DE1608338A1

DE1608338A1 - Verfahren zum Herstellen von Giessereiformen und -kernen

Info

Publication number: DE1608338A1
Application number: DE1968H0065461
Authority: DE
Inventors: Adolf Amelung; Ruggero Dr Maspero; Heinz Dipl-Chem Thaemlitz
Original assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Current assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date: 1968-03-01
Filing date: 1968-03-01
Publication date: 1972-03-30

Description

"Verfahren zum Herstellen von Gießereiformen und -kernen" Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Gießereiformen und -kernen durch Mischen eines Gießereisandes mit einem Bindemittel aus Polyester mit noch reaktionsfähigen Hydroxyl-, Sulfhydryl-oder Aminogruppen und Isocyanaten. sowie einem Lösungsmittel, Einformen der Sandmischung und Aushärten bei Raumtemperatur.
Die bekannten Bindemittel härten entweder unter der Einwirkung von Wärme oder Katalysatoren aus, wobei die Katalysatoren fest, flüssig oder gasförmig sein können, Wärmehärtende Bindemittel erfordern im allgemeinen eine langzeitige Ofentrocknung oder besondere Modelle und Kernkästen wie beispielsweise bei dem bekannten Croning- oder dem Hot-Box-Verfahren. Die beiden letztgenannten Verfahren haben sich zwar bei der Herstellung großer Serien bewährt, erfordern aber Modelle und Kernkästen aus Metall, die nicht nur teuer sind, sondern infolge der Wärmeausdehnung des Werkstoffs nur eine bedingte Maßhaltigkeit besitzen. Aus diesem Grunde und wegen des hohen Investitionsaufwandes geht das Bestreben dahin, kaltaushärtende Bindemittel zu verwenden, Verfahren zum Herstellen von ... die in möglichst kurzer Zeit aushärten, so daß die Formen und Kerne rasch eine ausreichende Grünfestigkeit erreichen, die ein frühzeitiges Ausformen gestattet. Nur unter diesen Voraussetzungen ist das Herstellen von Formen und Kernen mit kaltaushärtenden Bindemitteln wirtschaftlich, da sie andernfalls zu lange, d.h. bis zum Erreichen der erforderlichen Grünfestigkeit in den Formen und Kernkästen verbleiben müßten.
In den deutschen Patentschriften 880 467 und 880 469 sind bereits kaltaushärtende Bindemittel beschrieben, die aus einer Mischung von Polyester mit noch reaktionsfähigem Hydroxyl-, Sulfhydryl- oder Aminogruppen einerseits und Die oder Polyisocyanaten andererseits bestehen. Bei einem aus der deutschen Auslegeschrift 1 241 044 bekannten Verfahren werden dem Sand derartige kaltaushärtende bzw. lufttrocknende Bindemittel in Form einer Mischung aus einem ölmodifizierten, aus einem oder mehreren natürlichen trocknenden Ölen, einer oder mehreren Polycarbonsäuren und einem oder mehreren polyvalenten Alkoholen hergestelltes Alkydharz, das mindestens 40 Gew.-% natürliches trocknendes Öl einpolymerisiert enthält und eine Hydroxylzahl von mindestens 25 hat, zusammen-mit Polyisocyanaten zugesetzt. Das Alkydharz kann bei diesem Verfahren auch teilweise durch ein normalerweise festes-Petroleumpolymer mit äthylenisch ungesättigten Doppelbindungen ersetzt und der Sandmischung ein Katalysator beigement werden.
Obgleich die vorerwähnten Bindemittel zum Aushärten keiner Wärme bedürfen, besitzen sie doch den Nachteil, daß sie bis zum Erreichen einer das Ausformen gestattenden Grünfestigkeit eine verhältnismäßig lange Härtezeit erfordern, da sie bei Raumtemperatur zunächst nur in einer Oberflächenzone aushärten, Demzufolge beträgt die Verweilzeit der Formen und Kerne in den Formen und Kernkästen etwa 1 Stunde und mehr, so daß eine im Verhältnis zur Gußerzeugung hohe Anzahl von Form- und Kernkästen sowie entsprechende Abstellflächen erforderlich sind.
Bei dem bekannten Kohlensäure-Erstarrungsverfahren zum Herstellen von Kernen wird ein Gemisch aus Quarzsand und Natronwasserglas als Bindemittel eingeformt und mit ei nem Injektor oder unter einer Haube mit Kohlendioxyd begast.
Die Nachteile dieses Verfahrens sind jedoch die geringen Festigkeiten und die schlechten Zerfallseigenschaften der Kerne nach dem Gießen, Die der Erfindung zugrundelie-gende Aufgabe besteht nun darin, die vorerwähnten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Verfahren zu schaffen, das unter Verwendung der eingangs erwähnten Bindemittel ein Ausformen der im wesentlichen durchgehärteten Formen und Kerne bereits nachwenigen Sekunden gestattet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, bei dem die eingeformte Sandmischung mit zwei gas- bzw. dampfförmigen Härtern begast wird. Im einzelnen besteht die Erfindung darin, daß die Sandmischung zunächst mit Trimethylamin und anschließend mit Kohlendioxyd begast wird. Gute Ergebnisse wurden auch erzielt, wenn die eingeformte Sandmischung mit einem Gemisch aus den beiden Härtegasen begast wurde.
