DE1769394B2 - Lösungsmittelhaltiges Phenolharzbindemittelgemisch, insbesondere für Formsand - Google Patents

Lösungsmittelhaltiges Phenolharzbindemittelgemisch, insbesondere für Formsand

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Description

40 erhalten worden ist Beim Aushärten dieser Polymerisate mit einem freie Radikale induzierenden Katalysator beträgt die Aushärtungszeit für Formen 16 Stunden bei 50oCund anschließend 24 Stunden bei 1200C
In der DE-AS 11 06 066 wird ein Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen aufweisenden Kunststoffen beschrieben, in dem Additionsprodukte von Alkylenoxiden an tert Butylphenolformaldehydharzen mit Polyisocyanaten oder mit Reaktionsprodukten aus harzartigen, mehrere aktive Wasserstoffatome enthaltenden Verbindungen und überschüssigem Polyisocyanat unter Formgebung umgesetzt werden. Die Aushärtung für Formen beträgt hier bei 1100C 4 Stunden oder 30 Minuten bei 180 bis 1900Q
Aus der US-PS 28 94 931 sind Gemische bekannt, die aus einem Polyhydroxyäthan eines Phenolaldehydharzes und einer hydroxymethylsubstituierter» Verbindung bestehen und durch vorzugsweise saure Katalysatoren zu sehr beständigen Schutzfilmen und Oberzügen härtbar sind. Die Aushärtungszeit beträgt dabei 15 Minuten bei 200° C
Gegenstand eines älteren Rechts (vgl. DE-PS 15 83 521) sind Harzmassen auf der Basis flüssiger oder lösungsmittellöslicher Phenolharze, die durch spezielle tertiäre Amine als Härtungskataiysatoren gekennzeichnet sind und eine Härtungszeit von 60 Sekunden bei Raumtemperatur haben.
Ebenfalls Gegenstand eines älteren Rechts (vgl. DE-AS 17 20 204) ist ein Verfahren zur Herstellung von Phenolaldehyd-Kondensaten, die als Bindemittel und in Formmassen Verwendung finden können.
Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß man durch Kombination einer Phenolharzkomponente mit einem definierten harzartigen Destillationsprodukt aus Nadelholz Bindemittelgemische mit besonders kurzen Verfestigungszeiten erhält
Die Erfindung betrifft daher ein lösungsmittelhaltiges Phenolharzbindemittelgemisch, insbesondere für Formsand, auf der Basis eines härtbaren Phenolharzes, als härtbare Phenolharzkomponente ein Kondensationsprodukt der allgemeinen Formel !enthaltend
C-(R4O)^H
45
Die bekannten, zur Herstellung von Gußformen und -kernen verwendeten Harzbindemittel müssen in der Regel bei hohen Temperaturen ausgehärtet werden, um die in Gießereibetrieben erforderlichen kurzen Härtungszyklen zu erreichen. Diese Aushärtung bei hoher Temperatur hat einen höheren Energiebedarf als die Aushärtung bei Raumtemperatur und führt außerdem häufig zur Entwicklung übelriechender oder sogar eo gesundheitsschädlicher Dämpfe.
So ist aus der UJi-PS 32 48 278 ein Verfahren zur Herstellung von durch Hitze härtbaren Polymerisaten bekannt, in denen die Polymerisatkomponente durch Umsetzen eines löslichen Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukts mit einer einen Oxiranring enthaltenden Verbindung, Alkylcnlhalogenhydrinen oder Alkylencarbonaten und Verestern des entstandenen Produkts
50 in der π einen Durchschnittswert von 0,2 bis 6 besitzt x, y und ζ ganze Zahlen von 1 bis 25 sind, die Reste Ri untereinander gleich oder verschieden sind und je ein Wasserstoff-, Fluor-, Chlor- oder Bromatom oder einen Kohlenwasserstoff bedeuten, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und je ein Wasserstoffatom, einen Kohlenwasserstoffrest oder einen halogensubstituierten Kohlenwasserstoffrest darstellen, und die Reste Ra untereinander gleich oder verschieden sind und je einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein harzartiges Destillationsprodukt, das bei der Trockendestillation von Nadelholz anfällt und einen Anfangssiedepunkt von mindestens 1500C, eine Viskosität bei 300C von mindestens 0,1 Pa · s und eine Säurezahl von mindestens 20 aufweist und gegebenenfalls zusätzlich ein Polyester- und/oder Polyätherharz in einer Menge bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Phenolharzkomponente, enthält
Das erfindungsgemäße Bindemittelgemisch weist bei praktischer Anwendung eine besonders kurze Verfestigungszeit auf im Vergleich zu bekannten Bindemitteln, die nur die Phenolharzkomponente der Formel I enthalten. Während ein Bindemittel ohne Nadelholzteerprodukt, z. B. ein Bindemittel, das nur die Phenolharzkomponente der Formel I enthält (vgl. US-PS 35 38 040) eine Verfestigungszeit von 2 Stunden und 30 Minuten hat, beträgt diese erfindungsgemäß nur 10 Minuten. Diese bedeutende Verkürzung ist für die ι ο einschlägige Industrie von großer praktischer Bedeutung.
Als Phenolharzkomponente im erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch sind Kondensationsprodukte der allgemeinen Formel I bevorzugt, in der π einen Durchschnittswert von 04 bis 3 besitzt und/oder x, yund ζ ganze Zahlen von 1 bis etwa 10 bedeuten.
Die erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgcmische können ml* einem organischen Polyisocyanat zu einem Polyureüiangemisch umgesetzt und dadurch ausgehärtet werden. Aus dem Polyurethangemisch kann das Lösungsmittel abgetrennt werden.
Durch Mischen des erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemisches mit Formsand und einem organischen Poiyisocyanat, wobei die Reihenfolge, in der die einzelnen Bestandteile zusammen gemischt werden, gleichgültig ist, lassen sich formbare Massen herstellen, die sich zu Sandgußformen und -kernen ausformen lassen, die nach dem Aushärten aus Formsand bestehen, der durch das ausgehärtete Polyurethanprodukt gebundetn und verfestigt ist
Die Phenolharzkompone/ile der /ormel I kann durch Umsetzen von
a) einem schmelzbaren, in einem org nischen Lösungsmittel löslichen Kondensationsprodukt eines Phenols J3 mit einem Aldehyd oder Keton, das Monomereinheiten mit reaktionsfähigen phenolischen Hydroxylgruppen enthält, und
b) einer zur Reaktion mit den phenolischen Hydroxylgruppen fähigen Verbindung, nämlich einer Verbindung mit einem Oxiranring im Molekül, einem Alkylenhalogenhydrin und/oder einem Alkylencarbonat, hergestellt werden. Man kann aber auch zuerst das Phenol mit der zur Reaktion mit phenolischen Hydroxylgruppen fähigen Verbindung umsetzen und das so modifizierte Phenol anschließend mit einem Aldehyd oder Keton kondensieren.
