DE1217029B - Formmasse fuer Giessereiformen - Google Patents

Formmasse fuer Giessereiformen

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DE1217029B
DE1217029B DED39227A DED0039227A DE1217029B DE 1217029 B DE1217029 B DE 1217029B DE D39227 A DED39227 A DE D39227A DE D0039227 A DED0039227 A DE D0039227A DE 1217029 B DE1217029 B DE 1217029B
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DE
Germany
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binder
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Pending
Application number
DED39227A
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English (en)
Inventor
Theo John West
John Lincoln Dewey
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/167Mixtures of inorganic and organic binding agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

  • Formmasse für Gießereiformen Die Erfindung betrifft eine Formmasse zur Herstellung von Formen für die Gießerei.
  • Man hat bisher Gußformen gewöhnlich unter Verwendung eines Gemisches aus Gießereisand, Ton und einer bestimmten kritischen Menge Wassers hergestellt. Dabei konnte man gewaschenen, rohen oder regenerierten Sand benutzen; an Tonarten wurden Bentonit, Feuerton und ein Gemisch solcher und ähnlicher Tonarten verwendet. Man hat auch, dies war allgemeine Praxis, ein organisches Bindemittel dabei verwendet, so z. B. Gramineaesaat, Dextrin u. dgl. Fehler der Formen und Versagen der Formen im Betrieb waren jedoch bei Verwendung dieser bekannten Gußmassen an der Tagesordnung und Gegenstand laufender Beanstandungen der Gießereiindustrie.
  • Um diesen Nachteilen zu begegnen, wurden für und von der Gießereiindustrie zahlreiche Formsandmassen entwickelt, die sich hauptsächlich hinsichtlich des jeweils verwendeten Bindemittels unterscheiden. Aber im allgemeinen hat man durch die vorgenommenen Änderungen zwar auf der einen Seite gewisse Eigenschaften verbessert, dafür aber Verschlechterung anderer Eigenschaften in Kauf genommen. So ist es z. B. wünschenswert, Formmassen mit hochgradiger Fließfähigkeit zur Verfügung zu haben, um alle Modellhöhlungen so schnell wie möglich vollständig auszufüllen. Andererseits hat man jedoch die Erfahrung gemacht, daß eine Zunahme an Fließfähigkeit im allgemeinen begleitet ist von einer Abnahme an Permeabilität des fertiggestampften Körpers. Andererseits hat eine Steigung der Fließfähigkeit einer bestimmten Masse meist zu einer verminderten Kompressionsfestigkeit der nassen Form geführt.
  • Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, eine Formmasse zu schaffen, welche die Nachteile der bisher bekannten Formmassen für Gießereiformen nicht aufweist und neben einer hochgradigen Fließfähigkeit der Masse sich durch eine hohe Kompressionsfestigkeit der nassen Form neben einer verbesserten Permeabilität auszeichnet.
  • Die erfindungsgemäße Formmasse für Gießformen geht aus von den bekannten Formmassen, die aus einem Gemisch aus Gießereisand, Ton, Wasser und einem Bindemittel bestehen, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch als Bindemittel ein wasserlösliches Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin enthält.
  • Man hat schon als Bindemittel für Gießereisand die bei der Umsetzung von Ammoniak mit Alkylenoxyden zu Mono-, Di- und Trialkanolaminen als Nebenprodukte entstehenden, höhersiedenden Destillationsrückstände benutzt (deutsche Patentschrift 846 276). Es handelt sich dabei um Bindemittel, wie sie bei der erfindungsgemäßen Formmasse nicht zur Anwendung kommen. Die bekannten Bindemittel sollen lediglich zur Erzeugung von Gußkemen benutzt werden, um deren Druckfestigkeit zu erhöhen. An ein Bindemittel für Formmassen für Gießereiformen sind jedoch neben einer erhöhten Druckfestigkeit noch wesentlich andere Anforderungen zu stellen als an ein Kernbindemittel.
  • Anders als die bisher bekannten Formmassen zeichnet sich die erfindungsgemäße Masse nicht nur durch eine Verbesserung der Fließfähigkeit aus, sondern bringt dabei noch eine Verbesserung aller derjenigen Eigenschaften mit sich, die für Formmassen in der Gießerei wichtig sind. Die erfindungsgemäße Formmasse läßt eine im wesentlichen vollständige Füllung der Modellformen zu; die nassen Formen besitzen eine ausgezeichnete Kompressionsfestigkeit und einen ausgezeichneten Widerstand gegen Deformationen, so daß sie während des Trocknens oder Brennens gegen Beschädigung weniger anfällig sind. Außerdem haben die aus erfindungsgemäßer Formmasse hergestellten Formen eine verbesserte Permeabilität.
