DE1508690C

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Formsand- zu Zement enthaltenden Formsanden ist daraus je-

mischung zum Herstellen von Gießereiformen und doch nicht zu entnehmen,

-kernen od. dgl. - Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

Eine der wichtigsten Formsandeigenschaften für , steht nun darin, die zuvor erwähnten Nachteile der

Metallgußformen und -kerne ist ihre Form- oder 5 herkömmlichen Formsande zu beheben und insbe-

Gießcharakteristik. So muß der Sand eine hin- sondere einen Formsand zu schaffen, der innerhalb

reichende Fließfähigkeit besitzen, da diese. Eigen- kurzer Zeit abbindet und dabei eine Festigkeit ent-

schaft entscheidende Bedeutung für die Herstellung wickelt, die für das Gießen ausreichend ist. Außer-

der Formen und Kerne sowie die Qualität des Guß- dem soll der erfindungsgemäße Formsand eine hin-

stückes besitzt. Weiterhin muß guter Formsand der io reichende Fließfähigkeit besitzen, so daß die für das

Form und dem Kern eine ausreichende Festigkeit Herstellen einer Gießform erforderliche Zeit ver-

verleihen und derart trocknen und härten, daß sich ringert wird. .

in verhältnismäßig kurzer Zeit eine ausreichende Schließlich soll der erfindungsgemäße Formsand

Festigkeit ergibt. zu einer besseren Gußbeschaffenheit führen, ohne

Üblicherweise werden Sandgemische zum Her-. 15 daß ein Stampfen oder Rütteln des Sandes beim stellen von Gießereiformen und -kernen benutzt, Herstellen der Gießform erforderlich ist.
d. h. Sande, die mit einem Bindemittel versetzt sind. Aus einem älteren Vorschlag (deutsche Patent-So werden als Bindemittel, beispielsweise ein Gemisch schrift 1508 689) geht die Verwendung eines PoIyaüs Kaliumcarbonat und Aluminiumsulfat verwen- oxyäthylenoxyds als Dispersionsmittel und von Nadet, das durch Umsetzen mit Wasser das eigentliche 20 triumphosphat als Härter hervor. Zur Lösung der Bindemittel Gips und Aluminiumhydroxyd ergibt, genannten Aufgabe wird dagegen erfindungsgemäß oder Kunstbarzprodukte, wie Kondensationsprodukte der übliche Formsand, der in herkömmlicher Weise aus Harnstoff und Formaldehyd, denen als Härter Zement enthält, mit einer geringen Menge Alufür die saure Kondensation hydrolytisch spaltbare miniumsulfat als Härter versetzt. Um die Fließfähig-Metallsalze zugesetzt werden. 35 keit der Sandmischung zu erhöhen, wird ihr ebenfalls

Ein weiteres bekanntes Bindemittel für solche ein Dispersionsmittel, nämlich ein nichtionisches Sandgemische ist Zement, der gegebenenfalls Ab- Polyoxyäthylenoxyd zugesetzt,
bindebeschleuniger wie Kalziumchlorid und wasser- Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Formlösliche Methylcellulose enthalten kann. Obgleich sandmischung zum Herstellen von Gießereiformen die herkömmlichen Zemente eine ausreichende 30 und -kernen auf der Basis von Quarzsand, Zement, Festigkeit und Härte ergeben, besitzen doch die mit Härtungsbeschleuniger und Polyoxyäthylenoxyd als Zement als Bindemittel versetzten Formsande Dispersionsmittel, die dadurch gekennzeichnet ist, schwerwiegende Nachteile, weil der Zement dazu daß als Härtungsmittel Aluminiumsulfat dient,
neigt, die Fließfähigkeit des Sandes so stark zu ver- Vorzugsweise enthält die Formsandmischung 0,01 ringern, so daß der Sand nicht mehr in dem erforder- 35 bis 5% Aluminiumsulfat und 0,0001 bis 2% PoIylichen Maße in die entlegeneren Bereiche der Form oxyäthylenoxyd, bezogen auf den Quarzsand. Der oder des Modells eindringt. Man hat versucht, diesen Zementgehalt des Gemisches beträgt insbesondere Nachteil durch Stampfen oder Rütteln des Sandes etwa 10%.

im Formkasten zu beheben. Das Stampfen und Rüt- Außerdem kann der erfindungsgemäße Formsand

teln führt jedoch nicht immer zu guten Ergebnissen 40 auch noch die üblichen Zusätze, beispielsweise Gra-

und ist teilweise sehr zeitraubend und daher teuer. phit, enthalten. Derartige Zusätze beeinträchtigen

