DE1962356B1 - Verfahren zum Herstellen eines waermehaertbaren pulverfoermigen Bindemittels fuer Giessformen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- werden. Aber auch diese Maßnahme würde die

stellen eines wärmehärtbaren pulverförmigen Binde- Rieselfähigkeit verschlechtern. In jedem Fall könnte

mittels für die Fertigung von Schalenformen und durch das Zumischen von Mineralöl zum Sand eine

-kernen. ausreichende Entmischungsstabilisierung nur gegen

Rieselfähige Formstoffe für die genannten Zwecke 5 eine völlig unzureichende Rieself ähigkeit eingetauscht

bestehen im wesentlichen aus körnigen, meistens werden.

feuerfesten Füllmaterialien und wärmehärtbaren Es ist ferner aus der britischen Patentschrift

Bindemitteln. Als körnige Füllmaterialien werden am 678 798 bekannt, Formstoffe aus Sand, pulverförmi-

häufigsten Sand, ζ. B. Quarzsand verwendet, als gern wärmehärtbarem Bindemittel und pulverförmi-

wärmehärtbare Bindemittel am häufigsten Phenol- io gen glasähnlichen Substanzen anzumischen, wobei

formaldehydharze. Die wärmehartbaren Bindemittel zur Erleichterung des Mischprozesses flüchtiges orga-

sind in den rieselfähigen Formstoffen entweder in nisches Lösungsmittel, z. B. Petroleum, zugesetzt

der Gestalt von Überzügen auf den Füllmaterial- wird. Ein flüchtiges Lösungsmittel bewirkt selbstver-

körnern oder in Gestalt von mit diesen Körnern ver- ständlich keine dauerhafte Entmischungsstabuisie-

mischtem Pulver enthalten. In welcher von diesen 15 rung. Diese ist hier auch nicht erforderlich, da die

beiden Gestalten das wärmehärtbare Bindemittel im zugesetzten glasähnlichen Substanzen einerseits etwa

rieselfähigen Formstoff vorliegt, hängt von der jewei- gleiche Dichte wie der Sand haben und sich des-

ligen Technik, nach der die Gießformen gefertigt wegen von diesem nicht trennen und andererseits

werden, ab. sich wegen ihrer pulverfeinen Körnung nicht vom

Man verwendet das wärmehärtbare Bindemittel in 20 pulverförmigen Bindemittel trennen,
der Gestalt von mit dem körnigen Füllmaterial ver- Das Entmischungsproblem bei rieselfähigen Formmischtem Pulver vorzugsweise dann, wenn der riesel- stoffen, die aus mit pulverförmigem Bindemittel verfähige Formstoff durch siebartig durchlöcherte Kon- mischtem Sand bestehen, ist auch in der britischen turenplatten hindurch auf das Modell aufgebracht Patentschrift 853 766 beschrieben, und als Lösung wird. Dabei und auch beim Transport des riesel- 25 dieses Problems ist angegeben, die Sandkörnchen mit fähigen Formstoffs entmischen sich das pulverför- dem Bindemittel zu überziehen. Nach der britischen mige Bindemittel und das körnige Füllmaterial, weil Patentschrift 853 766 kann dem mit Bindemittel der Sand eine höhere Dichte und gleichzeitig eine überzogenen Sand auch ein Mineralöl zugesetzt wergröbere Körnung als das pulverförmige Bindemittel den. Dieser Mineralölzusatz soll selbstverständlich besitzt. Diese Entmischung führt zu zonenweiser 30 eine andere Funktion als die der Entmischungsstabi-Verarmung bzw. Anreicherung des Bindemittels im lisierung, etwa die eines Formtrennmittels ausüben, Formstoff. Eine Folge derartiger Inhomogenitäten im da das Entmischungsproblem bei mit Bindemittel Formstoff sind fehlerhafte Gießformen, die ihrerseits überzogenem Sand nicht existiert. Das zuzusetzende Fehler an den Gußstücken verursachen. So führen Mineralöl soll bei 98° C eine Viskosität von etwa 1 an Bindemittel verarmte Zonen zu porösen und 35 bis 4° E besitzen, woraus sich eine Viskosität von bröckeligen Stellen an den Formen. Das flüssige größenordnungsmäßig 5 bis 10° E bei 20° C ab-Metall dringt in diese Stellen ein oder reißt Teile aus schätzen läßt. Diese Viskosität würde, wenn es sich diesen Stellen im Vorbeiströmen heraus, wodurch um eine Mischung aus Sand und pulverförmigem Auswüchse, Vererzungen und Einschlüsse an den Bindemittel handeln würde, wie oben erwähnt, nur Gußstücken entstehen. Derartige Fehlstellen machen 40 zu einer zeitlich begrenzten oder unvollkommenen nicht nur das Gußstück unbrauchbar, sondern führen, Entmischungsstabilisierung führen. Das Problem, die wenn sie nicht rechtzeitig erkannt werden, oftmals Entmischung von Sand und pulverförmigem Bindezur Zerstörung von Werkzeugen bei der Bearbeitung mittel zu verhüten, wird nach der britischen Patentder Gußstücke. Die Bindemittelanreicherungen im schrift 853 766 also keineswegs gelöst. Es bleibt für Formstoff sind nicht weniger unerwünscht. In der 45 diejenigen Formfertigungstechniken, für die nicht Gießform erscheinen sie als Bindemittelnester, und bindemittelüberzogener Sand, sondern nur Mischundie entsprechenden Teile des Gußstücks sind mei- gen aus pulverförmigem Bindemittel und Sand verstens durch große Blasen, Oberflächenlunker oder wendet werden können, weiterhin bestehen.
Gasporositäten verunstaltet. Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, ein wärme-

