Kernsandbindemittel auf Kunstharzbasis Es ist bekannt, Kernsand, wie
er zur Herstellung von Gießereikernen Verwendung findet, mit Kunstharzen zu binden.
Als Bindemittel verwendet man z. B. Phenolformaldehydharze. Die Verwendung eines
solchen Kunstharzes macht jedoch die Härtung des Gießereikernes im Ofen bei höheren
Temperaturen erforderlich. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, Alkydharze, d. h.
Harze vom Typus der Glyzerinphthalsäure-Kondensationsprodukte sowie gegebenenfalls
entsprechende Olmodifizierungsprodukte für den vorliegenden Zweck zu verwenden (»Die
Gießerei«, 1943, S. 249). Die bei Verwendung solcher Alkydharze als Kernsandbindemittel
erhaltenen Sande stellen jedoch infolge ihres Gehaltes an Ölbestandteilen außerordentlich
weiche Materialien dar und sind deshalb für die meisten Zwecke ungeeignet.Resin-based core sand binders It is known to use core sand, such as
it is used to manufacture foundry cores, to bind with synthetic resins.
The binder used is, for. B. phenol-formaldehyde resins. Using a
However, such synthetic resin makes the hardening of the foundry core in the furnace at higher levels
Temperatures required. It has also been proposed to use alkyd resins, i.e. H.
Resins of the type of glycerol phthalic acid condensation products and optionally
to use corresponding oil modification products for the present purpose (»The
Foundry ', 1943, p. 249). When using such alkyd resins as core sand binders
However, the sands obtained are extraordinary due to their content of oil components
are soft materials and are therefore unsuitable for most purposes.
Nachteilig ist bei Kernsandbindern dieses Typus sowie auch der in
der britischen Patentschrift 768 887 beschriebenen Maleinsäureanhydrid-Furfurylalkoholharze,
daß zur Aushärtung dieser Bindemittel relativ hohe Temperaturen (mindestens in der
Nähe des Kochpunktes des Wassers) erforderlich sind.This type as well as that in
maleic anhydride-furfuryl alcohol resins described in British patent specification 768 887,
that relatively high temperatures (at least in the
Near the boiling point of the water).
Weiterhin ist es bekannt, ungesättigte Polyester, die mit mischpolymerisationsfähigen
Ätyhlenderivaten, wie insbesondere Styrol, vermischt sind, als Bindemittel für den
vorliegenden Zweck einzusetzen. Die Härtung kann in diesem Fall bei Raumtemperatur
erfolgen, indem man als Katalysator ein organisches Peroxyd und als Beschleuniger
ein tertiäres Amin bzw. eine Metallverbindung verwendet. Dieses Verfahren hat jedoch
verschiedene Nachteile. Die Flüchtigkeit des Styrols ruft je nach Verarbeitungszeit
des fertiggemischten bindemittelhaltigen Sandes große Schwankungen nach der Zugabe
des Katalysators und Beschleunigers im Härtungsverlauf hervor, verbunden mit entsprechenden
Festigkeitsunterschieden der erhaltenen Gießereikerne. Ein weiterer Nachteil ergibt
sich aus dem für den Verbund notwendigen Anteil an ungesättigtem Polyester von mindestens
5 % im fertigen Gemisch. Durch diesen verhältnismäßig hohen Bindemittelgehalt
besitzt der Gießereikern eine schlechte »Grünstandsfestigkeit« (Festigkeit des frischen
Kernes unmittelbar nach dem Abheben von der Formplatte).It is also known to use unsaturated polyesters which are mixed with copolymerizable ethylene derivatives, such as, in particular, styrene, as binders for the present purpose. In this case, curing can take place at room temperature by using an organic peroxide as the catalyst and a tertiary amine or a metal compound as the accelerator. However, this method has several disadvantages. The volatility of styrene causes, depending on the processing time of the ready-mixed sand containing binding agents, large fluctuations in the hardening process after the addition of the catalyst and accelerator, combined with corresponding differences in strength of the foundry cores obtained. Another disadvantage arises from the unsaturated polyester content of at least 5 % required for the composite in the finished mixture. Due to this relatively high binder content, the foundry core has poor "green strength" (strength of the fresh core immediately after it has been lifted from the mold plate).
