DE112009003741T5

DE112009003741T5 - Verfahren und Zusammensetzung eines Bindemittels zur Herstellung von Sandformen und/oder -kernen für Gießereien

Info

Publication number: DE112009003741T5
Application number: DE112009003741T
Authority: DE
Inventors: Aldo Alberto Saenz-Valadez; Abraham Velasco-Tellez; Emma Lizzet Cedillo-Saucedo; Gilberto Garcia-Tapia; Jose Talamantes-Silva; Satish Jhaveri
Original assignee: Tenedora Nemak SA de CV
Current assignee: Nemak SAB de CV
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2012-06-21
Also published as: JP5794921B2; MX339544B; JP2013514179A; MX2008016384A; BRPI0922407B1; KR101830081B1; US8567481B2; US20120098157A1; BRPI0922407A2; CN102317005A; WO2010080583A1; KR20110106372A; CN102317005B

Abstract

Ein Bindemittel für die Erzeugung von Sandkernen und/oder -formen für Gießereien, umfassend das Mischen von Sand mit einem Alkylsilikat, bevorzugt Tetraethylsilikat; eine wässrige Lösung aus einem Alkalimetallsilikat, bevorzugt Natriumsilikat, wobei die Lösung auch ein Alkalimetallhydroxid, bevorzugt Natriumhydroxid enthält, wird zu der Mischung gegeben und schließlich wird die obige Mischung gemischt, bis der Sand ein homogenes Aussehen und Konstitution aufweist. Ein anderer Aspekt dieser Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung von Sandformen für Gießereien, umfassend das Mischen von Gießereisand mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel, Blasen des Sandes, der mit dem Bindemittel vermischt ist, der noch zwischen 0,5 und 2,5% Wasser enthält, in eine Kaltbox mit Hilfe von Luft, die Raumtemperatur hat, und sobald die Kaltboxform mit dem Sand gefüllt ist, Durchleiten von Heißluftstrom durch den Sand zum Trocknen und Härten des Bindemittels, unter Erhalt der Formen für die Gießerei.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das technische Gebiet des Metallgusses in Formen und mehr spezifisch die Herstellung von Sandformen und/oder -kernen zum Gießen von Leichtmetallen wie Aluminium und Magnesium; und mehr spezifisch ein Herstellungsverfahren von Sandformen und/oder -kernen auf der Basis der Verwendung eines Bindemittels auf der Basis eines Alkalimetallsilikates, Stärke und anderer Additive, wobei das System eine Anzahl von Vorteilen gegenüber den gegenwärtig verwendeten Bindemitteln hat.
Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll das Wort „Form” Kern umfassen (wenn nichts anderes angegeben ist oder aufgrund des Kontextes klar angezeigt ist, dass es nicht enthalten ist).
Hintergrund der Erfindung
Die Bindemittel, die zur Herstellung von Sandformen für Gießereien verwendet werden, haben gegenwärtig eine Anzahl von Nachteilen in Bezug auf die Umwelt und dem damit verbundenen Kapital und Arbeitskosten, die lange Herstellungszeiten erfordern und ebenfalls Probleme bei der Eliminierung von Sand aus den Metallgussformen nach Verfestigung in den Formen verursachen.
Die gegenwärtig verwendeten Bindemittel basieren typischerweise auf Phenolharzen und Polyisocyanaten, die keine Wärme zum Härten oder Aushärten erfordern, aber stattdessen Katalysatoren und Chemikalien, z. B. Amine (wie Triethylamin) oder Kohlenstoffdioxid erfordern. Die Handhabung dieser Materialien verursacht jedoch Gesundheits- und Sicherheitsprobleme, weil die Wärme des Gussmetalls in den Formen toxische Dämpfe und Gase erzeugt. Es gibt auch andere Bindemittel, die Furane enthalten, die durch Reaktion mit Schwefeldioxid gehärtet werden, die gleichermaßen Umweltprobleme verursachen.
Es gibt ein Bedürfnis in den Aluminium- und sonstigen Leichtmetall-Gießereiindustrien (insbesondere für Automobil- und Flugzeug-Aluminiumgehäuse) für ein Sandbindemittel, das die Nachteile der gegenwärtigen Bindemittel überwindet; während es ebenfalls geringe Materialkosten aufweist, keine toxischen Gase emittiert und mit geringen Betriebskosten verwendet wird (in Bezug auf die Reduktion der Energie, die zum Härten und für die Eliminierung nach Verfestigung der Gussprodukte verwendet wird).
