DE1558110C - Formstoff für das Maskenformverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aus körnigem feuerfestem Material, wärmehärtendem Bindemittel und einem die Reißtendenz der Maskenformen herabsetzenden Zusatzstoff bestehenden Formstoff für das Maskenformverfahren.

Das in derartigen Formstoffen am häufigsten verwendete körnige feuerfeste Material ist Sand, das am häufigsten verwendete wärmehärtende Bindemittel ein Phenol-Formaldehyd-Harz. In der fertigen Maskenform ist das körnige feuerfeste Material durch das während des Formprozesses ausgehärtete Bindemittel gebunden.

Wird flüssiges Metall in die Maskenform hineingegossen, so tritt häufig der Nachteil auf, daß sie reißen. ,

Es ist bekannt, daß man versucht hat, diese Reißtendenz zu vermindern, indem man dem Formstoff bzw. dem in ihm enthaltenen wärmehärtbaren Binde-, mittel ein thermoplastisches Harz, beispielsweise ein aus Nadelholz extrahiertes Harz, zugesetzt hat. Da thermoplastische Harze nicht wärmehärten, verbiegen sich die aus mit solchen Harzen versetzten Formstoffen hergestellten Maskenformen, wodurch die Maßhaltigkeit der Gußstücke ungenügend wird.

Aus der deutschen Patentschrift 1 109 839 ist es ferner bekannt, aus körnigem feuerfestem Material und einem wärmehärtenden Bindemittel bestehenden Formstoff für das Maskenformverfahren Wachse, wachsähnliche Substanzen oder Metallseifen zuzusetzen. Ais Beispiele für Wachse oder wachsähnliche Substanzen werden Paraffinwachse, synthetische Wachse, z. B. ein substituiertes Polyamid der Stearinsäure, wachsartige Polyäthylene und Methylen-bisstearinsäureamid genannt. Als Beispiele für Metallseifen werden Calcium-, Lithium- und Zinkstearate genannt. Diese Zusatzstoffe sollen die Festigkeit verbessern, die Reißtendenz vermindern sie jedoch nicht, wie unten ausführlicher dargelegt wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das Reißen der Maskenformen während des Abgießens zu beseitigen, ohne daß ein Verbiegen der Maskenformen befürchtet werden muß.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Formstoff für das Maskenformverfahren, bestehend aus körnigem feuerfestem Material, wärmehärtendem Bindemittel sowie einem Kondensationsprodukt aus Fettsäuren einerseits und einem mit Fettsäuren kondensierbaren Partner andererseits, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der genannte Partner ein Phenol-Formaldehyd-Harz ist. Bei derartigen Kondensationsprodukten handelt es sich im wesentlichen um Veresterungsprodukte. Sie sind harzartig, beim thermischen Erweichen fadenziehend und wärmehärtbar. Diese Eigenschaften unterscheiden sie von Wachsen und Mctallseifen. Wegen ihrer Wärmehärtbarkeit bewirken sie während des Abgießens kein Verbiegen der Maskenformen.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Formstoffs sowie dessen Herstellung beschrieben.

300 g Phenol-Formaldehyd-Novolak mit einer Kofler-Bank-Temperatur von etwa 86" und einem Molverhältnis Phenol zu Formaldehyd von etwa 1:0,9 wurden mit 4 ml 40%iger o-Phosphorsäure und 600 g Stearinsäure am absteigenden Kühler so lange erhitzt, bis kein Wasser mehr überdcstillierte. Ebenfalls überdestillierende Stearinsäure wurde ständig in das Reaktionsgefäß zurückgegeben. 400 g des Reaktionsproduktes wurden in 2 I Kohlenstofftetrachlorid gelöst. Diese Lösung wurde mit 100 kg Quarzsand, der bereits mit 4,0% Phenol-Formaldehyd-Novolak überzogen war und 0,4% Hexamethylentetramin enthielt, vermischt. Während des Mischens wurde in bekannter Weise das Kohlenstofftetrachlorid abgetrieben, danach der Sand in ebenfalls bekannter Weise gesiebt und zu Maskenformen verarbeitet. Diese Maskenformen wurden mit 18/8-Stahl, Gußeisen und Rotguß Rg 5 abgegossen. Dabei rissen die Masken weder noch verbogen sie sich. Die Gußstücke waren einwandfrei und absolut maßhaltig.

Der technische Fortschritt der erfindungsgemäßen Fettsäure-Kondensationsprodukte gegenüber den Fettsäureverbindungen des deutschen Patents 1 109 839 besteht darin, daß mit ersteren die Aufgabe der Erfindung tatsächlich gelöst wird, während mit letzteren die Lösung dieser Aufgabe nicht gelingt. Dieses wäre auch nicht im Sinn des deutschen Patents 1 109 839, denn dessen Aufgabe ist die Verbesserung der Festigkeit, . insbesondere der Zugfestigkeit des gehärteten Formstoffs. Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung in der Beseitigung der Reißtendenz, einer Eigenschaft, die bei plötzlicher Hitzebeanspruchung auftritt.

