DE2025253B2

DE2025253B2 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Kernen oder Sandformen

Info

Publication number: DE2025253B2
Application number: DE19702025253
Authority: DE
Inventors: Guenther 7012 Schmiden Doll
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-05-23
Filing date: 1970-05-23
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2025253A1; DE2025253C3

Description

R - H₂SO₄ + 2N(C₂H₅)₃ ^= R - 2 [HN(C₂H₅)J

arbeitet, wo mit R das Austauschergerüst bezeichnet ist.

4. Einrichtung mit einer Vernebelungsvorrichtung zum Vernebein des Katalysators, Mitteln zum Hindurchleiten des vernebelten Katalysators durch eine den zu härtenden Gegenstand enthaltende Form und einem mit dem Innenraum der Form über einen Kanal verbundenen Behalter, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß in dem Innenraum des Behälters ein Ionenaustauscher (33) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kernen oder Sandformen für Gießereizwecke, bei dem zur Bildung des Kernes bzw. der Sandform Kern- oder Formsand mit einer härtbaren Kunststoffmasse und Härter gemischt wird und in eine Form eingebracht und anschließend zum Aushärten des Kunststoffes in die Form ein vernebelter Katalysator kontinuierlich eingeleitet und nach Durchströmen des auszuhärtenden Gegenstandes aus dem Innenraum der Form kontinuierlich abgeleitet und dann der Katalysator aus dem Trägergas chemisch abgeschieden wird, und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art, das als CoId-Box-Verfahren bezeichnet wird, sieht vor, Kern- oder Formsand mit einer Polyesterharz-Kunststoffmasse unter Zusatz einer geeigneten Menge Isocyanat als Härter zu mischen und diese Mischung in eine geeignete Form zur Bildung des herzustellenden Kernes oder der Sandform einzubringen und nach Schließen der Form das. Polyesterharz durch Einleiten eines vernebelten Katalysators auszuhärten. Der Katalysatornebel durchströmt hierbei die Poren des auszuhärtenden Gegenstandes, so daß dieser über sein gesamtes Volumen ausgehärtet wird.

Der Katalysator ist giftig, und man hat bisher den Katalysatornebel nach Verlassen der Form unschädlich gemacht, indem man ihn entweder in ein hochgeleitetes Rohr mit Zündanlage führte und verbrannte oder er wurde in ein besonders dafür bereitgestelltes Säurebad eingeleitet und dort neutralisiert. L)as Verbrennen des Katalysators erfolgt mittels gesondert zugeführtem Brennstoff und verursacht deshalb relativ hohe Betriebskosten. Auch ist der bauliche Aufwand der Verbrennungsanlage erheblich, da Explosionsgefahr besteht und entsprechend aufwendige Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind. Das Neutralisieren des Katalysatornebels durch Einleiten in ein Säurebad gibt keine Sicherheit, daß der gesamte Katalysatornebel zur chemischen Reaktion mit dem Säurebad kommt, da der Katalysatornebel stets in einem Trägergas enthalten ist, das bei Durchströmen des Säurebades Blasen bildet, in denen sich der Kataiysatornebel befindet, so daß ein mehr oder weniger großer Restanteil des Katalysatornebels zusammen mit dem Trägergas aus dem Säurebad ausströmt und damit in die Umgebung gelangt und hier infolge seiner Giftigkeit Umweltschäden und sonstige Beeinträchtigungen verursachen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den aus der Form austretenden Katalysatornebel auf einfache und wirksame Weise unschädlich zu machen, so daß durch ihn die Gesundheit der in dem betreffenden Betrieb und der Umgebung des Betriebes befindlichen Personen und auch die in der Umgebung des Betriebes befindliche Tier- und Pflanzenwelt nicht geschädigt werden kann.

Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Katalysator zu seiner Abscheidung aus dem Trägergas in einem Ionenaustauscher chemisch gebunden wird.

Die Verwendung eines Ionenaustauschers zur Unschädlichmachung des aus der Form abgeleiteten Katalysatornebels gewährleistet, daß der Katalysator auf einfache und wirtschaftliche Weise vollkommen abgeschieden wird und nicht in die Außenatmosphäre gelangen kann, so daß keine Gefahr mehr für die menschliche Gesundheit oder die dem Betrieb benachbarte Tier- und Pflanzenwelt besteht. Von Zeit zu Zeit, spätestens nach Sättigung, kann der Ionenaustauscher regeneriert werden, wie es bei Ionenaustauschern zu deren fortlaufender Wiederverwendung üblich ist. Das zum Regenerieren verwendete Regenerierfluidum wird in bekannter Weise durch den Ionenaustauscher hindurchgeleitet und nimmt hierbei den durch Ionenaustausch zurückgewonnenen Katalysator mit sich mit. Eine ungefährliche Beseitigung des abgeleiteten Fluidums bereitet keine Schwierigkeiten. Auch kann, falls wirtschaftlich durchführbar, der Katalysator aus dem abgeleiteten Regenerierfluidum zurückgewonnen und erneut verwendet werden.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ohne die bisherigen Gefahren den Katalysatornebe! kontinuierlich durch den Innenraum der Form hindurchzuleiten, da er entsprechend kontinuierlich dem Ionenaustauscher zugeleitet werden kann, wodurch eine rasche und gleichmäßige Aushärtung des in der Form befindlichen Gegenstandes erzielt wird.

