DE19850833C2 - Binder system for the production of cores and molds based on polyurethane, their use and method for producing a mold part based on polyurethane - Google Patents
Binder system for the production of cores and molds based on polyurethane, their use and method for producing a mold part based on polyurethaneInfo
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- B22C1/2273—Polyurethanes; Polyisocyanates
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittelsystem zur Herstellung von Kernen und Gießformen auf Polyurethanbasis, deren Verwendung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gießformteils auf Polyurethanbasis.The present invention relates to a binder system for the production of Cores and molds based on polyurethane, their use and a method for producing a mold part based on polyurethane.
Die unter der Bezeichnung "Cold-Box-Verfahren" oder "Ashland-Verfahren" bekannt gewordene Methode der Kernherstellung hat in der Gießereiindustrie eine Spitzenstellung erobert. Zur Bindung des Sandes werden bei diesem Verfahren Zwei-Komponenten-Polyurethan-Systeme eingesetzt. Die Komponente 1 besteht dabei aus der Lösung eines Polyols, das mindestens zwei OH-Gruppen pro Molekül enthält. Die Komponente 2 ist die Lösung eines Polyisocyanats mit mindestens zwei NCO-Gruppen pro Molekül. Die Aushärtung des Bindemittelsystems erfolgt mit Hilfe von basischen Katalysatoren. Flüssige Basen können dem Bindemittelsystem vor der Formgebung zugemischt werden, um die beiden Komponenten zur Reaktion zu bringen (US 3,676,392 A). Eine weitere Möglichkeit besteht nach US 3,409,579 A darin, gasförmige tertiäre Amine nach der Formgebung durch das Formstoff-/Bindemittelsystem-Gemisch zu leiten.The under the designation "cold box process" or "Ashland process" known method of core manufacturing has in the foundry industry conquered a top position. To bind the sand with this Process two-component polyurethane systems used. The Component 1 consists of the solution of a polyol, which at least contains two OH groups per molecule. Component 2 is the solution to one Polyisocyanate with at least two NCO groups per molecule. The The binder system is cured with the aid of basic ones Catalysts. Liquid bases can before the binder system Shaping is added to the two components for reaction bring (US 3,676,392 A). Another possibility exists according to US 3,409,579 A. therein, gaseous tertiary amines after molding by the To direct molding material / binder system mixture.
In den beiden genannten Patenten werden Phenolharze als Polyole verwendet, die durch Kondensation von Phenol mit Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, in flüssiger Phase bei Temperaturen bis ca. 130°C in Gegenwart katalytischer Mengen von Metallionen erhalten werden. In US 3,485,797 A wird die Herstellung solcher Phenolharze detailliert beschrieben. Außer unsubstituiertem Phenol können substituierte Phenole, vorzugsweise o- Kresol und p-Nonylphenol, zum Einsatz kommen (z. B. EP 183 782 A). Als weitere Reaktionskomponente können nach EP-0 177 871 B bei der Herstellung der Phenolharze aliphatische Monoalkohole mit ein bis acht Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Durch die Alkoxylierung sollen die Bindemittelsysteme eine erhöhte thermische Stabilität besitzen. Als Lösungsmittel für die Phenol-Komponente werden überwiegend Gemische aus hochsiedenden polaren Lösungsmitteln (z. B. Ester und Ketone) und hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt. Die Polyisocyanate werden dagegen bevorzugt in hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstoffen gelöst. In der europäischen Patentanmeldung EP 0 771 599 A werden Formulierungen beschrieben, bei denen durch Verwendung von Fettsäuremethylestern ganz oder zumindest weitgehend auf aromatische Lösungsmittel verzichtet wird. Die Fettsäuremethylester werden dabei entweder als Alleinlösungsmittel oder unter Zusatz von polaritätserhöhenden Lösungsmitteln (Phenol-Komponente) bzw. aromatischen Lösungsmitteln (Isocyanat-Komponente) eingesetzt. Die mit diesen Bindemittelsystemen hergestellten Kerne lassen sich besonders leicht aus den Formwerkzeugen entfernen. In the two patents mentioned, phenolic resins are used as polyols used by condensation of phenol with aldehydes, preferably Formaldehyde, in the liquid phase at temperatures up to approx. 130 ° C Presence of catalytic amounts of metal ions can be obtained. In US 3,485,797 A the production of such phenolic resins is described in detail. In addition to unsubstituted phenol, substituted phenols, preferably o- Cresol and p-nonylphenol can be used (e.g. EP 183 782 A). As further reaction components can according to EP-0 177 871 B at Production of the phenolic resins aliphatic monoalcohols with one to eight Carbon atoms are used. Through the alkoxylation Binder systems have increased thermal stability. As Solvents for the phenol component are mostly mixtures from high-boiling polar solvents (e.g. esters and ketones) and high-boiling aromatic hydrocarbons. The In contrast, polyisocyanates are preferred in high-boiling aromatic Dissolved hydrocarbons. In European patent application EP 0 771 599 A formulations are described in which by using of fatty acid methyl esters entirely or at least largely to aromatic Solvent is dispensed with. The fatty acid methyl esters either as a stand-alone solvent or with the addition of polarity-increasing agents Solvents (phenol component) or aromatic solvents (Isocyanate component) used. The one with these binder systems Cores produced can be easily removed from the molds remove.
In der Praxis zeigen die entsprechend EP-0 771 599 A formulierten Bindemittelsysteme jedoch einen gravierenden Nachteil: Beim Abguß entwickeln sie vermehrt Qualm und Rauch, so daß sie in vielen Gießereien nicht über das Versuchsstadium hinaus eingesetzt wurden.In practice, those formulated in accordance with EP-0 771 599 A show Binder systems, however, have a serious disadvantage: when casting they increasingly develop smoke and smoke, so they are found in many foundries were not used beyond the experimental stage.