Es gibt bereits mehrere Vorschläge auf dem Markt für Bindemittel auf der Basis von Natriumsilikat und einem Kohlenhydrat, die in Wasser löslich sind und keine Umweltprobleme der Phenol- und Urethanharze zeigen. Jedoch sind diese Bindemittel auf Silikatbasis des Standes der Technik unzufriedenstellend mangelhaft oder unzureichend bezüglich anderer wichtiger gewünschter Eigenschaften. Beispielsweise fehlt bei dem hergestellten Sand, der solche Bindemittel beinhaltet, eine geeignete Fluidität für den Sand, dass er in die Formgebungen beim Blasen mit Luft effektiv fließen kann (in diesen Formen nimmt der Sand die vorbestimmte geometrische Form an). Zusätzlich neigt die Bindefestigkeit der resultierenden Formen und/oder Kerne dazu, bezüglich der mechanischen Festigkeit unzureichend zu sein, die erforderlich ist, um der Handhabung und dem Druck des flüssigen Metalls zu widerstehen, um deren präzise Dimensionen aufrecht zu erhalten. Ebenso neigen solche Sandformen des Standes der Technik dazu, dass sie nach der Verfestigung des geschmolzenen Metalls nicht leicht zerstört werden (wie es erforderlich ist, um ein effizientes Sandwiedergewinnen und -zurückführen erforderlich ist)
Die oben erwähnten wünschenswerten Qualitäten, die beim Stand der Technik nicht vorhanden sind, werden durch das Bindemittel dieser Erfindung erhalten, das die folgenden Bestandteile umfasst: (1) ein Alkalimetallsilikat (z. B. NaSiO₂), (2) ein Alkalimetallhydroxid (z. B. NaOH), (3) eine Stärke (z. B. Mais- und/oder Tapiokastärke), (4) ein Alkylsilikat (z. B. Tetraethylsilikat) und (5) Wasser.
Einige Publikationen des Standes der Technik, die in Bezug auf diese Erfindung gefunden wurden, sind die folgenden:
US-Patent Re 35334 , das eine erneute Prüfung des US-Patentes 5,089,816 ist, das Moore et al erteilt wurde, beschreibt ein Verfahren, das den Sandkern eines Formproduktes eliminiert, das aus Kunststoff oder Metall gebildet werden kann, wobei der Sand durch ein Bindemittel gebunden wird, das sich aus einem Alkalisilikat und einem Kohlenhydrat zusammensetzt, das Saccharin oder eine Stärke sein kann. Das verwendete Bindemittel wird durch Wärme gehärtet. Der Kern und das Produkt werden Wasser ausgesetzt, bevorzugt heißem Wasser in einem Bad oder Dampf für dessen schnelle Auflösung und Eliminierung von dem Formprodukt.
Das US-Patent 5,248,552 beschreibt einen Sandkern, der mit Natriumsilikat und einem Kohlenhydrat gebunden ist, das eine Stärke sein kann. Dieses Patent ist eine Teilanmeldung von US-Patent 5,089,816 , das oben beschrieben ist und beansprucht einen Sandkern, während das frühere Patent das Verfahren zum Eliminieren des Sandkerns von dem geformten metallischen oder Kunststoffprodukt beansprucht.
Das US-Patent 4,070,196 beschreibt eine Gießereiform und eine Kernzusammensetzung, deren Auflösung durch Zugabe einer hydrolysierten Stärke mit dem Natriumsilikat favorisiert wird. Die hydrolisierte Stärke hat ein Dextroseäquivalent von weniger als 5.
US-Patent 4,226,277 beschreibt ein Natriumsilikat-Bindemittel, das ebenfalls Additive wie Aluminiumoxid, Borax, Lehme, Kaolin, Bentonit, Eisenoxid und Graphit umfasst. Es legt auch die Zugabe von Zuckern wie Dextrose, Glucose und anderen Polysacchariden nahe. Dieses Patent legt nicht die Zugabe eines Alkylsilikates oder Stärkemischungen zu der Bindemittelzusammensetzung nahe. Obwohl es die Verwendung von heißer Luft zum Härten der Sandproben erwähnt, ist die Bindemittelzusammensetzung sehr verschieden.
Das US-Patent 4,329,177 beschreibt die Zusammensetzung einer wässrigen Lösung, die zur Herstellung von Sandkernen für Gießereien nützlich ist, erhalten durch Mischen eines Alkalisilikates und eines wasserlöslichen Kohlenhydrates (Monosaccharide, Polysaccharide und deren Derivate). Sie umfasst ebenfalls Harnstoff. Dieses Bindemittel wird mit CO₂ gehärtet, was Nachteile bezüglich des Härtungsverfahrens, das nur Wärme erfordert, aufweist. Dieses Patent legt auch nicht die Verwendung eines Alkylsilikates in der Bindemittelzusammensetzung nahe.
Das US-Patent 4,763,720 beschreibt die Herstellung einer Sandform, die leicht aufgelöst wird, worin der Sand durch zwei Bindemittel gebunden wird: ein anorganisches, das Natriumsilikat ist, und ein organisches, das eine Stärke ist. Die Stärke und Wasser werden zunächst gemischt und dann zum Sand zusammen mit dem Silikat gegeben. Der Kern wird bevorzugt durch Mikrowellen gehärtet. Dieses Patent erwähnt jedoch nicht die Verwendung eines Alkylsilikates oder legt dieses nahe, noch legt es die Verwendung von heißer Luft zum Härten des in den Verfahren und der Anlage verwendeten Bindemittels nah, die gegenwärtig in der Industrie verwendet werden.
