DE2219065C3 - Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetaltsalzen zum Herstellen von Gießformen und -Kernen aus flüssigen selbsthärtenden Mischungen - Google Patents
Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetaltsalzen zum Herstellen von Gießformen und -Kernen aus flüssigen selbsthärtenden MischungenInfo
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Description
30
Die Erfindung betrifft einen Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetallsalzen zum Herstellen von
Gießformen und -kernen aus flüssigen selbsthärtenden Mischungen, die neben dem Beschleuniger Formsand,
hydraulischen Zement und oberflächenaktiven Stoff enthalten.
Bei Gemischen dieser Art ist es nicht erforderlich, dieselben zu verdichten und die Gießformen und
Kerne aus diesen Gemischen zu trocknen. Es kommt hinzu, daß die Genauigkeit, mit der die Gußstückmaße
eingehalten werden, erhöht wird, und die Arbeitsproduktivität steigt.
Es sind flüssige selbsthärtendc Gemische zum Herstellen von Gießformen und -kernen bekannt, die
eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Stoffs enthalten, der den Übergang des Gemisches in den
flüssigen Zustand sicherstellt.
Ein solches Gemisch enthält beispielsweise Formsand,
als Bindemittel Alkalimetallsilikat, als Härter Kalziumorthosilikat, und den oberflächenaktiven Stoff
(vgl. FR-PS 1 342 529).
Dieses flüssige Gemisch kann mit Erfolg verwendet werden, jedoch ist das Regeln seiner Erhärtungsgeschwindigkeit und Festigkeit ziemlich kompliziert,
da die das Kalziumorthosilikat enthaltende Masse auo
Produktionsabfällen mit einem unterschiedlichen Gehalt an Silikat besteht und folglich das Gemisch instabile
Eigenschaften besitzt. Außerdem können die aus diesem Gemisch hergestellten Kerne nur mit
großem Arbeitsaufwand aus den Gußstücken ausgeschlagen werden.
Es sind Versuche bekannt, ein flüssiges selbsthärtendes Gemisch zu erzeugen, bei dem das Bindemittel
aus Zement besteht (vgl. GB-PS 1 085 651 und FR-PS 87 456).
Die Eigenschaften solcher Gemische zeichnen sich durch Stabilität aus, jedoch besitzen die aus diesem
Gemisch hergestellten Formen und Kerne eine geringe Erhärtungsgeschwindigkeit und sind durch unzureichende
Festigkeit gekennzeichnet. 1 Stunde nach der Herstellung überschreitet die Druckfestigkeit des
Gemisches in der Regel kaum 1 kp/cm-, wodurch es unmöglich ist, das Gemisch zum Herstellen von besonders
großen Kernen mit komplizierter Gestalt zu verwenden.
In der Zeitschrift »Gießerei« 1972, Heft 5, S. 139 bis 146, ist eine flüssige, selbsthärtende Mischung beschrieben,
die Sand, Portlandzement als Bindemittel, nichtionogene oberflächenaktive Stoffe, Wasser und
Zusätze zur Beschleunigung des Härtungsprozesses enthält. Als solche Zusätze sind beispielsweise Natriumaluminat
und Kaliumkarbcnat aufgeführt, die die Anfangshärtung beschleunigen. Es ist zu vermerken,
daß diese Alkalisalze einzeln eingeführt werden. Natriurralu.ninat ist allgemein als starkes
Mittel zur Beschleunigung der Härtung von Zementmischungen und zur Erhöhung der Anfangsfestigkeit
bekannt, während jedoch die Endwerte der Festigkeit der Mischung nach 24 Stunden gering bleiben.
Der Versuch einer weiteren Erhöhung der Endwerte für die Festigkeit, beispielsweise durch Erhöhung
des Portlandzementanteils oder des Anteils an Natriumaluminat oder beider Anteile gleichzeitig
macht eine zusätzliche Erhöhung der Feuchtigkeit des Gemisches erforderlich. Es ist bekannt, daß die Herstellung
und Verwendung selbsthärtender Formgcmische mit einer Feuchtigkeit von mehr als 10 °/u
nicht zweckmäßig verwendbar ist.
Die Verwendung von Kaliumkarbonat als Härtungsbeschleuniger gewährleistet keine ausreichend
hohe Beschleunigung in den ersten Stunden nach der Herstellung der Gießformen und -kerne.
Somit ist die Einführung von Natriumaluminat oder Kaliumkarbonat einzeln in die flüssige Zementmischung
nicht geeignet, eine hohe Anfangsgeschwindigkeit der Härtung und eine hohe Festigkeit 24 Stunden
nach der Herstellung der Gießformen und -kerne zu ermöglichen.