Bei üblichen Zement-Sand-Mischungen erfordert das nämlich nicht die aus der erfindungsgemäßen Bei-

Formen einschließlich der Herstellung der Gießform mengung von Aluminiumsulfat und Polyoxyäthylen-

nach der herkömmlichen Verfahrensweise immer oxyd bedingten guten Eigenschaften,

noch einen sehr beträchtlichen Zeitaufwand. Dar- 45 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfol-

über hinaus ist auch die Abbindezeit der aus den gend im einzelnen beschrieben (alle Angaben in

üblichen Formsanden hergestellten Formen beträcht- Gewichtsteilen),
lieh. So erfordert beispielsweise häufig eine aus her-

kömmlichem Formsand hergestellte Form 24 bis Beispiel I

40 Stunden oder mehr, ehe ihre Festigkeit das für 50 Der erfindungsgemäße Formsand besaß die fol-

das Vergießen erforderliche Maß erreicht hat. Dem- gende Zusammensetzung:

zufolge kann auch der Formkasten 1 oder 2 Tage _Λ ■ „ . 'mn

., . ^β....... . - j _TI ■ .-„ _ P Quarzsand IUU

lang nicht entfernt und zum Herstellen von For- ~ „ . _fT) .,„ . ~ „ _{Λ in}

⁶,. , . joj α η Zement (Portland Zement) IU

men verwendet werden, so daß der Ausstoß Wasser 8 bis 10

stark geschmälert wird. Somit sind die üblichen 55 Ai„^,;_m;..J.l„ifVf ···■·

_ ° jfj TT ■ .· 11 · y· or Aluminiumsulfat 1

Zementsande fur das Herstellen von Gießformen

außerordentlich unwirtschaftlich und tragen daher Nach dem Mischen und Kneten der Komponenten

zu dem hohen Preis der betreffenden - Guß- wurde der Formsand in einen Formkasten zum

stücke bei. Herstellen einer Gießform gegossen. Die Verfesti-

Es ist außerdem bereits bekannt, gewisse ober- 60 gung setzte sofort ein, deren Ausmaß durch Bestim-

flächenaktive Stoffe beim Herstellen von Formmassen mung der Zugfestigkeit laufend geprüft wurde. Dabei

für Gießereiformen zu verwenden. So wurde beim wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit bereits nach

Herstellen von Gießformen Gips mit der wäßrigen 3 Stunden 0,34 kg/cm² und nach 24 Stunden

Lösung eines sulfonierten Kohlenwasserstoffes als 1,40 kg/cm² betrug.

Schaumbildner vermischt. Außerdem wurde bereits 65 ·

eine Formmasse beschrieben, die aus Sand, einem Beispiel Il

Bindemittel und einem Schaumbildner besteht. Die Die nachfolgend aufgeführten Komponenten

Verwendung von Polyoxyäthylenoxyden als Zusatz wurden miteinander vermischt und geknetet:

Quarzsand -. 100

Zement 10

Wasser 8 bis 12

Aluminiumsulfat 3

Der erfindungsgemäße Formsand wurde zum Herstellen einer Gießform verwandt, die dann stehengelassen wurde. Die Zugfestigkeit der Form wurde nach 3 und 24 Stunden bestimmt, wobei sich nach 3 Stunden eine Zugfestigkeit von 0,74 kg/cm² und nach 24 Stunden von 1,41 kg/cm² ergab.

Aus den beiden vorstehenden Beispielen ergibt sich, daß die Verfestigung durch die Anwesenheit von Aluminiumsulfat beträchtlich beschleunigt wird. Des weiteren zeigt sich, daß die Verfestigung mit steigendem Gehalt an Aluminiumsulfat verbessert wird.

Beispiel III

Zur Erhöhung der Fließfähigkeit wurde dem Formsand nach Beispiel I ein nicht ionisches, im wesentlichen aus Polyoxyäthylenoxyd bestehendes Aktivierungsmittel beigemengt. Die Zusammensetzung des fertigen Formsandes war folgende:

Quarzsand .·...- 100

Zement 10

Wasser 8 bis 10

Aluminiumsulfat 1

Aktivierungs- bzw. Dispersionsmittel (im wesentlichen Polyoxy-

äthylenoxyd) .. 0,1

Die Fließfähigkeit dieses Formsandes war wesentlich besser als diejenige eines Formsandes ohne Polyoxyäthylenoxyd. Das Ausbreitungsmaß betrug etwa 75 cm.