Es ist bekannt, Quarzsand mit etwa 0,6 Gewichts- 50 härtbares pulverförmiges Bindemittel zu bieten, das prozent Mineralöl, dessen Viskosität bei 20° C etwa beim Vermischen mit Quarzsand oder ähnlichem 6⁰E beträgt, zu vermischen und danach pulverför- körnigem Füllmaterial einen rieselfähigen Formstoff miges wärmehärtbares Bindemittel auf der Basis von ohne Entmischungstendenz ergibt. Auch soll durch Phenol-Formaldehyd-Novolak zuzumischen, um das erfindungsgemäße Bindemittel jede Vorbehandeinen rieself ähigen Formstoff zu erhalten, bei dem 55 lung des Sandes mit einem die Entmischung eventuell die Entmischung von Quarzsand und Bindemittel herabsetzenden Stoff eingespart werden. Die mit dem nicht so leicht stattfindet. Der Effekt der Nicht- erfindungsgemäßen Bindemittel angemischten Formentmischung dieser Zugabe von Mineralöl zum Sand stoffe sollen auch nach längerer Lagerzeit nicht zum ist aber zeitlich begrenzt oder unvollkommen und Entmischen neigen. Ferner sollen die mit dem ergeht während längerer Lagerung des Formstoffs fast 60 findungsgemäßen Bindemittel hergestellten Gießforvöllig verloren. men eine besonders homogene Oberfläche aufweisen.

Durch Verwendung hÖherviskoser Öle könnte der Die mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel her-

Effekt der Nichtentmischung verbessert und über gestellten Gießformen sollen beim Abgießen nicht

längere Lagerzeiten hinweg aufrechterhalten werden. mehr Gas entbinden, als die mit bekannten Binde-

Eine Viskositätserhöhung des Öls vermindert jedoch 65 mitteln hergestellten.

die Rieselfähigkeit des Fonnstoffs, Auch durch Zu- Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Versetzen größerer Mengen des relativ niedrigviskosen fahren zum Herstellen eines wärmehärtbaren pulver-Öls könnte die Entmischungsstabilisierung verbessert förmigen Bindemittels für Maskenformen, das im

wesentlichen aus Novolak, Hexamethylentetramin, Magnesiumoxid und einem Schmier- oder Trennmittel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Gemisch aus Novolak und Hexamethylentetramin gemeinsam mit pulverförrnigem Magnesiumoxid in einen Fließbettzustand versetzt und dieses Fließbett mit Mineralöl einer Viskosität von 18 bis 30° E bei 20° C besprüht wird. Das so erhaltene Bindemittel wird in bekannter Weise mit Sand vermischt. Die relativ hohe Viskosität des Mineralöls gewährleistet eine Entmischungsstabilisierung für lange Lagerzeiten. Mineralöl der Viskosität von 20 bis 25° E bei 20° C ist besonders geeignet. Trotz der hohen Viskosität wird die Rieselfähigkeit der Mischung nicht beeinträchtigt. Die für die Entmischungsstabilisierung benötigte Mineralölmenge kann geringer bemessen werden, als wenn das Mineralöl mit dem Sand vermischt und danach das pulverförmige Bindemittel zugemischt werden würde. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, relativ geringe Mengen Mineralöls von relativ hoher Viskosität in dem pulverförmigen Bindemittel homogen zu verteilen, ohne daß sich Klumpen bilden.

