 693 Prüfapp.) . 70 73 70 63 62 68 62 56 - 59 56
55 |
| *) Mittel von wenigstens fünf Bestimmungen bei Benutzung
eines 30 Minuten bei 150°C gebackenen Kernes. |
| Tabelle II |
| Sand Nr. |
| 52.5 95.4 1 162.5 |
| AFS-N. J. I AFS-N. J. AFS-NI. J. |
| Backdurchlässigkeit |
| (10/0 Bindemittel) . . 167 64,0 28,0 |
| Gründurchlässigkeit 160 |
| 57,5 24,2 |
Daraus ist zu entnehmen, daß die Durchlässigkeit des gebackenen Kerns durch das
Bindemittel bis zur maximal geprüften Konzentration wenig beeinflußt wird. Derart
hohe Durchlässigkeitswerte vereinfachen die Kühlprobleme außerordentlich und verringern
die durch Gaseinschluß usw. hervorgerufenen Gießmängel erheblich.
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Die hervorstechendste Eigenschaft der Kerne des Beispiels 2 ist ihreNachgiebigkeit
von 100bis 200 Sekunden bei 540°C und 40 bis 80 Sekunden bei 185°C. Wenn die Nachgiebigkeit
eines Phenolharzbindemittels mit 1,0 angenommen wird, ist die Nachgiebigkeit eines
Harnstoffaldehydbinders 0,5 und die von Ammoniumpolyacrylat 0,48. Die Bedeutung
niedriger Nachgiebigkeitswerte liegt in der Verhinderung von Streifen oder streifigen
Einbrüchen, wenn das geschmolzene Metall fest wird und sich beim Abkühlen zusammenzuziehen
beginnt, und auch in der Notwendigkeit, daß sich ein Kern oder eine Form nach Abkühlung
des Metalls leicht löslösen läßt, um das »Ausschütteln« zu erleichtern.
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Güsse von Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze und verschiedenen
Legierungen, die nach üblichen Gießereiverfahren unter Benutzung von Kernen des
Beispiels 2 hergestellt wurden, waren glatt, wiesen die richtigen Dimensionen auf
und zeigten keine Oberflächendefekte. Die Zeit für das Ausschütteln und Reinigen
war bedeutend kürzer, wenn Vergleiche mit Güssen angestellt wurden, bei denen bekannte
Kernsandmischungen angewandt werden. In vielen Fällen brauchten die Güsse nur noch
geschliffen und poliert zu werden, um gebrauchsfertig zu sein.
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Beispiel 3 Eine Lösung von Polymethacrylsäure mit 200/, Feststoffen
wird in der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Weise zur Erzeugung von
Sandkernen und -formen benutzt. Mengen von 0,25 bis 1,50010 Trockengewicht
an Polymethacrylsäure oder Ammoniumpolymethacrylat erzeugen Kerne mit Grün- und
Backeigenschaften, die in jeder Weise mit denen von Polyacrylsäure oder Ammoniumpolyacrylat
vergleichbar und in gewisser Beziehung überlegen sind. Mit diesen Kernen angefertigte
Eisen-, Aluminium- und Bronzegüsse sind glatt und von Beschädigungen frei und zeigen
die wahren Dimensionen. Beispiel 4 Ein trockenes Acrylsäurepolymerisat mit verhältnismäßig
hohem Molekulargewicht wird mit Gießer(isand in Mengen von 0,25 bis 1,50/" bezogen
auf Trockengewicht, gemischt, um eine trockene Sandmischung zu erzeugen, die bei
Befeuchten mit 2 bis 6 °/° Wasser Kerne und Formen von ausgezeichneter Grün- und
Backfestigkeit ergibt. Eine wäßrige Lösung der in Hexan polymerisierten Polyacrylsäure
oder einer mit Ammoniak neutralisierten Lösung derselben wird nach Art der Beispiele
1 und 2 benutzt, um Sandkerne und -formen mit Eigenschaften zu erzeugen, die selbst
denen von Beispiel 2 in gewisser Beziehung überlegen sind. Die Lösungen der Beispiele
1 und 2 sind jedoch wegen ihrer größeren Fließfähigkeit ,für einen gegebenen Gesamtfest-Stoffgehalt
leichter zu handhaben und benötigen eine geringere Mischzeit.
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Beispiel In ähnlicher Weise können zahlreiche modifiziert Formen des
Acrylsäurepolymerbindemittels benutzt werden. Es wurden z. B. nach einem Standardverfahren
Sandmischungen gestampft und 30 Minuten bei 150'C
gebacken, die 0,5 Gewichtsprozent
der folgenden Bindemittel enthielten (1) Acrylsäure-Vinylacetat-Mischpolymerisat
mit 25% Vinylacetat, durch Ammoniak vollständig neutrahsiert.
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(2) Acrylsäure-Vinylacetat-Mischpolymerisat mit 400/" Vinylacetat,
durch Ammoniak 100°/°ig neutralisiert. (3) Acrylsäure-Styrol-Mischpolymerisat mit
25 °/° Styrol, durch Ammoniak vollständig neutralisiert.
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(4) Polyacrylsäure nach Beispiel 1, mit Äthylamin vollständig umgesetzt.
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(5) Wie (4), aber vollständig mit Isopropylamin umgesetzt.
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(6) Wie (4), aber zu 50 °/0 durch Ammoniak und zu 50 °/0 durch Na
O H neutralisiert.
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(7) Wie (4), aber 100°/°ig durch NaOH neutralisiert.
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(8) 50: 50-Mischung von Polyacrylsäure und Polyvinylalkohol.
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(9) Polyacrylsäure(Kontrolle).
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(10) Ammoniumpolyacrylat (Kontrolle).
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Die Backzerreißfestigkeiten und -härten der erhaltenen Proben waren
folgende
| Polymerisat Zerreißfestigkeit Härte |
| (1) 12,39 92 bis 95 |
| (2) 11,20 90 bis 95 |
| (3) 10,22 90 bis 93 |
| (4) 6,44 90 bis 95 |
| (5) 5,95 88 bis 95 |
| (6) 9,45 85 bis 95 |
| - |
| (7) 3,71 |
| (8) 10,15 90 bis 95 |
| (9) (Kontrolle) 10,85 90 bis 95 |
| (10) (Kontrolle) 11,20 93 bis 97 |
Daraus geht hervor, daß die Neutralisation des Acrylsäurepolymerisats mit bis zu
50 °/° Natriumhydroxyd die Backeigenschaften des Kernes nicht bedeutend verringert;
daß aber bei 100°/°iger Überführung in das Natriumsalz sehr schwache Kerne erzeugt
werden. Die niedrigeren Alkylaminsalze bringen keinen so festen Kern hervor wie
das Ammoniumsalz, sind aber fast doppelt so wirksam wie Natriumpolyacrylat. Lösliche
Mischpolymerisate in Form ihrer löslicheren Ammoniumsalze mit 25 bis 40 °/° Vinylacetat
oder Styrol sind ebenso gut oder besser ,als Polyacrylsäure oder Ammoniumpolyacrylat.
Das Verdünnen der Polyacrylsäure mit bis zu 50 °/° eines verträglichen wasserlöslichen
Harzmaterials, wie z. B. Polyvinylalkohol, bringt nur eine geringe Verringerung
in den Kerneigenschaften hervor. Möglicherweise bewirkt .das Erhitzen der Polyacrylsäure
und des Polyvinylalkohols auf höhere Temperaturen von 205 bis 230°C eine Umesterung,
die eine höhere Kernfestigkeit zur Folge hat. ,