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Die Erfindung betrifft ein Gemisch zur Herstellung von Gießformen,
das aus ungefähr 91 bis 99,5 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gewicht des
Gesamtgemisches, eines Formsandes und etwa 0,5 bis 6 Gewichtsprozent eines hitzehärtbaren,
harzartigen Bindemittels mit ungefähr 0,5 bis 4,5 Gewichtsprozent einer härtbaren
Furfurylalkoholpolymerisatkomponente besteht, wobei das Gemisch zwischen etwa 82
und 260°C zu einer harten, selbsttragenden, porösen Gießform gehärtet werden kann,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Gemisch, bezogen auf die Gesamtmasse, mindestens
ungefähr 1 Gewichtsprozent einer borhaltigen Verbindung zugesetzt wird, die mit
der Polymerisatkomponente bei Temperaturen bis zu 52°C ein stabiles Bindemittel
ergibt.
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Aus der britischen Patentschrift 838 050 ist bereits die Verwendung
von gasförmigem Bortrifluorid als Härter für kalthärtende, furfurylalkoholgebundene
Formmassen und aus S c h e i b e r, »Chemie und Technologie der Kunstharze«, Stuttgart
1943, S. 346, ist bereits die Verwendung von Borsäure als Kondensationsmittel für
Kunstharze bekannt. In beiden Fällen sind diese Zusätze jedoch als Katalysatoren
anzusehen, die die Härtung in der Kälte bewirken.
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Normalerweise reagiert oder polymerisiert monomerer Furfurylalkohol
oder teilweise polymerisierter Furfurylalkohol sehr schnell bei Zimmertemperatur
in Anwesenheit von sauren Katalysatoren wie beispielsweise Phosphorsäure, Chlorwasserstoffsäure
oder Schwefelsäure. Diese Reaktionen können sogar ohne Einwirkung von Wärme sehr
heftig oder explosiv erfolgen. Aus diesem Grunde sollen die Katalysatoren in den
bekannten Gemischen mit der Furfurylalkoholkomponente nur in Gegenwart von Sand
vermischt werden, da in diesem Falle der Sand als Wärmeverdünnungs- oder -ableitmittel
dient, welches die Wärme von der exothermen Reaktion abzieht.
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Werden Katalysatoren wie beispielsweise Ammoniumchlorid verwendet,
dann ist der Katalysator gegenüber der Furfurylalkoholkomponente so lange nicht
besonders reaktionsfähig, bis man Wärme einwirken läßt, wobei in diesem Falle Ammoniak
abgespalten wird und ein Chlorwasserstoffsäurekatalysator zurückbleibt.
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Bei beiden Typen derartiger Systeme hat der zugesetzte Katalysator
tatsächlich nur eine katalytische Funktion, da er keiner permanenten Änderung seiner
Zusammensetzung während der Polymerisation der Furfurylalkoholkomponente unterliegt.
Außerdem begünstigt der saure Charakter des Katalysators die Polymerisation.
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Es wurde nun überrachend gefunden, daß in dem erfindungsgemäßen Gemisch
die Furfurylalkoholpolymerisatkomponente mit der Bor enthaltenden Komponente in
Abwesenheit von Sand vermischt werden kann, wobei das erhaltene Bindemittel bei
Zimmertemperatur stabil und hitzehärtbar ist. Wird das System nach dem Vermischen
mit Sand erhitzt, dann erfolgt eine Polymerisation, ohne daß dabei eine Verflüchtigung
oder Entfernung irgendwelcher basischer Bestandteile, wie beispielsweise Ammoniak,
erforderlich ist. Wird jedoch ein Bindemittel wie beispielsweise Ammoniumborat erhitzt,
dann kann beiläufig flüchtiges Ammoniak entfernt werden. Aus diesem Grunde nimmt
man an, daß die erfindungsgemäß zugesetzte, borhaltige Verbindung keine katalytische
Funktion hat, sondern tatsächlich etwa mit der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
reagiert. Sie begünstigt die Polymerisation, wobei sie wahrscheinlich selbst an
der Reaktion teilnimmt. Ihr Wirkungsmechanismus während der Härtung in dem Bindemittelsystem
hängt offensichtlich nicht allein von der Azidität ab.
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Das gemäß der britischen Patentschrift 838 050 als Härter für kalthärtende
Formmassen eingesetzte Bortriftuorid ist als saurer Katalysator des vorstehend beschriebenen
Typs anzusehen und fällt daher nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Andererseits
gehören Borsäure, obwohl diese Verbindung eine Säure ist, Boroxyd od. dgl. zu den
in dem erfindungsgemäßen Gemisch verwendbaren Zusätzen, die so lange ein stabiles
Bindemittelsystem ergeben, bis man Wärme einwirken läßt.
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Gegebenenfalls kann man andere harzartige Bindemittel, wie Harnstofformaldehydharze,
zusammen mit dem stabilen, hitzehärtbaren, harzartigen Bindemittel auf der Basis
von Furfurylalkohol und der borhaltigen Verbindung verwenden. Allerdings soll das
Gemisch nicht mehr als etwa insgesamt 6 Gewichtsprozent an harzartigem Bindemittel,
bezogen auf das Gewicht des Gesamtgemisches, enthalten.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung stabiler,
hitzehärtbarer Reaktionsprodukte als hitzehärtbare Bindemittel für feinverteiltes,
hitzebeständiges Material zur Herstellung von Gießformen, wie z. B. Kernen. Diese
härtbaren Bindemittel enthalten eine härtbare Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
sowie eine borhaltige Verbindung oder ein Reaktionsmodifiziermittel. Die härtbaren
Bindemittel sind bei normalen Lagertemperaturen stabil. Sie ergeben Gießkerne mit
ausreichender Naßfestigkeit für verschiedene Gießereizwecke. Sie können in Gegenwart
von hitzebeständigem Material für Gießformen bei mäßig erhöhten Temperaturen rasch
härten, und sie können zur Herstellung von Gießkernen mit hohen Zugfestigkeits-
und Ritzhärtewerten verwendet werden. Die mit Hilfe dieser härtbaren Bindemittel
hergestellten Gießkerne weisen eine genügende Porosität auf, so daß die beim Gießen
gebildeten Gase befriedigend entweichen können. Darüber hinaus erlaubt es das Bindemittel,
daß die Struktur des Kerns zusammenbricht, nachdem das geschmolzene Metall vergossen
wurde und seine gewünschte Form angenommen hat.
