DE2116767B2 - Selbsterhärtende Formmasse - Google Patents

Description

findung zusätzlich einen Schaumbildner, vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf das Gewicht, des Foncsandes.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das eingesetzte Eisen(ll)-oxid eine Mahlfeinheit aufweist, die — gemessen als spezifische Oberfläche — 500 bis 3000 cm²/g beträgt.

Als Bindemittel wird Orthophosphorsäure und Eisen(H)-oxid als solches oder ein Material, das zumindest 30% Eisen(II)-oxid enthält, verwendet. Durch die Umsetzung der Orthophosphorsäure mit dem Eisen(II)-oxid bilden sich feste Gießkerne und -formen. Durch diese Umsetzung wird die Erhärtungsgeschwindigkeit wesentlich erhöht.

Die Arbeitsgänge und deren Reihenfolge sind beim erfindungsgemäßen Verfahren ähnlich wie bei den bekannten Verfahren.

Der größte Effekt wird bei einem Gehalt von Orthophosphorsäure von 2,0 bis 10,0 % — bezogen auf das Gewicht des Formsandes — erreicht.

Als ein Material, das Eisen(II)-oxid enthält, wird zweckmäßigerweise Eisenzunder verwendet. Es handelt sich bei Eisenzunder um ein leicht erhältliches Material, das Eisen(II)-oxid in großen Mengen (bis zu 70 %) enthält.

Eine besonders geeignete Menge an Eisen(II)-oxid im Bindemittel beträgt zwischen 1,5 und 6,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes.

Bei den Versuchen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, ist festgestellt worden, daß eine weitere Erhöhung der Festigkeit der Gießkerne und -formen dadurch erreicht werden kann, daß der Formmasse zum Bindemittel hinzu ein Oxid oder ein Hydroxid eines Metalls wie Kalzium, Kadmium, Zink bzw. Kupfer zugesetzt wird. Es reicht aus, wenn die Menge des zugesetzten Oxides oder Hydroxides zwischen 0,005 und 0,12%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, beträgt.

Da Einbettungsmassen (Stampfmassen) mit primären, sekundären oder tertiären Metallphosphaten als Bindemittel allgemein und insbesondere Phosphorsäure zusammen mit Oxiden oder Hydroxiden von Erdalkalien, Kupfer, Zink und Kadmium, wie oben bereits angegeben, als Bindemittel bekannt sind, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung für sich nicht auf solche Formmassen gerichtet, die als Bindemittel Metaphosphate allein enthalten.

Durch die Erfindung werden verformbare Massen erzielt, und wenn man mit dem Bindemittel zusätzlich noch einen Schaumbildner verwendet, so sind die Massen gemäß der Erfindung flüssig. Ein besonders geeigneter Schaumbildner ist ein Natriumalkylarylsulfonat, beispielsweise Sulfonsäure-Butylnaphthalin. Eine Menge dieses Salzes von 0,1 bis 1,0%, bezogen auf das Gewicht des Formsandes, reicht aus, um die Masse flüssig und damit gießfähig zu machen.

Die durch die genannten Oxide oder Hydroxide der Metalle erzielbare zusätzliche Erhöhung der Festigkeit wird durch den Zusatz eines mehrwertigen Alkohols der Fettreihe ebenfalls erreicht, jedoch mit dem Vorteil, daß weder zusätzliches Wasser noch Salze, Oxide oder Hydroxide eingeführt werden müssen. Die gemäß der Erfindung relativ geringe Menge an Alkohol führt zu einer schnelleren Erstarrung, ohne daß besondere Trocknungsvorgänge erforderlich sind.

Wird das Eisen(II)-oxid der Masse in derart feinvermahlener Form zugesetzt, daß die Mahlfeinheit bzw. die Größe der spezifischen Oberfläche 500 bis 3000 cm²/g beträgt (bestimmt durch die Filtration von Luft durch eine Schicht von vermahlenem Material), so ergibt sich der Vorteil, daß mit größerer spezifischer Oberfläche eine um so höhere Erstarrungsgeschwindigkeit der Masse und eine Erhöhung der Festigkeit der hergestellten Kerne und Formen erreicht wird.
Neben Eisenzunder kann man auch Konzentrate

ίο von Magneteisenerz, Titaneisenerz (Ilmenit), Siderit sowie auch Chromeisenerz verwenden. Bei der Verwendung dieser Materialien sind jedoch die Festigkeit der Masse und die Erhärtungsgeschwindigkeit von der Menge des in diesen Materialien enthaltenen

Eisen(II)-oxides abhängig. Je höher nämlich der Gehalt an Eisen(II)-oxid in diesen Materialien ist, desto höher sind die Festigkeit und die Erhärtungsgeschwindigkeit.
Die Konzentration der Orthophosphorsäure kann

so sich in einem Bereich von 30 bis 80 % bewegen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß bei höherer Konzentration an Phosphorsäure auch eine höhere Festigkeit und eine erhöhte Erhärtungsgeschwindigkeit der Masse erzielt werden.