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile bei der Verwendung bestimmter
monomerenfreier, ungesättigter Polyester als Bindemittel nicht auftreten. Diese
Polyester sind die Veresterungsprodukte von a,ß-ungesättigten Dicarbonsäuren mit
aliphatischen, mindestens eine Äthergruppe enthaltenden Glykolen und besitzen vorzugsweise
eine Viskosität ii5o>c von 2000 bis 70000 cP. Diese Polyester können durch Einkondensation
von weiteren mehrwertigen Alkoholen und/ oder Polycarbonsäuren modifiziert sein.
Als a,ß-ungesättigte Dicarbonsäuren können z. B. Maleinsäure bzw. Maleinsäureanhydrid,
Fumarsäure, Citraconsäure, Itaconsäure, Metaconsäure, verwendet werden. Geeignete
Polycarbonsäuren, die zur Modifizierung der Eigenschaften der ungesättigten Polyester
eingesetzt werden können, sind unter anderem Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure,
Phthalsäure bzw. Phthalsäureanhydrid, Terephthalsäure und Isophthalsäure. Als Glykole
sind solche mit Äthersauerstoff atomen, wie z. B. Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-,
Hepta-, Octaäthylenglykol, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta-, Octapropylenglykol,
geeignet. Neben diesen Glykolen können andere aliphatische Glykole, wie' z. B. Äthylenglykol,
1,2-, 1,3-Propylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 2,2-Dimethylpropandiol-(1,3), verwendet
werden. Den Polyestern können Stabilisatoren, wie z. B. Hydrochinon oder andere
aromatische Polyoxyverbindungen, in Mengen von etwa 0,005 bis 0,2 °/o zugesetzt
werden.It has now been found that these disadvantages when using certain
monomer-free, unsaturated polyester does not occur as a binder. These
Polyesters are the esterification products of a, ß-unsaturated dicarboxylic acids with
aliphatic glycols containing at least one ether group and preferably have
a viscosity ii5o> c of 2000 to 70,000 cP. These polyesters can be condensed
be modified by other polyhydric alcohols and / or polycarboxylic acids.
As a, ß-unsaturated dicarboxylic acids, for. B. maleic acid or maleic anhydride,
Fumaric acid, citraconic acid, itaconic acid, metaconic acid can be used. Suitable
Polycarboxylic acids used to modify the properties of unsaturated polyesters
can be used include succinic acid, adipic acid, sebacic acid,
Phthalic acid or phthalic anhydride, terephthalic acid and isophthalic acid. As glycols
are those with ether oxygen atoms, such as. B. Di-, Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-,
Hepta-, octaethylene glycol, di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octapropylene glycol,
suitable. In addition to these glycols, other aliphatic glycols, such as' z. B. ethylene glycol,
1,2-, 1,3-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, 2,2-dimethylpropanediol- (1,3) are used
will. Stabilizers, such as. B. hydroquinone or others
aromatic polyoxy compounds, added in amounts of about 0.005 to 0.2%
will.
Die Herstellung des Gießereikernsandes kann auf verschiedene Weise
vorgenommen werden. Nach einer Ausführungsform behandelt man den Sand mit einem
in einem Lösungsmittel gelösten Beschleuniger, wie z. B. Kobaltnaphthenat oder tertiäres
Amin. Zur eigentlichen Verarbeitung vermischt man den so vorbereiteten Sand mit
dem Polyester, der das Peroxyd bereits gelöst oder dispergiert enthält. Nach einer
anderen Ausführungsform vermischt man den Sand zunächst mit dem beschleunigerhaltigen
Polyester, den man gegebenenfalls vorher erwärmt, und kommt dann zur eigentlichen
Verarbeitung mit dem Peroxyd. Je nach Art des Polyesters, des Peroxyds, des Beschleunigers
und der verwendeten Menge dieser Produkte binden die Ansätze bei Raumtemperatur
verschieden schnell ab. Man kann daher je nach Auflage eines bestimmten zu fertigenden
Gußteiles und den damit verbundenen verschiedenen Verfahren und Einrichtungen
der
Gießereien die Abbindungszeit variieren. Im Bedarfsfalle kann man die Aushärtung
durch zusätzliche Wärmezufuhr; z. B. durch Infrarotbestrahlung beschleunigen: Der
Harzgehalt ist nicht auf einen bestimmten Bereich festgelegt, die Menge von über
