DE1255239B

DE1255239B - Molding compound for making casting molds

Info

Publication number: DE1255239B
Application number: DEW38875A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adalbert Wittmoser
Original assignee: Dr-Ing Adalbert Wittmoser
Current assignee: Dr-Ing Adalbert Wittmoser
Priority date: 1965-04-01
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1967-11-30

Description

Formmasse zur Herstellung von Gießformen Es ist bekannt, verlorene Gießformen dadurch herzustellen, daß geeignete Formwerkstoffe, insbesondere Quarzsand, gemahlener Schamotte u. dgl. in der Kälte oder Wärme härtende Bindemittel zugesetzt werden. Neben der Hinzufügung von Bindemitteln, die sich in den natürlichen Sanden bereits finden, wie z. B. den Bentoniten und anorganischen künstlichen Bindemitteln, wie Natriumsilikaten, Zementen u. dgl., werden in zunehmendem Maße Kunststoffe verwendet. Diese Bindemittel können entweder in der Wärme oder bereits auch in der Kälte aushärten. Die zur Erzielung einer ausreichenden Bindung des Formwerkstoffes erforderliche Zusatzmenge solcher Bindemittel hat in vielen Fällen schon aus wirtschaftlichen Gründen ihren umfassenden Einsatz für zahlreiche Verwendungszwecke behindert. Aber auch aus technischen Gründen ergaben sich bei der Herstellung von Gießformen mit den zur Formstoffbindung erforderlichen Mengen solcher Bindemittel erhebliche Schwierigkeiten. So bilden Gießformen, die mit Kunststoffen gebunden werden, oft die Ursache zur Entstehung von Pin-holes.Molding compound for the production of casting molds It is known lost Manufacture casting molds by using suitable molding materials, in particular quartz sand, Binder that harden in the cold or heat is added to ground chamotte and the like will. In addition to the addition of binders, which are in the natural sands already find such. B. the bentonites and inorganic artificial binders, such as sodium silicates, cements and the like, plastics are increasingly used. These binders can either harden in the heat or even in the cold. The necessary to achieve a sufficient bond of the mold material In many cases, the added amount of such binders has already resulted from economic reasons Reasons hinder their widespread use for numerous uses. but also for technical reasons resulted in the production of casting molds the quantities of such binders required for binding the molding material cause considerable difficulties. Molds that are bonded with plastics are often the cause of the Formation of pin holes.

Überraschenderweise gelingt es nun gemäß der Erfindung, den Bindemittelanteil dadurch erheblich herabzusetzen, daß solche organischen Bindemittel Verwendung finden, die in der Wärme oder auch schon in der Kälte in den schaumigen Zustand übergehen und in diesem erhärten. Hierdurch wird eine weit bessere Bindung der einzelnen Körner des Formwerkstoffes untereinander erzielt und damit die in dem Bindemittel zur Verfügung stehende Bindefähigkeit wesentlich intensiver ausgenutzt. So war es z. B. möglich, den Bindemittelanteil im Formsand um 50% und zum Teil noch weit mehr dadurch zu senken, daß das organische Bindemittel in einen schaumförmigen Zustand übergeführt wurde. Vorzugsweise sollten solche Bindemittelschäume Verwendung finden, die mit einer offenzeiligen Struktur erstarren, wie es z. B. bei Polyurethanschäumen oder Harnstoff-Formaldehyd-Schäumen der Fall ist.Surprisingly, according to the invention, it is now possible to reduce the proportion of binder significantly reduce the fact that such organic binders are used, which change into a frothy state in the warm or even in the cold and harden in this. This results in a far better bond between the individual grains of the molding material achieved with each other and thus available in the binder standing binding capacity is used much more intensively. It was like that B. possible the proportion of binding agent in the molding sand by 50% and sometimes even more lower that the organic binder is converted into a foam-like state became. Preferably, such binder foams should be used that with solidify an open-line structure, as z. B. with polyurethane foams or Urea-formaldehyde foaming is the case.

Zur Erzeugung des Schaumzustandes beim Bindemittel können in bekannter Weise verschiedene Verfahren Verwendung finden, z. B.: a) Dem Formwerkstoff wird das Bindemittel in Form von zwei Komponenten zugemischt, deren Reaktion in der Wärme oder Kälte zur Schaumbildung f ührt; b) dem Formstoff wird eine Komponente zugeführt, die bei Temperaturerhöhung in den schaumförmigen Zustand übergeht; e) die einzelnen Teilchen des Formwerkstoffs werden mit einer Komponente des Bindemittels umhüllt und danach mit der zweiten Komponente des Bindemittels gemischt, welche die Schaumbildung verursacht; d) das Bindemittel wird durch mechanische Mittel (Lufteinschlagen) in den schaumigen Zustand übergeführt. Diese Reaktionen können im festen, flüssigen und/oder gasförmigen Zustand verlaufen.Various methods can be used in a known manner to produce the foam state in the binder, e.g. B .: a) the molding material, the binder in the form of two components is mixed, the reaction case brings the heat or cold to form foam; b) the molding material is supplied with a component which changes to the foam-like state when the temperature rises; e) the individual particles of the molding material are coated with one component of the binder and then mixed with the second component of the binder which causes the foam formation; d) the binder is converted into the foamy state by mechanical means (air blowing). These reactions can take place in the solid, liquid and / or gaseous state.