Der Katalysator kann in an sich bekannter Weise mit Vorteil ein Amin-Katalysator sein, wobei vorteil-

auch einen Zuflußanschluß für Druckluft hat, die durch einen Lufttrockner 21, ein Druckminderventil 22, ein dem öffnen und Absperren des Druckluftzuflusses dienendes Magnetventil 23 und ein Riick-5 schlagventil 24 hindurch in das Meßrohr 20 eingeleitet werden kann und zur Förderung der Katalysatcrflüssigkeit durch das Ventil 19 und die Leitung 25 hindurch in eine Vernebelungsvorrichtung 27 und

._. ^als Trägergas für die vernebelte Katalysatorflüssigkeit

haft das Amin nach Durchströmen der Form mittels io und als Spülluft dient, eines H+-Ionenaustauschers chemisch gebunden wer- Fig. 2 zeigt die Vernebelungsvorrichtung 27 in

den kann. längsgeschnittener Darstellung. Sie weist ein Gehäuse

Zur Durchführung des neuartigen Verfahrens ist 40 mit an den einander entgegengesetzten Stirnseiten eine Einrichtung mit einer Vernebelungsvorrichtung angeordneten Zu- und Abflußstutzen 41, 42 auf, in zum Vernebeln des Katalysators, Mitteln zum Hin- 15 welchem vier Filterschichten 43 bis 46 unterschieddurchleiten des vernebelten Katalysators durch eine licher Feinheit übereinander mit einer gelochten den zu härtenden Gegenstand enthaltende Form und Stützplatte 47 angeordnet sind. Jede Filterschichi hat einem mit dem Innenraum der Form über einen Durchgänge, die porenförmig od. dgl. sind, wobei in Kanal verbundenen Behälter vorgesehen, die dadurch Strömungsrichtung von oben nach unten die Feinheit gekennzeichnet ist, daß in dem Innenraum des Be- 20 der Durchgänge der einzelnen Filterschichten von hälters ein Ionenaustauscher angeordnet ist. Füterschicht zu Filterschicht zunimmt. Die die Kata-

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in lysatorflüssigkeit zu führende und nachströmende der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles Druckluft strömt gleichzeitig mit ihr durch die Filtereiner Einrichtung zur Durchführung des Cold-Box- schichten hindurch, wodurch die Katalysatorfiüssig-Verfahrens noch näher und in weiteren Merkmalen 25 keit vernebelt wird, erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Einrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vernebelungs- 30 Innenraum der Gestalt des herzustellenden Kernes vorrichtung der Fi g. 1. oder der herzustellenden Sandform entspricht.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die flüssige, dem An die Form 31 ist ein Rücklaufanschluß 32 luft-

Kernsand oder Formsand beizumischende Kunststoff- dicht angeschlossen, so daß der Kataly&atornebel die masse Polyesterharz und der Härter Isocyanat. Als in der Form befindliche, zu härtende Masse konti-Katalysator zur Herbeiführung des Härtungsvorgan- 35 nuierlich durchströmen kann und über den Rückges ist Triäthylamin vorgesehen. Insoweit ist dieses laufanschluß 32 über eine angeschlossene Leitung Verfahren bekannt und wird in der Praxis bereits entsprechend kontinuierlich einem erfindungsgemäß durchgeführt. vorgesehenen Ionenaustauscher 33 zugeleitet werden

Die dargestellte Einrichtung kann zweckmäßig kann, der die in Aerosolform vorliegende Katalysatormittels eines nicht näher dargestellten Programm- 40 flüssigkeit aus dem sie mitführenden Trägergas durch Schaltwerkes durch zeitgesteuertes öffnen und Schlie- chemische Bindung des Aerosols befreit, worauf das ßen der verschiedenen Ventile automatisch gesteuert Trägergas, hier Luft, nach oben aus dem Ionenwerden, austauscher in die Außenatmosphäre ausströmt.

Das in flüssigem Zustand befindliche Triäthylamin In dem Behälter des Ionenaustauschers 33 befindet

wird durch einen Einfüllstutzen 10 in einen Vorrats- 45 sich als Austauschergerüst ein geeigneter Kunststoff behälter 11 eingefüllt. Als Treibgas für das Triäthyl- in Partikelform od. dgl., wobei zweckmäßig noch ein amin kann in einem Vorratsbehälter 12 unter Druck Indikator zugefügt ist, der nach Erschöpfung des stehender Stickstoff verwendet werden, dessen Zufluß Ionenaustauschers in eine die Erschöpfung anzuzeizum Behälter 11 mittels eines Wegeventils 14 abge- gende Farbe, beispielsweise von bernsteinfarben in sperrt und dessen Druck mittels eines Druckminder- 50 rot umschlägt. Die Erschöpfung des Ionenausventils 13 reduziert werden kann. Zur Volumendosie- tauschers läßt sich auch an dem dann auftretenden, rung wird die Katalysatorflüssigkeit durch ein Ma- strengen Geruch des Triäthylamins feststellen. Als gnetventil 15, ein Nadelregulierventil Ib und ein Elektrolyt für den Ionenaustauscher wird zweck-Rückschlagventil 17 hindurch bei abgesperrtem mäßig Schwefelsäure verwendet. Es ergibt sich dann Magnetventil 19 in ein Meßrohr 20 eingedrückt, das 55 folgende Reaktionsgleichung:

Der Ausgang der Vernebelungsvorrichtung 27 ist an einen Begasungskopf 29 angeschlossen, der mittels einer Zylinder-Kolben-Einheit 30 luftdicht an eine mehrteilige Form 31 anschließbar ist, deren

R - H₂SO₄ H- 2N(C₂H,)₃ =*= R - 2 [HN(C₂H₅).,]+ + SO₄ ²-

R = Austauschergerüst

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Zur Aktivierung bzw. Regenerierung des Ionenaustauschers wird Schwefelsäure durch ihn hindurchgeleitet und anschließend mit Wasser nachgespült. Wenn anschließend Triäthylamin in Aerosolform durch den Ionenaustauscher hindurchgeleitet wird, 65 spielt sich die in Richtung des langen Pfeiles verlaufende Reaktion ab, durch die das Triäthylamin chemisch gebunden wird. Wenn zur Regenerierung

frische Schwefelsäure durch den Ionenaustauscher hindurchgeleitet wird, spielt sich die mit dem kurzen Pfeil angedeutete Reaktion ab, durch die der ursprüngliche Zustand des Ionenaustauschers wieder hergestellt wird und gleichzeitig das Triäthylamin mit der überschüssigen Schwefelsäure abgeleitet wird.

Der Verfahrensablauf der dargestellten Einrichtung ist wie folgt:

Zuerst wird bei geschlossenen Magnetventilen 19 und 23 das Magnetventil 15 mittels einer selbst-

tätigen Zeitschaltvorrichtung für eine eingestellte Zeit geöffnet, wodurch Katalysatorflüssigkeit in genau dosierter Menge in das Meßrohr 20 einströmt. Danach wird das Ventil 15 geschlossen und die Magnetventile 23 und 19 gleichzeitig geöffnet. Die Druckluft drückt dann die Katalysatorflüssigkeit in die Vernebelungsvorrichtung 27, so daß sich ein Aerosol bildet, dessen Trägergas die Druckluft ist. Anschließend wird dieses aerosol hai ti ge Gas über die Leitung 35 und den Begasungskopf 29 in die Form 31 und nach Durchströmen der in der Form befindlichen, auszuhärtenden Masse über den Rücklaufanschluß 32 und die Leitung 36 in den Ionenaustauscher eingeleitet und hier von dem Katalysator befreit. Durch das Hindurchleiten des Katalysatorncbels durch die in der Form 31 befindliche Masse wird diese in wenigen Sekunden ausgehartet, wobei anschließend noch eine bestimmte Zeil weiter Druckluft, die keinen Katalysator mehr enthält, als Spülluft durch die in der Form befindliche Masse hindurchgeleitet wird, so daß der Katalysator vollständig aus der Form herausgeführt und dem Ionenaustauscher zugeführt wird. Der Behandlungsvorgang wird durch Schließen der Magnetventile 19 und 23 beendet.

ίο Der Ionenaustauscher 33 wird, wie beschrieben, von Zeit zu Zeit, spätestens nach Erschöpfung, regeneriert.

Durch das erfindungsgcmäße Verfahren durch Bindung des Katalysators mittels eines Ionenaustauschers wird auch jegliche Explosionsgefahr vermieden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kernen oder Sandformen für Gießereizwecke, bei dem zur Bildung des Kernes bzw. der Sandform Kernoder Formsand mit einer härtbaren Kunststoffmasse und Härter gemischt wird und in eine Form eingebracht und anschließend zum Aushärten des Kunststoffes in die Form ein vernebelter Katalysator kontinuierlich eingeleitet und nach Durchströmen des auszuhärtenden Gegenstandes aus dem Innenraum der Form kontinuierlich abgeleitet und dann der Katalysator aus dem Trägergas chemisch abgeschieden wird, d a durch gekennzeichnet, daß der Katalysator zu seiner Abscheidung aus dem Tragergas In einem Ionenaustauscher chermsch verbunden

^iri Verfahren, bei dem als Kunststoffmasse ein Kunstharz-Härter-Gemisch eingesetzt wird das Sureh einen Amin-Katalysator zur Aushärtung !bht wird, nach Anspruch 1, dadurch get daß das als Katalysator eingesetzte eines H-Ionenaustauschers che-

^AS Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin Triäthylamineingesetzt wird und der Ionenaustauscher nach der Gleichung