5 0/0, die im Falle der eingangs erwähnten styrolhaltigen, ungesättigten Polyester
zu einer Verschlechterung der Grünstandfestigkeit führt, kann auf Grund der sehr
viel höheren Viskosität der beanspruchten reinen ungesättigten Polyester überschritten
werden, ohne daß eine Verschlechterung dieser Eigenschaften auftritt. Die Verarbeitungsspanne,
d: h. die Zeit, innerhalb der eine Verformung des Formsandpolyestergemisches möglich
ist, liegt zwischen 1/2 und 5 Stunden.The production of the foundry core sand can be done in different ways
be made. According to one embodiment, the sand is treated with a
accelerator dissolved in a solvent, such as e.g. B. cobalt naphthenate or tertiary
Amine. For the actual processing, the sand prepared in this way is mixed with it
the polyester, which contains the peroxide already dissolved or dispersed. After a
In another embodiment, the sand is first mixed with the accelerator-containing one
Polyester, which can be heated beforehand, if necessary, and then comes to the actual
Processing with the peroxide. Depending on the type of polyester, peroxide, accelerator
and the amount of these products used bind the batches at room temperature
at different speeds. One can therefore produce a particular one depending on the edition
Casting and the various processes and facilities associated with it
the
Foundries vary the setting time. If necessary, you can do the curing
through additional heat supply; z. B. accelerate by infrared radiation: The
Resin content is not limited to a certain range, the amount of over
5 0/0, in the case of the initially mentioned styrene-containing, unsaturated polyester
leads to a deterioration in the green stability, can due to the very
much higher viscosity of the claimed pure unsaturated polyester exceeded
without any deterioration in these properties. The processing margin,
d: h. the time within which a deformation of the molding sand polyester mixture is possible
is between 1/2 and 5 hours.
In den folgenden Beispielen sind die angegebenen Teile Gewichtsteile.
Beispiel 1 174 Teile Fumarsäure werden mit 160 Teilen Diäthylenglykol bei 190 bis
195'C unter Überleiten von Kohlensäure erhitzt, bis das bei der Kondensation gebildete
Wasser im wesentlichen abdestilliert ist. Daran anschließend legt man nach und nach
Vakuum an, bis etwa 30 mm Hg erreicht sind, und heizt unter diesen Bedingungen noch
2 Stunden nach. Zu 100 Teilen dieses Polyesters gibt man 0;005 Teile Hydrochinon.
Der Polyester besitzt eine Viskosität von 775,o, = 38000 cP.In the following examples the parts given are parts by weight.
Example 1 174 parts of fumaric acid are mixed with 160 parts of diethylene glycol at 190 to
195'C heated while passing carbonic acid until that formed during the condensation
Water is essentially distilled off. Then you lay gradually
Vacuum on until about 30 mm Hg is reached, and still heats under these conditions
2 hours after. 0.005 parts of hydroquinone are added to 100 parts of this polyester.
The polyester has a viscosity of 775.0 = 38000 cP.
1000 Teile Formsand werden mit einem Teil einer 10 o/oigen Lösung
von Kobaltnaphthenat in Toluol behandelt und der Sand nach 1tägiger Lagerung bei
Raumtemperatur anschließend durch mehrstündiges Trocknen bei etwa 90°C von den Resten
des noch vorhandenen Lösungsmittels befreit. 10 Teile des Polyesters werden mit
1 Teil Methyläthylketonperoxyd (50o/oig in Dimethylphthalat) verrührt und anschließend
mit dem vorbereiteten Sand vermischt. Darauf erfolgt die Formgebung nach bekanntem
Verfahren, z. B. mit Hilfe eines Kernkastens oder einer Formplatte. Der Ansatz ist,
vom Zeitpunkt des Vermischens angerechnet, bei Raumtemperatur nach etwa 60 Minuten
geliert und nach weiteren 90 Minuten so weit gehärtet, daß der gefertigte Gießereikern
zum Metallguß einsatzfähig ist. Beispiel 2 Nach den Angaben gemäß Beispiel 1 werden
147 Teile Maleinsäurehydrid und 160 Teile Diäthylenglykol zu einem ungesättigten
Polyester kondensiert. Zu 100 Teilen dieses Polyesters gibt man 0,005 Teile Hydrochinon.