Geeignete Ausgangsverbindungen und Verfahren zur Herstellung der Kondensationsprodukte der Formel I sind in der US-PS 32 48 276 beschrieben. Das Phenol-Aldehyd- oder Phenol-Keton-Kondensationsprodukt muß in organischen Lösungsmitteln, z. B. Aceton, löslich sein und darf nicht bis zur unlöslichen sogenannten »C«-Stufe oder »Resit«-Stufe auskondensiert sein. Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte der Formel II sind z. B. besonders geeignet.
OH
(ID
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung geeigneter Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte sind Phenol selbst oder substituierte Phenole geeignet, wobei bei mindestens der Hälfte der Moleküle mindestens zwei der Ortho- und ParaStellungen des Phenolkerns für die Kondensationsreaktion frei, d.h. unsubstituiert sein müssen. Solche Phenolen haben die allgemeine Formel III
60
in der η einen Durchschnittswert von 0,2 bis 6 oder darüber hat.
Vorzugsweise ist das Phenol-Aldehyd-Kondensat ein Novolak, der mehr als ein MoI Phenol Aldehyd oder Keton enthält.
OH
(III)
in der Ri ein Wasserstoff-, Fluor-, Chlor- oder Bromatom oder
a) ein Alkyl- und Alkenylrest mit 1 bis 18 C-Atomen in einer beliebigen der möglichen isomeren Formen,
b) ein aiicyciischer Rest mit 5 bis 18 C-Atomen , wie der Cyclohexyl-, Cyclopentyl-, Methylcyclohexyl- oder Butylcyclohexylrest,
c) ein gegebenenfalls alkylsubstituierter Aryl- oder Arylalkylrest mit 6 bis 18 C-Atomen. z.B. der rhenyi-.ä-Mcihylbcnzyi-, Benzyl- oder Cumyl^si,
d) ein Oxoalkyi-, Oxoaikenyl-, Oxocycloalkyl-, Oxoaryl- oder Oxoaralkylrest oder
e) eine mit einem Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Arylalkylrest substituierte Carboxylgruppe ist.
Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sind bevorzugt
Beispiele geeigneter Phenole sind:
p-tert.-Butylphenol.p-Chlorphenol,
p-tert.-Hexylphenol.p-lsooctylphenol,
p-Phenylphenol, p-BenzylphenoI,
p-Cyclohexylphenol.p-Octadecylphenol,
p-Nonylphenol,p-/?-Naphthylphuiol,
p-iX-Naphthylphenoi.Cetylphenol,
p-Cumylphenol, p-Hydroxyacetophenon,
p- Hydroxybenzophenon,
ein mit Limonen alkyliertes Phenol,
ein mit ölsäure alkyliertes Phenol, sowie
die entsprechenden Ortho- und Metaderivate, wie
m-Butylphenol und o-Butylphenol, und Gemische dieser Phenole.
Die als Ausgangsverbindungen verwendeten Aldehyde oder Ketone dürfen keinen Rest enthalten, der die Kondensationsreaktion oder die anschließende Veretherung der phenolischen Hydroxylgruppen des Kondensats beeinträchtigt. Bevorzugt ist Formaldehyd, der in Form einer wäßrigen Lösung oder einer niedrigmolekularen polymeren Form, wie Paraformaldehyd oder Trioxan, verwendet werden kann. Geeignete Aldehyde enthalten vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatome, z. B. Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Benzaldehyd, Furfurol, 2-Äthylhexanal, Äthylbutyraldehyd, Heptaldehyd, Pentaerythrose, Glyoxal und Chloral.
Geeignete Ketone enthalten vorzugsweise 3 bis 9 Kohlenstoffatome, z. B. Aceton, Methyläthylketon, Diäthylketon, Methylbenzylketon, Methylcyclohexylketon, Diallylketon, Dichlormethylketon.
Das Verhältnis von Aldehyd oder Keton zu Phenol kann variiert werden, um Kondensate mit verschiedenen Molekulargewichten herzustellen. Die Viskosität des endgültigen Kondensationsproduktes kann durch
das Molekulargewicht des Phenol-Aldehyd- oder Phenol-Keton-Kondensationsproduktes gesteuert werden. Bei Verwendung eines mono- oder difunktionellen Phenols werden vorzugsweise 0,5 bis 1,0 Mol Aldehyd oder Keton pro Mol Phenol (oder oxyalkyliertem Phenol) eingesetzt Bei einem trifunktionellen Phenol beträgt die obere Grenze des Molverhältnisses von Aldehyd oder Keton zu Phenol vorzugsweise 0,85.
Zur Herstellung eines Novolaks wird die Oxoverbindung mit dem Phenol vorzugsweise in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Schwefel-, Salz- oder Oxalsäure, kondensiert, jedoch können auch basische Katalysatoren verwendet werden. In einigen Fällen ist überhaupt kein Katalysator erforderlich. Geeignete alkalische Katalysatoren sind Ammoniak, Amine und quartäre Ammoniumbasen. Bei Verwendung einer schwachen Säure als Katalysator können zur Beschleunigung der Reaktion anionische Netzmittel, wie Natriumalkylarylsulfonate, zugesetzt werden.
Zur Herstellung eines Rcsols, das zusätzlich zu den phenolischen Hydroxylgruppen Hydrc;aethy!gruppen enthält, wird zweckmäßigerweise mehr als ein Mol Oxoverbindung pro Mol Phenol (oder oxyalkyliertem Phenol), vorzugsweise in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, umgesetzt.
Im erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch sind Kondensationsprodukte bevorzugt, die weniger als 5%, vorzugsweise weniger als 0,5% der ursprünglich in dem Phenol-Aldehyd- oder Phenol-Keton-Kondensationsprodukt vorhandenen phenolischen Hydroxylgruppen enthalten. Deshalb werden die phenolischen Hydroxylgruppen vorzugsweise hydroxyalkyliert, indem man sie mit Verbindungen umsetzt, die einen Monooxiranring enthalten. Bevorzugt sind monomere Epoxide mit 1 bis 18 C-Atomen, z. B. Monoepoxide, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Cyclohexanoxid, 2,3-Epoxyhexan, Epichlorhydrin, Styroloxid, Allylglycidyläther, Methylglycidyläther, Butylglycidylsulfid, Glycidylämethylsulfon, Glycidylmethacrylat, und Glycidylallylphtha-IaL Dem Reaktionsgemisch können auch kleinere Mengen von Diepoxiden einverleibt werden, wie hllhlh
thylcyclohexancarboxylat, Dicyclopentadiendioxid, Limonendioxid, 4,4'-(Diglycidyl)-diphenylpropan und Vinylcydohexandioxid. Auch andere Epoxide sind geeignet, Alkylenoxide mit 2 bis 6 C-Atomen sind jedoch bevorzugt. Auch Gemische dieser Epoxide sind sehr geeignet.