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Die mäßig erhöhten Härtungstemperaturen der in dem erfindungsgemäßen
Gemisch verwendeten härtbaren Bindemittel verkürzen die Dauer der Härtung im Ofen
oder den Backvorgang, wenn man sie an Stelle üblicher Bindemittel auf Leinölbasis
verwendet. Diese mäßig erhöhten Härtungstemperaturen gestatten es, geformte Gemische
aus hitzebeständigem Material für die Herstellung von Gießformen und härtbarem Bindemittel
in wirtschaftlicher Weise in dielektrischen Öfen und im Falle verhältnismäßig dünner
Kerne in Infrarotöfen zu erhitzen oder zu härten. Die Verwendung dielektrischer
Öfen ist im allgemeinen jedoch auf Kerne beschränkt, die Wasser oder naßfeste Bindemittel
enthalten, wie z. B. ein Gemisch von Getreidemehl und Wasser. Bei üblichen Bindemitteln
für Kerne, die Getreidemehle oder Silikate enthalten, tritt ein deutlicher Verlust
an Zugfestigkeit und Ritzhärte auf, wenn die gehärteten Kerne in feuchter Atmosphäre
gelagert werden. Ein gehärteter Kern, der jedoch das in dem erfindungsgemäßen Gemisch
verwendete gehärtete Bindemittel enthält, kann für verhältnismäßig lange Zeiträume
ohne Einbuße seiner physikalischen Eigenschaften gelagert werden.
Wird
dieses Bindemittel mit hitzebeständigem Gießformmaterial vermischt und zu Gießformen
verformt, die bei mäßig erhöhten Temperaturen gehärtet werden, und zum Guß von bei
hohen Temperaturen schmelzenden Metallen, wie z. B. Stahl, verwendet, so weisen
die erhaltenen Formen zahlreiche Vorzüge gegenüber Kunstharzen auf Phenolbasis auf,
wie sie zur Zeit verwendet werden. Beispielsweise kann man geringere Mengen des
härtbaren Bindemittels verwenden und erhält eine befriedigende Bindung des hitzebeständigen
Gießformmaterials. Das härtbare Bindemittel und die hitzebeständige Mischung sind
vor dem Härten im wesentlichen fest und stellen keine pastöse oder flüssige Mischung
dar.
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Gießkerne können aus dem erfindungsgemäßen Gemisch nach einem Verfahren
hergestellt werden, bei dem feinkörniges bzw. feinzerteiltes, hitzebeständiges Gießformmaterial
mit einer zur Bindung ausreichenden Menge eines härtbaren Bindemittels, das die
gewünschten Anteile an einer härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente und
einer bonhaltigen Verbindung enthält, vermischt oder vermahlen wird. Man erhält
so eine verformbare Gießformmischung, formt aus dieser einen Gießkern, der bei mäßig
erhöhten Temperaturen gehärtet werden kann. Danach härtet man das härtbare Bindemittel
und das hitzebeständige Material bei erhöhter Temperatur, so daß die Mischung genügend
hart wird, und man erhält einen Gießkern.
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Aus dem erfindungsgemäßen Gemisch können Gießformen hergestellt werden,
gegen die geschmolzenes Metall gegossen werden kann, ohne daß die Formen zusammenbrechen
oder sich verziehen, bevor das Metall erstarrt ist. Diese Gießformen werden so hergestellt,
daß man das erfindungsgemäße Gemisch, das etwa 91 bis 99,5 Gewichtsprozent hitzebeständigen
Formsand und etwa 0,5 bis 6 Gewichtsprozent eines hitzehärtbaren, harzartigen Bindemittels
mit einem Gehalt an einem stabilen, hitzehärtbaren Binder enthält, der etwa 0,5
bis 4,5 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gewicht des Gesamtgemisches, einer
härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente als Bestandteil und mindestens etwa
1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente,
einer bonhaltigen Verbindung . enthält, die mit der Polymerisatkomponente ein bei
Temperaturen bis zu mindestens etwa 52°C stabiles Bindemittel bildet, vermahlt,
danach die verformbare Mischung zu einer selbsttragenden, geformten, porösen Gießform
ausbildet, die bei Temperaturen zwischen ; etwa 80 bis 260°C härtet, und den härtbaren
Binder in der Gießform durch Erhitzen der Form auf mindestens etwa 80°C härtet unter
Bildung einer harten, porösen Gießform, gegen die man geschmolzenes Metall gießen
und es ohne Verziehen oder Zusammenbrechen der Form verformen kann.
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Die härtbare Furfurylalkoholpolymerisationskomponente und die bonhaltige
Verbindung können dem hitzebeständigen Material zur Herstellung einer Gießkernmischung
getrennt zugesetzt werden, oder die Bestandteile können vorher miteinander vermischt
und danach dem hitzebeständigen Gießformmaterial als Gemisch zugesetzt werden. Die
Verwendung des härtbaren Bindemittels zusammen mit dem hitzebeständigen Gießformmaterial
bedeutet daher, daß die Bestandteile der härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
und des hitzebeständigen Gießformmaterials in das erfindungsgemäße Gemisch, d. h.
das hitzebeständige Gießformmaterial und die härtbare Kombination der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
und der bonhaltigen Verbindung, getrennt oder als Mischung eingearbeitet werden
können. In beiden Fällen liegen das härtbare Polymerisat und die hitzebeständigen
Bestandteile in der erfindungsgemäßen Gießkernmischung als härtbares Gemisch vor.
Das Mengenverhältnis der härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente zur bonhaltigen
Komponente wird durch die Art und Weise, in der diese Bestandteile dem hitzebeständigen
Material zugesetzt werden, nicht beeinflußt.
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Die Ausdrücke »hitzebeständiges Gießformmaterial«, »hitzebeständiges
Material«, »hitzebeständiges Gießkernmaterial« und »hitzebeständiger Formsand« beziehen
sich auf ungebrauchtes und bzw. oder regeneriertes, hitzebeständiges Gießformmaterial,
das mit einer zur Bindung genügenden Menge des härtbaren Bindematerials unter Bildung
eines Gemisches vermahlen werden kann und nach dem Vermahlen verformt und danach
genügend gehärtet werden kann unter Bildung eines Kernes oder einer Gießform mit
befriedigender Zugfestigkeit. Diese Ausdrücke schließen daher auch übliche gewaschene,
hitzebeständige Gießformstof% ein, wie gewaschenes, rohes Aluminiumoxyd, Kieselerden
und Tone bzw. Lehme. Beispielsweise ergeben Zirkonsande, Ottawasand und Mississippisand
aus Rockford, Illinois, befriedigende Gießkerne. Darüber hinaus beziehen sich diese
Ausdrücke auf hitzebeständiges Formsandmaterial, das andere Formsandbestandteile
enthalten kann, wie Eisenoxyd, und verschiedene Formen von Kohlenstoff, wie Steinkohle.