Der Polyester besitzt eine Viskosität von %,.c = 42000 cP. In 20 Teilen des Polyesters
werden 0,2 Teile Kobaltnaphthenat gelöst und die Mischung nach der Erwärmung auf
etwa 60°C mit 1000 Teilen Formsand vermischt: Zur Herstellung des verarbeitungsfertigen
Gießereikernsandes verteilt man 2 Teile Methyläthylketonperoxyd (50o/oig in Dimethylphthalat)
in dem so vorbereiteten Sand-Harz-Promotor-Gemisch. Anschließend erfolgt die Formgebung.
Der Ansatz ist, vom Zeitpunkt des Vermischens an gerechnet, bei Raumtemperatur nach
etwa 170 Minuten geliert und nach weiteren 90 Minuten so weit gehärtet, daß der
gefertigte Gießereikern zum Metallguß einsatzfähig ist. Beispiel 3 Nach den Angaben
gemäß Beispiel l werden 69,6 Teile Fumarsäure und 90 Teile Triäthylenglykol zu einem
ungesättigten Polyester kondensiert. Zu 100 Teilen dieses Polyesters gibt man 0005
Teile Hydrochinon. Der Polyester besitzt eine Viskosität von = 16 700 cP. In 15
Teilen des Polyesters werden 0,15 Teile Kobaltnaphthenat gelöst und diese Mischung
mit 1000 Teilen Formsand vermischt. Zur Herstellung des verarbeitungsfertigen Gießereikernsandes
verteilt man 1,5 Teile Methyläthylketonperoxyd (50o/oig in Dimethylplithalat) in
dem so vorbereiteten Sand-Harz-Promotor-Gemisch. Anschließend erfolgt die Formgebung.
Der Ansatz ist, vom Zeitpunkt des Vermischens an gerechnet, bei Raumtemperatur nach
etwa 80 Minuten geliert und nach weiteren 90 Minuten so weit gehärtet, daß der gefertigte
Gießereikern zum Metallguß einsatzfähig ist.1000 parts of molding sand are mixed with one part of a 10% solution
treated by cobalt naphthenate in toluene and the sand after 1 day of storage at
Room temperature then by drying the residues for several hours at about 90 ° C
freed of the remaining solvent. 10 parts of the polyester are with
1 part of methyl ethyl ketone peroxide (50% in dimethyl phthalate) stirred and then
mixed with the prepared sand. Then the shaping takes place according to the known
Procedure, e.g. B. with the help of a core box or a mold plate. The approach is
counted from the time of mixing, at room temperature after about 60 minutes
gelled and hardened after a further 90 minutes to such an extent that the finished foundry core
is usable for metal casting. Example 2 According to the information in Example 1 are
147 parts of maleic acid hydride and 160 parts of diethylene glycol to form an unsaturated one
Condensed polyester. 0.005 parts of hydroquinone are added to 100 parts of this polyester.
The polyester has a viscosity of%, c = 42,000 cP. In 20 parts of the polyester
0.2 parts of cobalt naphthenate are dissolved and the mixture is heated up
approx. 60 ° C mixed with 1000 parts of molding sand: To produce the ready-to-use
Foundry core sand is distributed 2 parts of methyl ethyl ketone peroxide (50% in dimethyl phthalate)
in the sand-resin-promoter mixture prepared in this way. Then the shaping takes place.
The approach is, calculated from the time of mixing, afterwards at room temperature
gelled for about 170 minutes and hardened after a further 90 minutes to such an extent that the
manufactured foundry core is ready for metal casting. Example 3 According to the information
According to Example 1, 69.6 parts of fumaric acid and 90 parts of triethylene glycol become one
condensed unsaturated polyester. Add 0005 to 100 parts of this polyester
Share hydroquinone. The polyester has a viscosity of = 16,700 cP. In 15
0.15 parts of cobalt naphthenate and this mixture are dissolved in parts of the polyester
mixed with 1000 parts of molding sand. For the production of ready-to-use foundry core sand
distribute 1.5 parts of methyl ethyl ketone peroxide (50% in dimethylplithalate) in
the sand-resin-promoter mixture prepared in this way. Then the shaping takes place.
