DE2037154B2 - Bindemittel für Präzisionsgießformen - Google Patents
Bindemittel für PräzisionsgießformenInfo
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Description
R-O-
OR
-Si-O
OR
- —R
worin R ein Ci- bis C4-Alkylrest
und X eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, das Alkylsilikat einen Siliciumdioxidgehalt
von etwa 20 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Silikats, aufweist und
bis 44 Gew.-% des S1O2 in Form eines wäßrigen
sauren Silikasoles mit 39 bis 60 Gew.-% SiO2-Gehalt, einem pH
von etwa 0,5 bis 1,5 bei 25° C, einer Normalität von etwa 0,05 bis 0,23
in das Gemisch eingeführt sind und daß die SiO2-Teilchen der hydrolysierten Flüssigkeit eine mittlere Oberfläche von 800 bis 1200 mVg haben.
in das Gemisch eingeführt sind und daß die SiO2-Teilchen der hydrolysierten Flüssigkeit eine mittlere Oberfläche von 800 bis 1200 mVg haben.
Die Erfindung betrifft im wesentlichen wasserfreie flüssige Bindemittel für Präzisionsgießformen, wie sie
für die Metallfeingießtechniken bzw. den Metallpräzisionsformguß verwendet werden, auf der Grundlage
eines Silikasols, eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels und eines Alkylsilikats.
Die unter Verwendung hydrolysierten Äthylsilikate als Bindemittel hergestellten Formen befriedigen nicht
immer. Beispielsweise besitzen sie ungenügend Festigkeit oder müssen bei hohen Temperaturen über lange
Zeit gebrannt werden. Andere benötigen zu lange Zeit zur Verdampfung des organischen Lösungsmittels oder
weisen hohe thermische Ausdehnung auf.
Aus der britischen Patentschrift 7 68 232 sind Bindemittel auf der Basis von Äthylsilikat, angesäuertem
kolloidalem Silikasol und organischem Lösungsmittel bekannt. In der anschließenden späteren Weiterentwicklung
der amerikanischen Patentschrift 28 42 445 versucht die gleiche Autorin eine befriedigende Lösung
mil einem Bindemittel auf dieser Basis, wobei das Äthylsilikat durch das Silikasol, das eine Normalität von
ungefähr 0,25 bis ungefähr 1,2 aufweist, hydrolysiert wird. Das Bindemittel ist jedoch nicht lagerstabil. Ziel ist
ein hydrolysiertes Äthylsilikat enthaltendes Bindemittel, das wenigstens zwei Monate stabil ist.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, Präzisionsgießformen-Bindemittel
mit erhöhter Stabilität und verbesserten funktionellen Eigenschaften zur Verfügung
zu stellen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine im wesentlichen wasserfreie Bindemittelflüssigkeit für
Präzisionsgießformen auf der Grundlage eines Silikasols, eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels
und eines Alkylsilikats, wobei das flüssige Bindemittel aus einem Gemisch von
10 bis 25 Gew.-% SiO;,
75 bis 90 Gew.-% eines wassermischbaren C,- bis
Gt-Alkohols, gegebenenfalls im Gemisch
mit einem wassermischbaren Keton, als Lösungsmittel und weniger als 5 Gew.-% Wasser besteht, wobei
38 bis 70 Gew.-% des Lösungsmittels als solches eingeführt ist, die restlichen Teile aus dem
hydrolytisch aus Alkylsilikat(en) abgespaltenem Alkohol stammen,
56 bis 82 Gew.-% des S1O2 in Form eines oder mehreren
Alkylsilikate der Formel
R-O-
OR
Si-O
OR
OR
worin R ein Q- bis GrAlkylrest und X eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, das
Alkylsilikat einen Siliciumdioxidgehalt von etwa 20 bis 45 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Silikats, aufweist und
18 bis44Gew.-% des S1O2 in Form eines wäßrigen
sauren Silikasoles mit 39 bis 60 Gew.-% SiO2-Gehalt, einem pH von etwa 0,5 bis 1,5 bei 25°C, einer
Normalität von etwa 0,05 bis 0,23
in das Gemisch eingeführt sind und daß die SiO2-Teilchen
der hydrolysierten Flüssigkeit eine mittlere Oberfläche von 800 bis 1200 m2/g haben.