Keines der oben erwähnten Patente legt die Zugabe eines Alkylsilikates zur Bindemittelzusammensetzung nahe, noch legen sie die Verwendung von Heißluft in einem Kaltbox-Verfahren mit der Punzarbeit und der Anlage, die gegenwärtig eingesetzt werden, mit Phenol-Urethan-Bindemitteln nahe, um den gebildeten Kern und die Form zu härten.
Die oben erwähnten Patente erwähnen nur zwei der Hauptbestandteile dieser Erfindung, und kein Stand der Technik wurde ermittelt, der die Verwendung eines Alkylsilikates in Kombination mit Natriumsilikat oder Natriumhydroxid und einem Bindemittel wie bei dieser Erfindung zeigt.
Das hierin beanspruchte Bindemittel führt bei dem Sand und der Bindemittelmischung zu Qualitäten der Fluidität, mechanischen Resistenz und Leichtigkeit der Sandeliminierung nach der Metallverfestigung, unter Erhalt der mehreren signifikanten Vorteile gegenüber den scheinbar ähnlichen Verfahren, die gegenwärtig zur Herstellung von Formen und Kernen angewandt werden.
Ziel dieser Erfindung
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, ein Bindemittel zur Herstellung von Sandformen und -kernen für Gießereien anzugeben, das kostengünstig und gut für die Umwelt ist, wobei die gegenwärtige Kaltbox-Punzarbeit, die bereits in Gießereien installiert ist, die phenolische und/oder Polyurethan-Bindemittel verwenden, leicht eingesetzt werden kann.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, Sandformen und/oder -kerne für Nicht-Eisen-Metallguss anzugeben, die viele Vorteile gegenüber den Formen und Kernen aufweisen, die gegenwärtig in der Automobil- und Flugzeugindustrie verwendet werden, angesichts ihrer geringen Fabrikationskosten und der Tatsache, dass sie umweltfreundlich sind.
Die Ziele dieser Erfindung werden allgemein erhalten durch zur Verfügung stellen eines Bindemittels für die Herstellung von Sandkernen und/oder -formen für Gießereien, umfassend das Mischen des Sandes für eine Zeitperiode zwischen 40 und 60 Sekunden mit einem Alkylsilikat, bevorzugt Tetraethylsilikat, in einem Anteil von 0,2 bis 1,5 Gew.-% des Gesamtgewichtes des Sandes; Zugabe einer wässrigen Lösung aus einem Alkalimetallsilikat, bevorzugt Natriumsilikat, das ebenfalls Natriumhydroxid enthält, in einem Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-% des Gesamtgewichtes des Sandes und anschließendes Mischen dieser für eine Zeitperiode zwischen 35 bis 50 Sekunden (worin diese wässrige Silikatläsung in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen 85 bis 95% Natriumsilikat, zwischen 2 und 6% Natriumhydroxid und zwischen 4 und 13% Wasser enthält) und anschließendes Mischen aller Materialien, bis der Sand ein homogenes Aussehen und Konstitution hat.
Die Ziele dieser Erfindung werden auch durch ein Verfahren zur Herstellung von Sandformen für Gießereien erfüllt, umfassend das Mischen von Gießereisand mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel, Blasen des mit dem Bindemittel gemischten Sandes, das noch zwischen 0,5 und 2,5% Wasser enthält, in eine kalte Box mit Hilfe von Luft, die Raumtemperatur hat, und sobald die kalte Boxform mit dem Sand gefüllt ist, Durchleiten eines Heißluftstromes durch den Sand zum Trocknen und Härten des Bindemittels, unter Erhalt von Formen für die Gießerei.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die bevorzugten Formen dieser Erfindung, die in dieser Beschreibung beschrieben sind, betreffen hauptsächlich deren Anwendung in der Aluminiumlegierungs-Gießereiindustrie, jedoch ist ersichtlich, dass die Erfindung bezüglich der breiteren Aspekte ebenfalls für andere Nicht-Eisenmetall-Gießereiindustrien und Kunststoffformgebungen angewandt werden kann.
Das hierin beanspruchte Bindemittel umfasst die folgenden Elemente: (1) 0,2 bis 1,5% eines Alkylsilikates, z. B. Tetraethylsilikat; (2) 1,0 bis 2,5% einer Alkalimetallsilikatlösung, z. B. Natriumsilikat, das ebenfalls Natriumhydroxid enthält; (3) 1,0 bis 2,5% einer Mischung/Lösung aus einer Stärke, z. B. Mais- oder Tapiokastärke; und (4) 0,5 bis 2,5% Wasser. Alle Prozentsätze beziehen sich auf das Sandgewicht.
Mehr spezifisch umfasst das hierin beanspruchte Bindemittel:

