DE2221891A1 - Verfahren zur Herstellung einer Gussform oder eines Gusskerns und Katalysator zur Verwendung in dem Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Gussform oder eines Gusskerns und Katalysator zur Verwendung in dem Verfahren

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DE2221891A1 DE19722221891 DE2221891A DE2221891A1 DE 2221891 A1 DE2221891 A1 DE 2221891A1 DE 19722221891 DE19722221891 DE 19722221891 DE 2221891 A DE2221891 A DE 2221891A DE 2221891 A1 DE2221891 A1 DE 2221891A1
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Description

THE WHITE SEA AED BALTIC COMPAIY LIMITED, .PatmäirBbuSfe7 George Lane , South Woodford, London, England
Verfahren zur Herstellung einer Gußform oder eines Gußkerns und Katalysator zur Verwendung
in dem Verfahren
Bei der Herstellung von Gießereiformen für den Formguß, d.h. Gußformen oder Gußkernen müssen die Gießereisandteilchen, die verwendet werden, miteinander verbunden werden. Der eine Weg, auf dem dieses Ziel erreicht worden ist, besteht in der Verwendung einer wäßrigen Harzzubereitung als Bindemittel, wobei das Harz durch Verwendung einer Säure als Katalysator zum Aushärten gebracht wird. Diese Verfahrensart ist bekannt als das "ITicht-Backverfahren" oder Kalthartungsverfahren, da das Harz und die Säure derart ausgewählt sind, daß das geformte Gemisch aus dem Gießereisand und der Harzzubereitung härtet, ohne daß es erhitzt werden muß.
Geeignete Harzzubereitungen zur Verwendung als Bindemittel in dem "Nicht-Backverfahren" sind an sich bekannt und stellen wäßrige Lösungen von Harzen, wie Harnstoff-Formaldehydharz en, Phenol-Formaldehydharzen und Furfurylalkohol-Formaldehydharzen in oligomerer Form dar. Das Härten der Harze wurde durch Verwendung wäßriger Säuren, wie 80%iger Phosphorsäure und 67%iger p-Toluolsulfonsäure bewirkt.
Der Gießereisand, der zur Herstellung von Gußformen verwendet wird, ist gewöhnlich im wesentlichen trocken, weshalb in dem "Nicht-Backverfahren" praktisch kein Wasser in den ausgehärteten Gemischen aus dieser Quelle stammt. Bei dem bekannten Verfahren wird jedoch Wasser nicht nur aus der Harzzubereitung sondern auch aus dem verwendeten wäßrigen sauren Katalysator eingebracht. Wasser wird aus der Harzzubereitung auf zwei Wegen gebildet,
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da die Harzzubereitung wäßrig ist und Wasser als Ergebnis der sauer katalysierten Kondensation des Harzes gebildet wird.
Die Vassermenge, die zu Beginn des "Nicht-Backverfahrens" vorhanden ist oder während des Verfahrens gebildet wird, iöt unerwünscht hoch. Das Wasser aus der Harzzubereitung und in der wäßrigen Säure vermindert die Konzentration der Säure selbst, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit vermindert wird. Die Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit ergibt eine Erniedrigung der Temperatur, was zur Bildung eines Bindemittels mit einem niedrigeren Molekulargewicht und somit geringerer Festigkeit führt als dies bei einem Bindemittel der Fall ist, das aus der gleichen Harzzubereitung bei einer höheren Temperatur gebildet wird.
Etwa unnötiges Wasser ist auch deswegen unerwünscht, weil d?ssen Gegenwart im ausgehärteten Harz den Harzfilm schwächt, der die Teilchen von Gießereisand miteinander verbindet. Im Fall der Phenol-Formaldehydharze und Furfurylalkohol-Formaldehydharze kann die Festigkeit des Harzfilms durch die Gegenwart von zuviel Wasser ganz unannehmbar gemacht werden, während im Fall der Harnstoff-Formaldehydharze der Film erheblich geschwächt werden kann. Bei schweren geräumigen Kernen, die z.B. 50 kg (1 cwt) oder mehr wiegen, besteht nur eine geringe Möglichkeit, daß überschüssiges Wasser aus dem Inneren des Kerns verdampft. Das Ergebnis hiervon ist, daß das Innere eines großen Kerns, insbesondere wenn das Bindemittel kein Harnstoff-Formaldehydharz enthält, erheblich schwächer als der Außenteil ist, was bedeutet, daß der Kern für Beschädigungen anfällig ist, insbesondere wenn er bewegt wird.