Als Katalysatoren für diese Oxyalkylierung sind Alkali- oder Erdalkalihydroxide, wie Natrium-, Kalium-, Lithiu.n-, Calcium- und Bariumhydroxid, primäre, sekundäre oder tertiäre Amine, wie Methyl-, Dimethyl-.. Diäthyl-, Trimethyl-, Triäthyl-, Tripropyl-, Dimethylbenzyl-, Dimethylhydroxyäthyl-, Dimethyl-2-hydroxypropylamin, und/oder basische Alkalimetallsalze, z. B. Natriumacetat oder -benzoat, geeignet.
Zur Herstellung spezieller Kondensationsprodukte können Katalysatorkombinationen verwendet werden. Beispielsweise kann man einen Aminkatalysator, wie Triäthylamin, zur Anlagerung von 1 Mol Propylenoxid an jede der phenolischen Hydroxylgruppen verwenden und anschließend die Oxyalkylierung mit Äthylenoxid unter Verwendung eines Alkalimetallhydroxids, wie Natriumhydroxid, weiter fortsetzen. Die Oxyalkylierung wird in der Regel bei 50 bis 25O0C durchgeführt, wobei die Phenole vorzugsweise bei 50 bis 15013C1 die Kondensationsprodukte erst bei 150 bis 25O0C mit höheren Geschwindigkeiten oxyalkyliert werden. Bei der Umsetzung von höhermolekularen Harzen können zwar zur Verringerung der Viskosität Lösungsmittel verwendet werden, jedoch ist diese Maßnahme in der Regel nicht bevorzugt
Man kann die phenolischen Hydroxylgruppen der Phenole oder Phenolkondensationsprodukte auch mit Alkylenhalogenhydrinen unter Verwendung äquivalenter Mengen eines Alkalimetallhydroxids als Katalysator oxyalkylieren. Dafür geeignete AJkylenhalogenhydrine
ίο sind Äthylenchlor- oder -bromhydrin, Propylen-chlor- oder -bromhydrin, 23-Butylen-chlor- oder -bromhydrin, sowie Chlor- oder -brompropandiol.
Novolake kann man auch mit Alkylencarbonate^ wie Äthylencarbonat und Propylencarbonat, unter Verwendung eines Katalysators, wie Natrium- oder Kaliumcarbonat, oxyalkylieren.
Bei der Herstellung des Phenol-Aldehyd- oder Phennl-Keton-Kondensationsprodukts ist darauf zu achten, daß pro Molekül minde? t;ns eine Hydroxyalkyl-
_>o gruppe vorhanden ist Vorzugsweise wird pro Mol phenolischer Hydroxylgruppen mindestens 1 Mol Oxyalkylierungsmittei eingesetzt Häufig sind jedoch Produkte vorzuziehen, die durch Umsetzung mit mehreren Molen Oxyalkylierungsmitteln pro MoI phenolischer Hydroxylgruppen hergestellt worden sind, da sich die physikalischen Eigenschaften des daraus hergestellten Polyurethangemisches über die Ätherkettenlänge einstellen lassen. Auch die Hydroxylzahl des modifizierten PhenoI-AIdehyd-Kondensationsproduktes kann durch Regelung der Ätherkettenlänge eingestellt werden. Die Länge der Ätherketten beeinflußt weiterhin die Viskosität des Kondensationsproduktes sowie die physikalischen Eigenschaften der fließ- und formbaren Formsandmasse. Im allgemeinen sollen nicht mehr als 10 Mol Oxyalkylierungsmittei pro Mol phenolische Hydroxylgruppen verwendet werden. Gewünschtenfalls können jedoch bis zu 25 Mol Oxyalkylierungsmittei pro MoI phenolische Hydroxylgruppen angewendet werden.
Die als harzartige Destillationsprodukte für das erfindungsgemäße Phenolharzbindemittelgemisch geeigneten Nadelholzteere haben vorzugsweise eine Viskosität von mindestens 03 Pa · s bei .30°C und eine Säurezahl zwischen etwa 30 und etwa 8(i, außerdem sieden davon etwa 60 bis 90% unterhalb 350°C. Bei der trockenen Destillation (Schwelen) von Nadelholz wird das Nadelholz durch die Hitze verkohlt, die verdampften Produkte werden durch Kondensieren wiedergewonnen. Ein anderes geeignetes Verfahren zur Herstellung solcher Nadelholzteere besteht im Verkohlen von Nadelholz und Extrahieren der Produkte, wobei man fir.e wasserlösliche und eine lösungsmittellösliche Fraktion erhält, die anschließend zur Gewinnung des hochsiedender Nadelholzteers destilliert wird.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemisches wird die Phenolharzkomponente der Formel I zusammen mit dem harzartigen Desiillationsprodukt >nit einem geeigneten organischen Lösungsmittel verschnitten. Geeignete Lösungsmittel sind
bo aromatische Kohlenwasserstoffe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Benzol, Toluol, Xylol, Äthylbenzol, Diäthylbenzol und/oder Monochlorbenzol. Weitere geeignete Lösungsmittel sind die Monoester-monoäther von Alkyiuiglykolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffato-
men, wie Äthylglykol, Diäthylenglykol, Propylenglykol und Butylenglykol, d. h. Diäthylenglykolacetat, Diäthylenglykolmethylätheracetat, Diäthylenglykolbutylätheracetal, Äthylenglykolacetat und/oder Äthylenglykolbu-
tylätheracetat.
Zusätzlich können auch noch Hilfülösungsmittel verwende! werden, z. B. aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Oktan, Petroläther, Petroleum und Naphtha. Die Harzkomponenten werden mit soviel Lösungsmittel vermischt, daß eine gleichmäßige homogene Mischung entsteht. Die Mischzeit beträgt in der Regel 30 Minuten bis 3 Stunden, vorzugsweise I bis 2 Stunden.
Auf IOO Gewichtsteile der Harzkomponenten werden in der Regel 20 bis 60 Gewichtsteile, vorzugsweise etwa 25 bis 50 Gewichtsteile Lösungsmittel verwendet. Das Gewichtsverhältnis von Phenolharzkornponente zu harzartigem Destillationsprodukt kann bis zu 10 betragen, vorzugsweise liegt es zwischen etwa 0,1 und 5.