Nachstehend werden einige Beispiele gegeben, wobei die angegebenen Prozentsätze, Kunststofftypen und Schaumbildungsweisen unter Anwendung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips in weiten Grenzen variiert und damit der jeweiligen Art der Gießform angepaßt werden können.Some examples are given below, with those given Percentages, types of plastics and modes of foaming using the invention underlying principle varies within wide limits and thus the respective Type of mold can be adjusted.

Beispiel 1 1 M3 eines trockenen Quarzsandes mit einer Korngröße MK etwa 0,2 mm wird mit etwa 20 kg schäumfähigen Polystyrols mit möglichst kleiner Korngröße gemischt. Diese Mischung wird z. B. zur Herstellung von Maskenformen auf eine etwa 120' C erwärmte Modellplatte aufgebracht, wobei die Mischung gegebenenfalls unter Druck gesetzt werden kann (z. B. durch eine Preßplatte). Unter dem Einfluß der Wärme gehen die kompakten Polystyrolkörner in die Schaumform über und füllen die zwischen den Sandkörnern bestehenden Zwischenräume und verbinden so die Sandteilchen. Durch Zusatz vernetzend wirkender Mittel zum schäumfähigen Polystyrol kann eine Verfestigung des Schaums schon in der Wärme erreicht werden. In jedem Fall aber tritt sie bei der Abkühlung unter 70' C auf. Durch Aufbringung von Trennschichten auf die Modelloberfläche kann das Herausheben der Modelle aus der erstarrten mit dem Schaumbinder gebundenen Gießform erleichtert werden. Beispiel 11 2' Zu 1 m3 Quarzsand mit einer Komgröße MK etwa 0,2 mm werden etwa 10 bis 15 kg eines durch Lufteinschlagen hergestellten in der Kälte härtenden Harnstoff-Forinaldehydharzschaums gemischt. Mit dieser Mischung wird das Gießmodell umgeben und dieses nach Härtung der Forinstoffmischung entformt. Bei Verwendung vergasbarer Modelle (Vollformgießen) kann die Form sofort nach der Erhärtung abge-Ossen werden.Example 1 1 M3 of dry quartz sand with a grain size MK about 0.2 mm is mixed with approximately 20 kilograms expandable polystyrene with a small particle size as possible. This mixture is z. B. for the production of mask molds applied to a model plate heated to about 120 ° C. , the mixture optionally being pressurized (e.g. by means of a press plate). Under the influence of heat, the compact polystyrene grains change into the foam form and fill the spaces between the sand grains and thus connect the sand particles. By adding crosslinking agents to the foamable polystyrene, the foam can be solidified even when it is warm. In any case, however, it occurs when cooling below 70 ° C. By applying separating layers to the model surface, lifting the models out of the solidified casting mold bound with the foam binder can be facilitated. Example 11 2 ' To 1 m 3 of quartz sand with a grain size MK of about 0.2 mm, about 10 to 15 kg of a cold-curing urea-foraldehyde resin foam produced by blowing in with air are mixed. The casting model is surrounded with this mixture and this is removed from the mold after the molding material mixture has hardened. When using gassable models (full mold casting), the mold can be ossed immediately after it has hardened.

Beispiel 111 1m3 Quarzsand mit einer Korngröße MK etwa 0,2 mm wird mit etwa 20 bis 30 kg eines Polyurethankunststoffes, der mit geeigneten Agenzien (z. B. Desmophen) in einen schäumfähigen Zustand gebracht wurde, gemischt. Aus den am Markt zur Verfügung stehenden Rezepten für die schäumfähigen Polyurethanmischungen (Hartschaum) haben sich die Typen besonders bewährt, die eine relativ lange Schäumzeit haben. Zu diesen gehört'z. B. eine Mischung, die folgende Grundrezepte hat: 100 Gewichtsteile Desmophen, 5 Gewichtsteile Fluortrichlormethan, 2 Gewichtsteile Wasser, 140 Gewichtsteile Diisocyanat.Example 111 1m3 of quartz sand with a grain size MK of about 0.2 mm is mixed with about 20 to 30 kg of a polyurethane plastic which has been brought into a foamable state with suitable agents (e.g. desmophene). From the recipes available on the market for the foamable polyurethane mixtures (rigid foam), the types that have a relatively long foaming time have proven to be particularly effective. One of these is. B. a mixture that has the following basic recipes: 100 parts by weight of Desmophen, 5 parts by weight of fluorotrichloromethane, 2 parts by weight of water, 140 parts by weight of diisocyanate.