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Wegen der relativen Mengenverhältnisse von Katalysator und Gießereisand ist es sehr schwierig, einen Katalysator, der feste Stoffe enthält oder daraus besteht, gleichmäßig mit dem Gießereisand zu vermischen. Ungleichmäßiges Vermischen ergibt ein ungleichmäßig gehärtetes Harz, nachdem die Harzzubereitung eingemischt worden ist, womit nicht zufriedenstellende Kerne oder Formen mit schwachen Stellen gebildet werden. Insoweit der Katalysator nur wirksam ist, wenn Säure tatsächlich in der Harzzubereitung gelöst wird, ist ein fester Katalysator als solcher weniger wirksam als ein entsprechender flüssiger Katalysator, weil der feste Katalysator und die Harzzubereitung wenigstens zu Beginn ein Zweiphasengemisch bilden und somit das Aushärten des Harzes bei einer vorgegebenen Katalysatormenge länger dauert. Dementsprechend ist es sehr erwünscht, daß der Katalysator eine Flüssigkeit sein sollte, die leicht mit dem Sand mischbar ist. Ziel der Erfindung ist die Verbesserung eines "Nicht-Backverfahrens", das einen flüssigen Katalysator verwendet, welcher weniger Wasser einführt, als gewöhnlich durch flüssige Katalysatoren, wie sie bisher verwendet wurden, eingeführt wurde.
Erfindungsgemäß werden Gußformen oder Gußkerne nach einem Verfahren hergestellt, bei welchem eine wäßrige HarzZubereitung als Bindemittel für den Gießereisand verwendet wird und das Harz durch Verwendung einer Flüssigkeit, die weniger als 15 % Wasser enthält und p-Toluolsulfonsäure-Hionohydrat, Polyphosphorsäure oder ein homogenes Gemisch, das aus wenigstens zwei der Verbindungen p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure besteht, als Katalysator härten gelassen wird.
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Der Wassergehalt jedes Katalysators, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, beträgt vorzugsweise 10 % oder weniger, am meisten "bevorzugt unter 5 %·
Man könnte annehmen, daß die Nachteile von sauren Katalysatoren, die relativ große Mengen Wasser enthalten, z.B. 80 %ige Phosphorsäure und 67 %ige p-Toluolsulfonsäure, einfach dadurch überwunden werden könnten, indem Stoffe dieser Art mit einem kleineren Wassergehalt verwendet wurden. Jedoch neigt sogar 85 %ige Phosphorsäure zum Kristallisieren "beim Kühlen und, wenn der Phosphorsäuregehalt über 85 % erhöht wird, ist Phosphorsäure bei gewöhnlichen Temperaturen fest oder stellt eine instabile Flüssigkeit dar, die eine sehr große Kristallisationstendenz besitzt. In ähnlicher Weise stellt 67 %ige p-Toluolsulfonsäure eine gesättigte Lösung bei gewöhnlichen Temperaturen dar und wenn der Säuregehalt erhöht wird, geht entweder ein Teil der Säure nicht in Lösung oder die Lösung ist übersättigt und neigt sehr leicht zum Ausfällen der Säure.