Die erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemische besitzen in der Regel eine Viskosität von etwa 0,02 Ui!) 0,i Pa · s bei 30"C und eine Reakuonsiähigkeitsza'ni von etwa 80 bis 160.
Zum Härten der erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemische können verschiedene organische Polyisocyanate verwendet werden, z. B. 2,4-Tolylendiisocyanat und/oder 2,6-Tolylendiisocyansit. Besonders bevorzugt sind die im Handel erhältlichen Gemische dieser Verbindungen. Andere geeignete Polyisocyanate sind Methylen-bis-(4-phenylisocyanat). n-Hyldiisocyanat, 1,5-Naphthalindiisocyanat. 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 2,4,6-Tolylentriisocyanat und 4,4',4"-Triphenylmethantriisocyanat. Höhere Isocyanate stehen in Form der flüssigen Reaktionsprodukte von Diisocyanaten mit Polyalkoholen oder Polyaminen zur Verfügung. Außerdem können Isothiocyanate und deren Gemische, sowie zahlreiche technische oder rohe Polyisocyanate, die im Handel erhältlich sind, verwendet werden. Besonders bevorzugt <:ind Polyaryl-
polyisocyanate der allgemeinen Formel IV
NCO
* - CX,
NCO
R5
~f- -H c X2 -
W R5
NCO
WY
(IV)
in der R5 ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom, ein Alkyl- oder Alkoxyrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, X ein Wasserstoffatom, ein Ci _ 10-Alkyl- oder der Phenylrest ist und π einen Durchschnittswert von mindestens I. vorzugsweise von I bis 3 hat.
Ein bevorzugtes Beispiel ist Polymethylenpolyphenylisocyanat.
Gelegentlich ist es erwünscht, die Phenolharzkomponente und das harzartige Destillationsprodukt mit mindestens einer weiteren, Hydroxylgruppen enthaltenden, polymeren Verbindung zu mischen, um die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemisches weiter variieren zu können. Die Harzkomponenten sollen jedoch mindestens 50 Gewichtsprozent der gesamten Hydroxylgruppen enthaltenden Bestandteile ausmachen. Geeignet sind beispielsweise Polyester- und/oder Polyätherharze.
Geeignete Polyesterharze erhält man durch Reaktion eines meh; fertigen Alkohols mit einer Carbonsäure, einem Carbonsäureanhydrid, Carbonsäureester oder Carbonsäurehalogenid.
Geeignete Polyätherharze erhält man durch Umsetzen eines mehrwertigen Alkohols oder einer Polycarbonsäure mit einem monomeren 1,2-Epoxid, das nur eine 1.2-Epoxygruppe besitzt.
Als Hilfskomponenten sind z. B. folgende Gemische geeignet:
Harz Bestandteile
C
D
l,4,5,6,7,7-Hexachlor-bicyclo-(2.2.1)-5-hepten-2,3-dicarbonsäure
Trihydroxymethylpropan
Adipinsäure
Trihy droxy methylprnpan
Polypropylenglykol Mw: -2000
lA5,6,7,7-Hexachlor-bicyclo-(2.2.1)-
5-hepten-2,3-dicarbonsäure
Glycerin
Adipinsäure
Adipinsäure
Glycerin
Trihydroxymethylpropan Propylenoxid
Trihydroxymethylpropan
Adipinsäure
Phthalsäureanhydrid
Mol Säurezahl Hydrowl-
zahl
6 \
.2 ί
6
10
7,6
3
5
<1
5-hepten-2,3-dicarbonsiiure
365
504
265
640
392
435
202
Besonders geeignete Gemische erhält man, wenn man dem Reaktionsgemisch während oder vorzugsweise nach der Herstellung der modifizierten Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukte und vor der Zugabe des Oxyalkylierungsmittels einen mehrwertigen Alkohol einverleibt. Für diesen Zweck geeignete mehrwertige A'!:ohole sind Glycerin, Sorbit, Mannit, Pentaerythrit, Trirr.'ethylolpropan und Trimethyloläthan.
Zum Aushärten der erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemische zu Polyurethanharzbindemitteln wird das erfindungsgemäße Bindemittelgemisch vorzugsweise mit soviel Polyisocyanat versetzt, daß das Molverhältnis der Isocyanatgruppen zur Gesamtzahl der mit dem Isocyanat reaktionsfähigen Gruppen etwa I beträgt. Das Verhältnis von erfindungsgemäßem Phenolharzbindemittelgemisch zu Polyisocyanat wird in der Regel so gewühlt, daß im Gemisch 100 bis 115 Molprozent Isocyaniätgruppen. bezogen auf damit reaktionsfähige Gruppen, vorhanden sind, so daß ein genügender Isocyariatüberschuß vorhanden ist, mit dem die geringen Mengen Wasser reagieren können, die gegebenenfalls im Gemisch vorhanden sind.
Zur Herstellung von Gußformmassen wird Formsand in einem herkömmlichen Kollergang oder anderen geeigneten Mischer mit den erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemischen versetzt und etwa 1 bis 10, vorzugsweise etwa 1 bis 5 Minuten, vermischt. Die Sandkörnchen überziehen sich dabei mit den Harzkomponenten. Anschließend setzt man das Polyisocyanat zu uM mischt weitere I bis 5 Minuten, vorzugsweise etwa 2 bis 3 Minuten, durch. Inder Regel verdampft ein Teil des Lösungsmittels im Kollergang. Die so erhaltene fließbare Formmasse wird dem Mischer entnommen und in die gewünschte Form gebracht.
Wahlweise kann die Formsandmasse in einem unter der Bezeichnung »Slinger« bekannten Mischer hergestellt werden, der aus zwei Schneckenförderern, die an der gleichen Stelle in einen dritten Schneckenmischförderer münden, besteht. F.in Teil des Formsandes und das erfindungsgemäße Phenolharzbindemittelgemisch werden in den einen der beiden Schneckenförderer eingespeist, der Rest des Formsandes und das als Härtungsmittel dienende Polyisocyanat in den anderen. Die beiden Schneckenförderer entladen den mit erfindungsgemäßem Bindemittelgemisch bzw. Härtungsmittel überzogenen Sand in den dritten Schnekkenmischförderer, wo alle Bestandteile der Formmasse innig miteinander vermischt werden. Die dabei erhaltene fließbare Formmasse wird dann in die gewünschte Form entladen.