(1) von 0,2 bis 1,5% eines Alkylsilikates,
(2) von 1,0 bis 2,5% einer Silikat/Hydroxid-Lösung/Mischung mit 85 bis 95%, bezogen auf die Lösung/Mischung, eines Alkalimetallsilikates, 2 bis 6%, bezogen auf die Lösung/Mischung, eines Alkalimetallhydroxides, und 4 bis 8%, bezogen auf die Lösung/Mischung, Wasser;
(3) von 1,0 bis 2,5% einer Lösung/Mischung aus Stärke in Wasser, wobei von 70 bis 85% der Stärke-Lösung/Mischung Wasser sind und von 15 bis 30% der Stärke-Lösung/Mischung Stärke sind; und
(4) von 0,5 bis 2,5% Wasser, wobei das gesamte Wasser in der Zusammensetzung innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 2,5% enthalten ist;

Wie in dieser Anmeldung verwendet, beinhaltet „Lösung/Mischung” einen Feststoff entweder in einer Flüssigsuspension als Mischung und/oder zumindest teilweise oder vollständig aufgelöst in der Lösung in einer solchen Flüssigkeit.
Der verwendete Sand ist bevorzugt Silikatsand wegen der niedrigen Kosten, aber andere Arten von Sand können verwendet werden wie Zirkonium, Olivin, Cromit und deren Mischungen. Andere körnige hitzebeständige Materialien können für besondere Anwendungen verwendet werden. Dies ist ein signifikanter Vorteil dieser Erfindung, weil andere Bindemittel auf Natriumsilikatbasis nicht für die Verwendung mit Sand geeignet sind, die keinen pH in der Nähe von 7 haben. Der Sand-pH und ADV (Säureerforderniswert) sind Parameter, die nicht relevant für die Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels sind. Diese zuvor genannten Sandarten und Äquivalente hitzebeständige Materialien werden in dieser Anmeldung kollektiv als „Gießereisand” bezeichnet.
Das Alkalimetallsilikat ist bevorzugt Natriumsilikat, obwohl Kaliumsilikat auch verwendet werden kann. Natriumsilikat wird bevorzugt in einer Lösung mit einer Feststoffkonzentration zwischen 30 und 50% und mit einem Na/Si-Verhältnis zwischen 1,75 und 2,50, bevorzugt 2,0 verwendet.
Das Alkylsilikat ist bevorzugt Tetraethylsilikat, ebenfalls auch bekannt als kondensiertes Ethylsilikat, Tetraethylorthosilikat und Tetraethoxysilan. Dieses Tetraethylsilikat trägt zum Stärkebindemittel bei, so dass der Sand, der mit dem resultierenden Bindemittel behandelt ist, eine bessere Fließfähigkeit hat und ebenfalls einen Schutz gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit erfährt, so dass die Form, die entsprechend dieser Erfindung gebildet ist, die mechanische Resistenz und Dimension für eine verlängerte Zeitperiode aufrechterhält, selbst wenn sie Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt ist.
Die Stärke ist bevorzugt Maisstärke, aber Kartoffel-, Tapioka-, Weizen- und Reis-Stärke können ebenfalls verwendet werden.
In einer besonderen Form dieser Erfindung ist es bevorzugt, eine Mischung aus Maisstärke und Tapiokastärke zu verwenden. Es ist bevorzugt, mehr Maisstärke als Tapiokastärke zu verwenden. Maisstärke wird bevorzugt in einer modifizierten Version verwendet, und die Tapiokastärke wird bevorzugt in der nativen Version verwendet. Maisstärke wird in einem Anteil von 50 bis 90% mit 10 bis 50% Tapiokastärke gemischt, und der Rest der Mischung ist Wasser. Wenn eine wässrige Lösung aus Stärke mit dieser Mischung gemacht wird, ist es bevorzugt, dass sie 15 bis 20% Maisstärke und von 5 bis 10% Tapiokastärke und von 70 bis 85% Wasser enthält.