Beispiel IV

Zur Feststellung der Fließfähigkeit wurde dem Formsand nach Beispiel I ein nicht ionisches, im wesentlichen aus Polyoxyäthylenoxyd bestehendes Aktivierungs- und Dispersionsmittel gemäß nachfolgender Aufstellung zugesetzt:

Quarzsand 100

Zement 10

; Wasser 8 bis 12

Aluminiumsulfat 1

Aktivierungs- und Dispersionsmittel

(im wesentlichen aus Polyoxy-

äthylenoxyd bestehend) 0,5

Dieser Formsand besaß eine ausgezeichnete Fließfähigkeit mit einem Ausbreitungsmaß von etwa 125 cm. ^:

Die mit den Formsanden der Beispiele I bis IV erzielten Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt:

Infolge der durch die Beimengung von Polyoxyäthylenoxyd verbesserten Fließfähigkeit des erfindungsgemäßen Formsandes ist ein Stampfen und Rütteln im allgemeinen nicht erforderlich, so daß Formen und Kerne leicht und ohne die für das Verdichten erforderliche Zeit hergestellt werden können. Der erfindungsgemäße Formsand erreicht auch die schmälsten und entlegensten Teile des Modells bzw. der Form. Der Zusatz des Aktivierungsmittels beeinträchtigt die Härtung nur unwesentlich. Die Menge des Aktivierungspiittels steht dabei in direktem Verhältnis mit der Verbesserung der Fließfähigkeit des Gemisches, d. h. je mehr Aktivierungsmittel zugesetzt wird, desto besser ist die Fließfähigkeit. Unter praktischen Gesichtspunkten erscheint jedoch eine obere Grenze von 2 Gewichtsteilen, bezogen auf den Quarzsand, als wünschenswert.

Der erfindungsgemäße Formsand besitzt bessere Fließeigenschaften und eine stark verringerte Härte-

ao zeit, so daß die für das Herstellen einer Gießform oder eines Kernes erforderliche Zeit beträchtlich verringert wird. Tatsächlich können aus dem erfindungsgemäßen Formsand hergestellte Formen bereits * nach einem Viertel der Zeit zum Abgießen benutzt werden, die bei den herkömmlichen Formsanden erforderlich ist. Das heißt, die Härtegeschwindigkeit der Gießform ist um etwa das 1,5- bis 2fache. größer als bei den herkömmlichen Formsanden. Die Menge des zugesetzten Härters bzw. Aluminiumsulfats kann den jeweiligen Betriebs- und Gießbedingungen angepaßt werden. Es wurde festgestellt, daß 0,01 bis 5°/o, bezogen auf den Quarzsand, zu ausgezeichneten Ergebnissen führen. Hinsichtlich des als Dispersionsmittel wirkenden Polyoxyäthylenoxyds haben Gehalte von 0,0001 bis 2 ⁰Zo, bezogen auf den Quarzsand, die besten Ergebnisse gezeitigt.

Die mit dem erfindungsgemäßen Formsand hergestellten Gießformen sind innerhalb kurzer Zeit gießfertig und besitzen im Vergleich zu den aus den üblichen Formsanden hergestellten Formen eine Reihe von Vorteilen. So wird nicht nur die Zeit zum Herstellen der Gießform beträchtlich verringert, sondern auch infolge der überragenden Fließeigenschaften das gewünschte Gußstück konturenscharf reproduziert sowie die Oberflächeneigenschaften des Gußstückes verbessert. Wie bereits erwähnt, beträgt die Aushärtezeit nur einen Bruchteil der normalerweise erforderlichen, so daß der Ausstoß erheblich vergrößert und die Kosten je Gußstück verringert werden können.

Rp i-	Alu	Polyoxy	Ausbrei
spiel	minium	äthylen	tungsmaß
I	sulfat	oxyd	(cm)
II	1	._
III	3	'—,	—
IV	1	0,1	75
1	0,5	125

Zugfestigkeit
der Gießform'

nach 3 Stunden

nach 24 Stunden

0,34
0,74
0,26
0,32

1,40
1,41
1,33
1,72'

Claims

Patentansprüche:

1. Formsandmischung zum Herstellen von Gießereiformen und -kernen auf der Basis von Quarzsand, Zement, Härtungsbeschleuniger und Polyoxyäthylenoxyd, als Dispersionsmittel, d a durch gekennzeichnet, daß das Härtungsmittel Aluminiumsulfat ist.

2. Formsandmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,01 bis 5 ⁰Zo Aluminiumsulfat und 0,0001 bis 2 °/o Polyoxyäthylenoxyd, bezogen auf den Quarzsand, enthält.

3. Formsandmischüng nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Zementgehalt von etwa 10%.