DE1937964A1 - Kernsandbinder - Google Patents

Description

DR. ING. F. WUESTHOFF 8 MÜNCHEN DIPL. ING. G. PULS SCHWEIGERSTHASSE DR.B.V.PECHMANN tmlkzow SSOSOl DR. ING. D. BEHRENS τκΐ,κοκΑΐΟϊΑηΒκβΒκ. PATENTANWÄLTE · ΡΒΟΤκοΐΡΑΤΚΚτ

1A-36.

Beschreib u-ng zur Patentanmeldung der

THE BRITISH NON-FERROUS METALS RESEARCH ASSOCIATION, Euston Street, London, N.W.1, ENGLAND

betreffend:

"Kernsandbinder"

Die Erfindung betrifft Formsande, insbesondere Bindemittel für Form- und Kernsande auf der Basis von Alkalisilikaten. Grundsätzlich kann man jedes Alkalisilikat in der Gießereitechnik anwenden, jedoch ist es allgemein üblich, Natriumsilikat oder Wasserglaslösung zu verwenden. Diese Kernsandbinder auf Wasserglasbasis besitzen jedoch den Nachteil, daß die Formmasse nach dem Abguß außerordentlich hart wird. Dies gilt insbesondere für Kerne, die sich dann nur sehr schwer aus den Gießlingen entfernen lassen, oder auch für Formen, welchö zur Herstellung von Gießlingen komplizierter Kontur und mit Ausnehmungen herangezogen werden sollen.

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Diesen Schwierigkeiten versuchte man bisher zu begegnen, indem verschiedene organische Stoffe, wie Glucose, Zucker, Teer, Pech, Dextrine, Stärken, Cellulose u.dgl. mit einer relativ geringen WärmeStabilität zugesetzt werden. Diese Maßnahme ist billig und führt zu Formen und Kernen, die zu keiner Beschädigung des'Gießlings infolge übermäßiger Härte oder fehlendem Zsrfallsvermögen führen. Sie zeigen jedoch kein übermäi3ig gutes Zerfallen, stellen jedoch bereits eine Verbesserung gegenüber einer einfachen ITatriumsilikatbindung dar. Ein Uachteil ist jedoch die wesentliche Beeinflussung der Viskosität der V/asserglaslösungen durch die organischen Zusätze. Wird ausreichend organische Substanz der Wasserglaslösung zugesetzt, um eine nennenswerte Beeinflussung der Zerfallsexgenschaf ten der Formsande nach dem Abguß zu bewirken, so wird die Lösung so viskos, -β© daß man sie nicht mehr in ausreichender Weise mit dem !Formsand mischen kann und es dadurch wieder zu verschiedenen anderen Schwierigkeiten in der Formerei kommt. Infolge dieser weichen und zerreiblichen Formen und Kerne kommt es schließlich zu einer gewissen Porosität der Gießlinge infolge von Gasaustritt.

Es besteht auch die Möglichkeit, dem trockenen Sand vor Zumischen der Wasserglaslösung verschiedene Produkte zuzusetzen. Es handelt sich dabei um anorganische oder organische Stoffe, die meisten führen jedoch zu einer Verringerung der Festigkeit von Kern und Form, begünstigen jedoch den Zerfall oder das Ausformen oder stellen eine gewisse Gefährdung des Personals eventuell durch, schädliche Dampfentwicklung, übermäßige Feuchtigkeitsaufnähme der Formen

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BADORlQiNAL

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und Kerne, führen schließlich nicht zu einer wesentlichen Verbesserung des Zerfaliens, Verringern die Brauchbarkeit der Sande vor einer Gasaufnahme und/oder die Lagerfähigkeit von Formen und Kerne nach der Gasaufnahme oder sie führen schließlich zu einer zunehmenden Porosität des Gießlings. Die Anwendung von irgendwelchen pulverförmigen Zusätzen führt auch häufig zu Beanstandungen, da. sie für die Gießereiindustrie eine weitere Arbeitsstufe gegenüber der Anwendung eines einheitlichen Binders mit sich bringen. Auch ergeben sich Schwierigkeit eh bei der Verarbeitung in den zunehmend angewandten Schneckenmischern und zwar in erster Linie wegen der dort zur Verfügung stehenden kurzen Misehzeiten.

In der britischen Patentschrift 1 087 767 ist ein Formsand mit feinteiligem feuerfestem Material im Gemisch mit einer wäßrigen Lösung von Natriumsilikat und 0,25 bis 5. G-ew*-?ö Glucose oder einem anderen Kohlehydrat, welches in situ Glucose zu bilden vermag, beschrieben. Die Glucosemenge errechnet sich ia. bezug auf das Gewicht an Formsand. Darüber hinaus enthalt die Formmasse noch ein festes Oxydationsmittel, insbesondere Eisen-III-chlorid oder Kangandioxid, welches bei denbeinr Abguß auftretenden Temperaturen zu einer im wesentlichen vollständigen Zersetzung der Glucose führen sollen.