Das Verfahren zur Herstellung des Sandes mit dem Bindemittel entsprechend dieser Erfindung umfasst die Schritte des Mischens des Sandes mit einem Alkylsilikat, bevorzugt Tetraethylsilikat, in einem Anteil von 0,2 bis 1,5 Gew.-% des Sandgewichtes für eine Zeitperiode von wenigstens 40 und maximal 60 Sekunden; Zugabe einer wässrigen Lösung aus einem Alkalimetallsilikat, bevorzugt Natriumsilikat, das ebenfalls Natriumhydroxid enthält, in einem Anteil von 1,0 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Sandgewicht, und Mischen dieser für eine Zeitperiode von wenigstens 35 und maximal 50 Sekunden (wobei diese wässrige Lösung zwischen 85 und 95% Natriumsilikat, zwischen 2 und 6% Natriumhydroxid und zwischen 4 und 13% Wasser enthält) und schließliches Mischen der obigen Mischung, bis der Sand ein homogenes Aussehen und Konstitution hat.
Dieser mit dem Bindemittel behandelte Sand wird in dieser Anmeldung als „hergestellter Sand” bezeichnet. Der hergestellte Sand, der noch zwischen 0,5 und 2,5% Wasser aufweist, wird in eine kalte Box mit Hilfe von Luft mit Raumtemperatur luftgeblasen, und sobald die kalte Box mit dem Sand gefüllt ist, fließt ein Heißluftstrom hierdurch, zum Trocknen und Härten des Bindemittels, unter Erhalt des Sandkernes mit einer genügenden mechanischen Resistenz, um beim Gießen von Metallen wie Aluminium und Mangan-Legierungen verwendet zu werden.
Wie zuvor angezeigt, ist einer der Vorteile dieser Erfindung, dass das Verfahren und Bindemittel, die hierin beansprucht sind, bei der Herstellung von Sandkernen und/oder -formen in der Automobil- und Flugzeugindustrie verwendet werden kann, wobei das Kaltbox-Punzarbeiten angewandt wird, das gegenwärtig zusammen mit phenolischen oder Polyurethan-Bindemitteln verwendet wird, unter Vermeidung von teuren Investitionen bei Kernformen, die speziell z. B. für die Anwendung von Mikrowelle oder Wärme hergestellt sind, die durch elektrische Resistenzen induziert wird, die in den Formen eingebettet sind (Heißbox-Verfahren).
Ein anderer signifikanter Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass diese Kerne und/oder Formen mit hoher mechanischer Resistenz für die Handhabung ergibt, so dass sie ihre Dimensionsstabilität und Präzision vor und nach dem Füllen mit dem geschmolzenen Metall aufrecht erhalten, während sie leicht durch Wasser, heißes Wasser oder Dampf aufgelöst werden können. Die Leichtigkeit der Auflösung der Formen spart Energie und Zeit im gesamten Verfahren, das gegenwärtig verwendet wird beim Zerstören der Formen mit Hilfe von Schlägen und Vibrationsstationen der hergestellten Stücke, oder die intensive Wärme erfordern, um die phenolischen oder Polyurethan-Bindemittel zu verbrennen, mit anschließender Umweltkontamination durch Rauch und schlechte Dämpfe, die in einigen Fällen toxisch sind.
Der mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel behandelte Sand hat eine längere Lebensdauer (über eine Anzahl von Tagen), während der Sand, der mit den Bindemitteln auf Basis von Natriumsilikat gemäß dem Stand der Technik gemischt war, eine Lebensdauer von Minuten hatte. Dies bedeutet, dass in einer Zeitperiode, die keine Stunde umfasst, der Sand mit Silikatbindemitteln gemäß dem Stand der Technik mit der Reaktion und der Härtung begann.
Beispiel

