DE1508734B1 - Fluessiges selbsterhaertendes Gemisch fuer die Herstellung von Giessformen und Formkernen - Google Patents

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Flüssiges selbsterhärtendes Gemisch für die Herstellung von Gießformen und Formkernen, das einen Füllstoff, Natriumsilikat als Bindemittel, ein die Masse erhärtendes Mittel in der Form von stark basischen Hüttenschlacken mit einem CaO/Si02-Verhältnis zwischen 1,5 und 3, einen Schaumbildner und Wasser enthält, d a d u r c h gekennzeichnet, daß diesem Gemisch zur Beschleunigung des Erhärtens der Masse wasserfreies Kalziumsulfat zugesetzt ist.
2. 2. Flüssiges selbsterhärtendes Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wasserfreies Kalziumsulfat in Mengen von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent vom Gesamtgewicht des Gemisches enthält. 3. Flüssiges selbsterhärtendes Gemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen Erhärtungsverzögerer wie Borax, Borate oder Phosphate eines Alkalimetalls in Mengen von 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent vom Gesamtgewicht des Gemisches enthält. 4. Flüssiges selbsterhärtendes Gemisch nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in das Gemisch ein seine Verweilzeit im flüssigen Zustand verlängernder Schaumstabilisator wie eine Natronseife der wasserunlöslichen organischen Säuren in Mengen von 0,01 bis 0,2 Gewichtsprozent vom Gesamtgewicht des Gemisches zusätzlich eingeführt ist. Die Erfindung bezieht sich auf ein flÜssiges selbsterhärtendes Gemisch für die Herstellung von Gießformen und Formkernen, das einen Füllstoff, Natriumsilikat als Bindemittel, ein die Masse erhärtendes Mittel in der Form von stark basischen Hüttenschlacken mit einem CaO/Si0,-Verhältnis zwischen 1,5 und 3, einen Schaumbildner und Wasser enthält. Derartige Gemische - wie sie beispielsweise in der französischen Patentschrift 1342 529 beschrieben sind - enthalten im allgemeinen nur bis zu 6 Gewichtsprozent Wasser, sind dennoch wegen des unter starkem Rühren eingemischten Schaumbildners fließfähig und erhärten in einer Zeitspanne zwischen etwa 20 und 50 Minuten infolge einer Umsetzung zwischen dem Bindemittel Wasserglas und dem in den stark basischen Hüttenschlacken als Hauptbestandteil enthaltenen Dikalziumsilikat. Dabei bilden sich Hydrosilikate des Kalziums, etwa auf Grund der Reaktion Na20 nSi0, + (n - 1) Ca,.S'04 + H,0 -> 2(n-1)Ca0 - SiOaq + Na2H2Si04 Eine aus solchem Formsand-Gemisch hergestellte Gießform ist - ohne Trocknung oder sonstige zusätzliche Behandlung - bereits kurze Zeit nach ihrer Herstellung zum Gießen von Metallen verwendbar. Bei den bisher bekannten Gemischen dieser Art, deren Erhärtung aus flüssigem oder weich-plastischem Zustand in anderer Weise verläuft als die Erhärtung von zementhaltigen Formsandgemischen, hält jedoch die Festigkeitszunahme mit dem Erhärtungsvorgang nicht Schritt. Weiterhin ist es in vielen Fällen erwünscht, nach dem Verarbeiten des Gemisches zu Gießformen oder Kernen den Erhärtungsvorgang zu beschleunigen, um Form- bzw. Kernkästen einzusparen. Aufgabe der Erfindung ist es, bei Gemischen der eingangs geschilderten Art eine schnellere Festigkeitszunahme der »gegossenen« Formen oder Kerne zu erzielen und - soweit erwünscht - auch das Einsetzen des Erhärtungsvorganges vorzuverlegen. Diese Haupfaufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Gemisch zur Beschleunigung des Erhärtens der Masse wasserfreies Kalziumsulfat zugesetzt wird. Es war nicht vorherzusehen, daß bei solchen Formsandgemischen, deren Erhärtung durch die oben angegebene Reaktion zwischen Wasserglas und Dikalziumsilikat in feuchtem Milieu erfolgt, eine Zugabe von Anhydrit in Mengen