Diese bekannten Hassen zeigten ein besseres Zerfallen gegenüber Natriumsilikaten mit einem "Gewichtsverhältnis SiO^iNäo-O von über £, ohne daß es zu einer geringen Bindefestigkeit öder Zerreibliehkeit kommt, wie dies bei diesen Produkten sonst üblich ist. Sie besitzen aber wieder einen

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Nachteil und zwar schlechte Einstellbarkeit in der Gießerei selbst. Die Zugabe von übergroßen Mengen an Natriumsilikat zu den Sauden mit diesen Zuschlägen verhindert eine weitgehende Anwendung und Nutzung der damit verbunden Vorteile.

Die Erfindung bringt nun ein wäßriges Bindemittel für Formmassen in der Gießereitechnik, welche eine Lösung, Suspension oder Dispersion eines Alkalisilikats und eines wasserlöslichen Oxydationsmittels, welches mit dem Alkalisilikat verträglich ist, darstellt. Dieser wäßrige..· Binder wird mit dem Formsand vermischt, dem vorher oder nachher eine weitere wäßrige Flüssigkeit, enthaltend ein leicht oxydierbares organisches Material in Lösung , Suspension oder Dispersion zugesetzt worden ist.

Nach der erwähnten britischen Patentschrift ist die Anwendung eines milden Oxydationsmittels, wie Eisen-III-oxid oder Mangandioxid im Gemisch mit Glucose notwendig, um die Explosions gefahr gering zu halten. Die Anwendung eines starken Oxydationsmittels ist Jedoch hinsichtlich einer schnellen und vollständigen Verbrennung dieser Substanz in der Formmasse während des Abgusses wünschenswert. Die erfindungsgemäße Formmasse weist nun den besonderen Vorteil auf, daß das organische Material und das Oxydationsmittel miteinander nur in wäßriger Lösung und in Gegenwart von großer Menge an Sand und Natriumsilikat in. Berührung kommen. Aus diesem Grund kann ohne G-efahr auch ein starkes Oxydationsmittel angewendet werden*

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Ein Haehteil der Anwendung von getrennten wäßrigen Massen, enthaltend Oxidationsmittel bzw. oxydierbaren organischen Stoff, liegt wohl darin, daß der Gießer bzw. der Former von der' einen oder anderen Flüssigkeit zu wenig anwenden könnte» Die Erfindung bringt nun eine, wäßrige Bindermasse für Formsands, die ein Alkalisilikat, ein wasserlösliches Oxydationsmittel, welches mit dem Silikat verträglich ist und ein leicht oxydierbares verträgliches organisches Material umfaßt, Mit anderen Worten versteht man .hier unter einer wäßrigen Masse ein Produkt, welches neben einem organischen Stoff ein Oxydationsmittel und Alkalisilikat enthält,

Is ist von Vorteil, wenn der Sandbinder eine einzige wäßrige Masse ist» Sie kann vom Hersteller in der ■ optimalen Zusammensetzung ohne daß dann,ein Mischvorgang in der Gießerei stattfinden muß, geliefert werden., Die wäßrige Masse läßt sich leicht und schnell in einer Stufe in einem kontinuierlichen Schneckenmischer mit dem Sand mischen»

Xn der erfindungsgemäßen Masse wendet man vorzugsweise ÜTatriumsilikat als Alkalisilikat an, wie es üblicherweise in der Formerei der Gießereitechnik zur Anwendung gelangt, d.h» ,ein© handelsübliche konzentrierte wäßrige Lösung des Silikats» Waeserilaslösungen mit einem Verhältnis SiO₀JHa₅)O 2 bis 3»3 sind erfin&ungsgem&ß. geeignet, jedoch können aueh. andere Hatriumsilikate angewandt werden» Diese Iiöstmg hat vorzugsweise eine Viskosität bei 2Q^Q0 äswisciiea 100 und tOÖO el*'.o&e? auch darüber entsprechend

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einer Dichte von 1,42 oder 42,7 ° Be bis 1,6 entsprechend 54,1° Be (84 bis 120° Twaddle). Die erfindungsgemäße wäßrige Hasse enthält-vorzugsweise 50 bis-80 Gew.-^r;o, insbesondere 60 bis 75> Gew.-% handelsübliche Wasserglaslösung.