Ein nicht-beschränkendes Beispiel eines bevorzugten Verfahrens unter Zusammensetzung des Bindemittels dieser Erfindung wird beschrieben:
Gemäß dem Standardverfahren, veröffentlicht in AFS 3315-00-S „Mold and Core Test Handbook” 3. Ausgabe, erfolgten Messungen der Resistenz gegenüber Spannung der gebundenen Sandarten mit einem repräsentativen Phenol-Urethan-Bindemittel des Standes der Technik, das gegenwärtig in der Industrie verwendet wird, in einem „Kaltbox-Verfahren” mit einer Blaszeit von 2,0 Sekunden und einem Blasdruck von 90 psi. Ein Amin wurde dann 5,0 Sekunden zum Härten des Bindemittels zugegeben und danach wurde die Box 10,0 Sekunden gespült, unter Erhalt der folgenden Ergebnisse:

% Bindemittel bezogen auf Sandgewicht	Proben	Resistenz gegenüber Spannung (psi) unmittelbar	Resistenz gegenüber Spannung (psi) ½ Stunde später	Resistenz gegenüber Spannung (psi) 1,0 Stunde später
0,8	1	127,8	202,2	187,6
0,8	2	136,0	195,4	197,6
0,8	3	139,6	169,2	183,6
	Durchschnitt	134,5	188,9	189,6
0,8	4	109,0	187,6	171,4
0,8	5	118,6	183,8	191,6
0,8	6	129,8	169,8	198,4
	Durchschnitt	124,4	185,1	193,0
	Gesamtschnitt	131,2	187,1	189,1

Ein Bindemittel wurde entsprechend dieser Erfindung hergestellt und mit Silikatsalz vermischt, und der resultierende Sand wurde in eine „Kaltbox” geblasen. Das Bindemittel wurde mit einem Heißluftstrom „gehärtet”, der durch jede Probe bei einer Temperatur von 120°C 3 Minuten geblasen wurde, der diese vollständig trocknete.