Um die immer höheren Umweltstandards und Arbeitsschutzanforderungen zu erfüllen, besteht seit einigen Jahren ein wachsendes Interesse an Bindemittelsystemen, die keine oder nur wenig aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten.To meet the ever higher environmental standards and occupational safety requirements has been growing in interest for several years Binder systems that have little or no aromatic Contain hydrocarbons.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein aromatenarmes bzw. -freies Bindemittelsystem zu entwickeln. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Bindemittelsystem zur Verfügung stellen, das beim Abgießen eine geringe Qualmbildung aufweist. Die mit Hilfe dieses Bindemittelsystems hergestellten Formkörper sollen zudem eine gute Biegefestigkeit, vor allem Sofortfestigkeit, aufweisen.It was therefore the object of the present invention to be low in aromatics to develop or free binder system. It is still a task of the invention, provide a binder system that the Casting has a low smoke formation. With the help of this Binder system molded articles are also said to be a good one Flexural strength, especially immediate strength.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Bindemittelsystem umfassend eine Phenolharzkomponente und eine Polyisocyanatkomponente gekennzeichnet dadurch, daß die Phenolharzkomponente ein alkoxy-modifiziertes Phenolharz umfaßt, wobei weniger als 25 mol-% der phenolischen Hydroxygruppen durch einen primären oder sekundären aliphatischen Alkohol mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen verethert sind.This object was achieved by a binder system comprising a Phenolic resin component and a polyisocyanate component in that the phenolic resin component is an alkoxy-modified phenolic resin comprises, wherein less than 25 mol% of the phenolic hydroxyl groups by a primary or secondary aliphatic alcohol with 1 to 10 Carbon atoms are etherified.
Weiterhin betrifft die Erfindung Formmassen, die Aggregate und bis zu 15 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Aggregate eines erfindungsgemäßen Bindemittelsystems umfassen.The invention further relates to molding compositions, the aggregates and up to 15% by weight. based on the weight of the aggregates of an inventive Binder system include.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren zur Herstellung eines Gießformteils
umfassend
The invention also relates to a method for producing a mold part comprising
- a) Vermischen von Aggregaten mit dem erfindungsgemäßen Bindemittelsystem in einer bindenden Menge von bis zu 15 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Aggregate;a) Mixing aggregates with the invention Binder system in a binding amount of up to 15 wt .-%, based on the amount of aggregates;
- b) Einbringen des in Schritt (a) erhaltenen Gießgemischs in eine Form;b) placing the casting mixture obtained in step (a) into a mold;
- c) Härten des Gießgemischs in der Form, um eine selbsttragende Form zu erhalten; undc) hardening the casting mixture in the mold to form a self-supporting mold receive; and
- d) anschließendes Entfernen des geformten Gießgemischs von Schritt (c) aus der Form und weiteres Härten, wodurch man ein hartes, festes, ausgehärtetes Gießformteil erhält.d) then removing the molded casting mixture from step (c) the shape and further hardening, creating a hard, firm, hardened Mold part receives.
Das so erhaltene Gießformteil kann erfindungsgemäß zum Gießen von Metall verwendet werden.The casting mold part thus obtained can be used according to the invention for casting metal be used.
Erfindungswesentlich ist die Wahl des alkoxy-modifizierten Phenolharzes, das eine niedrige Viskosität und günstige Polarität aufweist. Erfindungsgemäß ermöglicht das alkoxy-modifizierte Phenolharz, die benötigte Lösungsmittelmenge insgesamt sowohl in der Phenolharzkomponente als auch in der Isocyanatkomponente zu reduzieren. Ferner kann auf die Verwendung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in einer oder beiden Bindemittelkomponenten verzichtet werden. Durch die Kombination des alkoxy-modifizierten Phenolharzes mit sauerstoffreichen, polaren, organischen Lösungsmitteln werden bei reduzierter Qualmbildung verbesserte Sofortfestigkeiten erzielt. Der Zusatz von Fettsäureester wirkt sich positiv auf die Trennwirkung und die Feuchtebeständigkeit aus.Essential to the invention is the choice of the alkoxy-modified phenolic resin has a low viscosity and favorable polarity. According to the invention allows the alkoxy-modified phenolic resin, the required Total amount of solvent both in the phenolic resin component and also reduce in the isocyanate component. Furthermore, the Use of aromatic hydrocarbons in one or both Binder components are dispensed with. By combining the alkoxy-modified phenolic resin with oxygen-rich, polar, organic Solvents are improved with reduced smoke formation Instant strengths achieved. The addition of fatty acid esters has a positive effect the separation effect and moisture resistance.
Phenolharze werden durch Kondensation von Phenolen und Aldehyden hergestellt (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Bd. A19, page 371 ff, 5. Auflage, VCH Verlag, Weinheim). Im Rahmen dieser Erfindung können neben Phenol auch substituierte Phenole und Gemische hiervon eingesetzt werden. Geeignet sind alle herkömmlich verwendeten substituierten Phenole. Die Phenolverbindungen sind entweder in beiden ortho-Positionen oder in einer ortho- und in der para-Position nicht substituiert, um die Polymerisation zu ermöglichen. Die verbleibenden Ringkohlenstoffe können substituiert sein. Die Wahl des Substituenten ist nicht besonders beschränkt sofern der Substituent die Polymerisation des Phenols und des Aldehyds nicht nachteilig beeinflußt. Beispiele substituierter Phenole sind alkyl-substituierte Phenole, aryl-substituierte Phenole, cycloalkyl-substituierte Phenole, alkenyl-substituierte Phenole, alkoxy-substituierte Phenole, aryloxy- substituierte Phenole und halogen-substituierte Phenole.Phenolic resins are formed by the condensation of phenols and aldehydes (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A19, page 371 ff, 5th edition, VCH Verlag, Weinheim). Within the scope of this invention In addition to phenol, substituted phenols and mixtures thereof can also be used be used. All conventionally used are suitable substituted phenols. The phenolic compounds are either in both ortho positions or in an ortho and in the para position unsubstituted, to enable the polymerization. The remaining ring carbons can be substituted. The choice of the substituent is not special limited if the substituent limits the polymerization of the phenol and Aldehyde not adversely affected. Examples of substituted phenols are alkyl-substituted phenols, aryl-substituted phenols, cycloalkyl-substituted Phenols, alkenyl-substituted phenols, alkoxy-substituted phenols, aryloxy- substituted phenols and halogen substituted phenols.