Das hitzebeständige Formsandmaterial soll keine schädlichen Stoffe enthalten, die
das Härten des härtbaren Gemisches aus dem härtbaren Bindemittel und dem hitzebeständigen
Gießformmaterial stören.
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Der Ausdruck »härtbare Furfurylalkoholpolymerisatkomponente« bezieht
sich auf einen teilweise polymerisierten Furfurylalkohol, polymerisierbare, Furfurylalkohol
enthaltene Harzkomplexe oder Reaktionsprodukte oder geeignete Mischungen dieser,
die Polymerisations- oder Kondensationsreaktionen mit der bonhaltigen Komponente
in Gegenwart von hitzebeständigem Material bei Temperaturen von etwa 80 bis
260'C, vorzugsweise etwa zwischen 93 und 205'C,
eingehen können, die
als Härtung bezeichnet werden. Die Härtung erfolgt derart wirkungsvoll und gleichmäßig,
daß man einen Gießkern oder eine Gießform mit befriedigender Zugfestigkeit erhält.
Es ist nicht ausgeschlossen, daß noch geringere, unschädliche Mengen an monomerem
Furfurylalkohol und bzw. oder Reaktionsproduktverunreinigungen oder Bestandteile
in der härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente vorliegen. Ein geringerer
Anteil des Monomeren dient als Streckmittel für das Polymerisat und härtet bei erhöhten
Temperaturen in Gegenwart der bonhaltigen Komponente.
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Es wurde gefunden, daß in den Fällen, in denen die härtbare Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
monomeren Furfurylalkohol enthält, ein Teil dieses Monomeren sich aus der Mischung
des hitzehärtbaren Gießformmaterials mit dem härtbaren Bindemittel während des Erhitzens
bei mäßig erhöhten Temperaturen verflüchtigt. Dies kann man an Hand des Geruches,
den das Gemisch entwickelt, feststellen. Der restliche Anteil des Monomeren härtet
in Gegenwart oder mit der bonhaltigen Verbindung und dem hitzebeständigen
Gießformmaterial
und dient als Bindemittel. Wenn man das Mengenverhältnis des Monomeren zum Polymerisat
in der hartbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente erhöht, kann der hieraus resultierende
zunehmende Verlust an potentiellen Bindeeigenschaften ausgeglichen werden, indem
man den Anteil an hartbarem Bindemittel, d. h. das hart bare Reaktionsgemisch von
Furfurylalkohoipolymerisatkomponente und borhaltiger Komponente, gegenüber dem hitzebeständigen
Gießformmaterial erhöht, so daß eine zusätzliche Menge an Polymerisat sowie an Monomerem
vorliegt. Das hier beschriebene häri .bare Bindemittel ist ein Gemisch, in dem das
Polymerisat den gesamten oder zumindest einen größeren oder überwiegenden Anteil
stellt; falls das Mononiere vorliegt, liegt es in geringeren Mengen, d. h. zu weniger
als 50 Gewichtsprozent der härtbaren Furfurylalkohoipolymerisatkomponente vor, Es
wurde nun gefunden, daß mit der Steigerung des Mengenverhältnisses von Monomerem
zum Polymerisat in der hartbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente der Anteil
des hartbaren Bindemittels, d. h. die hartbare Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
mit der borhaltigen Komponente, ebenfalls erhöht werden muß, um gehärtete Kerne
mit hohen Zugfestigkeitswerten herstellen zu können. Beispielsweise kann die hartbare
Mischung aus etwa 30 Gewichtsteilen Borsäure, 52 Gewichtsteilen hartbarer Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
und 48 Gewichtsteilen monomerem Furfurylalkohol bestehen, zur Herstellung eines
gehärteten Kerns n-it einer Zugfestigkeit, die gleich der ist, die man bei Verwendung
eines hartbaren Gemisches erhält, das aus 10 Gewichtsteilen Borsäure und 100 Gewichtsteilen
Polymerisat besteht.
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Die nachfolgend genannten hartbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponenten
sind einige der im Handel erhältlichen Produkte, die für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung brauchbar sind: Furfurylalkohol-Phenol-Formaldehyd-Harze, Furfurylalkohol-Formaldehyd-Harze
und ein monomerenfreies Furfurylalkoholpolymerisat.
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Eine geeignete hartbare Furfurylalkoholpolymerisatkomponente kann
durch Umsetzen von Furfurylalkohol in Gegenwart einer Säure oder eines Protonendonors,
beispielsweise mit starken Säuren bei niedrigen Temperaturen oder mit verdünnten
Lösungen starker Säuren oder schwachen Säuren bei erhöhten Temperaturen, hergestellt
werden. Die Umsetzung führt zu einer Polymerisation oder Kondensationsreaktion,
die sich äußert in einer Zunahme des Molekulargewichtes des Furfurylalkohois, in
einer Verdunkelung der Farbe und einer allmählichen Zunahme der Viskosität der Lösung.
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Auf Grund der exothermen Reaktion dieser Furfurylalkoholpolymerisation
müssen die Reaktionsbedingungen sorgfältig gesteuert werden. Erfolgt :ein zu rascher
Temperaturanstieg, so können Nebenreaktionen auftreten, die zu unerwünschten Produkten
führen, oder die Reaktion kann außer Kontrolle geraten, so daß Explosionen erfolgen.
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Die Furfurylalkoholpolymerisatkomponente kann nach einem chargenweisen
Verfahren, wie es weiter unten im Beispiel 1 beschrieben ist, oder auf kontinuierlichem
Wege hergestellt werden.
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Die Ausdrücke »borhaldge Komponente« und »borhaldges Reaktionsmodifiziermitte4
beziehen sich auf borhaltige Stoffe, die keine störenden Bestandteile, Ionen oder
Stoffe enthalten und die in Mischung mit der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
in oder ohne die Gegenwart des hitzebeständigen Gießformmaterials ein stabiles,
hitzehärtbares Gießform-Bindemittel bilden, das bei Zugabe zu einer größeren Menge,
d. h. zu mindestens etwa 91 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Gesamtmischung,
eines hitzebeständigenGießformmaterials eineGießformmischung bildet, die bei Raumtemperatur
stabil ist, jedoch bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 260°G zu einer harten,
selbsttragenden Gießform härtet.