Das wasserlösliche Oxydationsmittel sollte mit Natriumsilikat verträglich sein, d.h. es soll dessen Wirksamkeit zur Bindung der Formsande nicht nachteilig beeinflussen. Als Oxydationsmittel kann man daher Nitrate, Chromate, Dichromate, Permangante und Chlorate der Alkalimetalle, insbesondere von Kalium und Natrium anwenden, Selbstverständlich auch Gemische davon. Besonders vorteilhaft ist die Möglichkeit, auch ein starkes Oxydationsmittel anzuwenden.

Das leicht oxydierbare organische Material soll mit den anderen Komponenten in zweifacher Hinsicht verträglich sein. Es sollte in wäßriger Lösung oder Dispersion mit ihnen nicht reagieren und damit die Lagerfähigkeit der wäßrigen Masse nachteilig beeinflussen. Es sollte jedoch auch in Lösung, Suspension oder Dispersion innerhalb der wäßrigen Masse über längere Zeit verbleiben. Es eignet sich daher z.B. Glucose trotz deren langsamer Reaktion mit Natrium-Silikat, da diese nicht zur Beeinträchtigung der wünschens- f werten Eigenschaften der wäßrigen Hasse führt. Auch scheint eine allmähliche Zersetzung von Kaliumpermanganat in Gegenwart von Natriumsilikat dessen wünschenswerte Eigenschaften nicht nennenswert zu beeinträchtigen. Die erfindungs-, gemäßen wäßrigen Massen sind über längere Zeiten, insbesondere zumindest 3 Monate, häufig sogar auch 1 Jahr und darüber lagerfähig,9093.32/ 1234 - 7 -

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Als leicht oxydierbare Stoffe kann man z.B. Stärke, Dextrin, Cellulose, Gummen, Kunststoffe, Lignin, verschiedene Zuckerarten und Kohlehydrate ganz allgemein, Kunststoffe, wie Polyäthylen und Polystyrol, Kohlenwasserstoffe wie Teer, Holzteer, einzeln oder im Gemisch anwenden. Die Verwendung derartiger organischer Substanzen in der Formerei let an sich nicht neu. Im allgemeinen vermeidet man chlorierte Produkte infolge der sich dabei entwickelnden Dämpfe. Ebenso gilt dies für stickstoffhaltige Produkte, da sie den Gießling angreifen können. Der Versuch zur Feststellung, ob ein spezielles organisches . Material als leicht oxydierbarer Stoffe im Sinne der Erfindung verwendbar ist, ist einfach und leicht durchzuführen. Wird das organische Material durch das Oxydationsmittel in der Formmasse während des Abgusses oxydiert, wie sich aus dem Zerfall der Form nach dem Abguß ergibt, so ist der organische Stoff geeignet.

Kohlenwasserstoffe, wie ieere und Peche, sind dann verwendbar, wenn es sich um den Abguß von Eisenmetallen handelt. nicht jedoch für Hicht-Eisenmetallej da sie zu einer gewissen Porosität Anlaß geben. Zucker, insbesondere Rohrzucker wird bevorzugt, da-dieser billig ist und Formen mit guter Kombination ihrer Eigenschaften für den Abguii verschiedener Metalle ergibt. Besonders bevorzugte Massen enthalten Rohrzucker als oxydierbare organische Substanz und ein Gemisch von in der Hauptsache Natriumchlor at und. in geringerem Anteil Natriumdichromat als Oxydationsmittel. .

Das leicht oxydierbare Material liegt in solchen Mengen vor,. daß ein zufriedenstellender Zerfall der Form nach dem Abguß erreicht wird. Im allgemeinen _; reichen 5 bis -40" &.ewj,-%,

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insbespndere 15 "bjs 3Q ßew.-/^ iij- der flüssigen Masse Das wasserlöslipne Oxydationsmittel muß in einer- ausreiciißnderj. Menge wp-p&anden sgipa., um die Oxydation des organi-sclien Ma^er-ials zu gewäJorleisten. Ijie Menge spl^ im allggm_;gir|Qii ftipijt m*Qz ^i^ ^i& HäXfte d^s prgj.nisQh.en Materials ausmachen ujid. lißßt zvieckmäßigerweisg z 1 und 15 Q,ßM.-% φη §£ψ. M^B^.lßßxi Masse.

ist gan^ dep Ansielit, daß die Zugabe. Fpn zu üandelswlalipi^n. Ivfagserglaslpsungen fite ifiiW-: mass^n up.§|^|iiiscjit i-st, da ^.ig G-gfafe "Vpn

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ist. In Abwesenbfi|; kann OVL^ Viskosität der enthaltenden Wagserglaslösung unzwsPtoäßig Iioqö

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ORIQiNAL

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In Gegenwart eines Oxydationsmittels ist es Jedoch möglich, mehr organische Verbindung einzubringen, als dies der Fall wäre, ohne daß ein ungebührlicher Viskositätsanstieg zu neuen Schwierigkeiten führt.