Neben den genannten verbesserten Eigenschaften ist auch das Entfernen der erhärteten Masse von den gegossenen Körpern bedeutend erleichtert.

In den nachstehend angegebenen Beispielen wird die erfindungsgemäße Formmasse einer Formmasse gegenübergestellt, bei der zwar feinvermahlener Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm²/g verwendet wird, die jedoch keinen mehrwertigen Alkohol der Fettreihe enthält.

Beispiel 1
(ohne mehrwertigen Alkohol der Fettreihe)

92,0 Gewichtsteile Formsand werden mit 8,0 Gewichtsteilen feinvermahlenem Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm²/g und einem

Eisen(Il)-Oxid-Gehalt von 50% während 1 bis 2 Minuten vermischt. Die zubereitete Mischung der trockenen Bestandteile wird mit 5,0 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure (40%ig) während 1 Minute vermischt. Es resultiert eine verformbare Masse, aus der nach bekannten Verfahren Kern und Form angefertigt wurden, die dann an Luft während 3 Minuten erstarrt sind. Nach einer Härtungszeit von 1 Stunde betrug die Druckfestigkeit 5,0 kp/cm², nach 24 Stunden 7,0 kp/cm².

Beispiel 2

(mit mehrwertigem Alkohol der Fettreihe)
92,0 Gewichtsteile Formsand wurden während 1 bis 2 Minuten mit 8,0 Gewichtsteilen feinvermahlenem Eisenzunder mit einer spezifischen Oberfläche von 2000 cm²/g und einem Eisen(II)oxid-Gehalt von 50 % vermischt. Die zubereitete Mischung der trokkenen Bestandteile wurde mit 2,7 Gewichtsteilen Orthophosphorsäure (80%ig) und 2,3 Gewichtsteilen Äthylenglykol vermischt. Das Mischen wurde während einer Zeit von 1 Minute durchgeführt.

Es wurde eine verformbare Masse erzielt, aus der nach an sich bekanntem Verfahren ein Kern und eine Form angefertigt wurden, die während 5 Minuten an Luft erstarrt sind.

Nach einer Härtungszeit von 1 Stunde betrug die Druckfestigkeit 8 kp/cm², nach 24 Stunden 14 kp/ cm².

Claims (5)

1 2 In der schweizerischen Patentschrift. 231 933 sind Patentansprüche: verschiedene Form- und Kernmassen für Gießereizwecke beschrieben, die aus Gemischen aus unbild-

1. Selbsterhärtende Formmasse zur Herstel- samen Stoffen, bildsamen Tonen und Wasser bestelung von Gießkernen und -formen, enthaltend 5 hen. So werden für diese Zwecke, z. B. Quarz, Sinter-Formsand, Orthophosphorsäure und Eisen(II)- magnesia, Korund, gebrauchte Gießereisande u. dgl. oxidhaltiges Material, dadurch gekenn- unbildsame Stoffe mit Wasser und mehr oder wenizeichnet, daß sie, bezogen auf das Gewicht ger quellfähigen Tonen gebunden. Es sind auch Masdes Sandes, 0,5 bis 3 ⁰Zo mehrwertige Alkohole sen beschrieben, die aus Quarzsand, hydraulischem der Fettreihe enthält. io Kalk und Wasserglas sowie Zusätzen verschiedener

2. Selbsterhärtende Formmasse nach An- Art und Wasser bestehen. Die schweizerische Patentspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mehr- schrift 231933 selbst betrifft ein Bindemittel zum wertige Alkohole der Fettreihe Äthylenglykol, Herstellen von Gießereiformen und -kernen, das aus Diäthylenglykol. Propylenglykol oder Glyzerin mit Wasser angemachten, mit wasserlöslichen Ververwendet sind. 15 bindungen der Alkalien versetzten Bentonittonen be-

3. Selbsterhärtende Formmasse nach An- steht und bei dem der Zusatz der wasserlöslichen sprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verbindungen der Alkalien um 2 bis 4 Hundertteile, zusätzlich einen Schaumbildner enthält. bezogen auf die Bentonittone, über die zur Errei-

4. Selbsterhärtende Formmasse nach An- chung der höchsten Quellfähigkeit notwendigen sprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß der 20 Mengen hinaus gesteigert ist.