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Als borhaltige Verbindung können in der erfindungsgemäßen Mischung
beispielsweise folgende Stoffe verwendet werden: Boroxyd, Borsäuren oder Hydrate
des Boroxyds, bestimmte Borsäureester, wie Ammoniumborat, Natriumpentaborat, Boracetat,
und Borkomplexe, wie das Diorthotolylguanidinsalz des Dicatecholborats.
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Die Anwesenheit von Alkalien oder vorwiegend alkalisch reagierenden
Ionen in der borhaltigen Komponente gibt zu Störungen bei der Reaktion Aniaß. Daher
sollen deutlich alkalische Borate, wie Natriummeta- oder -tetraborat, nicht verwendet
werden, es sei denn, man verringert ihre Basizität durch Zugabe sauer reagierender
Stoffe. Im Falle flüchtiger Basen, wie der Ammoniumsalze, beispielsweise Ammoniumborat,
trifft dies nicht zu, wenn die Base verflüchtigt wird. Borate mittlerer Alkalinität,
d. h. von einem pH-Wert von etwa 7 bis 8, zeigen eine gewisse Härtungsaktivität.
Zur Erzielung einer verhältnismäßig raschen Härtung müssen jedoch dem vermahlenen
Gemisch sauer reagierende Stoffe zugesetzt werden. Beispielsweise ergaben 10 Gewichtsteile
Natriumpentaborat und 90 Gewichtsteile des nach Beispiel 1 hergestellten Polymerisats
eine wahrnehmbare Verbesserung der Härtungsgeschwindigkeit. Durch Zusatz von sauer
reagierenden Stoffen kann ein noch rascheres Härten erzielt werden. Liegen darüber
hinaus Anionen oder andere Stoffe in der borhaltigen Komponente vor, die das Borat
aus der Lösung nennenswert entfernen, z. B. durch Ausfällen, so sind wirksame Mengen
des Borats nicht vorhanden, um die Furfurylalkoholpolymerisatkomponente härten zu
können. Beispielsweise führen Bleiionen zur Bildung von unlöslichem Bleiborat, das
für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ungeeignet ist.
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Ferner wurde festgestellt, daß bestimmte Boratester, die aus einem
überwiegenden Anteil eines kein Bor enthaltenden Restes bestehen, wie z. B. Trioleylborat
und Tricresylborat, keine befriedigenden Ergebnisse liefern, da sie das Furfurylalkoholpolymerisat
nicht wirkungsvoll härten. Der kein Bor enthaltende Rest kann die Härtung stören,
da er möglicherweise eine weichmachende Wirkung auf die bei der Härtung gebildeten
Polymerisate ausübt. Die mangelnde Härtungswirkung kann auch auf einer sterischen
Hinderung beruhen.
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Werden deutlich alkalische Salze von Boraten neutralisiert, wie sie
z. B. bei der Zugabe von Säuren, sauer reagierenden, hitzebeständigen Stoffen oder
Nichtmetaüoxyden resultieren, so können sie in dem erfindungsgemäßen Gemisch verwendet
werden. Andererseits kann die hohe Aktivität saurer, borhaltiger Komponenten verringert
werden, wenn alkalisch reagierende Stoffe, wie bestimmte alkalische Tone bzw. Lehme,
alkalische Metalloxyde u. dgl., in dem hitzebeständigen Gießformmaterial vorliegen.
Mit zunehmender Säurestärke der borhaldgen Komponente
und/oder
des hitzebeständigen Gießformmaterials kann die hieraus resultierende Steigerung
der Härtungsgeschwindigkeit eine sorgfältige Steuerung des Reaktionsgemisches erfordern.
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Die borhaltige Komponente gestattet es, niedrigersiedende Fraktionen
der härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente unterhalb ihrer jeweiligen Verflüchtungspunkte
zu härten. Dies erlaubt es, eine größere Menge der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
zu härten, und dadurch erhält man gehärtete Kerne oder Gießformen mit höheren Zugfestigkeits-und
Ritzhärtewerten. Mit der Erhöhung des Mengenverhältnisses der borhaltigen Komponente
zur Furfurylalkoholpolymerisatkomponente im hitzehärtbaren Bindemittel neigt der
gehärtete Kern leichter dazu, in Gegenwart von geschmolzenem Metall bei einer gegebenen
Temperatur zusammenzubrechen. Des weiteren besitzt die borhaltige Komponente die
bemerkenswerte Eigenschaft, mit der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente sich vermischen
zu lassen zu einem hitzehärtbaren Bindemittel, das bei normalen Lagertemperaturen
stabil, jedoch bei mäßig erhöhten Temperaturen härtbar ist.
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Falls die borhaltige Komponente in der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
gut löslich ist, wie es z. B. bei Borsäure, Boroxyd, Ammoniumborat oder bestimmten
Boratestern der Fall ist, so wird das Reaktionsgemisch oder das Bindemittel schließlich
eine homogene Lösung, wenn mäßig erhöhte Härtungstemperaturen erreicht sind. Auf
Grund dieser Löslichkeit erfolgt eine gleichmäßige Härtung, und man erhält ein homogeneres
Reaktionsprodukt.
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Es wurde nun festgestellt, daß borhaltige Verbindungen und Komplexe,
wie sie in dem erfindungsgemäßen Gemisch verwendet werden, die Härtungszeit des
Gemisches der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente mit dem hitzebeständigen Gießformmaterial
bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 260'C verringern.
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Die zur Härtung einer bestimmten Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
bei einer bestimmten Konzentration, d. h. einem bestimmten Mengenverhältnis von
Furfurylalkoholpolymerisatkomponente zum hitzebeständigen Gießformmaterial, notwendige
Zeit kann um 100/, oder mehr (gemessen an der Entwicklung der Zugfestigkeit)
mit der borhaltigen Komponente verringert werden.