Auch hier könnte man annehmen, daß die Nachteile von sauren Katalysatoren, die relativ hohe Prozentsätze Wasser enthalten, einfach durch Verwendung einer Säure vermieden werden könnten, die in reiner oder hochkonzentrierter Form als Flüssigkeit erhältlich ist, z.B. Schwefelsäure und Salpetersäure. Tatsächlich jedoch sind reine oder hochkonzentrierte Schwefelsäure und Salpetersäure völlig ungeeignet, da sie eher eine Zerstörungswirkung als die gewünschte katalytisch^ Wirkung auf die Harze ausüben. Auch ist Salpetersäure bei sehr viel geringeren Konzentrationen ungeeignet und Schwefelsäure ist, obwohl sie weniger zerstörend als Salpetersäure wirkt, auch ganz
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ungeeignet bei Konzentrationen wie 80 %. Dementsprechend sind tatsächlich keine der konzentrierten Säuren, deren Brauchbarkeit hätte erwartet werden können, wenn es gewünscht war, einen niedrigen Wassergehalt in der Säure zu haben, tatsächlich geeignet.
Trotz der Tatsache, daß Phosphorsäure einer Konzentration über 85 % "bei gewöhnlichen Temperaturen fest oder eine instabile !Flüssigkeit ist, die zur Kristallisation neigt, ist Polyphosphorsäure eine stabile Flüssigkeit. Polyphosphorsäure, gelegentlich bekannt als Tetraphosphorsäure, hat gewöhnlich einen Phosphorpentoxidgehalt von 82 bis 85 Eine handelsübliche Polyphosphorsäure entspricht einem PhosphorSäuregehalt von 116 %. ähnlich ist p-Toluolsulfonsäure-monohydrat, eine stabile Flüssigkeit trotz der Tatsache, daß wäßrige p-Toluolsulfonsäure enthaltende Zubereitungen, die mehr als 67 % p-Tuluolsulfonsäure enthalten, entweder einen Teil der Säure in Suspension enthalten oder übersättigte Lösungen darstellen, aus denen p-Toluolsulfonsäure auszukristallisieren neigt. Der Wassergehalt von p-Toluolsulfonsäure-Monohydrat beträgt nur 4 %.
Die flüssigen Katalysatoren, die Gemische darstellen, sind bevorzugt, insbesondere solche Gemische, die sowohl Phosphorsäure wie p-Toluolsulfonsäure enthalten. Es ist besonders überraschend, daß solche Gemische als stabile homogene Flüssigkeiten mit einem Wassergehalt unter 15 % erhalten werden können, da weder Phosphorsäure noch p-Toluolsulfonsäure getrennt als stabile Flüssigkeiten mit einem derart geringen Wassergehalt existieren können. In den Gemischen, die Schwefelsäure
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und Phosphorsäure und/oder p-Toluolsulfonsaure enthalten, ist es häufig un ^.zweckmäßig, daß die Gemische mehr als 50 % Schwefelsäure enthalten, da sonst eine Neigung besteht, daß das Harz zerstört anstatt es gehärtet wird.
Die "bevorzugten Katalysatoren zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren sind homogene flüssige Gemische mit einem Wassergehalt unter 15 %■> vorzugsweise unter 10 %, die sowohl Phosphorsäure wie p-Toluolsulfonsäure enthalten und neue Zubereitungen darstellen.
Solche Zubereitungen können auch z. B. Schwefelsäure
nicht
enthalten. Es ist natürlich/möglich, stabile homogene Flüssigkeiten über den gesamten Bereich der relativen Mengen Phosphorsäure und p-Toluolsulfonsäure zu erzielen, jedoch wurde gefunden, daß die Mengenverhältnisse innerhalb weiter Grenzen geändert werden können und stabile homogene Flüssigkeiten mit einem Wassergehalt unter 15 % erhalten werden können. Im allgemeinen beträgt die Mindestmenge für jede Komponente 10 Gew.-%, bezogen auf die Zubereitung, jedoch liegen vorzugsweise wenigstens 15 % eier p-Toluolsulfonsäure und wenigstens 35 % -der Phosphorsäure vor. Die Gemische können auf verschiedene Art hergestellt werden, jedoch ist es allgemein zweckmäßig, Polyphosphorsäure und p-Toluolsulfonsäurelösung, z.B. die 67 %ige Lösungrzu vermischen. p-Toluolsulfonsäure-Monohydrat kann auch in die vermischten Stoffe eingefügt werden und ebenfalls eine flüssige wasserhaltige Phosphorsäure, z.B. die 85 %ige Säure. Ein Alternatiwerfahren besteht im Vermischen von Polyphosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure- onohydrat und einer flüssigen wasserhaltigen Phosphorsäure.