Die obengenannten Substituenten haben 1 bis 26, bevorzugt 1 bis 12,
Kohlenstoffatome. Beispiele geeigneter Phenole neben den besonders
bevorzugten nicht substituierten Phenolen sind o-Kresol, m-Kresol, p-Kresol,
3,5-Xylol, 3,4-Xylol, 3,4,5-Trimethylphenol, 3-Ethylphenol, 3,5-Diethylphenol,
p-Butylphenol, 3,5-Dibutylphenol, p-Amylphenol, Cyclohexylphenol, p-
Octylphenol, 3,5-Dicyclohexylphenol, p-Crotylphenol, p-Phenylphenol, 3,5-
Dimethoxyphenol, 3,4,5-Trimethoxyphenol, p-Ethoxyphenol, p-Butoxyphenol,
3-Methyl-4-methoxyphenol und p-Phenoxyphenol. Besonders bevorzugt ist
Phenol selbst. Die Phenole können ebenfalls durch die allgemeine Formel
beschrieben werden:
The above-mentioned substituents have 1 to 26, preferably 1 to 12, carbon atoms. Examples of suitable phenols in addition to the particularly preferred unsubstituted phenols are o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xylene, 3,4-xylene, 3,4,5-trimethylphenol, 3-ethylphenol, 3,5 -Diethylphenol, p-butylphenol, 3,5-dibutylphenol, p-amylphenol, cyclohexylphenol, p-octylphenol, 3,5-dicyclohexylphenol, p-crotylphenol, p-phenylphenol, 3,5-dimethoxyphenol, 3,4,5-trimethoxyphenol , p-ethoxyphenol, p-butoxyphenol, 3-methyl-4-methoxyphenol and p-phenoxyphenol. Phenol itself is particularly preferred. The phenols can also be described by the general formula:
wobei A, B und C Wasserstoff, Alkylradikale, Alkoxyradikale oder Halogen sein können.where A, B and C are hydrogen, alkyl radicals, alkoxy radicals or halogen can.
Alle Aldehyde die herkömmlich zur Herstellung von Phenolharzen verwendet werden, können im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Furfuraldehyd und Benzaldehyd. Vorzugsweise haben die eingesetzten Aldehyde die allgemeine Formel R'CHO, wobei R' Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffradikal mit 1- 8 Kohlenstoffatomen ist. Besonders bevorzugt ist Formaldehyd entweder in seiner wäßrigen Form oder als Paraformaldehyd.All aldehydes commonly used to make phenolic resins can be used in the context of the invention. Examples for this are formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, furfuraldehyde and Benzaldehyde. The aldehydes used preferably have the general Formula R'CHO, where R 'is hydrogen or a hydrocarbon radical with 1- Is 8 carbon atoms. Formaldehyde is particularly preferred either in its aqueous form or as paraformaldehyde.
Um die erfindungsgemäßen Phenolharze zu erhalten sollte eine mindestens äquivalente Molanzahl an Aldehyd bezogen auf die Molanzahl der Phenolkomponente eingesetzt werden. Bevorzugt beträgt das Molverhältnis Aldehyd : Phenol mindestens 1 : 1,0, besonders bevorzugt mindestens 1 : 0,58.In order to obtain the phenolic resins according to the invention, at least one should equivalent number of moles of aldehyde based on the number of moles of Phenol component can be used. The molar ratio is preferably Aldehyde: phenol at least 1: 1.0, particularly preferably at least 1: 0.58.
Um alkoxy-modifizierte Phenolharze zu erhalten, werden primäre und sekundäre aliphatische Alkohole mit einer OH-Gruppe und mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen eingesetzt. Geeignete primäre oder sekundäre Alkohole umfassen z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und Hexanol. Bevorzugt sind Alkohole mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methanol und Butanol.To obtain alkoxy-modified phenolic resins, primary and secondary aliphatic alcohols with one OH group and with 1 to 10 Carbon atoms used. Suitable primary or secondary alcohols include e.g. B. methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol and Hexanol. Alcohols with 1 to 8 carbon atoms are preferred, especially methanol and butanol.
Die Herstellung alkoxy-modifizierter Phenolharze ist in EP-0 177 871 B beschrieben. Sie können entweder nach dem Ein-Stufen- oder Zwei-Stufen- Verfahren hergestellt werden.The production of alkoxy-modified phenolic resins is described in EP-0 177 871 B. described. You can choose either the one-step or two-step Process are made.
Bei dem Ein-Stufen-Verfahren werden die Phenolkomponente, der Aldehyd und der Alkohol in Gegenwart eines geeigneten Katalysators zur Reaktion gebracht. Bei dem Zwei-Stufen-Verfahren wird zuerst ein nicht-modifiziertes Harz hergestellt, das anschließend mit Alkohol behandelt wird.In the one-step process, the phenol component, the aldehyde and the alcohol in the presence of a suitable catalyst for the reaction brought. In the two-step process, an unmodified one is used first Resin produced, which is then treated with alcohol.
Das Verhältnis von Alkohol zu Phenol beeinflußt die Eigenschaften des Harzes sowie die Reaktionsgeschwindigkeit. Das Molverhältnis von Alkohol zu Phenol beträgt weniger als 0,25, so daß weniger als 25 mol-% der phenolischen Hydroxygruppen verethert sind. Bevorzugt ist ein Molverhältnis von 0,18-0,25. Beträgt das Molverhältnis von Alkohol zu Phenol mehr als 0,25, dann sinkt die Feuchtebeständigkeit. The ratio of alcohol to phenol affects the properties of the Resin as well as the reaction rate. The molar ratio of alcohol to Phenol is less than 0.25, so that less than 25 mol% of phenolic hydroxy groups are etherified. A molar ratio is preferred from 0.18-0.25. If the molar ratio of alcohol to phenol is more than 0.25, then the moisture resistance drops.
Geeignete Katalysatoren sind Salze zweiwertiger Ionen von Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca und Ba. Bevorzugt wird Zinkacetat verwendet.Suitable catalysts are salts of divalent ions of Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca and Ba. Zinc acetate is preferably used.
Die Alkoxylierung führt zu Harzen mit einer geringen Viskosität. Die Harze weisen hauptsächlich ortho-ortho Benzyletherbrücken auf und weisen zudem in ortho- und para-Stellung zur phenolischen OH-Gruppe Alkoxymethylengruppen der allgemeinen Formel -(CH2O)nR auf. Hierbei ist R die Alkylgruppe des Alkohols und n eine kleine ganze Zahl im Bereich von 1 bis 5.The alkoxylation leads to resins with a low viscosity. The resins mainly have ortho-ortho benzyl ether bridges and also have alkoxymethylene groups of the general formula - (CH 2 O) n R in the ortho and para positions to the phenolic OH group. Here R is the alkyl group of the alcohol and n is a small integer in the range from 1 to 5.