Schaumbildner in Mengen von 0,1 bis 1,0°/o, be- Die in der genannten Patentschrift u.a. auch bezogen auf das Gewicht des Formsandes, enthal- schriebenen Einbettungsmassen bestehen aus keramiten ist. sehen, beim Brennen erhärtenden Stoffen, wie Ton,

5. Selbsterhärtende Formmasse nach einem Kaolin, Lehm, Bauxit u. dgl., sowie aus Verbindun- oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch 25 gen, welche mit Phosphorsäureionen unter Bildung gekennzeichnet, daß das eingesetzte Eisen(II)- eines bei gewöhnlicher Temperatur erhärtenden oxid eine Mahlfeinheit aufweist, die — gemessen Phosphates reagieren. Als solche Verbindungen sind als spezifische Oberfläche — 500 bis 3000 cm²/g unter anderem Oxide und Hydroxide von Erdalkabeträgt. Hen, Eisen, Kupfer, Zink und Kadmium genannt.

30 Ferner ist es bekannt, für die Herstellung von

Gießkemen und -formen Gemische von zerkleinertem feuerfestem Material, wie Quarzsand, Olivin,

Die Erfindung betrifft eine selbsterhärtende Foim- Zirkon, das als Füllstoff dient und im folgenden als masse zur Herstellung von Gießkemen und -for- Formsand bezeichnet wird, und Natriumsilikat als men, enthaltend Formsand Orthophosphorsäure und 35 Bindemittel sowie ferner Dikalziumsilikat oder Di-Eisen(II)-oxidhaltiges Material. Die Formmasse wird kalziumsilikat enthaltende Materialien zu verwenden, bei der Herstellung der Gießkerne und -formen als wobei außerdem Wasser und gegebenenfalls ein verformbare oder flüssige Masse verwendet. Beson- schaumbildendes Mittel vorhanden sind (französiders vorteilhaft ist die Verwendung der Formmasse sehe Patentschrift 1 342 529), britische Patentschrift nach der Erfindung bei der Herstellung von größeren 40 1 085 651 und deutsche Patentschrift 1 249 461).
Gießkemen und -formen. Bei der Verwendung von aus solchen Massen herin der schweizerischen Patentschrift 500 144 ist gestellten Formen und Kernen entstehen Schwierigein Verfahren zur Herstellung von keramischen keiten, die damit verbunden sind, daß diese Formen Formteilen beschrieben, bei dem ein feuerfestes kera- und Kerne bei höheren Temperaturen Ausdehnungsmisches Material mit primären, sekundären oder ter- 45 fehler aufweisen. Die bekannten Verfahren enthalten tiären Metallphosphaten als Bindemittel zu einer Arbeitsgänge, wie z.B. Formen der Gießkerne und Formmasse gemischt und diese zu einem Formteil Bilden der Formen aus der hergestellten Masse, die gestampft wird. Diese stampfbare Formmasse besteht an Luft auszuführen sind und bei denen die Erhärdabei aus einem Gemisch aus feuerfestem kerami- tungsdauer relativ lang ist (40 bis 50 Minuten). Die sehen Material mit mindestens einem primären, se- 5° Druckfestigkeit der hergestellten Formen und Kerne kundären oder tertiären Metallphosphat als Binde- erreicht höchstens ^w'erte von 1,5 bis 2,0 kg/cm²,
mittel. Es ist in dieser Patentschrift auch ausgeführt, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine es wurden zwar grundsätzlich alle primären, sekun- selbsterhärtende Formmasse zur Herstellung von dären oder tertiären Metallphosphate als Bindemittel Gießkemen und -formen anzugeben, die an Luft wirken; in der Praxis haben sich aber die erdalkali- 55 schneller erstarrt und bei der das Bindemittel über metall- und Erdmetallphosphate, insbesondere die bindende Wirkung von Metallphosphaten hinaus AiPO₄ und Mg (H_OPO₄)₂ als Binder für Stahlguß- eine wesentliche Verbesserung der physikalisch-meformteile bewährt. Der Binder wird bei dem bekann- chanischen Eigenschaften der Kerne und Formen geten Verfahren dem keramischen Material gewöhnlich währleistet.

als Lösung zugemischt. Als feuerfestes keramisches 60 Diese Aufgabe wird durch eine selbsterhärtende

Material wird Zirkonsilikat. Zirkonoxid, Mullit, SiIi- Formmasse aus Formsand, Orthophosphrrsäure und

manit, Tonerde, Schamotte oder Magnesit in einer Eisen(II)-oxidhaltigem Material gelöst, die dadurch

Korngröße von bis zu 4 mm vorgeschlagen. gekennzeichnet ist, daß sie, bezogen auf das Gewicht

Die für Stampfmassen angegebenen Zusammenset- des Sandes, 0,5 bis 3°/o mehrwertige Alkohole der zungen und die daraus resultierenden Vorteile lassen 65 Fettreihe enthält.

sich jedoch auf verformbare oder im flüssigen Zu- Als solche Alkohole kommen Äthylenglykol, Di-

stand zu verarbeitende Massen nicht ohne weiteres äthylenglyko!, Propylenglykol oder Glyzerin in Frage,

übertragen. Die Formmasse enthält in Weiterbildung der Er-