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ι — ■
Die Härtungsgeschwindigkeit des Harzes wird unter anderen !Faktoren durch die Art der Harzzubereitung und von dem bestimmten verwendeten Katalysator und durch die relativen Mengenverhältnisse dieser Substanzen "bestimmt. Diese Faktoren können leicht derart ausgewählt werden, daß geeignete Härtungszeiten erhalten werden.
Erfindungsgemäß ist es möglich, Gußformen oder Gußkerne herzustellen, die sehr schnell aushärten und im gehärteten Zustand eine hohe Festigkeit besitzen. Die Wasserverminderung, die sich aus der Verwendung der Katalysatoren mit niedrigem Wassergehalt ergibt, ist aus den bereits genannten Gründen vorteilhaft. Die Katalysatoren neigen dazu, hohe Reaktionsgeschwindigkeiten und Temperaturen zu ergeben, was bedeutet, daß um eine bestimmte Härtungszeit zu erzielen, weniger Katalysator gebraucht werden muß, als der benötigten Säuremenge entsprechen würde, wenn diese in Form einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an höheren Wassermengen gebraucht würde. Natürlich können kurze Härtungszeiten durch Verwendung von relativ großen Mengen üblicher Katalysatoren erzielt werden, z.B. von 80 %iger Phosphorsäure. Wenn dies jedoch getan wird, werden die kurzen Härtungszeiten nur auf Kosten der Festigkeit der Gußform oder des Gußkerns als Folge der eingeschleppten Wassermenge bei der Verwendung relativ große Mengen Wasser enthaltender Katalysatoren erreicht.
Die wäßrigen Harzzubereitungen, die zur Verwendung 209849/0708 " 8 ~
in "Nicht-Backverfahren" bekannt sind, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Beispiele geeigneter Harze sind die Kondensate von Harnstoff-Formaldehyd, Furfurylalkohol-Formaldehyd und Phenol-Formaldehyd sowie Gemische dieser Kondensate· Es können auch Co-Kondensate von Formaldehyd mit mehr als einer Verbindung der Gruppe Harnstoff, Furfurylalkohol und Phenol verwendet werden. Die wäßrige Harzzubereitung ist zweckmäßig eine wäßrige Lösung, die eines oder mehrere der Kondensate enthält sowie vorzugsweise Furfurylalkohol. Die Kondensate sind gewöhnlich nieder kondensierte Stoffe, z.B. Oligomere, die z.B. ein Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 300 besitzen.
Die verwendete Menge der wäßrigen Harzzubereitung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der erforderlichen Bindefestigkeit, der Art des Harzes und der Menge Wasser in der Zubereitung. Die verwendeten Mengen können dieselben sein, wie in den bekannten "Nicht-Backverfahren" ζ Die Menge wird gewöhnlich 1 bis 3 %■> bezogen auf das Gewicht des Gießereisandes, betragen. Die wäßrigen Harzzubereitungen enthalten gewöhnlich 1 bis 30 Gew.-% Wasser und es wird bevorzugt, Zubereitungen zu verwenden, die 15 Gew.-% oder weniger Wasser enthalten.
Harnstoff-Formaldehydharze sind allgemein wirksamere Bindemittel in "Nicht-Backverfahren" als andere Harze, z.B. Phenol-Formaldehydharze, die für diesen Zweck ver-
da
wendet werden,/die ersteren toleranter gegen Wasser sind, während die Bindefestigkeit von Harzen, wie Phenol-Formaldehydharzen erheblich selbst durch sehr
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kleine Wassermengen,reduziert wird. Unter bestimmten Gießbedingungen sind jedoch Harnstoff-Formaldehydharze als Bindemittel ungeeignet, weil vorhandener Stickstoff Anlaß gibt, daß beim GaäSen Nadellochbildung auftritt. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Phenol-Formaldehydharze als Bindemittel, die keinen Anlaß zur Nadellochbildung
geben, zur Herstellung fest gebundener Gußformen verwendet !werden.
