DE1804138B1 - Verfahren zum Haerten harzgebundener Kerne und Formen - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aushärten von Kernen und Formen für Gießereizwecke aus einer isocyanatpolyesterhaltigen Sandmischung bei Raumtemperatur.
• Es sind zahlreiche Bindemittel bekannt, die unter der Einwirkung von Katalysatoren oder von außen zugeführter Wärme aushärten. Bei der Herstellung von Gießereikernen und -formen auf Basis von Sandmischungen mit warmaushärtenden Bindemitteln haben sich in den letzten Jahren das sogenannte Hot-Box-Verfahren und das bekannte Maskenformverfahren sehr bewährt. Bei diesen Verfahren werden warmaushärtende Bindemittel enthaltende Formstoffmischungen in beheizten Kernkästen oder Modellen ausgehärtet bzw. verfestigt.
• Der Nachteil beider Verfahren besteht darin, daß sie abgesehen von den Energiekosten beheizbare Formwerkzeuge erfordern, die aus hochwertigen Metallegierungen bestehen müssen und daher erhebliche Kosten verursachen. Des weiteren beeinträchtigt die nur schwer zu beherrschende Wärmeausdehnung der Formwerkzeuge die Maßhaltigkeit der nach diesen Verfahren hergestellten Kerne und Formen.
• Um die mit der Verwendung warmaushärtender Bindemittel verbundenen Nachteile zu vermeiden, sind bereits zahlreiche Versuche unternommen worden, sogenannte kaltaushärtende Bindemittel zu verwenden, die bei Raumtemperatur aushärten, so daß keine hohen Anforderungen an die Formwerkzeuge gestellt zu werden brauchen und die Energiekosten für die Formenbeheizung fortfallen.
• Dies gilt beispielsweise für das bekannte Kohlensäure-Erstarrungsverfahren, bei dem ein Gemisch aus Quarzsand und Natronwasserglas als Bindemittel eingeformt und mittels eines Injektors oder in einem geschlossenen Raum mit Kohlendioxyd begast wird.
• Die nach diesem Verfahren hergestellten Kerne und Formen besitzen jedoch verhältnismäßig geringe Festigkeiten und schlechte Zerfallseigenschaften nach dem Gießen.
• Eine anderes bekanntes Verfahren besteht darin, als Bindemittel in Sandmischungen für Kerne und Formen Polyurethane zu verwenden. Bekannt ist es auch, aus einem Gießereisand und Phenol/Formaldehyd-Harzen oder Polyestern mit einem Zusatz an Isocyanaten eine Sandmischung herzustellen und nach dem Einformen mit Alkylaminen als Härter zu begasen. Der Zusatz an Alkylaminen führt zwar zu einem raschen Aushärten und Verfestigen der Sandmischung bei Raumtemperatur, besitzt jedoch den sehr wesentlichen Nachteil, daß die Alkylamine außerordentlich giftig sind und sich daher nur schwierig handhaben lassen. Dies gilt insbesondere für eine Begasung großer und/oder verwickelter Kerne und Formen, die nur dann zu einer durchgreifenden Aushärtung führt, wenn das zu begasende Gut möglichst allseitig in Berührung mit dem gasförmigen Härter kommt.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, bei einer Sandmischung der eingangs erwähnten Art die Verwendung giftiger, teurer oder schwierig zu handhabender Härter zu vermeiden.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß einer wasserfreien, Isocyanatpolyester und tertiäre Amine enthaltenden Sandmischung Wasser oder wasserhaltige Substanzen zugeführt werden. In Gegenwart von Wasser geht der Isocyanatpolyester in ein hochmolekulares Polyharnstoffharz über, wobei die Reaktion durch den Zusatz tertiärer Amine außerordentlich beschleunigt wird.
• Vorzugsweise enthält die Sandmischung Polyester mit linearem oder vorwiegend linearem Aufbau, die vorzugsweise aus aliphatischen Dicarbonsäuren und Glykolen oder Polyglykolen hergestellt sein können.
• Die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendbaren Polyester enthalten vorzugsweise Isocyanate mit aromatischem Rest.
• Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Umsetzung des Isocyanatpolyesters nur in Gegenwart von Wasser erfolgt. Hält man das Bindemittelgemisch aus dem Isocyanatpolyester und dem tertiären Amin wasserfrei, so ist es unbeschränkt lager- und transportfähig.
• Hierin liegt ein sehr wesentlicher Vorteil, da gerade die wirksamsten Bindemittel häufig eine nur sehr geringe Topfzeit besitzen. Das die Reaktion zu dem verfestigten Polyharnstoffharz auslösende Wasser kann auf die verschiedenste Weise in die Sandmischung eingetragen bzw. in Kontakt mit dem Isocyanatpolyester gebracht werden. Ein besonders einfaches Verfahren besteht darin, die eingeformte Sandmischung mit Wasserdampf, fein zerstäubtem Wasser oder einem wasserhaltigen Aerosol zu beduschen. Dies ist insofern besonders vorteilhaft, als in den Gießereien ohnehin Wasserdampf zur Verfügung steht bzw. die Feinzerstäubung von Wasser keine Schwierigkeiten bereitet. Die Kosten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher im Vergleich zu anderen Verfahren, die hochwertige und/oder giftige Härter erfordern, sehr gering.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aushärten von Kernen und Formen für Gießereizwecke aus einer isocyanatpolyesterhaltigen Sandmischung bei Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß einer wasserfreien Isocyanatpolyester und tertiäre Amine enthaltenden Sandmischung vor und/oder nach dem Ausformen Wasser zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sandmischung mit Wasserdampf, fein zerstäubtem Wasser oder einem wasserhaltigen Aerosol ausgehärtet wird.

3. Formmasse zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Polyester mit linearem oder vorwiegend linearem Aufbau enthält.

4. Formmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Polyester aus aliphatischen Dicarbonsäuren und Glykolen oder Polyglykolen hergestellt ist.

5. Formmasse zur Ddrchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Isocyanatpolyester enthält, dessen Isocyanate aromatische Reste aufweisen.