Die Bindemittel der Erfindung sind wenigstens zwei Monate bei 25°C stabil. Unerwarteterweise weist das
Bindemittel mit etwa 15 bis 20 Gew.-% Siliciumdioxid ebenso gute Bindefunktionen auf, wie ein aus hydrolysierten
Äthylsilikaten hergestelltes Bindemittel mit einem Gehalt von ungefähr 25 Gew.-% oder mehr
Siliciumdioxid. Es wird erhöhte Festigkeit in grünem Zustand und nach dem Brand im Vergleich zur
Verwendung von hyorolysiertem Äthylsilikat erzielt.
Brennzeit und -temperatur und die bleibende Ausdehnung können verringert werden. Die erfindungsgemäßen
Bindemittel können auch zur Herstellung keramischer Kerne verwendet werden.
Im allgemeinen wird zur Herstellung der erfindungs- r,
gemäßen Bindemittel, die eine homogene flüssige Phase und darin dispergiertes kolloidales Siliciumdioxid
aufweisen, so vorgegangen, daß zuerst das wassermischbare organische Lösungsmittel dem sauren wäßrigen
kolloidalen Silikasol und dann das Alkylsilikat zugege- to ben werden. Man kann aber auch das saure organowäßrige
Silikasol und das Alkylsilikat zusammengeben. Das Alkylsiläkat wird durch Wasser aus dem kolloidalen
Silikasol und aus anderen Ausgangsmaterialien hydrolysiert. I r)
Beispiele für das Alkylsilikat sind Tetramethylorthosilikat,
inisbesondere Tetraäthylorthosilihat, Tetrapropylorthosilikat,
Telrabutylorthosilikat u. dgl. und die verschiedenen Polymerisate derselben mit einem
Gehalt von 2 bis 10-Si—O-Einheiten. Polysilikate mit 2
bis 10 —Si —O-Gruppen, Gemische derselben und
Gemische derselben mit dem Tetraäthylorthosiljkatmonomeren sind ebenfalls bevorzugt.
Die Alkylsilikate enthalten vorzugsweise ungefähr 38 bis ungefähr 42 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das >■>
Alkylsilikat-Gesamtgewicht. Im Falle von Polymerisaten ist weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
des Alkylsilikats, freier Alkohol. Ein flüssiges Polyäthylsilikat mit einem Gehalt von 90 bis ungefähr 95 Gew.-%
Polymerisaten mit 5 bis 6—Si—O-Gruppen pro jo
Molekül, wobei der Rest aus anderen Polymerisaten mit 1 bis 8—Si—O-Gruppen pro Molekül besteht, ist
bevorzugt. Es enthält ungefähr 38 bis ungefähr 42 Gew.-% Siliciumdioxid (S1O2), wobei der Rest aus
Äthoxygruppen, Sauerstoff und weniger als ungefähr π 1% freien Alkohol besteht. Diese Silikate sind im
wesentlichen neutral.
Die Alkylsilikate werden vorzugsweise in einer Menge verwendet, daß sie ungefähr 78—81 Gew.-% des
Gesamtsiliciumdioxidgehalts des Bindemittels bilden. m\ Für ein Bindemittel mit ungefähr 20 Gew.-% Gesamt-S1O2
können also z. B. ungefähr 34 Gew.-% Alkylsilikat einer Si02-Konzentration von 41 Gew.-% verwendet
werden.
In den sauren wäßrigen kolloidalen Silikasolen haben «
die SiO2-Teilchen vorzugsweise eine Korngröße bzw. Endpartikelgröße von weniger als 250 πιμ im allgemeinen
Bereich von 5 bis 200 Γημ, gewöhnlich weniger als 100 mu~ Besonders bevorzugt ist ein Silikasol mit einem
pH-Wert von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,5 bei 25° C,
einer S1O2-Konzentration von ungefähr 40 bis ungefähr
55 Gew.-°/o und einem Wassergehalt von ungefähr 45 bis ungefähr 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf das
Gewicht des Sols, einer Endpartikelgröße von ungefähr 5 ιτιμ bis ungefähr 50 ΐημ und einer Normalität von
ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,23.