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Der Ausdruck »stabil«, der im Zusammenhang mit dem stabilen, hitzehärtbaren
Bindemittel verwendet wird, bezieht sich auf ein hitzehärtbares Bindemittel oder
ein Reaktionsgemisch, das eine Furfurylalkoholpolymerisatkomponente und eine borhaltige
Komponente enthält, das bei Temperaturen bis zu mindestens etwa 52°C stabil ist
und mit feinkörnigem bzw. feinzerteiltem, hitzebeständigem Formsand vermischt und
hierauf bei Temperaturen von etwa 80 bis 260°C zu einer harten, selbsttragenden
Gießform gehärtet werden kann. Das stabile, hitzehärtbare Bindemittel schließt Reaktionsgemische
von Furfurylalkoholpolymerisatkomponenten und borhaltigen Komponenten ein, die in
einem verschlossenen Behälter mindestens 48 Stunden lang bei Temperaturen von bis
zu mindestens etwa 52°C gelagert werden können, ohne ihre Brauchbarkeit als Gießformbindemittel
einzubüßen, obwohl ihre Viskosität etwas zunehmen kann und eine geringe Neigung
zur Bildung von Gelteilchen besteht. Andererseits kann das Bindemittel seine Stabilität
in einem verschlossenen Behälter über Monate oder sogar 1 Jahr oder länger bei
21'C beibehalten.
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Die Zusammensetzung der verschiedenen geeigneten Furfurylalkoholpolymerisatkomponenten
und borhaltigen Komponenten kann Schwankungen unterliegen. Beispielsweise kann die
Furfurylalkoholpolymerisatkomponente einen geringeren Anteil an monomerem Furfurylalkohol
und/oder Verunreinigungen enthalten. Aus diesem Grunde kann die Mindestmenge der
borhaltigen Komponente, die zur Härtung der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
im hitzehärtbaren Bindemittel verwendet wird, nicht genau angegeben werden. Im allgemeinen
liefern härtbare Furfurylalkoholpolymerisatbindemittel, die eine borhaltige Komponente
in einer Menge von etwa 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente,
enthalten, eine deutliche Verbesserung der Härtungsgeschwindigkeit des Gießkerns.
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Bei Verwendung von Borsäure beispielsweise kann das stabile, hitzehärtbare
Bindemittel nur etwa 2,5 Gewichtsprozent Borsäure und etwa 97,5 Gewichtsprozent
der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente, wie sie gemäß Beispiel 1 hergestellt wird,
oder Borsäure und das Polymerisat in einem Mengenverhältnis von bis zu 1: 1 enthalten.
Bei Verwendung von mehr als gleichen Mengenverhältnissen an Borsäure und Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
werden keine wesentlichen Vorteile hinsichtlich der Härtung des Bindemittels erzielt,
doch können andere erwünschte Wirkungen, die nicht das Binden beeinflussen, erhalten
werden. Aus diesem Grunde sollen die Mengenangaben des härtbaren Bindemittels, d.
h. des Gemisches von Furfurylalkoholkomponente und borhaltiger Komponente, andeuten,
daß weitere Mengen an borhaltiger Komponente, jedoch nicht an Furfurylalkoholkomponente,
in dem Gießformgemisch oder der Gießform vorliegen und daß diese zusätzliche Menge
nicht entscheidend ist zur Bildung eines befriedigenden, hitzebeständigen Bindemittels
und einer Gießform. Vorzugsweise werden in dem erfindungsgemäßen härtbaren Gemisch
10 bis 30 Gewichtsprozent Borsäure und 90 bis 70 Gewichtsprozent der gemäß Beispiel
1 hergestellten Furfurylalkoholpolymerisatkomponente verwendet. Bei Verwendung eines
Protonendonors als Katalysator, wie phosphorige Säure, zusammen mit dem härtbaren
Gemisch oder Bindemittel, können verhältnismäßig niedrigere Mengenverhältnisse an
Borsäure zu Furfurylalkoholpolymerisatkomponente verwendet werden.
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Bei Verwendung von Borsäure kann das härtbare Bindemittel nur 2,5
Gewichtsprozent Borsäure und etwa 97,5 Gewichtsprozent des nach Beispiel 1 hergestellten
Polymerisats und gegebenenfalls bis zu 15 Gewichtsprozent Borsäure zusammen mit
85 Gewichtsprozent des obengenannten Polymerisats enthalten. Vorzugsweise werden
zwischen 6 und 20 Gewichtsprozent Borsäure und zwischen 94 und 80 Gewichtsprozent
einer Furfurylalkoholpolymerisatkomponente, wie sie im Beispiel 1 beschrieben ist,
verwendet.
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Das härtbare Gemisch soll in genügender Menge mit dem hitzebeständigen
Gießformmaterial vermahlen werden, damit das Bindemittel das hitzebeständige Material
möglichst vollständig überzieht. Es wurde nun gefunden, daß beispielsweise Gemische
mit etwa 1 bis 3 Gewichtsteilen härtbarem Bindemittel auf 100 Gewichtsteile hitzebeständigem
Gießformmaterial
für die meisten Gießzwecke ausreichend sind. So
kann ein Gemisch, das 1 Gewichtsprozent eines härtbaren Bindemittels enthält, das
aus Borsäure und Furfurylalkoholpolymerisatkomponente besteht, verwendet werden
mit 99 Gewichtsprozent hitzebeständigem Gießformmaterial. Die obere Grenze des Mengenverhältnisses
von härtbarem Bindemittel zu hitzebeständigem Gießformmaterial soll immer genügend
niedrig sein, so daß der gehärtete Gießkern eine ausreichende Porosität und erwünschte
Zusammenbruchseigenschaften aufweist. Gegebenenfalls kann in das Gemisch aus hitzebeständigem
Gießformmaterial und Bindemittel Getreidemehl, z. B. Maismehl und Wasser, einverleibt
werden, um dem gemahlenen Gemisch naßfeste Eigenschaften zu verleihen. Diese naßfesten
Bindemittel gestatten auch die Verwendung geringerer Anteile der härtbaren Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
in härtbaren Gemischen aus Bindemittel und hitzebeständigem Gießformmaterial. Beispielsweise
kann man 1 Gewichtsteil Mehl und 2,5 bis 3 Gewichtsteile Wasser 100 Gewichtsteilen
hitzebeständigem Gießformmaterial zusetzen, dieses Gemisch vermahlen und mit einer
gewünschten Menge an borhaltiger Komponente und etwa 0,5 Teilen oder mehr an Furfurylalkoholpolymerisatkomponente
versetzen.
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Bei Gegenwart von Wasser im gemahlenen Gießkerngemisch wurde es als
vorteilhaft gefunden, größere Mengenverhältnisse der borhaltigen Komponente zur
Furfurylalkoholpolymerisatkomponente zu verwenden als bei wasserfreien Gemischen.