Die Resistenz gegenüber Spannung wurde bei jeder Probe gemessen, unter Erhalt der folgenden Ergebnisse:

% eines jeden Bestandteils beim erfindungsgemäßen Bindemittel	Proben	Resistenz gegenüber Spannung (psi) unmittelbar	Resistenz gegenüber Spannung (psi) ½ Stunde später	Resistenz gegenüber Spannung (psi) 1,0 Stunde später
Tetraethylsilikat 0,5%	1	198,4	208,6	211,2
Lösung aus Silikat und Natriumhydroxid 1,75%	2	199,2	204,2	190,8
Mais- und Tapiokastärke 1,75%	3	199,6
	Durchschnitt	199,1	206,4	201,0
Tetraethylsilikat 0,5%	1	149,6	172,0	166,0
Lösung aus Silikat und Natriumhydroxid 1,75%	2	199,2	179,8	154,4
Mais- und Tapiokastärke 1,75%	3	198,0	168,8	186,4
	Durchschnitt	182,3	173,5	168,9
	Gesamtschnitt	190,7	190,0	185,0

Dieses Beispiel zeigt den Vorteil, der durch das erfindungsgemäße Verfahren und Bindemittel in Bezug auf den Stand der Technik erhalten wird, wie die Resistenz gegenüber Spannung, gezeigt bei jedem Test, und daher ist die Resistenz gegenüber Spannung bei Sandkernen und/oder -formen, die entsprechend dieser Erfindung kreiert sind, größer als bei den Kernen und Formen, die durch den repräsentativen Stand der Technik erzeugt sind.
Es ist zu verstehen, dass in dieser Beschreibung nur bestimmte Merkmale dieser Erfindung beschrieben worden sind, um das Prinzip und die bevorzugten Merkmale zu erläutern, um so ein besseres Verständnis der Prinzipien und der Anwendung dieser Erfindung zu erhalten, und in keiner Weise wird hierdurch der Umfang eingeschränkt. Es ist ebenfalls zu verstehen, dass der Fachmann, der diese Beschreibung liest, andere Merkmale und Varianten vorschlagen kann, ohne den Rahmen und Umfang dieser Erfindung zu verlassen, der ausschließlich durch die folgenden Ansprüche definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 35334 [0008]
US 5089816 [0008, 0009]
US 5248552 [0009]
US 4070196 [0010]
US 4226277 [0011]
US 4329177 [0012]
US 4763720 [0013]