Vorzugsweise wird das Silikasol in einer Menge verwendet, die ausreicht, um ungefähr 19—33 Gew.-°/o
des Gesamt-SiO2 des Bindemittels zu bilden. Für ein Bindemittel mit ungefähr 20 Gew.-% Gesamt-SiO2 W)
werden also z. B. 13 Gew.-% Silikasol einer S1O2-Konzentration
von ungefähr 45 Gew.-% verwendet.
Die sauren wäßrigen Silikasole können hergestellt werden durch Ansäuern eines einen pH-Wert über 7,
vorzugsweise zwischen 8,0 und 11,0 aufweisenden, alkalischen, wäßrigen, kolloidalen Silikasols mit einer
Siliciumdioxidkonzentration von wenigstens 39 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des wäßrigen
Sols, Das alkalische Sol kann mit einer Mineralsäure oder einem Kationenaustauscherharz in der Säureform
angesäuert werden. Die alkalischen wäßrigen kolloidalen Silikasole können nach einer Vielzahl bekannter
Verfahren hergestellt werden (vgl. z. B. die amerikanischen Patentschriften 25 77 484, 25 77 485, 27 50 345,
29 29 790,33 42 748 und 33 74 180).
Sie haben meist ein SiO2-zu-M2O-Molverhältnis
(worin M = Alkalimetall, wie Natrium oder Ammonium) im Bereich von ungefähr 10:1 bis 500:1 und
gewöhnlich im Bereich von ungefähr 80 :1 bis ungefähr 300:1. Sie enthalten wenigstens 39 und bis zu 60
Gew.-% Siliciumdioxid. Die kleinsten Siliciumdioxidpartikel in dem Sol erscheinen als Sphäroide im
Elektronenmikroskop.
Die Sole enthalten vorzugsweise ungefähr 40—50 Gew.-% kolloidales Siliciumdioxid, bezogen auf das
Gewicht der Sole. Sie können herstellungsbedingt relativ geringe Mengen wasserlöslicher anorganischer
Salze, z. B. Natriumsulfat, Natriumchlorid, Natriumsilikat u. dgl., meist in Mengen von weniger als 1,5 Gew.-%
enthalten.
Zur Ansäuerung solcher Sole werden Mineralsäuren, insbesondere Salzsäure, Schwefelsäure aber auch
Salpetersäure verwendet, bis sie eine Normalität im Bereich von ungefähr 0,05—0,23 aufweisen. Die
Mineralsäuren sind im Bindemittel in einer solchen Menge anwesend, daß zusätzlich zu den angegebenen
Normalitäten der Silikasole eine Normalität des Bindemittels im Bereich von ungefähr 0,003—0,05,
vorzugsweise ungefähr 0,005 bis ungefähr 0,02, gebildet wird. Die freie Säure kann durch Titrieren bestimmt
werden.
Beispiele für die wassermischbaren Cr bis Q-Alkohole
und wassermischbaren Ketone sind Methylalkohol, insbesondere Äthylalkohol, Isopropylalkohol und Aceton.
Sie sollten im wesentlichen wasserfrei verwendet werden, weil freies Wasser die Stabilität des Bindemittels
stört. Die organischen Lösungsmittel werden in einer Menge von ungefähr 38 — 70 Gew.-%, vorzugsweise
von ungefähr 50 — 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, eingesetzt. Da während
der Hydrolyse Alkohol gebildet wird, ist die Gesamtmenge an organischen Lösungsmitteln im
Bindemittel ungefähr 75 — 90 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 80 — 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht
des Bindemittels.
In der homogenen flüssigen Phase des erfindungsgemäßen Bindemittels ist S1O2 vorzugsweise in einer
Menge von ungefähr 15 — 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, dispergiert. Das
Bindemittel ist im wesentlichen wasserfrei, d. h., daß Wasser in einer Menge von weniger als 5, vorzugsweise
weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, vorhanden ist. Durch Steuerung des
Molverhältnisses Wasser (aus den Ausgangsmaterialien) zu (-Si-O-)v-Einheiten pro Molekül des
Alkylsilikats, wobei λ· eine Zahl von 1 bis 10 ist, wird ein
im wesentlichen wasserfreies Produkt erhalten. Das Molverhältnis Wasser zu ( — Si — O- )*-Einheiten pro
Molekül beträgt von ungefähr 0,6 :1 bis ungefähr 1,7 :1.