Die Bestandteile der Formmasse werden dabei in einem solchen Mengenverhältnis gemischt, daß das bei der Umsetzung des erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemisches mit dem Polyisocyanat entstehende Polyurethanbindemittel etwa I bis 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa I bis 2,5 Gewichtsprozent, bezogen auf den in der Formmasse enthaltenen Formsand, ausmacht.
Aus diesen fließbaren Formsandmassen lassen sich Gußformen und Gußformkerne auf einfache Weise herstellen, indem man die fließbare Formmasse einfach bei Raumtemperatur, d. h. etwa 30°C, aushärten läßt. Es können jedoch auch höhere und niedrigere Härtungstemperaturen angewendet werden, z. B. etwa 10 bis etwa 100° C oder darüber.
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Das Beispiel 1 gibt die Herstellung verschiedener Phenolharzkomponenten wieder, die Beispiele 2 bis 7 beziehen sich auf die Bindemittelgemische.
Beispiel Kondensationsprodukt
In einem mit einem Heizmantel versehenen Reaktor werden 3000 Gewichtsteile Phenol. 13 Gewichtsteile Oxalsäure als Katalysator und 6 Gewichtsteile eines Netzmittels auf 100°C erhitzt. Anionische Netzmittel vom Typ der Alkylarylsulfonate sind bevorzugt. Das auf 100°C erhitzte Gernisich wird mit 1110 Gewichtsteilen einer 37ηΓ0Ζ£ηΐ!σ£η
wäßricren
versetzt, wobei die Formaldehydlösung so schnell zugegeben wird, da:3 das Gemisch durch die Reaktionswärme unter starkern Rückfluß am Sieden gehalten wird.
Nach beendeter Formaldehydzugabe wird das Reaktionsgemisch weitere 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt,
dann bei 1800C entwässert. Das nicht umgesetzte Phenol wird bei 200° C und 66 mbar abdestilliert. Man erhält 2030 Gewichtsteile Kondensationsprodukt, die im Reaktionsgefäß mit 7,2 Gewichtsteilen Natriumhydroxid, dann mit 878 Gewichtsteilen Äthylenoxid, flüssig oder dampfförmig, versetzt werde". Die Temperatur im Reaktionsgefäß wird während der ersten zwei Stunden bei 1900C gehalten, worauf man sie bis zum Ende der Zugabe auf 200 bis 220° C steigen läßt. Das erhaltene Kondensationsprodukt hat eine Hydroxylzahl von 370 und eine Gardner-Viskosität bei 50° C von etwa 2000 Sekunden.
Phenol-Keton-Kondensationsprodukt2
Dieses Produkt wird wie das Kondensationsprodukt 1 hergestellt, indem man 3000 Teile Phenol und 820 Teile Aceton unter Rückfluß 4 Stunden in Anwesenheit von 10 Teilen Schwefelsäure als Katalysator und 10 Teilen Alkylbenzolsulfonat-Metzmittel erhitzt. Nach dem Entwässern und der Abtrennung des überschüssigen Phenols wird das Phenol-Aceton-Kondensationsprodukt mit 10 Teilen Natriumhydroxid, dann mit 900 Teilen Äthylenoxid versetzt und auf 180 bis 220° C erhitzt Das erhaltene Kondensationsprodukt besitzt eine Hydroxylzahl von 310.
Die Eigenschaften der Kondensationsprodukte 1 und 2 können durch Variieren des Verhältnisses von Äthylenoxid zu phenolischen Hydroxylgruppen und durch Ändern des Verhältnisses von Phenol zu Aldehyd oder Keton im Grundkondensat beträchtlich verändert werden. Bei den Kondensationsprodukten 3 bis 6 wird das Verhältnis von Äthylenoxid zu phenolischen Hydroxylgruppen zwischen 1,50 und 3,0 variiert, während das Verhältnis von eingesetztem Phenol zu Aldehyd im Grundkondensat bei 3 :2 gehalten wird. Bei dem Kondensationsprodukten 7 bis 9 wird das Verhältnis von eingesetztem Phenol zu eingesetztem Aldehyd auf 5 :4 erhöht, während das Äthylenoxidverhältnis zwischen 1,25 und 1,72 variiert. Der Einfluß dieser Änderungen auf die Viskosität des Kondensa-
12
tionsproduktes sowie seine Hydroxylzahl sind aus Tabelle I zu ersehen. Alle anderen Verfahrensbedingungen bei der Herstellung der Kondensationsprodukte 3
Tabelle I
bis 9 sind gleich denjenigen, die bei der Herstellung von Kondensationsprodukt 1 angewendet wurden.
Konoensations-
produkt Nr.
Verhältnis
Phenol/Aldehyd
im Grundkondensat
Verhältnis
Äthylenoxid/Hydro
xylgruppen
Hydroxylzahl Viskosität,
Gardner-
Sekunden
I 3/2 1,0 376 2 000
3 3/2 1,50 339 335
4 3/2 2,0 301 52
5 3/2 2,5 267 23
6 3/2 3,0 250 13,7
7 5/4 1,25 340 10 500
8 5/4 1,50 320 2 200
9 5/4 1.72 292 545
Die Viskositätswerte und Hydroxylzahlen der Kondensationsprodukte lassen sich auch dadurch ändern, daß man verschiedene Alkylenoxide verwendet, wobei sowohl die Ketienlänge des Grundkondensats als auch die Länge der Alkylenoxidseitenketten konstant gehalten wird. Die Kondensationsprodukte 10, 11 und 12 werden analog Kondensationsprodukt 5 hergestellt, wobei abweichend davon das Äthylenoxid ganz oder teilweise durch Propylenoxid ersetzt wird. Die Hydro-
Tabelle II
xylzahlen und Viskositätswerte der auf diese Weise erhaltenen Kondensationsprodukte sind in Tabelle Il zusammengestellt, in der zum Vergleich auch die entsprechenden Werte des Kondensationsprodukts 5 aufgeführt sind. Weiterhin findet sich in Tabelle Il ein Kondensationsprodukt 13, das analog den vorstehend beschriebenen Kondensationsprodukten, jedoch unter Verwendung anderer Mengenverhältnisse der Ausgangsverbindungen hergestellt worden ist.