The approach is, calculated from the time of mixing, afterwards at room temperature
gelled for about 80 minutes and hardened after a further 90 minutes to such an extent that the finished product
Foundry core is operational for metal casting.
Beispiel 4 Nach den Angaben gemäß Beispiel 1 werden 58 Teile Fumarsäure,
14,8 Teile Phthalsäureanhydrid und 90 Teile Triäthylenglykol zu einem ungesättigten
Polyester kondensiert. Zu 100 Teilen dieses Polyesters gibt man 0,005 Teile Hydrochinon.
Der Polyester besitzt eine Viskosität von q", = 7300 cP. In 10 Teilen dieses Polyesters
werden 0,1 Teil Kobaltnaphthenat gelöst und diese Mischung mit 1000 Teilen Formsand
vermischt. Zur Herstellung des verarbeitungsfertigen Gießereikernsandes verteilt
man 1 Teil Methyläthylketonperoxyd (50o/oig in Dimethylphthalat) in dem so vorbereiteten
Sand -Harz - Promotor -Gemisch. Anschließend erfolgt die Formgebung. Der Ansatz
ist, vom Zeitpunkt des Vermischens an gerechnet, bei Raumtemperatur nach etwa 90
Minuten geliert und nach weiteren 120 Minuten so weit gehärtet, daß der gefertigte
Gießereikern zum Metallguß einsatzfähig ist. Beispiel 5 Nach den Angaben gemäß Beispiel
1 werden 174 Teile Fumarsäure, 105 Teile Octaäthylenglykol und 90 Teile 1,3-Butylenglykol
zu einem ungesättigten Polyester kondensiert. Zu 100 Teilen dieses Polyesters gibt
man 0,005 Teile Hydrochinon. Der Polyester besitzt eine Viskosität von q"., = 46000
eP. In 150 Teilen dieses Polyesters werden 0,15 Teile Dimethyl-p-toluiden gelöst
und diese Mischung nach der Erwärmung von etwa 70°C mit 850 Teilen Formsand vermischt.
Zur Herstellung des verarbeitungsfertigen Gießereikernsandes verteilt man 4,5 Teile
Benzoylperoxydpaste (50o/oig in Dimethylphthalat) in dem so vorbereiteten Sand-Harz-Promotor-Gemisch.
Anschließend erfolgt die Formgebung. Der Ansatz ist, vom Zeitpunkt des Vermischens
an gerechnet, bei Raumtemperatur nach etwa 200 Minuten geliert und nach weiteren
24 Stunden so weit ausgehärtet, daß der fertige Gießereikern zum Metallguß einsatzfähig
ist.Example 4 According to the information in Example 1, 58 parts of fumaric acid,
14.8 parts of phthalic anhydride and 90 parts of triethylene glycol to form an unsaturated one
Condensed polyester. 0.005 parts of hydroquinone are added to 100 parts of this polyester.
The polyester has a viscosity of q "= 7300 cP. In 10 parts of this polyester
0.1 part of cobalt naphthenate is dissolved and this mixture with 1000 parts of molding sand
mixed. Distributed for the production of the ready-to-use foundry core sand
1 part of methyl ethyl ketone peroxide (50% in dimethyl phthalate) in the so prepared
Sand-resin-promoter mixture. Then the shaping takes place. The approach
is, calculated from the time of mixing, at room temperature after about 90
Minutes gelled and after a further 120 minutes hardened so far that the finished product
Foundry core is operational for metal casting. Example 5 According to the information given in the example
1 are 174 parts of fumaric acid, 105 parts of octaethylene glycol and 90 parts of 1,3-butylene glycol
condensed to an unsaturated polyester. There are 100 parts of this polyester
one 0.005 part of hydroquinone. The polyester has a viscosity of q ". = 46,000
eP. 0.15 parts of dimethyl-p-toluene are dissolved in 150 parts of this polyester
and this mixture mixed with 850 parts of molding sand after heating to about 70 ° C.
To produce the ready-to-use foundry core sand, 4.5 parts are distributed
Benzoyl peroxide paste (50% in dimethyl phthalate) in the sand-resin promoter mixture prepared in this way.
Then the shaping takes place. The approach is from the point of mixing
calculated on, gelled at room temperature after about 200 minutes and after more
Cured for 24 hours so that the finished foundry core can be used for metal casting
is.