Ein bevorzugtes Molverhältnis ist 1,67 :1.
Die mittlere Oberfläche des Siliciumdioxids in den Bindemitteln liegt im Bereich von ungefähr 800 bis
ungefähr 1200 m2/g, wobei die Oberfläche durch Titrieren mit Natriumhydroxid nach dem in Anal. Chem.,
28,1981 (1956) beschriebenen Verfahren bestimmt wird,
auf das hier Bezug genommen wird. Es kann weiterhin die Elektronenmikroskopie zur Größenbestimmung
verwendet werden. Die Sol-Partikel können größer sein.
Die SiCVOberfläche des kolloidalen Silikasols beträgt ungefähr 60 — 400 m2/g, vorzugsweise ungefähr 60 — 160
m2/g, die SiCVOberfläche aus dem hydrolysierten
Alkylsilikat ungefähr 1400 m2/g.
Die genannten Stoffe und Mengen sind kritisch, sonst erhält man Bindemittel, die unstabil sind bzw. die nicht
ausreichende Bindefestigkeit liefern. Bei weniger Säure i»
bleibt Alkylsilikat unhydrolysiert zurück, verflüchtigt sich beim Brennen und geht als SiO2-Binder verloren.
Bei mehr Säure wird mehr Base zum Gelieren notwendig. Bei weniger Wasser ist eine unvollständige
Hydrolyse zu befürchten, unter Verflüchtigung des Alkylsilikats mit den bereits oben festgestellten Folgen.
Bei mehr Wasser wird das Bindemittel in einer kurzen Zeit gelieren oder zu viskos und unbrauchbar. Wenn zu
viel Siliciumdioxid im Bindemittel vorhanden ist, geliert die Flüssigkeit in kurzer Zeit. Wenn andererseits nicht 2i>
ausreichend Siliciumdioxid im Bindemittel vorhanden ist, ist ungenügende Festigkeit die Folge. Wenn
schließlich nicht ausreichend Lösungsmittel vorhanden ist, tritt eine sofortige Gelierung unter Ausscheidung
von Siliciumdioxid auf.
Die bevorzugten flüssigen Bindemittel werden beispielsweise aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
(A) Einem sauren wäßrigen kolloidalen Silikasol mit jo einer Siliciumdioxidkonzentration von ungefähr
40 — 55 Gew.-%, auf das Gewicht des Sols bezogen, wobei das SoI in einer Menge eingesetzt wird, um
von ungefähr 19 — 33 Gew.-% des Siliciumdioxids im Bindemittel zu liefern. Das Sol wird durch
Ansäuern eines alkalischen wäßrigen kolloidalen Silikasols eines pH-Wertes von ungefähr 8,5-10,5,
eines Siiicium-zu-Natriumoxidverhältnisses von ungefähr
80 : 1 bis ungefähr 300 :1, einer Stabilität gegenüber Gelierung von wenigstens 2 Monaten
bei 25°C, einer Partikelgröße im Endzustand von ungefähr 5 ιτιμ bis ungefähr 200 πιμ, einer
Oberfläche von 60 bis 160 m2/g und einer anorganischen Salzkonzentration von weniger als
0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des « alkalischen Sols, erhalten. Die Sole werden
entweder mit Salzsäure oder Schwefelsäure unter Einstellung einer Normalität von ungefähr 0,05 bis
ungefähr 0,23 angesäuert;
(B) Wasserfreiem Äthanol, das al? wassermischbares organisches Lösungsmittel in einer Menge von
ungefähr 50 bis ungefähr 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, verwende!
wird;
(C) Einem flüssigen Äthylpolysilikat mit einem Gehalt von 90 bis ungefähr 95 Gew.-°/o an
Polymerisaten mit 15 bis 6 —Si -O-Gruppen pro
Molekül, wobei der Rest durch andere Arten mit 1 bis 8-Si —O-Gruppen pro Molekül gebildet wird.