  • Polyalkylenpolyamine oder Polyalkylenimine, die erfindungsgemäß in der Formmasse als Bindemittel zur Anwendung kommen, können von einem oder mehreren Alkyleniminen hergeleitet sein, so z. B. Äthylenimin, 1,2-Propylenimin, 1,2-Butylenimin, 2,2-Dimethyläthylenimin, 2,2,3-Trimethyläthylenimin und 2,2-Dimethyl-3-n-propyläthylenimin. Auch N-substituierte Derivate und Salze dieser Polymeren sind brauchbar, so lange nur die Wasserlöslichkeit des jeweiligen Polymeren noch vorhanden ist. Beispiele sind die N-methylsubstituierten Derivate sowie die Sulfate, Nitrate, Chloride und Bromide solcher Polymeren.
  • Die Polyalkylenpolyamine oder Polyalkylenimine, die nach der Erfindung zur Anwendung kommen, sollen ein Molekulargewicht von mindestens 500 besitzen und liegen vorzugsweise mit ihrem Molekulargewicht zwischen ungefähr 10 000 und 150 000.
  • Insbesondere enthalten die bei dem erfindungsgemäßen Massen das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin in einer Menge von 0,005 bis 1 Gewichtsprozent der gesamten Masse. Beste Resultate hat man bei Verwendung dieser Polymeren in einem Mengenanteil von 0,02 bis 0,1% der Gesamtmasse erzielt. Die Polymeren können auch zusammen mit anderen Bindemitteln verwendet werden. Es ist aber auch möglich, daß in diesen Fällen die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäß verwendeten Bindemittels durch die Anwesenheit anderer ungeeigneter Bindemittel wesentlich gemindert werden kann.
  • Die Formmassen nach der Erfindung kann man dadurch gewinnen, daß man Sand, Ton, Wasser und ein wasserlösliches Polyalkylenpolyamin öder Polyalkylenimin miteinander vermischt.
  • Man kann z. B. so vorgehen, daß man das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin einem Gemisch aus Gießereisand, Ton und Wasser zusetzt, beispielsweise in einem in Gießereien üblichen Kollergang. Das Polymere kann in wäßriger Lösung zugegeben werden, im allgemeinen als eine 2o/oige Lösung oder als feines Pulver. In manchen Fällen, in denen auf besondere Eigenschaften der Formmasse Wert gelegt wird, insbesondere auf Heißfestigkeit und Trockenscherfestigkeit, ist es erwünscht, daß eine kleine Menge feinverteilten anorganischen Salzes zu der Grundmasse zugesetzt wird. Geeignete anorganische Salze, die zu diesem Zweck in Frage kommen, sind Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Ammonsalze der Sauerstoffsäuren von Phosphor sowie Natrium-, Kalium-, Kalzium- und Bariumsalze der Sauerstoffsäuren von Schwefel.
  • Nach der Erfindung wird ein im wesentlichen gleichmäßiges und homogenes Gemisch von Sand, Ton, Wasser und wasserlöslichem Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin in einer Modellgußform oder sonstwie geformt. Dabei wird man in der Regel die Masse gießen oder unter Druck in die Form einpressen und sodann einrammen oder einstampfen, so daß die Modellform mit allen ihren Höhlungen vollständig ausgefüllt wird.
  • Die Form wird sodann abgenommen, und damit ist die grüne oder nasse Form verwendungsfertig; sie kann gegebenenfalls noch getrocknet oder gebrannt werden. Die Erfindung wird mit besonderem Erfolg bei solchen Massen angewandt, welche auf der Baiss von 85 bis 96 Gewichtsteilen Sand, 2 bis 8 Gewichtsteilen Ton und 1 bis 7 Gewichtsteilen Wasser je 100 Teile Formmasse hergestellt sind. Der verwendete Sand kann gewöhnlicher Gießereisand, gewaschener Sand, Schersand oder regenerierter Sand sein. Wenn regenerierter Sand verwendet wird, büßt man unter Umständen einen Teil der durch den erfindungsgemäßen Zusatz gewinnbaren Vorteile ein, solange in der Masse ein Rest von organischem Bindemittel, wie Gramineaesaat, Dextrin u. dgl., vorhanden ist. Wenn der Sand, der Reste von solchen Bindemitteln enthält, öfter und öfter wieder verwendet wird, so werden diese Bindemittel nach und nach herausgebrannt, so daß man nach und nach auch in den Genuß der Vorteile des polymeren Zusatzes kommt. Der Ton, den man verwendet, ist im allgemeinen eine Bentonitart. Häufig verwendet man auch sogenannte Feuertone einzeln und auch in Verbindung mit Bentonit. Die zugesetzte Wassermenge ist eine Größe, die in der herkömmlichen Formtechnik extrem kritisch ist, die jedoch bei Verwendung des erfindungsgemäßen polymeren Bindemittels wesentlich unkritischer wird, so daß die Wassertoleranz zwischen etwa 1 Gewichtsprozent und etwa 8 Gewichtsprozent der gesamten Formmasse liegen kann.