Vie erwähnt, können die Bestandteile der erfindungsgemäßen wäßrigen Masse in Lösung oder in stabiler Suspension oder Dispersion vorliegen. Natriumsilikat bildet eine kolloidale Dispersion von gelartiger Kieselsäure in Gegenwart von viel wasserlöslichem Oxydationsmittel, insbesondere Natriumchlorat. Es ist möglich, daß dies die Ursache der Viskositätsverringerung ist. Die oben aufgeführten organischen Substanzen sind in Wasser nicht löslich, können jedoch stabile kolloidale Dispersionen in der Oxydationsmittel enthaltenden Wasserglaslösung . bilden.

Viele organische Substanzen sind im Gemisch mit stark oxydierenden Substanzen entflammbar, ja sogar explosiv, so daß man das Oxydationsmittel und das organische Material vorzugsweise in wäßriger Lösung oder Suspension mischen soll. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Masse geschieht in der Weise, daß eine wäßrige Lösung des Oxydationsmittels¹ mit der Natriumsilikatlösung gemischt und diesem Gemisch dann durch Einrühren die organische Substanz einverleibt wird.

Wird das Oxydationsmittel zuerst in Wasser gelöst und dann unter ständigem Rühren bei 70 bis 100°c in die Natriumsilikatlösung eingebracht, so scheidet sich eine gelförmige, kolloidale Kieselsäure aus. In diese kann

ι . dann das organische Material ohne Gefährdung des Personals f oder Beeinträchtigung der Anwendbarkeit oder; Lagerfähigkeit

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eingebracht werden. Die Flüssigkeit kann dann anschließend durch Eindampfen oder Verdunsten an der Luft zu einem trockenen Pulver verarbeitet werden.

Der Iiatriumsilikatgehalt kann auf optimale Ergebnisse in der Gießerei eingestellt werden, indem verschiedene handelsübliche Natriumsilikatlösungen gemischt und die Viskosität durch entsprechende Mengen an V/asser und andere Substanzen auf den gewünschten Wert eingestellt wird.

Die erfindungsgemäßen Binder eignen sich für ein feinteiliges feuerfestes Material, wobei die Mengenverhältnisse über weite Bereiche schwanken können; so kann man z.B. 2 bis 8 Teile, vorzugsweise 5 bis 5 Teile wäßriger Masse auf 100 Teile Sand anwenden. Der Begriff Sand soll sich hier auf alles feinteilige feuerfeste Material, wie es üblicherweise in der Gießereitechnik für die Herstellung von Formen und Kernen angewandt wird, beziehen, wie Silikate, Zirkon, Chromit, Olivinsande und Sillimanit.

Bei der Herstellung der Formmassen ist es nicht notwendig, die wäßrige Masse vor Zugabe des Sandes herzustellen. Verschiedene Bestandteile der wäßrigen Masse kann man auch getrennt dem Sand zusetzen. Die Erfindung bezieht sich also auch auf die Herstellung von Formmassen durch Mischen von feinem feuerfesten Material mit '

a) einer wäßrigen Lösung, Suspension oder Dispersion eines Alkalißilikats,

b) einer Lösung eines wasserlöslichen Oxydationsmittels,

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welches mit dem Alkalisilikat ^s^PHsWgh. ist und

C-) eine? v/äßrigQjiLösungjSuspension oder Dispersion eines leicht oxydierbaren organischen Stpffs, welcher mit den vorigen Komponenten verträglich ist.

Die Bestandteile a) bis c) können dem !formsand zusammen oder getrennt oder, gegebenenfalls zwei zusammen oder in beliebigen Vorgemischen mit dem Sqnd zugesetzt werde.n.' ■

Die Härtung der Formeri geschieht entv/gder. aj.le.in durch HärmeeiQwirkung j durch Einwirkung von liohigndioxid o§er, beiden. Jfür eine Warmehartung sind $effipei*aturgn zwischen 160 und 2OQ°0 geeignet· Bei der Herst^elliing vgnJi0^|||n bevorzugt mai^ jedoch fine teilweise Rärtu^g"diJiich mäßige Wärme. Wobpi dig Härtung dann durch itöhlendioxid vervollständigt wird. :; . ' ^ ^:- , ; ■ ■ -. _.

? -B- du^pb, if|§§fa schnelle H&etun|. dicrxid nur durch au 1 Stunde bei eine,!;

hcend gts:a 15 iiinuten big ■

bis 2SpSg _Zu härten.