Solche Silikate enthalten ungefähr 38-42 Gew.-% S1O2, bezogen auf das Gesamtgewicht des Silikats,
wobei der Rest durch Äthoxygruppen, Sauerstoff und weniger als 1% freiem Alkohol gebildet wird.
Dieses Silikat ist im wesentlichen neutral mit einer Oberfläche von 1400 m2/g, wenn es vollständig
hydrolysiert ist und v/ird in einer Menge eingesetzt, um ungefähr 67-81 Gew.-% Gesamtsiliciumdioxid
im Bindemittel zu bilden.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel sind gegenüber Gelieren oder Absitzen wenigstens 60 Tage bei einer
Temperatur von 250C stabil, enthalten Siliciumdioxid in
einer Menge von ungefähr 15 bis ungefähr 20 Gew.-%, ausreichend Säure für eine Normalität von ungefähr
0,005 bis ungefähr 0,02, Äthylalkohol in einer Menge von ungefähr 80 bis ungefähr 85 Gew.-%, weniger als 1
Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels, und haben ein SiO2-Oberflächenmittel
von ungefähr 800-1200 m2/g.
Mischt man zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bindemittels die obigen Bestandteile, z. B. durch Zugabe
des wassermischbaren organischen Lösungsmittels unter innigem Mischen zum Sol und nachfolgender
Alkylsilikat-Zugabe, unterliegt das Alkylsilikat ungefähr 1 oder 2 Stunden der Hydrolyse; vorzugsweise wird das
Gemisch während dieser Zeit gerührt. Man kann auch ein saures organowäßriges Silikasol mit einem Alkylsilikat
zusammengeben. Ebenso kann man auch eine Mineralsäure mit einem v/assermischbaren organischen
Lösungsmittel innig mischen. Dann wird dieses Gemisch mit einem alkalischen wäßrigen kolloidalen Silikasol
zusammengegeben. Dann wird ein Alkylsilikat zugegeben, wie oben erwähnt, wird es bevorzugt, das Gemisch
während dem Stattfinden der Hydrolyse zu rühren.
In den nachfolgenden Beispielen sind Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogen, es sei denn, daß
dies anders angegeben ist.
Die Bindemittel der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Weise hergestellt. Entsprechend den
Angaben der Tabelle I —A wird Säure zu den stabilen, alkalischen, wäßrigen, kolloidalen Silikasolen in einem
Mischgerät zugegeben und ungefähr 5 bis 10 min gemischt. Danach wird Äthanol zugegeben und weitere
5 bis 10 min gemischt. Schließlich wird Äthylpolysilikat
mit einem Gehalt von 90 bis ungefähr 95 Gew.-% Polymerisaten mit 5 bis 6 —Si-O-Gruppen pro
Molekül, wobei der Rest aus anderen Arten mit 1 bis 8-SiO-Gruppen pro Molekül besteht, zugesetzt und
weitere 15 min gemischt. Ein derartiges Silikat enthält ungefähr 41 Gew.-% Siliciumdioxid, bezogen auf das
Gesamtgewicht des Alkylsilikats, wobei der Rest aus Alkoxygruppen, Sauerstoff und weniger als 1% freiem
Alkohol besteht, ist im wesentlichen neutral und hat ein spezifisches Gewicht bei l5,5cCvon 1,07.
bo Nach der Zugabe von Äthylpolysilikat beträgt die
Temperatur des Gemischs ungefähr 25 bis 28°C. Das Mischen wird fortgesetzt, bis die Temperatur auf ein
Maximum von ungefähr 38 bis 40°C in ungefähr 1V2 bis
2 Stunden ansteigt, wobei während dieser Zeit die
b5 Hydrolyse stattfindet. Wenn diese maximale Temperatur
erreicht ist, ist das Bindemittelgemisch zur Verwendung fertig.