Alle Lösungsmittel, die konventionell in Bindemittelsystemen für die Gießereitechnik Verwendung finden, können in den erfindungsgemäßen Systemen eingesetzt werden. Es ist sogar möglich in größeren Anteilen aromatische Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittelbestandteil zu verwenden, nur werden damit die eingangs erwähnten möglicherweise umwelt- und gesundheitsgefährdenden Lösungsmittel, nicht vermieden. Als Lösungsmittel für die Phenolharzkomponente werden deshalb bevorzugt sauerstoffreiche, polare, organische Lösungsmittel verwendet. Geeignet sind vor allem Dicarbonsäureester, Glykoletherester, Glykoldiester, Glykoldiether, cyclische Ketone, cyclische Ester (Lactone) oder cyclische Carbonate. Bevorzugt werden Dicarbonsäureester, cyclische Ketone und cyclische Carbonate verwendet. Dicarbonsäureester weisen die Formei R1OOC-R2-COOR1 auf, wobei R1 jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1-12 (bevorzugt 1-6) Kohlenstoffatomen darstellen und R2 eine Alkylengruppe mit 1-4 Kohlenstoffatome ist. Beispiele sind Dimethylester von Carbonsäuren mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, die z. B. unter der Bezeichnung Dibasic Ester von DuPont erhältlich sind. Glykoletherester sind Verbindungen der Formel R3-O- R4-OOCR5, wobei R3 eine Alkylgruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen darstellt, R4 eine Alkylengruppe mit 2-4 Kohlenstoffatomen ist und R5 eine Alkylgruppe mit 1-3 Kohlenstoffatomen ist (z. B. Butylglykolacetat), bevorzugt sind Glykoletheracetate. Glykoldiester weisen entsprechend die allgemeine Formel R5COO-R4-OOCR5 auf wobei R4 und R5 wie oben definiert sind und die Reste R5 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden (z. B. Propylenglykoldiacetat), bevorzugt sind Glykoldiacetate. Glykoldiether lassen sich durch die Formel R3-O-R4-O-R3 charakterisieren, in dem R3 und R4 wie oben definiert sind und die Reste R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden (z. B. Dipropylenglykoldimethylether). Cyclische Ketone, cyclische Ester und cyclische Carbonate mit 4-5 Kohlenstoffatome sind ebenfalls geeignet (z. B. Propylencarbonat). Die Alkyl- und Alkylengruppen können jeweils verzweigt oder unverzweigt sein. Diese organischen polaren Lösungsmittel werden bevorzugt entweder als Alleinlösungsmittel für das Phenolharz oder in Kombination mit Fettsäureestern verwendet, wobei der Gehalt an den sauerstoffreichen Lösungsmitteln im Lösungsmittelgemisch überwiegen sollte. Der Gehalt an sauerstoffreichen Lösungsmitteln sollte somit mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 55 Gew.-% betragen.All solvents which are conventionally used in binder systems for foundry technology can be used in the systems according to the invention. It is even possible to use aromatic hydrocarbons in larger proportions as a solvent component, but this does not avoid the solvents that may be harmful to the environment and health mentioned at the beginning. Oxygen-rich, polar, organic solvents are therefore preferably used as solvents for the phenolic resin component. Dicarboxylic acid esters, glycol ether esters, glycol diesters, glycol diethers, cyclic ketones, cyclic esters (lactones) or cyclic carbonates are particularly suitable. Dicarboxylic acid esters, cyclic ketones and cyclic carbonates are preferably used. Dicarboxylic acid esters have the form R 1 OOC-R 2 -COOR 1 , where R 1 each independently represents an alkyl group with 1-12 (preferably 1-6) carbon atoms and R 2 is an alkylene group with 1-4 carbon atoms. Examples are dimethyl esters of carboxylic acids with 4 to 6 carbon atoms, the z. B. are available under the name Dibasic esters from DuPont. Glycol ether esters are compounds of the formula R 3 -O- R 4 -OOCR 5 , where R 3 is an alkyl group with 1-4 carbon atoms, R 4 is an alkylene group with 2-4 carbon atoms and R 5 is an alkyl group with 1-3 carbon atoms ( e.g. butyl glycol acetate), preferred are glycol ether acetates. Accordingly, glycol diesters have the general formula R 5 COO-R 4 -OOCR 5 , where R 4 and R 5 are as defined above and the radicals R 5 are each selected independently of one another (for example propylene glycol diacetate), preference being given to glycol diacetates. Glycol diethers can be characterized by the formula R 3 -OR 4 -OR 3 , in which R 3 and R 4 are as defined above and the R 3 radicals are each selected independently of one another (for example dipropylene glycol dimethyl ether). Cyclic ketones, cyclic esters and cyclic carbonates with 4-5 carbon atoms are also suitable (e.g. propylene carbonate). The alkyl and alkylene groups can each be branched or unbranched. These organic polar solvents are preferably used either as the sole solvent for the phenolic resin or in combination with fatty acid esters, the content of the oxygen-rich solvents in the solvent mixture should predominate. The content of oxygen-rich solvents should therefore be more than 50% by weight, preferably more than 55% by weight.
Positiv auf die Qualmentwicklung wirkte sich die Maßnahme aus, den Gesamtgehalt an Lösungsmitteln im Bindemittelsystem zu reduzieren. Während herkömmliche Phenolharze überwiegend ca. 45 Gew.-% und teilweise bis zu 55 Gew.-% Lösungsmittel enthalten, um eine verarbeitungsgerechte Viskosität (bis ca. 400 mPa.s) zu erreichen, kann durch Verwendung eines erfindungsgemäßen niedrigviskosen Phenolharzes der Lösungsmittelanteil in der Phenol-Komponente auf höchstens 40 Gew.-%, bevorzugt sogar auf höchstens 35 Gew.-% begrenzt werden. Die dynamische Viskosität wird z. B. nach dem Brookfield Drehspindel Verfahren bestimmt.The measure had a positive effect on smoke development To reduce the total content of solvents in the binder system. While conventional phenolic resins predominantly approx. 45 wt .-% and sometimes contain up to 55 wt .-% solvent to a Processing viscosity (up to approx. 400 mPa.s) can be achieved by Use of a low-viscosity phenolic resin according to the invention Solvent content in the phenol component to at most 40% by weight, preferably even be limited to at most 35% by weight. The dynamic Viscosity is e.g. B. determined by the Brookfield lathe method.
Werden herkömmliche nicht alkoxy-modifizierte Phenolharze eingesetzt, so liegt die Viskosität bei reduziertem Lösungsmittelanteil weit außerhalb des anwendungstechnisch günstigen Bereichs von bis zu ca. 400 mPa.s. Teilweise ist auch die Löslichkeit so schlecht, daß bei Raumtemperatur Phasentrennung beobachtet wird. Gleichzeitig sinken die Sofortfestigkeiten der mit diesen Bindemittelsystemen hergestellten Kerne auf ein sehr niedriges Niveau. Geeignete Bindemittelsysteme weisen eine Sofortfestigkeit von mindestens 150 N/cm2 bei einer verwendeten Menge von je 0,8 Gewichtsteilen Phenolharzkomponente und Isocyanatkomponente bezogen auf 100 Gewichtsteile Aggregat wie z. B. Quarzsand H 32 auf (s. EP 0 771 599 A oder DE 43 27 292 A).If conventional non-alkoxy-modified phenolic resins are used, the viscosity with a reduced solvent content is far outside the application-technically favorable range of up to approx. 400 mPa.s. Sometimes the solubility is so poor that phase separation is observed at room temperature. At the same time, the instant strength of the cores made with these binder systems drops to a very low level. Suitable binder systems have an immediate strength of at least 150 N / cm 2 with an amount used of 0.8 parts by weight of phenolic resin component and isocyanate component based on 100 parts by weight of aggregate such as. B. quartz sand H 32 (see EP 0 771 599 A or DE 43 27 292 A).