_:12_:

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Die Härtezeit hängt sowohl von der Temperatur als auch Gewicht und Stärke von Form und Kernen ab;bei einer Masse von etwa 9 kg und darunter erreicht man eine entsprechende Härtung bereits durch Erwärmen während 15 Minuten. Im allgemeinen benötigen größere Formen und Kerne für eine ausreichende Härtung etwa 1 Stunde.

Eine weitere Möglichkeit der Härtung von Formen und Kernen besteht darin,.daß- man zusätzlich zu der obigen Wärmebehandlung durch den Sand Kohlendioxid leitet, welches gegebenenfalls vorgewärmt sein kann. Die kombinierte Wärme-und Kohlendioxidbehandlung setzt die Härtezeit von -

15 bis 60 Minuten herunter auf 5 bis JO Minuten. Anstelle von Kohlendioxid kann man auch Schwefeldioxid anwenden. ;

Schwefeldioxid hat besondere Vorteile bei der Herstellung ' von Magnesiumgießlingen, da die Schwefelrückstände in den Formen und Kernen einen vorteilhaften Einfluß auf die Vermeidung oder Verringerung der häufig bei Magnesium- j

gießlingen beobachteten Porosität besitzen, die möglicherweise aufgrund einer Reaktion zwischen der Metallschmelze und dem Formmaterial beruht. - - :

Der erfindungsgemäße Formsandbinder läßt sich-auch für

sog. "hot-box¹¹--Verfahren anwenden. \ Γ

Für manche Zwecke ist eine gute Grünfestigkeit von Form " f» und Kern erforderlich. In diesem Fall gibt man geringe An teile an Betonit und löslichem Dextrin, z.B. 0,5 "bis ' ' **?, 2,0 % von Jedem dem Sand zu, bevor der normale Anteil an ' ' wäßriger Masse eingebracht wird. Auf diese Weise erhält , ·-_t man eine Grünfestigkeit in der Größenordnung von O,$6 bis .--^, 0,85 kg/cm- (8 bis 12 psi), wenn die Bestandteile etwa ' -

00 98 32712 34 ";Γ ^1? " '■>

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- 13 5 "bis 10 Minuten, gemischt waren.

Enthält die Form oder der Kern ein Zerfallmittel, so führt die beim Abguß entwickelte Wärme zu einer Zersetzung des Zerfallmittels an der Oberfläche der Form und Kern. Häufig beobachtet man jedoch, daß das Zerfallmittel in einem gewissen Abstand von der Gießfläche nicht zersetzt ist und zu Schwierigkeiten wegen harten Kernmittelteilen führen· Diese Schwierigkeiten treten jedoch bei den erfindungsgemäßen Kernsandbindern nicht auf, da ein vollständiges Ausbrennen der organischen Substanzen beim Abguß erfolgt, unabhängig davon, ob es sich um den Abguß von dünnwandigen Aluminiumteilen um einen massiven Kern oder dickwandige Gießlinge aus Eisenwerkstoffen um einen kleinen Kern handelt. Es wird angenommen, daß die Reaktion zwischen dem organischen Material und dem Oxydationsmittel■exotherm ist und die dabei entwickelte Wärme die Reaktion durch die ganze Masse von Form und Kern weiterleitet«

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert. Bei den dart erwähnten Sorten von Wasserglaslösungen handelt es sich um handelsübliche Produkte folgender Eigenschäften!

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	S.G.	0T W	0Be	SiO.;:Ka...O	48,3	20
120	1,6	120	54,1	2,00	45,9	8
112	1,56	112	52,1	2,00	43,6	4
100	0rd1,50	100	48,1	2,50	43,1
96	1,48	95	46,3	2,85	• 59,5	6,5 - 12,0
84	1,42	84	42,7	5,20		•
B e	i s ρ i e	1 1		··■■" "

Wasserglaslösung Sorte 120 33 Gew.-,ϊ und Sorte 100 33 Gew.-^ sowie 8 Gew.-/o Wasser, 4 Gew.->3 Hatriumchlorat und 22 Gew.-f-o Rohr zucker.

Iiatriumchlorat v/urde im Wasser gelöst und den vereinigt en Wasserglaslösungen unter Rühren "bei 70 bis 100 G zugefügt. Es schied sich eine gelartige kolloidale Kieselsäure aus. Man wurde der Rohrzucker bis zur Auflösung

eingerührt. Man erhielt eine sehr dünnflüssige wäßrige Masse, die sich ohne nennenswerte Änderungen über Monate lagern ließ. ;

Verwendung von

Die Formen wurden hergestellt unter/2 bis 8 Teilen dieser Flüssigkeit auf 100 £eile Sand. Die gehärtete Form hatte gute

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Festigkeit, das Zerfallen nacli dem Abguß war zufriedenstellend.