von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent den Festigkeitszuwachs steigern und dabei auch das Einsetzen des Erhärtens beschleunigen könnte. Versuche haben jedoch ergeben, daß dies tatsächlich der Fall ist; so kann z. B. die Erhärtungszeit auf Werte von 3 bis 4 Minuten verkürzt werden. Die folgende Zusammenstellung zeigt die Zunahme der Druckfestigkeit mit der Zeit und in Abhängigkeit von der Menge der Anhydrit-Zugabe zu einem »normalen« Gemisch, das neben Formsand (in Gewichtsprozent) noch 30/, selbstzerfallende Schlacke aus der Ferrochromindustrie, 611/0 wäßrige Natriumsilikatlösung (Si0,/Na,0 # 2,7, spezifisches Gewicht 1,48), 0,10/, eines Schaumbildners DC-PAC und 1,75 0/" Wasser enthielt. Gewichts- anteil Druckfestigkeit der Masse in k_izIcm2 nach Caso, 30 Minuten 1 Stunde i 3 Stunden 24 Stun- 0/. den 0 - 1,0 3,5 7,5 1 2,0 4,0 7,0 10,0 1,5 2,8 5,5 7,2 11,1 2 3,2 6,1 7,5 12,5 Für den Fall, daß eine rasche Zunahme der Druckfestigkeit an sich erwünscht, aber die damit verbundene Verkürzung des Zustandes der Fließfähigkeit unerwünscht ist, kann man - in weiterer Ausgestaltung der Erfindung - das Erstarren des unter Zugabe von Anhydrit hergestellten Gemisches durch Zumischen von Erhärtungsverzögerern wie Borax, Boratan oder Phosphaten von Alkalimetallen in Mengen von 0,01 bis 0,2 Gewichtsprozent zeitlich hinausschieben, beispielsweise auf Werte, wie sie sonst ohne Anhydrit-Zugabe erzielt werden. Schließlich ist bei erfindungsgemäß zusammengesetzten Gemischen eine Verlängerung der Verweilzeit im flüssigen Zustand durch zusätzliches Einführen eines Schaumstabilisators möglich. Die vorliegende Erfindung gestattet - zusammen mit ihren Ausgestaltungen - ein weitgehendes Anpassen an sehr unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen der Formsandgemische durch gezieltes Einstellen der Festigkeitszunahme, des Erhärtungsverlaufs und der Dauer der Verarbeitbarkeit in flüssigem oder zumindest weich-plastischem Zustand der Gemische. Bei der Herstellung erfindungsgemäßer Gemische werden zuerst die trocknen Komponenten - der Füllstoff, z. B. Quarzsand, Olivinsand, Chrommagnesitpulver u. a., und das Härterzusatzmittel in Form von basischen Hüttenschlacken mit dem Verhältnis Ca0 : Si02 von 1,5 bis 3,0 - zusammengemischt. Dem genannten Gemisch der trockenen Komponenten wird ferner eine flüssige wäßrige Lösung von Natriumsilikat als Bindemittel, Sulfosalze als oberflächenaktive, schaumbildende Stoffe und kleine Menge Wasser enthaltende Phase derart hinzugefügt, daß die Gesamtfeuchtigkeit des Gemisches in Grenzen von 4,5 bis 5,5 0/, bleibt. Die auf diese Weise erhaltene Mischungsmasse ist intensiv zu vermischen, bis sie sich verflüssigt. Gleich darauf wird das Gemisch in die Kernform oder in den Modellformkasten eingegossen, wo es an der Luft in der vorgegebenen Zeit selbst erhärtet. Die Schaumbildner-Sulfosalze werden dem Gemisch in Mengen etwa 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts zugegeben. Das Zugeben des Anhydrits, des Erhärtungsverzögerers und des Schaumstabilisators kann während des Durchrührens des Gemisches erfolgen. Das folgende Beispiel gibt eine erfindungsgemäße Zusammensetzung. Gewichtsteile 1. Der Füllstoff - Quarzsand ...... 95 2. Bindemittel - wäßrige Lösung von gewöhnlichem Natriumsilikat (Mo- dul = 2,7 bis 3,0; spezifisches Ge- wicht 1,48 bis 1,50) ........... 6 3. Zusatzmittel für Selbsterhärten des Gemisches - selbstzerfallende Fer- rochromschlacke ............... 5 4. Schaumbildender Stoff - Natron- salz der Sulfosäure ............ 0,2 5. Schaumstabilisator - Natronsalz der Erdölsäure ................ 0 bis 0,1 6. Wasser ....................... 1,5 bis 2,0 7. Wasserfreies Kalziumsulfat ...... 0,5 bis 2,0