Um die Reißtendenz der bekannten Formstoffe und das Fehlen der Reißtendenz beim erfindungsgemäßen Formstoff zahlenmäßig belegen zu köfinen, wurde folgendes Meßverfahren ausgearbeitet und mit ihm die nachstehend beschriebenen sieben Vergleichsversuche durchgeführt.

Die Ausstrahlöffnung eines handelsüblichen elektrisch beheizten Strahlbrenners mit parabolischem Reflektor wird mit einer Quarzglasscheibe abgedeckt. Nachdem der Brenner mit seiner Umgebung ins Temperaturgleichgewicht gekommen ist, werden gleichbemessene ausgehärtete Probescheiben aus den zu vergleichenden Formstoffen auf die Quarzglasscheibe gelegt. Die Anzahl Sekunden vom Auflegen der Probescheibe bis zum Reißen, das sich durch lautes Knacken kundtut, dient als Relativzahl für die Reißtendenz. Ein Reißen nach kurzer Zeit, also eine niedrige Sekundenzahl, bedeutet hohe Reißtendenz.

Die Vergleichsversuche ergaben mit bekannten Formstoffen (ohne Zusatz s. 1., mit Zusatz von thermoplastischem Harz s. 2., mit Zusätzen nach dem deutschen Patent 1 109 839 s. 3. bis 6.) und mit dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Formstoff (s. 7.) folgende Ergebnisse:

1. Mit 4,4% Phenol-Formaldehyd-Novolak überzo

gener Quarzsand,

der 0,4% Hexamethylentetramin enthält:
Zeit bis zum Reißen: 15 Sekunden.

2. Mit 4,0% Phenol-Formaldehyd-Novolak überzo

gener Quarzsand,

der 0,4% Hexamethylentetramin und zusätzlich 0,4% Koniferen-Wurzelharz enthält:

Zeit bis zum Reißen: 40 Sekunden.
Zeit bis zum Reißen: 40 Sekunden.

3. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4% »Acrawax C«:

Zeit bis zum Reißen: 12 Sekunden.

4. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4% Methylen-bis-stearinsäureamid:

Zeit bis zum Reißen: 16 Sekunden.

5. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4 % Carnaubawachs:

Zeit bis zum Reißen: 17 Sekunden.

6. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4%CaIciumstearat:

Zeit bis zum Reißen: 9 Sekunden.

7. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier ■

0,4% Phenol-Formaldehyd-Novolak-Stearinsäure-Ester: ,

Nach 180 Sekunden noch kein Reißen, sondern sichtbares Verkohlen der Probescheibe. (Durch dieses Verkohlen werden alle Spannungen, die zum Reißen führen könnten, endgültig beseitigt.)

Die Materialien und übrigen Versuchsbedingungen in diesen sieben Vergleichsversuchen waren untereinander gleich. Die gefundenen Sekundenzahlen sind Mittelwerte aus je 10 Einzelmessungen.

Patentanspruch:

ίο Formstoff für das Maskenformverfahren, bestehend aus körnigem feuerfestem Material, wärmehärtendem Bindemittel sowie einem Kondensationsprodukt aus Fettsäuren einerseits und einem mit Fettsäuren kondensierbaren Partner andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Partner ein Phenol-Formaldehyd-Harz ist.

Claims (1)

1 558 HO

5. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4 °/o Carnaubawachs:

Zeit bis zum Reißen: 17 Sekunden.

6. Wie 2., jedoch statt 0,4 % "Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4%Calciurastearat:

Zeit bis zum Reißen: 9 Sekunden.

7. Wie 2., jedoch statt 0,4% Koniferen-Wurzelharz

hier

0,4 % Phenol-Formaldehyd-Novolak-Stearinsäure-Ester:

Nach 180 Sekunden noch kein Reißen, sondern sichtbares Verkohlen der Probescheibe. (Durch dieses Verkohlen werden alle Spannungen, die zum Reißen führen könnten, endgültig beseitigt.)

Die Materialien und übrigen Versuchsbedingungen in diesen sieben Vergleichsversuchen waren untereinander gleich. Die gefundenen Sekundenzahlen sind Mittelwerte aus je 10 Einzelmessungen.

Patentanspruch:

Formstoff für das Maskenformverfahren, bestehend aus körnigem feuerfestem Material, wärmehärtendem Bindemittel sowie einem Kondensationsprodukt aus Fettsäuren einerseits und einem mit Fettsäuren kondensierbaren Partner andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Partner ein Phenol-Formaldehyd-Harz ist.