Die Kombination von Härtungsbeschleunigern, einschließlich von Alkalimetallkarbonaten, die in der
Entgegenhaltung autgeführt sind, enthält als zweiten Härtungsbeschleuniger eine Kalziumverbindung
(Na2CO3 + CaCl2 und CaO + K2CO3). Auf dieser
Grundlage wird die zusätzliche Beschleunigung der Härtung und die Erhöhung der Festigkeit offensichtlich
durch die Bildung von Kalziumkarbonat im Ergebnis der Reaktion in wäßriger Lösung der Ionen
des Kalziums und des Karbonats bewirkt, beispielsweise durch folgende Reaktionen:
H2O
2NaCl -f CaCO3 (1)
Na2CO., ->- CaCl2
CaO -!- H2O >
Ca(OH)2 (2)
Ca(OH)2 + K2CO3 —» 2 KOH 4- CaCO3 (3)
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Härtungsbeschleuniger für flüssige selbsthärtende
Mischungen anzugeben, der es ermöglich?, die Geschwindigkeit der Anfangshärtung ausreichend hoch
zu halten und die Endfestigkeit der aus der Mischung hergestellten Gießformen und -kerne beträchtlich zu
verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Beschleuniger
der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Kombination
von Alkalimetallaluminat in einer Menge von 0,25 bis 1,5 Gewichtsprozent und Alkalimetallkarbonat in
einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf die Menge des Formendes, besteht.
Als Alkalimetallaluminat wird vorzugsweise Natriumaluminat verwendet und "als Alkalimetallkarbonat
vorzugsweise Kaliumkarbonat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Alkalimeta^aluminat
in die Zusammensetzung der Mischung gemeinsam mit dem Alkalimetallkarbonat eingeführt.
Dabei wirkt das Alkalimetallkarbonat als Härtungsbeschleuniger für den Zement, verdünnt die
Mischung und wirkt gleichzeitig als Verzögerer für die Wirkung im Hinblick auf das Alkalimetallaluminat.
Auf diese Weise wird durch die angegebene Kombination ein größerer Umfang an Möglichkeiten
für eine effektive Ausnutzung von Mctallaluminat als
Härtungsbeschleuniger von Portlandzement erreicht, wobei gleichzeitig hohe Endwerte der Festigkeit bei
einem Gehalt von 6 bis 3 %> Wasser erreicht werden.
• Die Erzielung hoher Werte für die Endfestigkeit ist besonders wichtig für die Herstellung großer und
komplizierter Formen.
Natriumaluminat wird gemäß der vorliegenden Erfindung im flüssigen Zustand in das flüssige Gemisch
eingeführt. Zweckmäßigerweise wird Natriumaluminat mit einem spez. Gewicht von 1,48 bis 1,68 g/cm3
mit einem Molarverhältnis von Na2O: Al2O3 im Bereich
von 1,1:1 bis 1,5:1 verwendet. Natriumaluminat ist ein starker Erhärtungsbeschleuniger. Daher
senkt das Einführen desselben sogar in geringen Mengen die Fließbarkeit des Gemisches bedeutend. Bei
der weiteren Erhöhung des Natriumaluminatsgehalts im flüssigen Gemisch kann ein solcher Augenblick
eintreten, in dem das Gemisch vollkommen seine Fließbarkeit verliert und während des Aufbereitungsprozesses erhärtet.
Das Einführen von Kaliumkarbonat ermöglicht es, die Lebensfähigkeit des Gemisches zu verlängern.
Das Erhärten des Gemisches im Anfangsstadium wird verlangsamt und die Festigkeit in späteren Erhärtungsstadien
erhöht. Die Fähigkeit des Kaliumkarbonats, das Gemisch zu verdünnen, ermöglicht es,
die Menge des verwendeten Schaumbildners beim Aufrechterhalten einer hohen Fließbarkeit des Gemisches
auf die Hälfte zu vermindern und auf diese Weise die Festigkeit des Gemisches zu erhöhen.
Alkalimetallkarbonat soll gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Menge von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent
des Formsandes im Gemisch enthalten sein. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das flüssige selbsthärtende
Gemisch 100 Gewichtsteile Formsand, beispielsweise Quarzsand, 10 Gewichtsteile Portlandzement,
6 Gewichtsteile Wasser und 0,1 Gewichtsteile oberflächenaktiven Stoff enthalten. Die Natriumaluminat-
und Kaliumkarbonatmengen sind in der Tafel 1 angeführt. Sand und Portlandzement werden
im Laufe von 1 bis 2 min durchgemischt. Dann wird das flüssige Gemisch aufbereitet, indem Kaliumkarbonat
im Wasser gelöst und ein oberflächenaktiver Stoff und Natriumaluminat der Lösung zugefügt
werden. Dann wird in das Gemisch aus Sand und Portlandzement das erhaltene flüssige Gemisch
eingeführt und bis zum Übergehen des Gemisches in den flüssigen Zustand durchgemischt.
Tafel 1
Bestandteile des Gemisches
Quarzsand
Portlandzement
Oberflächenaktiver Stoff
Wasser
Natriumaluminat mit
einer Wichte von 1,60
und einem Molarverhältnis von
Na,O: AL1O3 gleich
1,1": 1 ..".
einer Wichte von 1,60
und einem Molarverhältnis von
Na,O: AL1O3 gleich
1,1": 1 ..".