Konden Verhältnis Verhältnis Alkylenoxid/ Hydroxyl Viskosität,
sations- Phenol/Aldehyd im Hydroxylgruppen zahl Gardner-Sekunden
produkt Nr. Grundkondensat
5 3/2 + 2,5 Äihylenoxid 267 23
10 3/? 2,0 Äthylenoxid 256 21
+ 0,5 Propylenoxid
11 3/2 1,73 Äthylenoxid 257 19
+ 0,76 Propylenoxid
12 3/2 2,5 Propylenoxid 244 31
13 4/3 3,5 Äthylenoxid 200 2,5 Pa · s bei 30 C
+ 3,5 Propylenoxid
Kondensationsprodukt 14
Es wird ein Alkylenhalogenhydrin als Oxyalkylierungsmittel verwendet Ein 5 Liter fassender Dreihalskolben wird mit 520 g eines Phenol-Aldehyd-Kondensationsproduktes, das wie Kondensationsprodukt 1 hergestellt worden ist, und mit 600 g Äthanol beschickt und mit 880 g 37prozentiger Natronlauge versetzt Die Lösung wird auf 800C erhitzt, innerhalb einer Stunde mit 443 g Äthylenchlorhydrin versetzt und unter Rückfluß erhitzt, bis sie keine phenolischen Hydroxylgruppen mehr enthält Der Alkohol wird abdestilliert, das Produkt wird mit heißem Wasser salzfrei gewaschen. Der Rückstand wird durch Erhitzen auf 1500C unter vermindertem Druck getrocknet
Kondensationsprodukt 15
312 g des zur Herstellung von Kondensationsprodukt 1 verwendeten PhenoI-AJdehyd-Kondensats, 1267 g
Äthylencarbonat und 1,5 g Natriumcarbonat werden gemischt und in einem Stickstoffstrom auf 170 bis 180° C erhitzt. Es entwickelt sich Kohlendioxid. Nach 6 Stunden ist das Produkt frei von phenolischen Hydroxylgruppen und besitzt eine Hydroxylzahl von 357.
Kondensationsprodukt 16
312 g des zur Herstellung des Kondensationsprodukts 1 verwendeten Phenol-Aldehyd-Kondensats, 290 g Propylencarbonat und 1,5 g Kaliumcarbonat werden gemischt und im Stickstoffstrom 12 Stunden auf 170 bis 180° C erhitzt Es entwickelt sich CO2- Das Produkt ist frei von phenolischen Hydroxylgruppen und besitz' eine Hydroxylzahl von 338.
Kondensationsprodukt 17
1 Mol Phenol wird mit 2 Mol Äthylenoxid umgesetzt. 364 Teile des so erhaltenen oxyäthyüerten Produktes
werden mit 20 Teilen einer 37prozentigen wäßrigen Formaidehydlösung und 4,3 Teilen konzentrierter wäßriger Salzsäure vermischt und unter Rückfluß erhitzt, bis keine Carbonylgruppe mehr vorhanden sind. Das Produkt wird unter vermindertem Druck bei 1800C abgestreift. Das Endprodukt (341 Teile) besitzt eine Hydroxylzahl von 253.
Kondensationsprodukt 18
40 Teile Natriumhydroxid werden in 470 Teilen Wasser gelöst, mit 116 Teilen Propylenoxid und 263 Teilen eines Phenol-Aldehyd-Kondensats versetzt, das durch Umret/.en von I Mol Phenol mit 3 Mol Formaldehyd und anschließendes Entwässern bis auf einen Feststoffgehalt von etwa 70 Gewichtsprozent hergestellt worden ist. Man läßt das Gemisch 16 Stunden bei etwa 400C reagieren, worauf es praktisch kein Propylenoxid mehr enthält. Das Natriumhydroxid wird mit 60 Teilen Essigsäure neutralisiert, das Wasser wird azeotrop mit Benzol unter vermindertem Druck abdestilliert. Das Natriumacetat fällt aus dem Harz-Benzolgemisch praktisch vollständig aus. Das Benzol wird durch Trocknen unter vermindertem Druck entfernt. Das so erhaltene hydroxyalkylierte Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukt ist ein hochviskoses, halbfestes Produkt.
Beispiel 2
35 Gewichtsteile des Kondensationsproduktes Nr. 5 des Beispiels 1, 45 Gewichtsteile eines Nadelholzteerproduktes, das durch trockene Destillation von Nadelholz hergestellt worden ist und einen Anfangssiedepunkt von 1500C, eine Viskosität von 0,7 Pa ■ Sekunde bei 300C und eine Säurezahl von 56 besitzt, werden mit 10 Teilen Xylol, 10 Teilen Diäthylenglykol und 1,5 Teilen Triäthylamin vermischt. Das erhaltene Gemisch wird mit 6667 Teilen Formsand versetzt und in einem herkömmlichen Kollergang zwei Minuten vermischt. Dann wird soviel Polymethylenpolyphenylisocyanat zugesetzt, daß pro Hydroxylgruppe im Harz 1,1 Isocyanatgruppen vorhanden sind. Es wird nochmals 2 Minuten durchgemischt. Das so hergestellte Gemisch wird dem Kollergang entnommen und sofort die Verfestigungszeit (»deep-set time«) bestimmt. Dafür gibt man einen Teil der Formmasse in einen Eimer und steckt ein Thermometer hinein. Ais Meßwert wird diejenige Zeit angegeben, nach der sich das Thermometer nicht mehr tiefer in die Formmasse hineindrücken läßt. Man erhält eine Verfestigungszeit von 10 Minuten.
Eine Minute nach der Entnahme aus dem Kollergang wird die Formmasse zu Forrp.körpern ausgeformt, die bei Umgebungstemperatur, d. h. etwa 300C, 24 Stunden ausgehärtet werden. Nach dem 24stündigen Aushärten werden die Formkörper geprüft: sie haben eine Zugfestigkeit von 10,7 bis 13,5 bar und eine Ritzhärte von 90 bis 95. Der Ritzhärtetest wird gemäß eines »Diertert Nr. 373 Testers« in »The Foundry Sand Handbook«, 7. Aasgabe, Veröffentlichung Nr. 12 der American Foundry Society durchgeführt. Formen und Kerne mit einer Ritzhärte von 75 sind in der Gießerei-Industrie brauchbar.
Beispiel 3
35 Teile des Kondensationsproduktes Nr. 5 und 45 Gewichtsteile des in Beispiel 2 verwendeten Nadelholzteerproduktes werden mit 10 Teilen Xylol, 10 Gewichtsteilen Diäthylenglykolacetat und 4 Gewichtsteilen Kobaltnaphthenat gemischt, in einem Kollergang mit 6667 Gewichtsteilen Formsand versetzt und 2 Minuten vermischt. Das erhaltene Gemisch wird anschließend mit soviel Polymethylenpolyphenylisocyanat versetzt, daß das Verhältnis vo., vorhandenen Isocyanatgruppen zur Gesamtzahl der Hydroxylgruppen in den Harzkomponenten 0,9 beträgt, und dann wird 2 Minuten durchgemischt. Die Formmasse wird aus dem Kollergang entommen und sofort zur Herstellung von Formkörpern verwendet. Die Formkörper werden bei Umgebungstemperatur 24 Stunden ausgehärtet. Danach beträgt ihre Zugfestigkeit 7,4 bis 9,! bar und ihre Ritzhärte 75 bis 80. Die Verfestigungszeit dieser Formmasse beträgt 20 Minuten.