Wie bereits oben erwähnt, werden vorzugsweise 10 bis 30 bzw. 6 bis 20 Gewichtsprozent
Borsäure bzw. Boroxyd für das nach Beispiel 1 hergestellte Polymerisat verwendet.
Liegt Wasser im Gießkerngemisch vor, so werden die oberen Werte dieser Mengenbereiche
bevorzugt.
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Bei der Herstellung von Gießkernen aus dem erfindungsgemäßen Gemisch
wird das härtbare Bindemittel mit dem hitzebeständigen Gießformmaterial vermahlen,
das erhaltene Gemisch verformt und das verformte Gemisch auf etwa 80 bis 260°C,
vorzugsweise auf etwa 93 bis 205°C, erhitzt. Man erhält so einen Gießkern mit den
erwünschten Eigenschaften.
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Es wurde gefunden, daß beim Vermahlen des härtbaren Bindemittels mit
dem hitzebeständigen Gießformmaterial und anschließendem Erwärmen auf unter etwa
80°C die Härtungsreaktion für übliche Gießzwecke zu langsam abläuft. Bei einer Temperatur
um etwa 93°C verläuft jedoch die Härtung des Bindemittels und die Härtung des Kerns
mit befriedigender Geschwindigkeit, und der gehärtete Kern besitzt ausgezeichnete
Eigenschaften. Arbeitet man bei Temperaturen oberhalb etwa 93'C, so müssen die Härtungstemperatur
und die Härtungsdauer derart aufeinander abgestimmt werden, daß man ein maximales
Abbinden des hitzebeständigen Gießformmaterials erzielt und einen Kern mit den erwünschten
Zusammenbruchs-und Kompressibilitätseigenschaften bei der Berührung mit dem gegossenen,
flüssigen Metall herstellt.
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Härtungsbedingungen (Zeit und Temperatur), bei denen ein ungenügendes
Härten erfolgt, liefern weiche Kerne mit geringen Ritzhärte- und Zugfestigkeitswerten.
Andererseits erhält man unter Härtungsbedingungen, bei denen Überhärtung erfolgt,
Kerne, die ihre maximale Ritzhärte und Zugfestigkeit überschrittenhaben.Die Überhätungkannangesehenwerden
als Zerstörung der bindenden Eigenschaften bei etwas niedrigeren Temperaturen und
Geschwindigkeiten, als sie normalerweise bei der Berührung des Kerns mit dem geschmolzenen
Metall bewirkt wird. Die Zerstörung der bindenden Eigenschaften durch Hitze wird
als Zusammenbrechen oder Kollabieren bezeichnet. Die Härtungstemperatur und die
Zeit zur Härtung sollen daher derartig aufeinander abgestimmt sein, daß ein Kern
mit der gewünschten Zugfestigkeit gebildet wird. Manchmal kann es erwünscht sein,
bei gegebenen Mengen an Furfurylalkoholpolymerisatkomponente und borhaltiger Komponente
Kerne mit geringeren als den maximalen Zugfestigkeitswerten herzustellen. Der Grund
hierfür liegt in der Zeitersparnis und/oder wirtschaftlicheren, niedrigeren Härtungstemperaturen.
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In das erfindungsgemäße Gemisch zur Herstellung von Gießformen kann
man als Streckmittel für das härtbare Bindemittel noch Leinöl einarbeiten. Dies
erfordert jedoch im allgemeinen eine höhere Härtungstemperatur und/oder eine längere
Härtungsdauer.
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Bei der Herstellung von Gießkernen aus dem erfindungsgemäßen Gemisch
können die Furfurylalkoholpolymerisatkomponente und die borhaltige Komponente zunächst
unter Bildung des härtbaren Bindemittels miteinander vermischt werden. Danach wird
das Bindemittel mit dem hitzebeständigen Material innig vermahlen. Das gemahlene
Gemisch kann danach durch Luftblasen, Schleudern oder von Hand in Kernkästen gegeben
werden. Gegebenenfalls kann der gefüllte Kernkasten gerüttelt oder sein Inhalt kann
festgestampft werden, um ein dichtes und vollständiges Füllen des Behälters sicherzustellen.
Falls das hitzebeständige Gießformmaterial und Bindemittelgemisch seine Form ohne
Stütze nicht beibehalten kann, kann man heiße Gase oder Heißluft durch das Gemisch
vor dem Auffüllen des Gemisches aus dem Kernkasten hindurchblasen, um ein genügendes
Härten des Kerns zu erzielen. Man kann jedoch auch den gefüllten Kernkasten in einem
Ofen erwärmen oder einen heißen Kernkasten verwenden.
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Wenn der Kern eine genügende Naßfestigkeit aufweist und seine Form
ohne die Stütze durch den Kasten beibehalten kann, so kann die Mischung aus dem
Kasten entfernt und in einem Ofen gehärtet werden. Man kann jedoch auch den Kernkasten
selbst erhitzen und die endgültige Härtung des Gemisches bewirken.
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Nach dem Härten des Gemisches kann der gehärtete Gießkern zum Formen
geschmolzener Metalle, wie Eisen, Kupfer, Zink und Aluminium, verwendet werden.
Beispielsweise werden ausgezeichnete Gußstücke erhalten, wenn man geschmolzenes
Eisen bei etwa 1593'C in Formen gießt, die die aus dem erfindungsgemäßen Gemisch
herstellbaren Gießkerne enthalten. Die Zusammenbruchsgeschwindigkeit des Gießkerns
und die Oberflächenbeschaffenheit des Gußstücks sind ausgezeichnet. Andere Metalle
mit verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkten, z. B. im Bereich von etwa 650 bis
815°C, können um den Kern herumgegossen werden, je nach der benötigten Art des Zusammenbruchs
für den Kern. Wenn man einen langsam zusammenbrechenden Kern für Metalle mit niedrigem
Schmelzpunkt benötigt, so besitzen die in dem erfindungsgemäßen Gemisch verwendeten
härtbaren Bindemittel befriedigende Kollabiereigenschaften, sofern man richtig abgestimmte
Mengenverhältnisse der borhaltigen Komponente verwendet.