Der Zusatz von Fettsäureester zu dem Lösungsmittel der Phenolkomponente führt zu besonders guten Trenneigenschaften. Geeignet sind Fettsäuren z. B. mit 8 bis 22 Kohlenstoffen, die mit einem aliphatischen Alkohol verestert sind. Üblicherweise werden Fettsäuren natürlichen Ursprungs, wie z. B. aus Tallöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Keimöl und Kokosöl, verwendet. Statt den natürlichen Ölen, die meist Gemische verschiedener Fettsäuren darstellen, können selbstverständlich auch einzelne Fettsäuren wie z. B. Palmitinfettsäure oder Myristinfettsäure eingesetzt werden.The addition of fatty acid ester to the solvent of the phenolic component leads to particularly good separation properties. Fatty acids are suitable for. B. with 8 to 22 carbons esterified with an aliphatic alcohol. Fatty acids of natural origin, such as. B. from tall oil, Rapeseed oil, sunflower oil, germ oil and coconut oil. Instead of that natural oils, which are mostly mixtures of different fatty acids, can of course also individual fatty acids such. B. palmitic fatty acid or myristic fatty acid can be used.
Aliphatische Monoalkohole mit 1 bis 12 Kohlenstoffen eignen sich zur Veresterung der Fettsäuren. Bevorzugt sind Alkohole mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt sind Alkohole mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen. Aufgrund der geringeren Polarität der Fettsäureester deren Alkoholkomponente 4 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist ist es möglich, den Fettsäureesteranteil zu verringern, und die Qualmbildung zu vermindern. Eine Reihe von Fettsäureestern sind kommerziell erhältlich.Aliphatic monoalcohols with 1 to 12 carbons are suitable for Esterification of fatty acids. Alcohols with 1 to 10 are preferred Carbon atoms, particularly preferred are alcohols with 4 to 10 Carbon atoms. Because of the lower polarity of the fatty acid esters whose alcohol component has 4 to 10 carbon atoms, it is possible to reduce the fatty acid ester content and to reduce smoke formation. A number of fatty acid esters are commercially available.
Überraschenderweise zeigte es sich, daß Fettsäureester, deren Alkoholkomponente 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, besonders vorteilhaft sind, da sie dem Bindemittelsystem auch dann ausgezeichnete Trenneigenschaften verleihen, wenn ihr Gehalt im Lösungsmittel der Phenolkomponente kleiner als 50 Gew.-% beträgt. Als Beispiele für Fettsäurester mit längeren Alkoholkomponenten seien die Butylester der Ölsäure und der Tallölfettsäure sowie der gemischte Octyl-/Decylester der Tallölfettsäure genannt. Surprisingly, it was found that fatty acid esters, their Alcohol component contains 4 to 10 carbon atoms, particularly advantageous because they are excellent for the binder system Impart separation properties if their content in the solvent of Phenol component is less than 50 wt .-%. As examples of Fatty acid esters with longer alcohol components are the butyl esters Oleic acid and tall oil fatty acid and the mixed octyl / decyl ester of Tall oil fatty acid called.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen alkoxy-modifizierten Phenolharze lassen sich aromatische Kohlenwasserstoffe als Lösungsmittel der Phenolkomponente vermeiden. Dies ist auf die ausgewogene Polarität der Verbindungen zurückzuführen, die die Verwendung von sauerstoffreichen, organischen, polaren Lösungsmitteln z. B. als Alleinlösungsmittel ermöglichen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen alkoxy-modifizierten Phenolharze kann die Menge des benötigten Lösungsmittels auf weniger als 35 Gew.-% der Phenolkomponente begrenzt werden. Dies wird durch die geringe Viskosität des Harzes ermöglicht. Die Verwendung von aromatischen Kohlenwasserstoffen kann zudem vermieden werden. Die Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittelsystems mit mindestens 50 Gew.-% der obengenannten sauerstoffreichen, polaren, organischen Lösungsmittel als Bestandteil des Lösungsmittels der Phenolkomponente führt zudem zu einer deutlich verringerten Qualmentwicklung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen mit einem hohen Anteil von Fettsäureestern im Lösungsmittel.By using the alkoxy-modified according to the invention Phenolic resins can be aromatic hydrocarbons as solvents avoid the phenol component. This is due to the balanced polarity of the Attributed to compounds that prevent the use of oxygen-rich, organic, polar solvents e.g. B. enable as a sole solvent. By using the alkoxy-modified according to the invention Phenolic resins can reduce the amount of solvent required to less than 35% by weight of the phenol component can be limited. This is through the allows low viscosity of the resin. The use of aromatic Hydrocarbons can also be avoided. The use of the binder system according to the invention with at least 50 wt .-% of above-mentioned oxygen-rich, polar, organic solvents as Part of the solvent of the phenol component also leads to a significantly reduced smoke development compared to conventional Systems with a high proportion of fatty acid esters in the solvent.
Die zweite Komponente des Bindemittelsystems umfaßt ein aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Polyisocyanat, bevorzugt mit 2 bis 5 Isocyanatgruppen. Je nach den gewünschten Eigenschaften können auch Gemische organischer Isocyanate eingesetzt werden. Geeignete Polyisocyanate umfassen aliphatische Polyisocyanate, wie z. B. Hexamethylendiisocyanat, alicyclische Polyisocyanate wie z. B. 4,4'- Dicyclohexylmethandiisocyanat und Dimethylderivate hiervon. Beispiele geeigneter aromatischer Polyisocyanate sind Toluol-2,4-diisocyanat, Toluol- 2,6-diisocyanat, 1,5-Naphthalendiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Xylylendiisocyanat und Methylderivate hiervon, Polymethylenpolyphenylisocyanate und Chlorophenylen-2,4-diisocyanat. Bevorzugte Polyisocyanate sind aromatische Polyisocyanate, besonders bevorzugt sind Polymethylenpolyphenylpolyisocyanate wie z. B. Diphenylmethandiisocyanat. The second component of the binder system comprises an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic polyisocyanate, preferably with 2 to 5 Isocyanate groups. Depending on the desired properties, you can also Mixtures of organic isocyanates are used. Suitable Polyisocyanates include aliphatic polyisocyanates, such as. B. Hexamethylene diisocyanate, alicyclic polyisocyanates such. B. 4,4'- Dicyclohexylmethane diisocyanate and dimethyl derivatives thereof. Examples suitable aromatic polyisocyanates are toluene-2,4-diisocyanate, toluene 2,6-diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, Xylylene diisocyanate and methyl derivatives thereof, Polymethylene polyphenyl isocyanates and chlorophenylene-2,4-diisocyanate. Preferred polyisocyanates are aromatic polyisocyanates, particularly preferred are polymethylene polyphenyl polyisocyanates such as. B. Diphenylmethane diisocyanate.