Me Katalysatormenge, die verwendet werden soll, hängt von einer Reihe von Variablen ab, wie der gewünschten Härtungszeit, der Menge und Art der wäßrigen Harzzubereitung und der Art des Katalysators selbst. Eine
geeignete Katalysatormenge liegt jedoch allgemein im Bereich von 0,5 bis 2 %, bezogen auf den Gießereisand.
Bei der Bildung der Formen oder Kerne besteht die am meisten zufriedenstellende Verfahrensweise darin, den Gießereisand mit dem Katalysator zuerst zu vermischen, dann die Harzzubereitung einzumischen und schließlich das Gemisch in einen geeigneten Behälter für den Kern oder die Form zu gießen und härten zu lassen. Das Gemisch kann absatzweise oder vorzugsweise kontinuierlich gebildet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile und Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1
Es wurden 57?7 Teile Polyphosphorsäure (116 % Phosphor-
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säure), 26,2 Teile p-Toluolsulfonsäure (67 %ige Lösung) und 16,1 Teil p-Toluolsulfonsäure-monohydrat zu einer homogenen Flüssigkeit vermischt. Der PhosphorSäuregehalt der Flüssigkeit betrug 66,9 %, ihr p-Toluolsulfonsäuregehalt betrug 33 % und der Wassergehalt war 0,1 %. Ein Teil der Flüssigkeit wurde mit 100 Teilen Chelford WS-Sand vermischt und 2 Teile einer wäßrigen Harzzubereitung wurden dann eingemischt. Die wäßrige Harzzubereitung war eine wäßrige Zubereitung, die ein Harnstοff-Formaldehydharz-Oligomer und Furfurylalkohol enthielt und einen Wassergehalt von 12 % hatte. Es wurden offen und geschlossen geformte Proben des Gemisches hergestellt und die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden gemessen. Im Fall der offenen Proben waren die Oberflächen der Atmosphäre ausgesetzt, während bei den geschlossenen Proben das Gegenteil der Fall war. Zusätzlich zur Messung der Kompressionsfestigkeit wurde die geschlossene Probe aufgebrochen und die innere Härte nach dem GF-Verfahren (George Fischer-Verfahren) gemessen. Die Proben waren nach 17 Minuten gehärtet. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden
betrug 81,5 kg/cm (1160 psi) für die offene Probe
und 42 kg/cm (600 psi) für die geschlossene Probe und die Innenhärte der geschlossenen Probe betrug 1,5 (Tiefe in 1/10 mm).
Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von 50 Teilen der Polyphosphorsäure, 27,5 Teilen der p-Toluolsulfonsäurelösung und 22,5 Teilen des p-Toluolsulfonsäure-monohydrats. Das flüssige Gemisch hatte einen Phosphorsäuregehalt von 58,0 %,
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einen p-Toluolsulfonsäuregehalt von 40,0 % und einen Wassergehalt von 2,0 %. Das Gemisch härtete nach 25 Minuten. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden
betrug 84,6 kg/cm (1210 psi) hei der offenen Probe
und 47,5 kg/cm (680 psi) bei der geschlossenen Probe und die Innenhärte der geschlossenen Probe betrug 1,2 (Tiefe in 1/10 mm).
Beispiel 5
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von 45,25 Teilen der Polyphosphorsäure, 43,25 Teilen der p-Toluolsulfonsäurelösung und 11,5 Teilen p-Toluolsulfonsäure-monohydrat. Das flüssige Gemisch hatte einen Phosphor Säuregehalt von $2,5 %, einen p-Toluolsulf onsäuregehalt von 40 % und einen Wassergehalt von 7>5 %* Das Gemisch härtete nach 25 Minuten. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden be-
trug 86,7 kg/cm (1240 psi) bei der offenen Probe und
4-5,5 kg/cm (650 psi) bei der geschlossenen Probe und die Innenhärte der geschlossenen Probe betrug 1,5 (Tiefe in 1/10 mm).