Die in
dem erfindungsgemäßen Gemisch verwendeten hitzehärtbaren Bindemittel können auch
bei den sogenannten Gießformverfahren verwendet werden, wenn es die Bedingungen
erlauben. Ein typisches Phenol-Formaldehyd-Kunstharz, wie es im allgemeinen beim
Formgießen verwendet wird, ermöglicht die Bildung eines selbsthaftenden Überzugs
bei etwa 177°C und erfordert ein zusätzliches Erhitzen des Musters und des anhaftenden
Überzugs auf etwa 290°C, um ein endgültiges Härten des Gemisches zu bewirken. Bei
Zusatz des hitzehärtbaren Bindemittels, wie es in dem erfindungsgemäßen Gemisch
verwendet wird, kann in ähnlicher Weise zur Bindung von hitzebeständigem Formsandmaterial
bei den gleichen oder niedrigeren Temperaturen gehärtet werden.
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Beispiel l Die folgende Vorschrift kann zur Herstellung einer für
das erfindungsgemäße Gemisch geeigneten Furfurylalkoholpolymerisatkomponente verwendet
werden.
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1040 kg warmer Furfurylalkohol werden in einem 45501 fassenden, auf
etwa 80° C erhitzten,geschlossenen Reaktionsgefäß aus nichtrostendem Stahl vorgelegt,
das mit Rückflußkühler, Rührwerk, Wasserkühlmantel und auf 80°C eingestellten Gasbrennern
ausgerüstet ist. Es werden allmählich 77 kg einer 2°/oigen wäßrigen Lösung handelsüblicher
85°/oiger Phosphorsäure in 4,5 kg Anteilen in Abständen von jeweils 5 Minuten zugegeben,
nachdem die jedesmal erfolgende exotherme Reaktion nachgelassen hat. Die Zugabe
der Säure dauert im allgemeinen etwa 11/z Stunden. Das Reaktionsgemisch wird weitere
10 bis 15 Minuten gerührt und seine Temperatur gemessen, um sicherzustellen, daß
die Temperatur abfällt, wenn die Wärmezufuhr abgestellt ist, und daß keine exotherme
Reaktion mehr erfolgt. Hierauf werden nochmals auf die gleiche Weise 38,5 kg 2°/oige
Phosphorsäure in 4,5-kg-Anteilen innerhalb 45 bis 60 Minuten zugegeben. Die Zugabegeschwindigkeit
hängt vom Ausmaß des Abklingens der exothermen Reaktion ab. Nach weiteren 10 bis
15 Minuten werden nochmals in Anteilen 38,5 kg der Säure innerhalb 45 bis 60 Minuten
zugegeben.
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Wird zu irgendeiner Zeit eine exotherme Reaktion beobachtet, so wird
die Temperatur des Reaktionsgefäßinhaltes auf 80°C gehalten, indem man eine genügende
Menge an kaltem Wasser zufließen läßt. Erfolgt nach der letzten Zugabe des letzten
Teils der Säure keine exotherme Reaktion, so soll die Temperatur des Reaktionsgemisches
langsam auf Rückflußtemperatur, d. h. auf 93 bis 102°C gesteigert werden.
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Man läßt die Masse unter gelindem Rückfluß sieden, bis eine milchige
Trübung bei einer Viskosität von A bis B (G a r d n e r - H o 1 d
t) erfolgt. Alle 5 Minuten wird die Viskosität des Reaktionsgemisches geprüft, bis
eine Viskosität von Y bis L erreicht ist. Das Wasser kann abdekantiert
oder abzentrifugiert werden, um die richtigen Viskositätswerte für die Furfurylalkoholkomponente
zu erhalten. Nach Erreichen einer Viskosität von etwa 1 bis L wird die Wärmezufuhr
abgebrochen und das Reaktionsgemisch durch Zugabe von etwa 13,6 kg 10gewichtsprozentiger
wäßriger Natronlauge bis zu einem pH von 5 neutralisiert.
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Beispiel 2 Härtbare Gemische aus Borsäure, d. h. H31303, und der nach
Beispiel 1 hergestellten Furfurylalkoholpolymerisatkomponente wurden in folgenden
Mengenverhältnissen hergestellt:
| (a) 1 Gewichtsteil Borsäure, |
| 2 Gewichtsteile Furfurylalkoholpolymerisat- |
| komponente. |
| (b) 1 Gewichtsteil Borsäure, |
| 4 Gewichtsteile Furfurylalkoholpolymerisat- |
| komponente. |
| (c) 1 Gewichtsteil Borsäure, |
| 9 Gewichtsteile Furfurylalkoholpolymerisat- |
| komponente. |
| (d) 1 Gewichtsteil Borsäure, |
| 19 Gewichtsteile Furfurylalkoholpolymerisat- |
| komponente. |
Diese härtbaren Bindemittel wurden jeweils für sich in geschlossenen Behältern 14
Tage lang gealtert. Ihr Aussehen hatte sich nicht geändert, ihre Oberflächen waren
gedunkelt. Andere Proben dieser Bindemittel, die 50 Tage lang gelagert wurden, zeigten
einen schwachen oder vernachlässigbaren Verlust an Bindemitteleigenschaften ohne
sichtliche Veränderung in der Farbe mit Ausnahme ihrer Oberfläche und der Viskosität.
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Beispiel 3 In der nachstehenden Tabelle 1 sind Zugfestigkeitswerte
angegeben, die mit Proben erhalten wurden, die durch Härten eines Gemisches aus
hitzebeständigem Gießkernmaterial, Furfurylalkoholpolymerisatkomponente und Borsäure
bei 93°C und bei 150°C für 11/, bzw. 1 Stunde erhalten worden waren. Aus der Tabelle
geht hervor, daß kein nennenswerter oder meßbarer Verlust der bindenden Eigenschaften
auftrat, nachdem die ungehärteten, vermahlenen Gemische in geschlossenen Behältern
10 Tage lang aufbewahrt wurden.
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Die Zugfestigkeitswerte wurden erhalten mit Standard-Zugstäben unter
Verwendung von Dietert-Maschinen zum Formen, Stampfen und zum Brechen der Stäbe.