Claims

Bindemittelzusammensetzung zur Herstellung von Gießereisandformen, umfassend ein Alkalimetallsilikat; ein Alkalimetallhydroxid, Stärke, ein Alkylsilikat und Wasser.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Zusammensetzung in Gewichtsprozentsatz umfasst: (1) von 0,2 bis 1,5% eines Alkylsilikates (2) von 1,0 bis 2,5% einer Silikat/Hydroxid-Lösung/Mischung, wobei 85 bis 95%, bezogen auf die Lösung/Mischung, ein Alkalimetallsilikat sind, 2 bis 6%, bezogen auf die Lösung/Mischung, ein Alkalimetallhydroxid sind und von 4 bis 8%, bezogen auf die Lösung/Mischung, Wasser sind; (3) von 1,0 bis 2,5% einer Lösung/Mischung der Stärke in Wasser, wobei 70 bis 85% der Stärke-Lösung/Mischung Wasser sind und von 15 bis 30% der Stärke-Lösung/Mischung Stärke sind; und (4) von 0,5 bis 2,5% Wasser, wobei das gesamte Wasser in der Zusammensetzung innerhalb dieses 0,5 bis 2,5-Bereiches enthalten ist; wobei alle genannten Prozentangaben sich auf das Gewicht des Sandes beziehen, mit dem die Zusammensetzung verwendet wird; wenn nichts anderes angegeben ist.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, worin das Alkalimetallsilikat Natriumsilikat ist.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid ist.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Stärke Maisstärke ist.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Stärke Tapiokastärke ist.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Lösung/Mischung der Stärke von 15 bis 20 Gew.-% modifzierte Maisstärke, von 5 bis 10 Gew.-% native Tapiokastärke und von 70 bis 85 Gew.-% Wasser umfasst.
Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Alkylsilikat Tetraethylsilikat ist.
Hergestellter Sand für die Herstellung von Gussformen unter Verwendung von Gießereisand, hergestellt durch Mischen des Gießereisandes mit einer Bindemittelzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Hergestellter Sand nach Anspruch 11, worin der Gießereisand Silikasand ist.
Hergestellter Sand nach Anspruch 11, worin der Gießereisand Zirkoniumsand ist.
Verfahren zur Bildung von Gießereisand aus einer Mischung aus Gießereisand und einem Bindemittel, umfassend ein Alkalimetallsilikat; ein Alkalimetallhydroxid; Stärke; ein Alkylsilikat und Wasser, und worin das Verfahren das Mischen des Sandes mit dem Bindemittel, Blasen des resultierenden Sandes und des Bindemittels in eine Kaltbox-Form; Durchleiten eines Stromes aus heißer Luft bei einer Temperatur zwischen 100 und 150°C durch den Sand in der Kaltbox-Form, unter Verdampfung von Wasser und irgendwelchen anderen Flüssigkeiten, die in dem Sand vorhanden sind; und Abziehen der gebildeten Sandform von der Kaltbox-Form, unter Erhalt einer geeigneten mechanischen Stabilität für die Verwendung in einer Metallgießerei umfasst.
Verfahren zum Bilden von Formen für Gießereisand nach Anspruch 12, worin das Bindemittel die Zusammensetzung hat, ausgedrückt als Gewichtsprozent: (1) von 0,2 bis 1,5% eines Alkylsilikates (2) von 1,0 bis 2,5% einer Silikat/Hydroxid-Lösung/Mischung, wobei 85 bis 95%, bezogen auf die Lösung/Mischung, ein Alkalimetalisilikat sind, 2 bis 6%, bezogen auf die Lösung/Mischung, ein Alkalimetallhydroxid sind und von 4 bis 8%, bezogen auf die Lösung/Mischung, Wasser sind; (3) von 1,0 bis 2,5% einer Lösung/Mischung der Stärke in Wasser, wobei 70 bis 85% der Stärke-Lösung/Mischung Wasser sind und von 15 bis 30% der Stärke-Lösung/Mischung Stärke sind; und (4) von 0,5 bis 2,5% Wasser, wobei das gesamte Wasser in der Zusammensetzung innerhalb dieses 0,5 bis 2,5-Bereiches enthalten ist; wobei alle genannten Prozentangaben sich auf das Gewicht des Sandes beziehen, mit dem die Zusammensetzung verwendet wird; wenn nichts anderes angegeben ist.
Verfahren zur Bildung von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 13, worin der Sand Silikasand ist.
Verfahren zum Formen von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 13, worin der Sand Zirkoniumsand ist.
Verfahren zum Formen von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 15, worin das Alkalimetalisilikat Natriumsilikat ist.
Verfahren zur Bildung von Formen nach Anspruch 16, worin die Lösung/Mischung aus Natriumsilikat vom 85 bis 95 Gew.-% Silikat, von 2 bis 6 Gew.-% Natriumhydroxid und von 4 bis 8 Gew.-% Wasser umfasst.
Verfahren zum Bilden von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, worin die Stärke Maisstärke ist.
Verfahren zum Bilden von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 17, worin die Stärke Tapiokastärke ist.
Verfahren zum Bilden von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 19, worin die Lösung/Mischung aus Stärke von 15 bis 20 Gew.-% modifizierte Maisstärke, von 5 bis 10 Gew.-% native Tapiokastärke und von 70 bis 85 Gew.-% Wasser umfasst.
Verfahren zum Bilden von Formen nach einem der Ansprüche 12 bis 20, worin das Alkylsilikat Tetraethylsilikat ist.