B e i s ρ i e 1 4
30 Gewichtsteile des Kondensationsproduktes Nr. 5 und 50 Teile des in Beispiel 2 verwendeten Nadelholzteerproduktes werden mit 10 Teilen Xylol und 10 Gewichtsteilen Diäthylenglykolacetat 2 Stunden vermischt. Das erhaltene Gemisch besitzt einen pH von 4.9 und eine Viskosität von 0,148 Pa · s bei 25°C und wird in einem Kollergang 2 Minuten mit 6667 Teilen Formsand gemischt. Dann setzt man soviel Polymethylenpolyphenylisocyanat zu, daß das Verhältnis von Isocyanatgruppen zur Gesamtzahl der Hydroxylgruppen in den Harzkomponenten des Gemisches 1,1 beträgt. Man mischt weitere 2 Minuten durch und entnimmt die erhaltene Formmasse dem Kollergang. Null, 5 bzw. 10 Minuten nach der Entnahme stellt man aus der Formmasse Formkörper her, die 24 Stunden bei Umgebungstemperatur bzw. etwa. 300C ausgehärtet werden, worauf man ihre Zugfestigkeit bestimmt. Man erhält folgende Werte:
Wartezeit vor dem
Ausformen
Zugfestigkeit bar
10
18,0-19,4 17,6-18,1 16,0-16,8
Die Ritzhärte der Formkörper beträgt 90 bis 95, die Verfestigungszeit der Formmasse etwa 60 Minuten.
Beispiel 5
10 Teile des Kondensationsprodukis Nr. 5, 50 Teil, des in Beispiel 2 verwendeten Nadelholzteerprodukts und 10 Teile eines Polyesterharzes, das durch Umsetzen vor. 2 Mo! Trihydroxyir.etkyipropar, mit ! Mo!
Hexachiorendomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid und anschließende Verringerung der Säurezahl auf 25 hergestellt worden ist, werden mit 20 Teilen Xylol und 10 Teilen Diäthylenglykolacetat 2 Stunden bei 80° C vermischt Das erhaltene Gemisch wird mit 6667 Teilen Formsand in einem Kollergang 2 Minuten lang vermischt, dann mit soviel Polymethylenpolyphenylisocyanat versetzt, daß das Verhältnis der im Gemisch vorhandenen Isocyanatgruppen zur Gesamtzahl der Hydroxylgruppen in den Harzkomponenten 1,1 beträgt; man mischt 2 Minuten durch. Die erhaltene Formmasse wird dem Kollergang entnommen. Die Formmasse besitzt eine Verfestigungszeit von 1 Stunde und 30 Minuten. Aus der Formmasse werden nach verschiedenen langen Wartezeiten ab der Entnahme aus dem Kollergang Formkörper hergestellt, die bei Umgebungstemperatur (etwa 300Q 24 Stunden ausgehärtet
werden, worauf ihre Zugfestigkeit bestimmt wird. Man erhält folgende Werte:
Wartezeit vor dem Zugfestigkeit
Ausformen
bar
0 20,4-23,0
5 19,0-19,2
10 17,8-18,5
20 14,8-17,3
30 14,6-16,0
Die Ritzhärte beträgt 95. Beispiel 6
Ein Kondensationsprodukt, das im Durchschnitt 4 Phenolreste auf 3 Methylengruppen enthält und analog Kondensationsprodukt 13 hergestellt worden ist, wird
mit dem in Beispiel 2 verwendeten Nadelholzteerpro dukt, Xylol und Diäthylenglykolacetat in verschiedener Mischungsverhältnissen vermischt Man stellt 3 ver schiedene Harz-Lösungsmittel-Gemische her, die je weils mit 6667 Teilen Formsand in einem Kollergang ί Minuten vermischt werden. Dann wird jeweils sovie Polymethylenpolyphenylisocyanat zugesetzt, daß da! Verhältnis der Isocyanatgruppen zur Gesamtzahl der ir den Harzkomponenten des Gemisches vorhandener
ίο Hydroxylgruppen 1,1 beträgt, und mischt 2 Minuter durch. Die Formmasse wird dem Kollergang entnommen, die Verfestigungszeit wird bestimmt In verschiedenen Zeitabständen (Wartezeiten) nach dem Entnehmen aus dem Kollergang werden Formkörper herge-
ι s stellt, die jeweils 24 Stunden bei Umgebungstemperatur (etwa 300C) ausgehärtet werden, worauf man ihre Zugfestigkeit und Ritzhärte bestimmt Die Mengenverhältnisse der einzelnen Komponenten und die Eigenschaften der dabei erhaltenen Formmassen bzw. der aus
>u diesen hergestellten Formkörper sind in Tabelle II! aufgeführt
Tabelle III
A B C
Gewichtsteile
Kondensationsprodukt 37 30 20
Nadelholzleerprodukt 33 40 50
Xylol 20 20 20
Diäthylenglykolacetat 10 10 10
Verfestigungszeit, Std. 1,08 1,17 1,5
Wartezeit vor dem Ausformen Zugfestigkeit, bar
10 15 20 30 Ritzhärte
18,3-19,4 18,1-17,3 17,6-16,7 15,0-13,9 12,5-10,9 95 18,3-18,8 17,6-19,2 15,2-15,1 13,7-16,2 11,7-10,2 90-95
18,5-16,7 17,6-15,9 16,0-16,2 15,5-16,6 13,4-14,8 95
Beispiel 7
50 Teile des Kondensationsprodukts Nr. 13, das durchschnittlich 4 Phenylreste auf 3 Methylengruppen und 7 Alkylenoxideinheiten pro phenolische Hydroxylgruppe enthält, 10 Teile des in Beispiel 5 verwendeten Polyesterharzes und 10 Teile eines Nadelholzteerproduktes (hergestellt durch Verkohlen von Nadelholz, Auftrennen des dabei destillierten Produkts durch Lösungsmittelextraktion in eine wasserlösliche Fraktion und eine lösungsmittellösliche Fraktion, anschließende Destillation der lösungsmittellöslichen Fraktion, wobei die zwischen 170 und 350"C übergehende Fraktion mi aufgefangen wird), das bei 30° C eine Viskosität von 0,54 Pa ■ s sowie eine Säurezahl von 43 besitzt, werden mit 20 Teilen Naphtha mit hohem Flammpunkt und 10 Teilen Diäthylenglykolmonomethylätheracetat gemischt. Dieses Gemisch wird in einem Kollergang tr. herkömmlicher Bauart mit 6667 Teilen Formsand zwei Minuten vermischt. Dann setzt man 35,4 Teile Polymethylenpolyphenylisocyanat zu, mischt nochmals 2 Minuten durch und entnimmt die Formmasse dem Kollergang. Die Verfestigungszeit beträgt 1 Stunde und 30 Minuten. Nach verschiedenen Wartezeiten ab der Entnahme aus dem Kollergang werden Formkörper aus der Formmasse hergestellt. Die Formkörper werden bei Umgebungstemperatur (300C) 24 Stunden ausgehärtet, worauf man ihre Zugfestigkeit bestimmt. Man erhält folgende Werte:
Wartezeit vor dem Ausformen
Zugfestigkeit bar
5 16,6
10 15,9
20 13,4
30 11.9
Die Ritzhärte beträgt 95.