In allgemeinen wird 10-500 Gew.-% Polyisocyanat bezogen auf das Gewicht des Phenolharzes eingesetzt. Vorzugsweise werden 20-300 Gew.-% Polyisocyanat eingesetzt. Flüssige Polyisocyanate können in unverdünnter Form eingesetzt werden, während feste oder viskose Polyisocyanate in organischen Lösungsmitteln gelöst werden. Bis zu 80 Gew.-% der Isocyanant- Komponente können aus Lösungsmittel bestehen. Als Lösungsmittel für das Polyisocyanat werden entweder die oben genannten Fettsäureester oder ein Gemisch aus Fettsäureester und bis zu 50 Gew.-% aromatische Lösungsmittel verwendet. Geeignete aromatische Lösungsmittel sind Naphthalin, alkyl- substituierte Naphthaline, alkyl-substituierte Benzole und Gemische hiervon. Besonders bevorzugt sind aromatische Lösungsmittel, die aus Gemischen der oben genannten aromatischen Lösungsmittel bestehen und einen Siedepunktbereich zwischen 140°C und 230°C besitzen. Vorzugsweise wird kein aromatisches Lösungsmittel verwendet. Bevorzugt wird das Polyisocyanat in einer Menge eingesetzt, so daß die Anzahl der Isocyanatgruppen von 80 bis 120% bezogen auf die Anzahl der freien Hydroxylgruppen des Harzes beträgt.In general, 10-500 wt .-% polyisocyanate based on the weight of the phenolic resin used. Preferably 20-300 wt .-% Polyisocyanate used. Liquid polyisocyanates can be used in undiluted form Form are used, while solid or viscous polyisocyanates in organic solvents are solved. Up to 80% by weight of the isocyanate Component can consist of solvent. As a solvent for that Polyisocyanate are either the fatty acid esters mentioned above or a Mixture of fatty acid ester and up to 50% by weight aromatic solvent used. Suitable aromatic solvents are naphthalene, alkyl substituted naphthalenes, alkyl substituted benzenes and mixtures thereof. Aromatic solvents which are made from mixtures of aromatic solvents mentioned above and a Have a boiling point range between 140 ° C and 230 ° C. Preferably no aromatic solvent used. This is preferred Polyisocyanate used in an amount so that the number of Isocyanate groups from 80 to 120% based on the number of free Hydroxyl groups of the resin.
Neben den bereits erwähnten Bestandteilen können die Bindemittelsysteme konventionelle Zusätze, wie z. B. Silane (US 4,540,724 A), trocknende Öle (US 4,268,425 A) oder Komplexbildner (WO 95/03903), beinhalten. Die Bindemittelsysteme werden bevorzugt als Zwei-Komponenten-Systeme angeboten, wobei die Lösung des Phenolharzes eine Komponente darstellt und das Polyisocyanat, gegebenfalls in Lösung, die andere Komponente ist. Die beiden Komponenten werden vereinigt und anschließend mit Sand oder einem ähnlichen Aggregat gemischt, um eine Formmasse herzustellen. Die Formmasse enthält eine wirksam bindende Menge von bis zu 15 Gew.-% des erfindungsgemäßen Bindemittelsystems bezogen auf das Gewicht der Aggregate. Es ist ebenfalls möglich die Komponenten zunächst jeweils mit Teilen des Sandes oder Aggregates zu mischen und anschließend diese beiden Mischungen zu vereinigen. Verfahren um eine gleichmäßige Mischung der Komponenten und des Aggregates zu erzielen sind dem Fachmann bekannt. Die Mischung kann zusätzlich gegebenenfalls andere konventionelle Zutaten, wie Eisenoxid, gemahlene Flachsfasern, Holzteile, Pech und refraktäre Mehle, enthalten.In addition to the components already mentioned, the binder systems conventional additives, such as. B. silanes (US 4,540,724 A), drying oils (US 4,268,425 A) or complexing agents (WO 95/03903). The Binder systems are preferred as two-component systems offered, the solution of the phenolic resin being a component and the polyisocyanate, optionally in solution, is the other component. The two components are combined and then with sand or a similar aggregate to make a molding compound. The Molding composition contains an effective binding amount of up to 15 wt .-% of binder system according to the invention based on the weight of the Aggregates. It is also possible to start with the components Mix parts of the sand or aggregate and then mix them to combine both mixtures. Procedure for an even mix the components and the aggregate can be achieved by a person skilled in the art known. The mixture may optionally be other conventional ones Ingredients such as iron oxide, ground flax fiber, wooden parts, pitch and refractory flours.
Um Gießformteile aus Sand herzustellen, sollte das Aggregat eine genügend große Partikelgröße aufweisen. Dadurch besitzt das Gießformteil eine ausreichende Porösität und flüchtige Verbindungen können während des Gießvorgangs entweichen. Im allgemeinen weisen mindestens 80 Gew.-% und bevorzugt 90 Gew.-% des Aggregates eine durchschnittliche Partikelgröße ≦ 290 µm auf. Die durchschnittliche Partikelgröße des Aggregates sollte zwischen 100 und 300 µm betragen.In order to make casting mold parts out of sand, the aggregate should be sufficient have large particle size. As a result, the mold part has a sufficient porosity and volatile compounds can occur during the Escape pouring process. Generally at least 80% by weight and preferably 90% by weight of the aggregate an average Particle size ≦ 290 µm. The average particle size of the Aggregates should be between 100 and 300 µm.