Als Bindemittel eignet sich vorzugsweise ein ölmodifiziertes Alkydharz mit einem Äquivalentverhältnis der Polyalkohole zum Öl und zu Polycarbonsäuren größer als 2 : 1 : 1. Anstelle des bereits bei Temperaturen über 40 C gasförmigen Trimethylamins kann die Sandmischung auch mit dampfförmigen Aminen, beispielsweise mit dampfförmigem Methylamin, Dimethylamin, Äthylamin, Diäthylamin, Triäthylamin und Kohlendioxyd begast werden. Die auf diese Weise erreichbaren Härtezeiten und Festigkeiten sind zwar nicht so gut wie bei der Verwendung von Trimethylamin, ergeben aber immer noch einen beträchtlichen Fortschritt gegenüber den herkömmlichen Verfahren. Dem Harz können noch ein Trockner, beispielsweise in Form einer lösung von Kobaltnaphthenat, und zur Verbesserung seiner Haftfähigkeit eine organische Siliziumverbindung zugesetzt werden, Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Aus einer Sandmischung mit 100 Gew.-Teilen Quarzsand der Qualität H 32, 2 Gew.-Teilen ölmodifiziertem Alkydharz und 1 Gew.-TeiS Diphenylmethandiisocyanat wurden Rundkerne der Abmessung 100 x 250 mm geformt. Die noch in den Kernkästen befindlichen Kerne wurden in drei Gruppen unterteilt. Bei der ersten Gruppe wurde die für das Aushärten erforderliche Zeit ohne Begasung, bei der zweiten Gruppe nach einer Begasung mit Trimethylamin und bei der dritten Gruppe nach einer Begasung mit Trimethylamin und Kohlendioxyd gemessen. Es ergab sich, daß die Aushärtezeit bei den nicht begasten Proben im Durchschnitt 50 Minuten, bei den mit Trimethylamtn begasten Proben 15 Sekunden und bei den mit Trimethylamin und Kohlendioxyd begasten Proben nur 10 Sekunden betrug. Diese Werte zeigen, daß schon die Begasung mit Trimethylamin allein zu einer beträchtlichen Verkürzung der Aushärtezeit führt und sich eine weitere Verkürzung nach einer zusätzlichen Begasung mit Kohlendioxyd ergibt. eben der Beschleunigung des Aushärtens liegt ein wesentliches Merkmal der Erfindung darin, daß sich in der kurzen Aushärtezeit sehr hohe Festigkeiten ergeben. Das veranschaulichen die in kp/cm2 angegebenen Festigkeiten der nachfolgenden Tabelle, die auf Untersuchungen an den drei oben erwähnten Probegruppen basieren.
Tabelle Zugfestigkeit nach 15tt ih 2h 24h 48h ohne Begasung 0 1 2 5 6 Trimethylamin 25 30 34 36 36 Trimethylamin 35 40 40 40 40 + Kohlendioxyd Biegefestigkeit nach 15" ih 2h 24h 48h ohne Begasung 0 2 5 14 16 Trimethylamin 53 68 75 85 85 Trimethylamin + Kohlendioxyd 75 75 80 85 85 Die Versuchsergebnisse zeigen, daß eine Begasung mit Trimethylamin bereits nach 15 Sekunden eine beträchtliche Festigkeit ergibt, daß aber das zweifache Begasen zu einer Steigerung bis zur Verdopplung der Festigkeit führt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Festigkeiten, nachdem sie ihren Maximalwert erreicht haben, konstant bleiben und nicht-wie bei der Verwendung manch anderer Bindemittel-nach einer gewissen Zeit wieder abfallen. Das erfindungsgemäße Verfahren bewehrt sich somit bereits bei der Begasung mit Trimethylamin, erreicht aber optimale Werte mit einer zusätzlichen oder gleichzeitigen Begasung mit Kohlendioxyd.

Claims

Gebr. Hüttenes Kommanditgesellschaft, Düsseldorf-Heerdt, Wiesenstra#e 23 Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von Gießereiformen und -kernen durch Nischen einesGießereisandes mit einem Bindemittel aus Polyester mit noch reaktionsfähigen Hydroxyl-, Sulfhydryl- oder Aminogruppen und Isocyanaten sowie einem Lösungsmittel, Einformen und Aushärten bei Raumtemperatur, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die eingeformte Sandmischung mit Trimethylamin und Kohlendioxyd begast wird.
2o Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß dem Sand als Bindemittel ein ölmodifiziertes Alkydharz mit einem Äquivalentverhältnis der Polyalkohole zum Öl und zu Polycarbonsäuren größer als 2 : 1 : 1 zugesetzt wird0
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die eingeformte Sandmischung mit dampfförmigen Aminen begast wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sandmischung mit einem Gemisch vGn'2rimethylamin und Kohlendioxyd begast- wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e - Verfahren zum Herstellen k e n n z e i c h n e t , daß dem Harz ein Trockner in Form einer Lösung von Kobaltnaphthenat zugegeben wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Harz eine organische Siliziumverbindung zugegeben wird0