  • Es wurde in einem Kollergang eine Formmasse ohne Bindemittel hergestellt durch Mischen von 920 Teilen Sand, 40 Gewichtsteilen Bentonit und 40 Gewichtsteilen Wasser. Dem einen Teil wurde der übliche Gramineaesaatbinder zugesetzt, und zwar in einer Menge von 1 kg pro 100 kg. Einer zweiten Probe wurde Polyäthylenimin in einer Menge von 0,05 kg pro 100 kg als 2o/oige Lösung zugesetzt. Beide Proben wurden in einem Kollergang innig gemischt, und aus jeder Probe wurde sodann ein zylindrischer Versuchskörper von 50 mm Durchmesser hergestellt. Da das Ausmaß der Stampfbehandlung eine sehr ausgeprägte Wirkung auf die aus der jeweiligen Formmasse hergestellten Formkörper hat, war es notwendig, Vergleichsversuche mit gleichmäßig gestampften Probekörpern durchzuführen. Wie aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen, wurden Probekörper mit Stampfgrad 3 und Stampfgrad 5 hergestellt. In der folgenden Tabelle sind neben den Meßergebnissen auch die Unterschiede enthalten, die sich bei Vergleich von Massen mit dem erfindungsgemäßen Zusatz einerseits und mit einem Gramineaesaatzusatz andererseits ergeben.
  • Es wurden bei verschiedenem Stampfgrad die Fließfähigkeit, Naßhärte, Gasdurchlässigkeit, Deformation unter Spannungseinwirkung sowie die Naßfestigkeit nach üblichen Prüfmethoden untersucht.
    Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Fließfähigkeit, die Naßhärte, die Permeabilität und die Naßscherfestigkeit bei der erfindungsgemäßen Formmasse wesentlich verbessert sind gegenüber den entsprechenden Eigenschaften bei Formmassen mit Gramineaesaatzusatz. Darüber hinaus ist die Deformation reduziert. _ Ähnliche Verbesserungen können erreicht werden, wenn man andere Polyalkylenimine an Stelle des Polyäthylenimins verwendet, z. B. Polyalkylenimine, welche in. gebundener Form Monomeren aus der Gruppe 1,2-Propylenimin, 1,2-Butylenimin, 2,2-Dimethyläthylenimin, 2,2,3-Trimethyläthylenirnin und 2,2-Dimethyl-3-n-Propyläthylenimin enthalten.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Formmasse für Gießereiformen, bestehend aus Gießereisand, Ton, Wasser und Bindemittel, d adurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem wasserlöslichen Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin besteht.
  2. 2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin von einem oder mehreren Alkyleniminen, wie Äthylenimin,1,2-Propylenimin,1,2-Butylenimin, 2,2-Dimethyläthylenimin, 2,2,3-Trimethyläthylenimin und 2,2-Dimethyl-3-Propyläthylenimiri, abgeleitet ist.
  3. 3. Formmasse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin in Form eines seiner Salze oder N-substituierten Derivate vorliegt.
  4. 4. Formmasse nach einem. der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin in Form eines Sulfates, Nitrats, Chlorides, Bromides oder eines N-methylsubstituierten Derivates vorliegt.
  5. 5. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pölyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin ein Molekulargewicht von mindestens 500, vorzugsweise zwischen 10 000 und 150 000, besitzt.
  6. 6. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyalkylenpolyamin oder Polyalkylenimin in einer Menge von 0,005 bis 1, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, in der Formmasse enthalten ist.
  7. 7. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein anorganisches Salz, wie ein Natrium-, Kalium-, Kalzium- oder Ammoniumsalz einer Sauerstoffsäure des Phosphors oder ein Natrium-, Kalium-, Kalzium- oder Bariumsalz einer Sauerstoffsäure des Schwefels, enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 846 276.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE846276C (de) * 1950-06-21 1952-08-11 Basf Ag Kernbindemittel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE846276C (de) * 1950-06-21 1952-08-11 Basf Ag Kernbindemittel

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