Für Standard-Gießformteile wird bevorzugt Sand als Aggregatmaterial verwendet, wobei zumindest 70 Gew.-% und bevorzugt mehr als 80 Gew.-% des Sandes Siliciumdioxid sind. Zirkon, Olevin, Aluminosilikatsand und Chromitsand eignen sich ebenfalls als Aggregatmaterialien.For standard mold parts, sand is preferred as the aggregate material used, at least 70% by weight and preferably more than 80% by weight of the sand are silicon dioxide. Zircon, Olevin, aluminosilicate sand and Chromite sand are also suitable as aggregate materials.
Das Aggregatmaterial stellt den Hauptbestandteil bei Gießformteilen. In Gießformteilen aus Sand für Standardanwendungen beträgt der Anteil des Bindemittels im allgemeinen bis zu 10 Gew.-%, häufig zwischen 0,5 und 7 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Aggregates. Besonders bevorzugt werden 0,6 bis 5 Gew.-% Bindemittel bezogen auf das Gewicht des Aggregates verwendet.The aggregate material is the main component of mold parts. In Cast moldings made of sand for standard applications is the proportion of Binder in general up to 10% by weight, often between 0.5 and 7% by weight, based on the weight of the unit. Particularly preferred 0.6 to 5 wt .-% binder based on the weight of the Aggregates used.
Obwohl das Aggregat vorzugsweise getrocknet eingesetzt wird, können bis zu 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Aggregates an Feuchtigkeit toleriert werden. Das Gießformteil wird gehärtet, so daß es seine äußere Form nach der Entfernung der Gießform behält. Konventionelle flüssige oder gasförmige Härtungssysteme können zum Härten des erfindungsgemäßen Bindemittelsystems verwendet werden. So kann z. B. ein leicht flüchtiges tertiäres Amin wie z. B. Triethylamin oder Dimethylethylamin, wie in US 3,409,579 A beschrieben, durch das Gießformteil geleitet werden. Es ist weiterhin möglich, ein flüssiges Amin der Formmasse zur Härtung zuzusetzen. Nach dem Entfernen aus der Form wird in an sich bekannter Weise das Gießformteil durch weiteres Härten in den Endzustand überführt.Although the aggregate is preferably used dry, up to 0.1% by weight based on the weight of the unit in terms of moisture tolerance become. The mold part is hardened so that it conforms to its external shape the removal of the mold. Conventional liquid or gaseous Hardening systems can be used to harden the invention Binder system can be used. So z. B. a volatile tertiary amine such. B. triethylamine or dimethylethylamine, as in US 3,409,579 A. described, passed through the mold part. It is it is also possible to add a liquid amine to the molding composition for curing. After removal from the mold, this is done in a manner known per se Molded part in the final state by further hardening.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Silane der allgemeinen Formel (R'O)3Si der Formmasse vor dem Aushärten zugesetzt. Dabei ist R' ein Kohlenwasserstoffradikal, bevorzugt ein Alkylradikal mit 1-6 Kohlenstoffatomen, und R ein Alkylradikal, ein alkoxy-substituiertes Alkylradikal oder ein Alkylamin-substituiertes Aminradikal mit Alkylgruppen, die 1-6 Kohlenstoffatome besitzen. Der Zusatz von 0,1 bis 2 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Bindemittelsystems und des Härters verringert die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Systeme. Beispiele von kommerziell erhältlichen Silanen sind Dow Corning Z6040 und Union Carbide A-187 (γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilan), Union Carbide A-1100 (γ- Aminopropyltriethoxysilan), Union Carbide A-1120 (N-β-(Aminoethyl)-γ-amino propyltrimethoxysilane) und Union Carbide A-1160 (Ureidosilan).In a preferred embodiment, silanes of the general formula (R'O) 3 Si are added to the molding composition before curing. R 'is a hydrocarbon radical, preferably an alkyl radical with 1-6 carbon atoms, and R is an alkyl radical, an alkoxy-substituted alkyl radical or an alkylamine-substituted amine radical with alkyl groups which have 1-6 carbon atoms. The addition of 0.1 to 2% by weight, based on the weight of the binder system and the hardener, reduces the moisture sensitivity of the systems. Examples of commercially available silanes are Dow Corning Z6040 and Union Carbide A-187 (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane), Union Carbide A-1100 (γ-aminopropyltriethoxysilane), Union Carbide A-1120 (N-β- (aminoethyl) -γ-amino propyltrimethoxysilane ) and Union Carbide A-1160 (ureidosilane).
Gegebenenfalls können andere Zusatzstoffe einschließlich Benetzungsmittel und die Verwendung der Sandmischung verlängernde Additive (engl. Benchlife-Additive), wie in US 4,683,252 A oder US 4,540,724 A beschrieben verwendet werden. Zusätzliche Formtrennmittel wie z. B. Fettsäuren, Fettalkohole und deren Derivate können eingesetzt werden, werden aber in der Regel nicht benötigt.If necessary, other additives including wetting agents and additives that extend the use of the sand mixture. Benchlife additives), as described in US 4,683,252 A or US 4,540,724 A. be used. Additional mold release agents such. B. fatty acids, Fatty alcohols and their derivatives can be used, but are used in usually not needed.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. The invention is further illustrated by the following examples.
Soweit nicht anders angegeben verstehen sich alle Prozentangaben als Gew.-%.Unless otherwise stated, all percentages are understood as % By weight.
In einem mit Rückflußkühler, Thermometer und Rührer ausgestatteten Reaktionsgefäß werden die in Tabelle I aufgeführten Rohstoffe vorgelegt. Unter Rühren wird die Temperatur gleichmäßig auf 105-115°C erhöht und so lange gehalten, bis ein Brechungsindex von 1,5590 erreicht ist. Danach wird der Kühler auf Destillation umgestellt und die Temperatur innerhalb einer Stunde auf 124-126°C gebracht. Bei dieser Temperatur wird bis zum Erreichen eines Brechungsindexes von 1,5940 weiterdestilliert. Danach wird Vakuum angelegt und bei vermindertem Druck bis zu einem Brechungsindex von 1,600 destilliert. Die Ausbeute beträgt ca. 83% bei Beispiel 1 und ca. 78% bei Beispiel 2.In one equipped with a reflux condenser, thermometer and stirrer The raw materials listed in Table I are introduced into the reaction vessel. With stirring, the temperature is increased evenly to 105-115 ° C and so held long until a refractive index of 1.5590 is reached. After that the condenser switched to distillation and the temperature within one Brought to 124-126 ° C for one hour. At this temperature until Distillation reached a refractive index of 1.5940. After that Vacuum applied and at reduced pressure to a refractive index distilled from 1,600. The yield is about 83% in Example 1 and about 78% in example 2.