Die Härtung wurde in Öfen durchgeführt. Teile bedeuten Gewichtsteile.
| Tabelle I |
| Hitzebeständiges Material* H31303 Furfurylalkohol- Zugfestigkeit,
kg/cm2 |
| polymerisatkomponente** 114stündige Härtung 1stündige Härtung |
| Teile Teile Teile bei 930C bei 150'C |
| 100 0,32 2,5 > 26 > 26 |
| 100 0,63 2,5 > 21 > 26 |
| 100 1,25 2,5 > 21 > 26 |
| Gehärtetes Gemisch aus hitzebeständigem Material und Bindemittel
nach 10 Tagen |
| 100 0,32 2,5 > 26 > 26 |
| 100 0,63 2,5 > 26 > 26 |
| 100 1,25 2,5 > 26 |
| > 26 |
| * Ottawasand. ** Hergestellt nach Beispiel 1. |
Hitzebeständiges Gießformmaterial, das in den im Beispiel 1 angegebenen
Mengenverhältnissen von Borsäure und Furfurylalkoholpolymerisatkomponente vermahlenwurde,
war noch nach 6wöchigerLagerungin geschlossenen Behältern brauchbar. Die Einbuße
an Zugfestigkeit spielte für die meisten Gießzwecke keine Rolle. Beispiel 4 Die
in Tabelle 1I angegebenen Zugfestigkeitswerte wurden auf die gleiche Weise wie im
Beispiel 3 bestimmt.
| Tabelle 1I |
| Hitzebeständiges Material* HSB03 Furfurylalkohol- Zugfestigkeit,
kg/cm= |
| polymerisatkomponente** 11/,stündige Härtung 1stündige Härtung |
| Teile Teile Teile bei 93°C I bei 150°C |
| 100 0,04 0,5. 17,5 24,5 |
| 100 0,08 0,5 19,3 24,5 |
| 100 0,19 1,5 > 26 - |
| 100 0,38 1,5 > 26 - |
| 100 0,32 2,5 > 26 > 26 |
| 100 0,63 2,5 > 21 > 26 |
| 100 1,25 2,5 21 > 26 |
| * Ottawasand. |
| ** Hergestellt nach Beispiel 1. |
In Tabelle III und IV sind Zugfestigkeitswerte von Proben angegeben, in die Maismehl
und Wasser eingearbeitet wurde. Die Zugfestigkeitswerte wurden auf die gleiche Weise
wie im Beispiel 3 bestimmt.
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Beispiel s Die in Tabelle 111 angegebenen Werte wurden erhalten bei
der Untersuchung von Gemischen, die 100 Gewichtsteile Ottawasand, unterschiedliche
Gewichtsmengen an Borsäure und Furfurylalkoholpolymerisatkomponente (hergestellt
nach Beispiel l), 1 Gewichtsteil Maismehl und 2,5 Gewichtsteile Wasser enthielten.
Aus den Werten geht hervor, daß bei Anwesenheit von Wasser verhältnismäßig größere
Mengen an Borsäure zusammen mit der Furfurylalkoholpolymerisatkomponente verwendet
werden können.
| Tabelle III |
| Furfurylalkohol- Zugfestigkeit, kg/cm' |
| Hitzebeständiges Material HsB03 polymerisatkomponente Maismehl
Wasser |
| (Beispiel 1) (Kerne 1 Stunde bei 121°C |
| Teile Teile Teile Teile Teile gehärtet) |
| 100 Ottawasand 0;1 0,5 1 2,5 niedrig |
| 100 Ottawasand 0,3 0,5 1 2,5 19 |
| 100 Ottawasand 0,5 0,5 1 2,5 16,1 |
| 100 Ottawasand 0,25 1,0 1 2,5 11,2 |
| 100 Ottawasand 0,5 1,0 1 2,5 26,25 |
| 100 Ottawasand 1,0 1,0 1 2,5 23,45 |
| 100 Ottawasand 2,0 1,0 1 2,5 13 |
Beispiel 6 Die Werte in - Tabelle IV zeigen, daß man hitzebeständiges Material,
das regenerierten Sand oder ein Gemisch von nicht gebrauchtem sowie regeneriertem,
hitzebeständigem Formsand enthält, zur Herstellung guter Gießkerne mit den hartbaren
Gemischen verwenden kann. 26 kg/cma war die höchste Ablesung bei der Bestimmung
der Zugfestigkeitswerte. Die in Klammern gesetzten Zugfestigkeitswerte wurden durch
Interpolation errechnet.
| Tabelle IV |
| Hartbares Gemisch Zugfestigkeit, kg/CM- |
| Seesand Regenerierter (1:1) aus dem Poly- Wasser Maismehl Härtung
bei 150°C Härtung bei 177 bis 204°C |
| merisatdesBeispiels1 nach nach nach nach |
| Teile Teile und H3B0a Teile Teile 30 Minuten I 90 Minuten 30
Minuten 90 Minuten |
| 50 50 1 2,5 1 7 - - - |
| 50 50 1,5 2,5 1 26 26 14 10,5 |
| 50 50 1,5 2,5 1 19,6 26 14 12,25 |
| 50 50 2,5 2,5 1 26 26 22,4 22,75 |
| 50 50 2,5 2,5 1 14 26 23,1 10,85 |
| 100 - 1,5 2,5 1 10,85 (26) - - |
| - 100 1,5 2,5 1 12,6 (26) - - |
| 50 50 1,5 2,5 1 (14) (26) - - |
Die in Tabelle IV angegebenen Werte zeigen unerwartet niedrige
Zugfestigkeitswerte bei Proben, die bei 177 bis 204°C gehärtet wurden. In Abwesenheit
von naßfesten Bindemitteln, wie Wasser und Getreidemehl, ergeben Härtungen innerhalb
dieses Temperaturbereiches Kerne mit verhältnismäßig höheren Zugfestigkeitswerten,
die über verhältnismäßig lange Zeiträume beibehalten werden.
-
Es wurde gefunden, daß ein Gemisch von monomerem Furfurylalkohol und
einer borhaltigen Komponente, wie Borsäure, als Gleitmittel oder Trennmittel wirkt
und die Entfernung eines geformten Kernes aus dem Kernkasten erleichtert. Es scheint,
daß die gute Löslichkeit der klebrigen Furfurylalkoholpolymerisatkomponente im monomeren
Furfurylalkohol des Trennmittels eine nichtklebrige, verdünnte Schicht auf den Wandungen
des Kernkastens bildet. Darüber hinaus werden durch dieses Gemisch keine Verunreinigungen
in den Kern eingeschleppt, und als Folge seiner Verwendung kann der gehärtete Kern
eine zusätzliche Oberflächenhärte aufweisen. Bei Verwendung dieses Trennmittels
soll jedoch die Menge des im Kern anwesenden monomeren Furfurylalkohols niemals
in gleicher oder größerer Menge als das Polymerisat vorliegen.