Kaliumkarbonat
Gewichtsteile
Gemisch 1 !Gemisch 2|Gemisch 3
Gemisch 1 !Gemisch 2|Gemisch 3
100
10
0,1
7
10
0,1
7
0,9
1,0
1,0
100
10
0,1
7
10
0,1
7
1,2
1,5
100
10
0,1 7
10
0,1 7
Im Schaubild sind die Haltezeit t der Gießformen und Kerne an der Luft in Stunden auf der Abszissenachse
und die Druckfestigkeit σ dieser Formen und Kerne in kp/cm2 auf der Ordinatenachse abgetragen.
Die Kurven A, B, C kennzeichnen die Druckfestigkeitsänderung
der Gießformen und Kerne, die aus dem Gemisch 1 beziehungsweise 2 oder 3 hergestellt
wurden, in Abhängigkeit von ihrer Haltezeit an der Luft.
Aus dem Schaubild und aus der Tafel 1 ist ersichtlich, daß je höher der Kaliumkarbonatgehalt im Gemisch
ist, desto mehr Natriumaluminat in das Gemisch eingeführt und in um so größerem Maße der
Erhärtungsprozeß des Gemisches (Kurve C) beschleunigt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung dient als Bindemittel Zement, z. B. ein solcher wie Portlandzement,
Tonerdezement, ein Gemisch aus ihnen, oder es werden Zementklinker verwendet. Bedeutenden Einfluß
auf die Erhärtungsgeschwindigkeit des flüssigen Gemisches hat gemäß der vorliegenden Erfindung die
Größe der spezifischen Zementoberfläche. Je bedeu-
lender die Größe der spezifischen Zementoberfläche ist, eine um so höhere Erhärtungsgeschwindigkeit und
Festigkeit kann durch das flüssige Gemisch erhalten werden. Durch Ändern der Größe der spezifischen
Zementoberfläche kann die Erhärtungsgeschwindigkeit des Gemisches geregelt werden. In Tafel 2 sind
die Eigenschaften des Gemisches 1· angegeben, welches unter Verwendung von Portlandzement mit verschieden
großer spezifischer Oberfläche aufbereitet wurde.
Tafel 2
Spezifische
Portlandzement
oberfläche,
Portlandzement
oberfläche,
cm'/g
2500
4500
4500
Zeitspanne,
während der
die Fließbarkeit aufrechterhalten wird,
während der
die Fließbarkeit aufrechterhalten wird,
20
Druckfestigkeit,
kp/cm2
kp/cm2
lh
3h
24 h
2,0
3,0
2,5
4,5
4,5
9,5 14,0
In Tafel 2 ist die Größe der spezifischen Portlandzementoberfläche
angegeben, die durch Filtern von Luft durch eine Schicht zerkleinerter Masse gemessen
und nach der Kozeny-Kärmän-Methode berechnet wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung können erfolgreich
mehrere Typen oberflächenaktiver Stoffe, und zwar anionische, kationische und nicht ionogene sowie
auch ein Gemisch aus diesen Massen verwendet werden. Solche Massen sind Alkylarylsulfate, Alkylsulfonate,
primäre und sekundäre Alkylsulfate, Oxyäthylierungsprodukte von Fettsäuren, Alkoholen,
Alkylphenolen, aliphatischen Aminen, Alkylnaphtolen und Merkaptanen sowie Quartärammonium
verbindungen. Der oberflächenaktive Stoff soll in einer Menge von 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent des
Formsands vorhanden sein.
Als Formsand kann ein beliebiger zerkleinerter Feuerfeststoff benutzt werden, wie er gewöhnlich im
Gießereiwesen zum Herstellen von Formen und Kernen verwendet wird. Solche Feuerfeststoffe sind
Quarzsand, Olivin, Chrommagnesit, Schamotte usw.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetallsalzen zum Herstellen von Gießformen und
-kernen aus flüssigen, selbsthärtenden Mischungen, die neben dem Beschleuniger Formsand, hydraulischen Zement und oberflächenaktiven Stoff enthalten,
dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Kombination von Alkalimetallalu- ίο
minat in einer Menge von 0,25 bis 1,5 Gewichtsprozent und Alkalimetallkarbonat in einer Menge
von 0,5 bis 2,0 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf die Menge des Formsandes, besteht.
2. Beschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallaluminat Natriumaluminat
enthalten ist.
3. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallkarbonat
Kaliumkarbonat enthalten ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722219065 DE2219065C3 (de) | 1972-04-19 | Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetaltsalzen zum Herstellen von Gießformen und -Kernen aus flüssigen selbsthärtenden Mischungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722219065 DE2219065C3 (de) | 1972-04-19 | Beschleuniger auf der Basis von Alkalimetaltsalzen zum Herstellen von Gießformen und -Kernen aus flüssigen selbsthärtenden Mischungen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2219065A1 DE2219065A1 (de) | 1973-10-31 |
| DE2219065B2 DE2219065B2 (de) | 1975-02-06 |
| DE2219065C3 true DE2219065C3 (de) | 1976-12-23 |
Family
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