Zum Mischen dieses schäumfähigen Polyurethans mit dem vorzugsweise trockenen, rieselfähigen Formstoff kann z. B. das »Spritzverfahren« benutzt werden, bei dem die Binderlösung in feinsten Tröpfchen austritt, kontinuierlich auf die Formstoffpartikeln aufgebracht und dann direkt zur Herstellung der Gießform verwendet wird. Es hat sich aber in manchen Fällen auch bewährt, diese polyurethanhaltigen Bindemittel bereits in einer sahneartigen (weil bereits vorgeschäumten) Konsistenz mit dem anorganischen Formstoff zu vermischen.To mix this foamable polyurethane with the preferably dry, free-flowing molding material can, for. B. the "spraying process" can be used, in which the binder solution emerges in the finest droplets, continuously onto the Applied molding material particles and then used directly to produce the casting mold will. In some cases, however, it has also proven useful to use these polyurethane-containing Binding agent already in a creamy (because already pre-foamed) consistency to mix with the inorganic molding material.

Werden bei Zusatz eines Binders in nichtgeschäumtem Zustand zu einem anorganischen Forinstoff etwa 2,5 1/o Binderanteil benötigt, so entspricht das unter Berücksichtigung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte einem Volumanteil von etwa 711/o. Bei überführung des Kunststoffes in die Schaumform würde bereits bei einem Raumgewicht des Bindemittels von 200 kp/m3 der Binder ein Volumen von etwa 35 ü/o des anorganischen Bestandteils einnehmen.If, when adding a binder in the non-foamed state to an inorganic form material, about 2.5 1 / o of binder is required, this corresponds to a volume percentage of about 711 / o, taking into account the different specific weights. When the plastic is converted into the foam form, the binder would already occupy a volume of about 35 u / o of the inorganic component with a density of the binder of 200 kgf / m3.

Es ist aber durchaus möglich, durch die Schaumbildung das Raumgewicht des Bindemittels auf Werte von 50 kg/m3 und darunter zu senken. Es ist so sehr einfach, je nach den auf die Form von der Formherstellung bis zum Gießprozeß einwirkenden Beanspruchungen, den Kunststoffschaum sowie die' Einstellung der Schaumbildung zu variieren und damit wichtige Eigenschaften der Form wie Festigkeit, Gasdurchlässigkeit, Binderanteil u. a. zu beeinflussen.However, it is entirely possible to reduce the density of the binder to values of 50 kg / m3 and below through the formation of foam. It is very easy to vary the plastic foam and the setting of the foam formation, depending on the stresses acting on the mold from the production of the mold to the casting process, and thus to influence important properties of the mold such as strength, gas permeability, binder content and others.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung schäumbarer organischer Bindemittel ist die Möglichkeit, die Formwerkstoffmischungen in einen fließfähigen und damit gießbaren Zustand zu überführen. Die Anwendung der so gießfähig gemachten Formstoffmischungen führt zu erheblichen Erleichterungen beim Einformen der Modelle.Another advantage of using foamable organic binders is the possibility of the molding material mixtures in a flowable and thus transferring the castable state. The use of the molding material mixtures made pourable in this way leads to considerable relief when molding the models.

Die Zusatzmenge an schäumfähigen oder teilweise schäumenden Bindemitteln und das Ausmaß der Schaumbildung bestimmen die Konsistenz der Formmasse. Da, wo es darauf ankommt, aus wirtschaftlichen, metallurgischen oder technologischen Gründen Binderanteil im Formstoff möglichst gering zu halten, wird mit zunehmendem Binderanteil eine plastische mit krümelige Konsistenz eingestellt. Dagegen wird durch Steigerung des Binderanteils die Formstoffmischung in zunehmendem Maße ffießfähig und damit gießbar (Schlickergießen). In den Fällen (vgl. Beispiel 1), in denen mit einer trockenen Mi- schung eines anorganischen Formstoffes und eines ebenfalls trockenen und kömigen schäumbaren Kunststoffes gearbeitet wird, ist die Mischung unabhängig von dem Prozentsatz des Bindemittels vor dem Schäumen in einem schütt- bzw. rieselfähigen und damit fließfähigen Zustand.The amount of foamable or partially foaming binders and the extent of foam formation determine the consistency of the molding compound. Where it is important to keep the binder content in the molding material as low as possible for economic, metallurgical or technological reasons, a plastic with a crumbly consistency is set as the binder content increases. On the other hand, by increasing the proportion of binder, the molding material mixture becomes increasingly flowable and therefore pourable (slip casting). In those cases (see example 1) in which a dry mixture of an inorganic molding material and a likewise dry and granular foamable plastic is used, the mixture is independent of the percentage of the binder in a bulk or free-flowing and thus flowable state.

Claims

Claims: 1. Molding compound for casting molds containing organic binders, characterized by the use of plastics as binders, which change to the foamy state in the cold and / or heat and harden in this.

2. Molding composition according to claim 1, characterized in that it is in a liquid-like, pourable state after admixing the binder. 3. Binder for a molding composition according to claims 1 and 2, characterized in that the foamed binders have an at least partially open-cell structure.