Die Viskosität des Sandbinders betrug bei 20°C 700 bis 750 cP und ist damit geringer als eine Wasserglaslösung der Sorte 112 mit 800 cP, wie man sie üblicherweise in der Formerei anwendet. Alle Sorten zwischen dieser und Nr. 100 sind geeignet. Selbstverständlich ändert sich die Viskosität mit der angewandten Sprte von Wasserglaslösung und der zugesetzten Wassermenge. Sie wird jedoch im allgemeinen geringer sein als die des Gemisches von Zucker und Wasserglas, da nicht nur das zugesetzte Wasser die Viskosität verringert, sondern auch die Hatriumchlοratiosung einen sehr viel größeren Einfluß auf die Viskosität; besitzt. Ähnliche Beeinflussung stellt man auch mit anderen verträglichen Salzen, welche als Ausfällmittel für Kieselsäure angesehen werden können, fest.

B e i s ρ i e 1 2

52 Gew.-% einer Wasserglas lösung der Sorte12G und jj der Sorte 100. sowie 8 Gew.-ia Wasser, 3 Gew.·-!« Natrium-- . cnlorai?, 1 Gew.-5» Natriumdichromat und 22 Gew.-%Rohrzucker wurden inobigerWeise gemischte Der Binder hatte ähnliche Eigensehaf ten wie in Beispiel 1 »Es: war eine ..-.;" dünne Flüssigkeit, die in "einer Menge von OjS5bis -1,^ 1 auf 4-5,^ bis 50 kg eines trockenen, im wesentiiGhen ton- 1 reien Quarz saades zugesetzt wurde * Das demiBch war freifließend und nicht klebrig und liei sich stampf en öder blasen. Bei üblicher -Kohlendioxidhärtung war es schnell zu guter Härte, guter Feuchtigkeitsbeständigkeit und ausgezeichneten Zerfall

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gehärtet. Der aufbereitete Formsand "benötigt nichts anderes als ein einfaches Waschen und Trocknen und ist damit wieder voll einsatzfähig. Er weist daher nicht die Nachteile üblicher Kohlendioxid gehärteter Formmassen auf und besitzt die weiteren Vorteile von organisch gebundenen Sanden. Die Verarbeitungsfähigkeit oder Topfzeit der Formmassen, enthaltend den wäßrigen Binder, beträgt über 2 Stunden. Das Gemisch läßt sich in geschlossenen Metallbehältern oder in Polyolefinsäcken über mehr als 1 Woche'ohne Verschlechterung der Eigenschaften lagern. Die Lagerfähigkeit von Kernen und Formen unter entsprechenden Bedingungen können als unbegrenzt bezeichnet werden. Sie sind hinsichtlich der abzugießenden Metalle und der Gießtemperatur nicht empfindlich und besitzen die gleiche hervorragende Zerfalleigenschaft unter allen Bedingungen. Das Ausmaß dieser tfaempfindlichkeit hängt von der zugesetzten Menge ab. Bevorzugt wird ein Anteil art 0,85 bis 1,14- 1 Binder auf 45,4 bis 5Q kg Sand. Han kann jedoch ohne Schwierigkeiten bis auf eine Binder- ■■ "menge von. 1,9 1 gehen, wenn die Sande ganz besonders fein sind oder wenn eine ungewöhnlich hohe Festigkeit erforderlieh ist. Die Zerfalleigenschaften werden dadurch nicht · merklich beeinträchtigt. '^; .-

Die erfindungsgemäii erhaltenen Kerne und Formen verhalten sich sehr günstig hinsichtlich der Infiltration: der Metall,-schmelze* So lassen sich auch einwandfreie G-ießlinge · aus bleihaltigen Phosphorbronzen, die; vekwmbl&^:gßß&,- - , .,---«■ besonders zur Infiltration neigen, bei 1200⁰C ίφ ubbe«*'" ~^; '■■ schichten kohlendioxidgehärteten Formen herstelleii«

Die Bev.^rertung des Zexfallens erfolgte auf diese WeisöJ ■ ■

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BAD ORIGINAL

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(A.P.S.) Kerne wurden hergestellt aus unten angegebenen ' Sandmischungen und Härten in Kohlehdioxidgas. Es wurde Eisen um jeden Kern bei einer Gießtemperatur von 1430 C abgegossen, wobei die Gießlinge eine Wandstärke von angenähert 2,5 cm hatten und an einem Ende offen waren. Sie konnten auf Raumtemperatur abkühlen, bevor der Kern mit einem geeigneten Meßinstrument ausgeklopft wurde· Die Bewertung erfolgt mit Hilfe der "Schlagbeständigkeitszahl". Dies ist die Anzahl von Schlagen, die &e cm Penetration in den Kern bei einer Gesamtpenetration von 4 cm erforderlich ist.