Das erfi-ndungsgemäße Verfahren kann durchgeführt werden, indem Novolak mit an sich bekannten Mengen Hexamethylentetramin zu feinem Pulver vermählen wird. Dieses Pulver wird mit Magnesiumoxid und dem Mineralöl in einem Schnellmischer zusammengebracht. Unter Schnellmischer wird hier eine an sich bekannte Mischeinrichtung verstanden, die das Mischgut derart aufwirbelt, daß es in einen Fließbettzustand gelangt. Selbstverständlich könnten Novolakpulver, Magnesiumoxid und Mineralöl auch nach anderen Methoden miteinander vermischt werden, die jedoch nicht zu einer so guten Homogenität der fertigen Mischung führen, wie das Arbeiten im Fließbettzustand. Besonders ist ein Schnellmischertyp mit verschließbarem Behälter und einem um eine senkrechte Achse rotierenden propellerähnlichen Mischwerkzeug geeignet. Zweckmäßig werden Novolakpulver und pulverförmiges Magnesiumoxid vorgelegt und danach das Mineralöl zugesetzt. Am besten düst man das Mineralöl in das Innere des Schnellmischers ein, nachdem das pulverförmige Mischgut den Fließbettzustand erreicht hat. Auf diese Weise wird es mit dem Mineralöl besprüht.

Der Druck, unter dem das Mineralöl ausgedüst wird, hängt von der Viskosität des Mineralöls ab. So erfordert ein Mineralöl mit einer relativ hohen Viskosität auch einen relativ hohen Druck. Durch Einstellen eines der Viskosität des Mineralöls angepaßten Druckes wird eine optimale Verteilung des Mineralöls im pulverförmigen Mischgut erreicht. Das Einstellen des angepaßten Druckes kann von jedem Fachmann an Hand einiger Vorversuche vorgenommen werden. Dabei dient als Kriterium eine gleichmäßige und feine Verteilung des Mineralöls im pulverförmigen Mischgut. Eine ungleichmäßige Verteilung führt zu einem Zusammenballen der Pulverteilchen.

Der Fließbettzustand hängt hauptsächlich von der Frequenz bzw. der Drehzahl des Mischwerkzeuges ab. Auch hier kann der optimale Wert durch jeden Fachmann an Hand von Vorversuchen ermittelt werden. Diese werden unter den Gesichtspunkten, daß bei zu hoher Drehzahl das Mischgut zu stark erwärmt wird und bei zu niedriger Drehzahl der Fließbettzustand zusammenfällt, durchgeführt. Bei zu starker Erwärmung des Mischgutes klumpt dieses zusammen, weil der Novolak klebrig wird. Bei dem obengenannten Schnellmischer, mit dem sich um eine senkrechte Achse drehenden propellerähnlichen Mischwerkzeug, haben sich Drehzahlen von 500 bis 1200 pro Minute am besten bewährt.

Die erfindungsgemäße Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels wird an Hand des folgenden Beispiels erläutert.

Beispiel

Ein Phenol-Formaldehyd-Novolak mit einer Erweichungstemperatur nach Kofier von 90 ± 5° C wurde mit so viel Hexamethylentetramin auf einer Stiftmühle vermählen, daß das Mahlgut aus 89 Gewichtsprozent Novolak und 11 Gewichtsprozent Hexamethylentetramin bestand. 40 kg dieses Mahlguts und 3,1 kg pulverförmiges Magnesiumoxid wurden in einem Schnellmischer der oben beschriebenen, eine senkrechte Drehachse aufweisenden Konstruktion vorgelegt. Die Menge des vorgelegten Materials war so bemessen, daß nach Erreichen des Fließbettzustandes dessen Oberfläche sich so weit unterhalb der senkrecht nach unten gerichteten Düse für das Mineralöl befand, daß der aus der Düse austretende, sich nach unten verbreiternde Sprühicegel die ganze Oberfläche des Fließbetts erfaßte. Nach Verschließen des Mischbehälters wurde die das propellerähnliche Mischwerkzeug tragende senkrechte Achse in Drehung versetzt und auf eine Drehzahl von 750 pro Minute gebracht. Nach Erreichen dieser Drehzahl befand sich das pulverförmige Mischgut im Fließbettzustand, und innerhalb von 20 Sekunden wurden 1,56 kg Mineralöl durch die obengenannte Düse auf die Fließbettoberfläche gesprüht. Das Mineralöl bestand hauptsächlich aus Grenzkohlenwasserstoffen und hatte bei 20° C eine Viskosität von 21° E. Die Düse war eine Hohlkegeldüse und befand sich im oberen Teil des Mischbehälters. Das Mineralöl wurde mit Stickstoff unter einem Druck von 15 atü durch die Düse gepreßt. Nach weiteren 20 Sekunden wurde der Mischer abgestellt und das fertige Bindemittel abgefüllt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines wärmehärtbaren pulverförmigen Bindemittels für Maskenformen, das im wesentlichen aus Novolak, Hexamethylentetramin, Magnesiumoxid und einem Schmier- oder Trennmittel besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein pulverförmiges Gemisch aus Novolak und Hexamethylentetramin gemeinsam mit pulverförmigem Magnesiumoxid in einen Fließbettzustand versetzt und dieses Fließbett mit Mineralöl einer Viskosität von 18 bis 30° E bei 20° C besprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Mineralöl einer Viskosität von 20 bis 25° E bei 20° C besprüht wird.