Bindeflüssigkeiten der vorliegenden Erfindung
| Binde | Wäßriges Silikasol | 423,0") | % | Äthylpolysilikat | 1 098,0 | 41% SiO2 | Säure | 8,25 | 37% | Normalität |
| flüssig | 313,Ob) | 13,21 | 1 178,0 | 37% | 8,25 | H2SO4 | des an | |||
| keiten | 24 094,0a) | 9,83 | 62 962,0 | HCI | g | gesäuerten Silikasols |
||||
| g | 24 154,0a) | 13,19 | g | 62 370,0 | % | g | 454,0 | |||
| 1 | 8,67") | 13,27 | 34,3 | 34,28 | 0,23 | |||||
| 2 | 12,09 | 36,99 | 600,0 | 0,17 | ||||||
| 3 | 34,47 | 0,18 | ||||||||
| 4 | 34,27 | 0,23 | 0,20 | |||||||
| 5 | 47,82 | 0,11 |
Tabelle I-A (Fortsetzung)
| Binde- flüssig- keiten |
Wasserfreies | 1 674,0 | Äthanol | Endgehalt SiO2 |
% SiO2 im Endprodukt aus Sol |
% SiO2 im Endprodukt aus Athyl- polysilikat |
Oberfläche | Tage bis zur Gelierung oder zum Absitzen |
| g | 1 685,0 | % | % | m2/g | ||||
| 1 | 95 011,0 | 52,26 | 19,5 | 29,8 | 70,2 | 1033 | 125 | |
| 2 | 95 011,0 | 52,92 | 19,6 | 24,6 | 75,4 | 1081 | >365 | |
| 3 | 28,53 | 52,01 | 20,30 | 29,2 | 70,8 | 961 | 150 | |
| 4 | 52,21 | 20,02 | 29,8 | 70,2 | 874 | 134 | ||
| 5 | 39,77 | 25,0 | 21,2 | 78,8 | 1134 | >104 |
pH-Wert ungefähr 9,3; SiO2 zu Na2O ungefähr 145; Stabilität gegenüber Gelieren mindestens 2 Monate bei 25' C; Siliciumdioxid
ungefähr 44,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols; Partikelgrößc im Endzustand von ungefähr 16ιημ;
Wassergehalt ungefähr 55 Gew.-% und anorganische Salzkonzentration ungefähr 0,24 Gcw.-%, jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht des Sols.
pH-Wert ungefähr 9,8; SiO2 zu Na2O ungefähr 110; Stabilität gegenüber Gelieren mindestens 2 Monate bei 25 C; Siliciumdioxidkonzentration
ungefähr 49 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols; Partikelgröße im Endzustand ungefähr
25m[x; Wassergehalt ungefähr 50 Gew.-% und anorganische Salzkonzentration ungefähr 0,25 Gcw.-%, jeweils
bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols.
Aus der Tabelle 1 -A ergibt sich eine hervorragende Stabilität der erfindungsgemäßen Bindemittel von über
3 Monaten. Werden die kritischen Werte nicht eingehalten, geht die Stabilität der Bindemittel sofort
verloren.
Die in Tabelle I — B wiedergegebenen Ergebnisse von Vergleichsversuchen mit den Bindemitteln der amerikanischen
Patentschrift 28 42 445 zeigen dies.
Uindcflüssigkcitcn nach dem Stand der Technik
| Bimluflüssig- kcitcn |
Wiißrigcs Silikasol | 13,42 | Älhylpolysilikal, | 41% SiO2 | Säure, .17% HCI | 2,36 | Normalität des an gesäuerten Silikasols |
| 15,42 | μ | B | H | 2,36 | |||
| (1 | 28,4:l) | 12.34 | 152,0 | 71,83 | 354,0 | 0,49 | |
| 7 | 31,2'') | 140,0 | 69,18 | 0,89 | |||
| K | 8K)O-O'1) | 48,5 | 73,35 | 0,40 | |||
| 9 | (Fortsetzung) | 28,8 | % | 20 37 1 | 54 | % SiO2 im | 10 | Tage bis zum | |
| Äthanol 90,3% | 28,8 | 12,3 | Endprodukt | Gelieren oder | |||||
| Tabelle 1-B | 9042,0 | 12,8 | aus Sol | % SiO2 im | Absitzen | ||||
| Bindefliissig- | 12,4 | Endgehalt | Endprodukt | ||||||
| keiten | g | SiO2 | 6,4 | aus Athyl- | <! | ||||
| 14,0 | polysilikal | <1 | |||||||
| % | 11,0 | 93,6 | <1 | ||||||
| 6 | 31,5 | 86,0 | |||||||
| 7 | 33,0 | 89,0 | |||||||
| 8 | 33,9 | ||||||||
c) pH-Wert ungefähr 10; SiO2 zu Na2O ungefähr 90; Stabilität gegenüber Gelieren mindestens 2 Monate bei 25 C; Siliciumdioxidkonzentration
ungefähr 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols; Partikelgröße im Endzustand ungefähr
15Om(J.; Wassergehalt ungefähr 85 Gew.-% und anorganische Salzkonzentration von ungefähr 0,1 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Sols.