Es wurden folgende Formmassen untersucht.

(A) Vergleichsprodukt 100 Teile trockener Quarzsand, Bftrnung

Ur. 44 ,wurden mit üblicher Wasserglas- : lösung mit einem Verhältnis 3102»

NapO von 2,5ί1 in einer Menge von 3,5 Teilen gebunden.

(B) ' obiger Sand wurde mit 3 Teilen des

Binders nach Beispiel 2,

(G) mit 4 Teilen des Binders nach Bei

spiel 2 und

(D) mit 5 Teilen des Binders nach Bei- -'

spiel 2 gebunden«

. Es zeigte sich, daß das Vergleichsproduki; (A) eine Schlagbeständigkeitszahl von 10,9 υ-nd <Üe erfindungsgemäßen Formmassen B bis D von <O,25 aufwiesen.

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1Δ-36 625 '

Bei s ρ i β 1. 5

Die' Binderflüssigkeit enthielt 79 Gew. -% Wasserglaslösung Nr. 112,. 10 Gew.-Jo Holzmehl 53/U und 5 Gew.->» Kaliumnitrat.

In Abwandlung dazu enthielt der Binder anstelle des Kaliumnitrats Natriumnitrat und zusätzlich 2 Gew.—iteiXe Teer. .

B e i s ρ ie I 4

50 "Gew.-teile Wasserglaslösung Sorte 112 und 17■ Q-ew.-teile Sorte 120 sowie 12 Gev.^r. -teile dorte 64 -mit 5 Gew.-ifceileii ■ Holzmehl Körnung 55/U, 2 Gew.-teile lösliches Dextrin, Gew.-teile Teer, 8 Gev/.-teile Wasser und, 4 leile liatriumdichromat.

Beispiel 5 '

65 Gew.-teile Wasserglaslösung Sorte 120, 5 Teile von Stärkepulver ebensoviel Gellulosefasern, GluGösepulver und Bohrzucker sowie 10 Teile Wasser und 5 Seile Kaliumpermanganat. ·..-. . .

In einer Wasserglaslösung von 35 Gew. -^% Sorte ,35 Gew.-% Sorte 96 waren 5 Gew.-% Kolophonium imü 5 &s eines Gummipulvers (Ester), 4 Gew.-% ffi'eer (StocMiolM) und 10 Gev/.-teile Wasser und schließlich 6 Gew.-teile chiorat enthalten.

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-19- .

Beispiel 7

50 Gew.-teile Wasserglas der Sorte 84, 30 Gew.-"ceile der Sorte 112, 25 Gew.-teile Glucose, 2 Teile Kreosot, 10 Teile Wasser und 5 Teile ilatriumchlorat.

Beispiel 8

55 Gew.-teile Wasserglaslösung borte '20 und 35 Gew.-teile Sorte 100 sowie S Gew.-teile Wasser, 5 Gev,'.-teile Hatriumchlorat, 16 Gew.-teile Kohl eipulver und ρ Gew.-teile, Bitumen. . ■ λ

B e i β ρ ie X 9 ■:■--■■ ■ / ; ^: _: *

55 Gew*-"fceile V/asserglaslösung Sorte 120^:, 35 Gew.-teile Sorte 100, S Gew.-teile Wasser, 5 Gew.-teile; HatriUiE-clolorat, 10 Gew.-teile Kohlepulver, 5 Gew.-teile Eolir-.-".-sucker ν '■'*}-. Gew. -teile Teer, 2 3ew.-teile :Kasx-iunidi'-:... ' . chromat. .- - "■; . .. ^:. .. . ". --^;...

r -33 Gew.-teile WassergiaslÖsun.g Sorte 120,-35 Gew.-teile '.-■ Sorte 100, 8 Gew.-teile Wasser, 5 Gew.-teile Natriumchlorat, i*l Gew.-teile Boiir2ucker, il-0 Gew*-teile Naturharze,., .- -^:"■"'-"

Eine Abwandlung dieser Kasse besteht; .darin, daä an- stelle, der ·:Naturharze Celiulosef asern eingebracht v.-urden. ..■■'"..-

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bad

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B e is ρ i e 1

23 Gew.-teile Wasserglaslösung Sorte 120 und 33 Gew.-teile Sorte 100, 8 Gew.-teile Wasser, 5 Gew.-teile Natriumchlorat, 5 Gew.-teile Rohrzucker, 5 Gew.-teile Glucosepulver, 5 Gew.-teile Kohlenstaub und 6 Gew.-teile Kreosot.