Mit den nach obiger Vorschrift hergestellten Phenolharzen werden die in Tabelle II aufgeführten Lösungen hergestellt. Handelsnamen sind durch (H) gekennzeichnet.With the phenolic resins produced according to the above regulation, the in Solutions listed in Table II were prepared. Trade names are by (H) characterized.
Die Phenolharzlösung 1A separiert nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur in zwei Phasen und wird deshalb nicht zu weiteren Prüfungen herangezogen. Die Viskosität der Phenolharzlösungen 1B-1D liegt weit außerhalb des anwendungstechnisch günstigen Bereichs (bis ca. 400 mPa.s)The phenolic resin solution 1A separates after cooling to room temperature in two phases and is therefore not used for further tests. The viscosity of the phenolic resin solutions 1B-1D is far outside the Application-technically favorable range (up to approx. 400 mPa.s)
Als Komponente 11 der Polyurethan-Bindemittelsysteme werden die in Tabelle III aufgeführten Lösungen hergestellt.As component 11 of the polyurethane binder systems, the table III listed solutions prepared.
Bei der Herstellung der Formstoff-/Bindemittelsystem-Gemische wird wie folgt vorgegangen:The manufacture of the molding material / binder system mixtures is as follows proceeded:
Zu 100 Gewichtsteilen Quarzsand H 32 (Quarzwerke GmbH, Frechen) werden nacheinander jeweils 0,5 Gewichtsteile einer der in Tabelle II aufgeführten Phenolharzlösungen und 0,8 Gewichtsteile einer der in Tabelle III aufgeführten Polyisocyanatlösungen zugegeben und in einem Labormischer intensiv vermischt. Mit diesen Gemischen werden Prüfkörper nach DIN 52401 hergestellt, die durch Begasen mit Triethylamin (10 s bei 4 bar Druck, danach 10 s Spülen mit Luft) ausgehärtet werden.100 parts by weight of quartz sand H 32 (Quarzwerke GmbH, Frechen) successively 0.5 part by weight of one of those listed in Table II Phenolic resin solutions and 0.8 part by weight of one of those listed in Table III Polyisocyanate solutions added and intensive in a laboratory mixer mixed. These mixtures are used to make test specimens in accordance with DIN 52401 prepared by gassing with triethylamine (10 s at 4 bar pressure, then 10 s rinsing with air).
Die Biegefestigkeiten der Probekörper werden nach der GF-Methode ermittelt. Dabei wird die Biegefestigkeit der Prüfkörper unmittelbar nach ihrer Herstellung (Sofortfestigkeiten) sowie nach 1, 2 und 24 Std. geprüft.The bending strengths of the test specimens are determined using the GF method. The bending strength of the test specimen is determined immediately after it Production (immediate strength) and checked after 1, 2 and 24 hours.
Die Ergebnisse sind in Tabelle IV aufgeführt.The results are shown in Table IV.
Aus Tabelle III erkennt man:
From Table III one can see:
- - die mit dem herkömmlichen Phenolharz formulierten Bindemittelsysteme (Versuch 1-3) besitzen wesentlich geringere Anfangsfestigkeiten als die erfindungsgemäßen Bindemittelsysteme (Versuche 4-13). Auch der Festigkeitsanstieg ist deutlich langsamer.- The binder systems formulated with the conventional phenolic resin (Experiments 1-3) have much lower initial strengths than that binder systems according to the invention (experiments 4-13). Also the Strength increase is much slower.
- - die Festigkeiten, vor allem die Sofortfestigkeiten, aller erfindungsgemäß formulierten Bindemittelsysteme (Versuche 4-13) sind innerhalb der Genauigkeit der Prüfmethode gleich. Eine Abhängigkeit vom Verhältnis Fettsäureester/polares Lösungsmittel ist nicht erkennbar.- The strengths, especially the immediate strengths, all according to the invention Formulated binder systems (tests 4-13) are within the Accuracy of the test method equal. A dependence on the relationship Fatty acid ester / polar solvent is not recognizable.
- - sowohl der Fettsäurebutylester als auch der Festtsäureoctyl-/decylester sind für die Formulierung der erfindungsgemäßen Bindemittelsysteme gleichermaßen geeignet (Versuche 7 und 12)- Both the fatty acid butyl ester and the solid octyl / decyl ester are for the formulation of the binder systems according to the invention equally suitable (experiments 7 and 12)
- - die Kombination mit aromatischen Lösungsmitteln ist ebenso möglich (Versuche 7 und 13)- The combination with aromatic solvents is also possible (Experiments 7 and 13)
GF-Prüfriegel werden 1 Minute lang bei 650°C im Ofen gelagert. Nach der Entnahme wird die Qualmentwicklung gegen einen dunklen Hintergrund beobachtet und mit den Noten 10 (sehr stark) - 1 (kaum wahrnehmbar) bewertet.GF test bars are stored in the oven at 650 ° C for 1 minute. After The smoke is extracted against a dark background observed and with the marks 10 (very strong) - 1 (hardly noticeable) rated.
Das Ergebnis ist in Tabelle V aufgelistet. The result is listed in Table V.
Aus Tabelle V geht hervor, daß die Qualmentwicklung nachläßt, wenn man die Fettsäureester zugunsten von sauerstoffreichen Lösungsmittel reduziert.From Table V it can be seen that the smoke development subsides when the Fatty acid esters reduced in favor of oxygen-rich solvents.
Gußversuche mit Kernen, die der Zusammensetzung aus den Versuchen 4 und 7 entsprachen, bestätigten das obige Ergebnis.Casting experiments with cores that match the composition from experiments 4 and 7 corresponded, confirmed the above result.
Claims (8)
- a) Vermischen von Aggregaten mit dem Bindemittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer bindenden Menge von bis zu 15 Gew.- %, bezogen auf die Menge der Aggregate;
- b) Einbringen des in Schritt (a) erhaltenen Gießgemischs in eine Form;
- c) Härten des Gießgemischs in der Form um eine selbsttragende Form zu erhalten; und
- d) anschließendes Entfernen des geformten Gießgemischs von Schritt (c) aus der Form und weiteres Härten, wodurch man ein hartes, festes, ausgehärtetes Gießformteil erhält.
- a) mixing aggregates with the binder system according to one of claims 1 to 5 in a binding amount of up to 15% by weight, based on the amount of the aggregates;
- b) placing the casting mixture obtained in step (a) into a mold;
- c) hardening the casting mixture in the mold in order to obtain a self-supporting shape; and
- d) then removing the molded casting mixture from step (c) from the mold and further hardening, whereby a hard, solid, hardened casting mold part is obtained.
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