909 527/14
Als Formsand wird jeweils »Manley 515 foundry sand« verwendet, der ein rundkörniger Sand mit einer »American Foundry Society Number« von 68 und folgender Siebanalyse ist;
Gewichtsprozent
Rückstand auf einem Sieb mit einer
lichten Maschenweite von:
0,42 mm 2,7
0,297 mm 14,8
0,21 mm 30,0
0,149 mm 32,0
0,105 mm 15,8
0,074 mm 3,7
0,053 mm 0,8
passiert ein Sieb mit einer lichten 0,2
Maschcnweiie von 0,053 mm
Die Umsetzung der erfindungsgemäßen Phenolharzbindemittelgemische mit den organischen Polyisocyanaten zu Polyurethanen kann gewünschtenfalls mit Hilfe geeigneter Katalysatoren beschleunigt werden. Zu diesem Zweck können beliebige der bekannten Katalysatoren tür Reaktionen mit Isocyanat verwendet werden, jedoch am besten Verbindungen mit bis zu 20 C-Atomen im Molekül, ζ. B. Trialkylamine, wie Trimethylamin, Triethylamin, Diäthylentriamin und Tetrame- thylbutylbutandiamin, Morpholinverbindungen, wie N-Methylmorpholin, N-Acetylmorpholin und 4,4'-Dithiomorpholin, sowie tertiäre Amine, wie Diäthyläthanolamin, Methyldiäthanolamin, N-Diäthylaminoessigsäure, Methylaminodipr&pionsäure,
: s N-Methyldipropylentriamin und Dimethylpiperazin. Bevorzugt sind Triäthylamin und Tetramethylguanidin. Auch Antimonverbindungen, wie Antimopcaprylat, Antiminnaphthenat und Antimon-III-chlorid, Zinnverbindungen, wie Dibutylzinndilaurat, Tri-n-octylzinnoxid, Dizinnhexabutyl, Tributylzinnphosphat oder Zinn-IV-chloriu, sind geeignet

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Lösungsniittelhaltiges Phenolharzbindemittelgemisch, insbesondere für Formsand, auf der Basis s eines härtbaren Phenolharzes, als härtbare Phenolharzkomponemte ein Kondensationsprodukt der allgemeinen Formel I enthaltend
io
i5
(D
Ri
in der η einen Durchschnittswert von 0,2 bis 6 besitzt, x,yund ζganze Zahlen von 1 bis 25 sind, die Reste Ri untereinander gleich oder verschieden sind und je ein Wasserstoff-, Fluor-, Chlor- oder Bromatom oder einen Kohlenwasserstoff bedeuten, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und je ein Wasserstoffatom, einen Kohlenwasserstoffrest oder einen halogensubstituierten Kohlenwasserstoff rest darsi eilen, und die Reste R« untereinander gleich oder verschieden sind und je einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten, dadurch gekennzeichnet, daß es ein harzartiges Destillationsprodukt, das bei der Trockendestillation von Nadelholz anfällt und einen Anfangssiedepjnkt von mindestens 1500C, eine Viskosität bei 30° C von mindestens 0,1 Pa · s und eine Säurezahl von mindestnes 20 aufweist, und gegebenenfalls zusätzlich ein Polyester- und/oder Polyätherharz in einer Menge bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Phenolharzkomponente, enthält.
2. Phenolharzbindemittelgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das harzartige Destillationsprodukl eine Viskosität von mindestens 03Pas bei 3O0C und eine Säurezahl von etwa 30 bis etwa 80 hac und davon 60 bis 90% unter 3500C sieden.
3. Phenolharzbindemittelgemisch nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 10, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichtsteile harzartiges Destillationsprodukt je Gewichtsteil Phenolharzkomponente enthält.
30
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052712B4 (de) * 2008-11-14 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Bindemittelzersetzung von Sandkernen

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE790459A (fr) * 1971-10-26 1973-04-24 Hooker Chemical Corp Liants pour agregats de fonderie
DE2440375A1 (de) * 1974-08-23 1976-03-04 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von giessereikernen und -formen
WO1979000354A1 (en) * 1977-12-07 1979-06-28 Fordath Ltd Improvements relating to foundry binders
US4273700A (en) * 1979-10-17 1981-06-16 Reichhold Chemicals, Incorporated Polyol resin binder compositions and process
PT2052798E (pt) * 2008-11-25 2012-01-24 Huettenes Albertus Composições ligantes de fenol aldeído resol alcalino

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2308498A (en) * 1939-04-28 1943-01-19 Devoe & Raynolds Co Inc Process for formation of ester bodies
US2391368A (en) * 1943-03-30 1945-12-18 Hercules Powder Co Ltd Resin composition
US2948694A (en) * 1958-11-10 1960-08-09 Devoe & Raynolds Co Vinsol-epoxy compositions
DE1248928B (de) * 1961-04-03 1967-08-31 Deering Milliken Research Corporation, Spartanburg, S. C. (V. St. A.) Verfahren zur Herstellung von Formoder Gießkörpern
US3316140A (en) * 1963-04-03 1967-04-25 Dow Chemical Co Thermosetting resins prepared by reacting formaldehyde with the reaction product of a phenol with chloromethylated diphenyl oxide
NO116563B (de) * 1964-07-28 1969-04-14 Ppg Industries Inc

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052712B4 (de) * 2008-11-14 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Bindemittelzersetzung von Sandkernen

Also Published As

Publication number Publication date
GB1224567A (en) 1971-03-10
BE715320A (de) 1968-11-18
DE1769394A1 (de) 1972-03-09
US3499861A (en) 1970-03-10
FR1565257A (de) 1969-04-25
NL6806093A (de) 1968-11-20
NL156943B (nl) 1978-06-15

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