d) pH-Wert ungefähr 10; SiO2 zu Na2O ungefähr 90; Stabilität gegenüber Gelieren für eine Zeitdauer mindestens 2 Monate
bei 25' C; Siliciumdioxidkonzentration ungefähr 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols, Partikelgröße im
Endzustand ungefähr 14 mij.; Wassergehalt ungefähr 70 Gew.-% und eine anorganische Salzkonzentration von ungefähr 0,08
Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Sols.
Es zeigt sich, daß die Bindemittel nach dem Stand der Technik weniger als 24 Stunden stabil sind.
Die Grünfestigkeit der mit erfindungsgemäßen Bindemitteln hergestellten Formen (Festigkeit im
ungebrannten Zustand), deren Festigkeit nach dem Brennen, das thermische Expansionsverhalten und die
Gasbildung der Formen wurden geprüft. Als Formmaterial wurde feuerfester Zircon verwendet. Mit den
Bindemitteln des Beispiels 1 wurden in jedem Fall verbesserte Festigkeiten in grünem und in gebranntem
Zustand sowie verbesserte thermische Expansions- und Gasbildungseigenschaften festgestellt.
0,34 g 37gew.-%ige Schwefelsäure werden zu 13,3 g alkalischem wäßrigen kolloidalen Silikasol zugegeben
[Sol a) nach Tabelle I -A] und ungefähr 7 min gemischt. Danach werden 52,3 g wasserfreies Propanol in den
Mischer eingebracht und zusätzlich 10 min gerührt.
Schließlich werden 34,3 g flüssiges Äthylpolysilikat (wie in Beispiel 1 verwendet) in den Mischer eingebracht und
weitere 15 min gemischt. Die Temperatur beträgt dann
ungefähr 25 bis 280C; das Mischen wird fortgesetzt, bis
die Temperatur bis auf ungefähr 38—4O0C in ungefähr
in I1/2 bis 2 Stunden ansteigt, wobei während dieser Zeit
die Hydrolyse des Silikats stattfindet. Nach Eintreten der maximalen Temperatur wird das Bindemittel
gekühlt und ist fertig zur Verwendung.
Gleich gute Ergebnisse werden erhalten, wenn
J5 Methanol und Aceton in gleichen Anteilen an Stelle von
wasserfreiem Propanol verwendet werden. Gleich gute Ergebnisse werden ebenso erhalten, wenn man Tetraäthylorthosilikat
durch gleiche Mol-Mengen Äthylpolysilikat ersetzt.
Claims (1)
- Patentanspruch:Im wesentlichen wasserfreie Bindemittelflüssigkeit für Präzisionsgießformen auf der Grundlage eines Silikasols, eines wassermischbaren organischen Lösungsmittels und eines Alkylsilikats, d a durch gekennzeichnet, daß das flüssige Bindemittel aus einem Gemisch von10bis25Gew.-°/oSi02,bis 90 Gew.-% eines wassermischbaren Ci- bis Gt-Alkohols, gegebenenfalls im Gemisch mit einem wassermischbaren Keton, als Lösungsmittel und weniger als 5 Gew.-% Wasser besteht, wobeibis 70 Gew.-°/o des Lösungsmittels als solches eingeführt ist, die restlichen Teile aus dem hydrolytisch aus Alkylsilikat(en) abgespaltenem Alkohol stammen,bis 82 Gew.-% des S1O2 in Form eines oder mehrerer Alkylsilikate der Formel
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