B e i s ρ i el . 12 .

33 Gev/.-teife Wasserglaslösung der Sorte 120 und 33 Gew.-teile der Sorte 100, 8 Gew.-teile Wasser, 5 Gew.-teile Natriumchlorat und 21 Gew.-teile Dextrinpulver.

Die Binder aus den Beispielen 3 bis 12 wurden in Mengen zwischen 2 und 8 Teile auf 100 Teile Sand angewandt und führten zu einem guten Zerfall der Formen und Kerne. Wurden unterschiedliche Mengen an zugesetztem Wasser angewandt, . so zeigte sich, daß ohne zugesetztem Wasser die Massen dick waren, jedoch zu einer festen Bindung des Sandes führten. Bei 20 % zugesetzten Wassers erhielt man noch immer Formen und Kerne mit einer schwachen Sandbindung. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Wärmeleitfähigkeit sehr gering ist, z.B. bei dünnwandigen Gießlingen für Formen./ .

Eefnaiien die Rezepturen der Binder in obigen Beispielen dahingehend abgewandelt, daß sie kein oxydierbares Material enthielten, und dieses dann vor, nach oder bei dem Vermischen mit dem Sand zugesetzt wurde. Man erhielt in allen Fällen zufrieden* stellende Bindei*. "? ·

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- 21 BADORIQINAt,

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- 21 Beispiel 15

Teilen trockenem Quarzsand wurden getrennt und in der gewünschten Seihenfolge folgende Produkte zugesetzt:
a) 2,66 Teile eines Gemisches gleicher Auteile handelsübliche Wässerglassorten Ur. 120 und 100,

"b) 0,27 Teile einer Lösung von 3 Teilen liatriumchlorat und 1 Teil Natriumdichromat in 3 Teilen Wasser und

c) 0,07 Teile eines Sirups in Form von 5 Seilen Wasser und 22 Teilen Rohrzucker.

Auch diese Formen und Kernen hatten die in Beispiel 2 aufgeführten Eigenschaften. ' -

. PATENTANSPRÜCHE :

009 8 32/123A

Claims (8)

DR. ING. F.WUBSTnOFF 8 MÜNCHEN QO DIPI* ING. G. PULS . schwhokhsihabse ζ DR.K.V.PBCIIMANN moo« 22··31 DR. ING. D. UEIIRKNS Tiuaumumniu PATENTANWÄLTE PWTKIfATWi »r.c.» lA-36 625 Pate η t a η s ρ r ü c h e

1. Wäßriger Form- und Kernsandbinder auf der Basis von AlkaliSilikaten, gekennzei chnet durch einen Gehalt eines wasserlöslichen Oxydationsmittels und gegebenenfalls in Lösung, Suspension oder Dispersion eine leicht oxydierbare organische "Substanz.

2. Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Alkalisilikat ein Natriumsilikat mit einem Verhältnis SiO₂:Na₂O von bis 3,3 ist.

3· Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß das wasserlösliche Oxydationsmittel ein Alkalinitrat, -chromat, -dichromat, -permanganat oder -chlorat ist.

4. Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das leicht oxydierbare organische Material Stärke, Dextrin, Cellulose, Gummi, Harz, Lignin, Zucker, Kohlehydrate, Kunststoffe oder Kohlenwasserstoffe sind.

5. Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch k, dadurch

009832/1234'

1A-J 6 625

gekennzeichnet _% daß das organicehe Material Zucker und das Oxydationsmittel ein Gemisch von Hatriuir.-Ghlorat und-dichromat ist.

6) Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch 5> g e k e η η zeichnet durch einen Gehalt an 50 bis 80 Gew.-5» handelsübliche Wasserglaslösung, 5 bis 40 Gew.-% leicht oxydierbares organisches Material und 15 bis 1 Gew.-ye wasserlösliches Oxydationsmittel.

7) Wäßriger Kernsandbinder nach Anspruch 6, g e k" e η η zeichnet durch einen Gehalt an 60 bis 75 Gew.-ic handelsübliche Wasserglaslösung und 30 bis 15 Gew.->a organische Substanz, wobei der Anteil an Oxydationsmittel nicht mehr als die Hälfte des organischen Materials ist, sowie bis zu 20 Gew.-£» zusätzliches Wasser.

8) Verwendung der Binder in Formsandmassen in einer Menge von 2 bis 8 Teile Binder auf 100 Teile feuerfestes Material.

009832η 23Α

inspected