Beispiel 4
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Katalysator durch Vermischen gleicher Mengen der Polyphosphorsäure und der p-Toluolsulfonsäurelösung hergestellt wurde und kein p-Toluolsulfonsäure-monohydrat verwendet wurde. Der Phosphorsäuregehalt der Flüssigkeit betrug 58,0 %, der p-Toluol-
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sulfonsäuregehalt betrug 33?5 % und der Vassergehalt 8,5 %. Das Gemisch härtete nach 30 Minuten. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden betrug 89 ? 5
P P
kg/cm bei der offenen Probe und 44 kg/cm bei der geschlossenen Probe (1280 bzw. 630 psi), und die Innenhärte der geschlossenen Probe betrug 1,4 (Tiefe in 1/10 mm).
Beispiel 5
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß der Katalysator aus p-Toluolsulfonsäuremonohydrat bestand, das eine Flüssigkeit ist, die 96 % p-Toluolsulfonsäure und 4 % Wasser enthält. Das Gemisch hatte nach 15 Minuten gehärtet. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden betrug 91 kg/cm (13OO psi) bei der offenen Probe und 39»2 kg/cm (560 psi) bei der geschlossenen Probe und die Innenhärte der geschlossenen Probe betrug 1,2 (Tiefe in 1/10 mm).
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung von 80 %iger Phosphorsäure als Katalysator. Das Gemisch war nach 90 Minuten erst gehärtet. Die Kompressionsfestigkeit nach 24 Stunden betrug q2.5 kg/cm bei der offenen Probe (1320 psi) und 51,7 kg/cm'" (74 0 psi) bei der geschlossenen Probe und 'Ue Innenhärtr boj der geschlossenen Probe betrug 1,2 (Tiefe in V1O mm).
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Beispiel 7
Es wurde ein stabiler homogener flüssiger Katalysator zur Verwendung in "Nicht-Backverfahren" hergestellt durch Vermischen von 40 Teilen Polyphosphorsäure (116 % Phosphorsäure), 30 Teilen p-Toliolsulfonsäure (67 %ige Lösung) und 30 Teilen 85 %iger Phosphorsäure. Das Gemisch enthielt 71»9 % Phosphorsäure, 20 % p-Toluolsulfonsäure und 8,1 %Wasser.
Beispiel 8
flüssiger
Ein stabiler homogener/Katalysator zur Verwendung in "Nicht-Backverfahren" wurde hergestellt durch Vermischen von 8 Teilen Polyphosphorsäure (116 % Phosphorsäure), 52 Teilen p-Toluolsulfonsäure- ramohydrat und 40 Teilen 85 %iger Phosphorsäure. Die Flüssigkeit enthielt 43,3 % Phosphorsäure, 49,9 % p-Toluolsulfonsäure und 6,8 % Wasser.
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Claims (12)

? 2 ?18 _ 14 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Gußform oder eines Gußkerns durch Bilden eines Gemisches aus Gießereisand, einer wäßrigen Harzzubereitung und einem Kata-.lysator für das Harz, Einfüllen des Gemisches in den Behälter für die Gußform oder den Gießkern und Aushärtenlassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Flüssigkeit ist, die weniger als 15 % Wasser enthält und Polyphosphorsäure, p-Toluolsulf.onsäure-monohydrat oder ein homogenes Gemisch aus wenigstens zwei Verbindungen der Gruppe p-Toluolsu.1 fonsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure darstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein Gemisch aus Phosphorsäure und p-Toluolsulfonsäure ist und weniger als 10 % Wasser enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch durch Vermischen des Gießereisandes mit dem Katalysator und anschließendem Einmischen der Harzzubereitung gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzubereitung ein Kondensat aus Harnstoff-Formaldehyd, Furfurylalkohol-Formaldehyd oder Phenol-Formaldehyd ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzubereitung zusätzlich Furfurylalkohol enthält.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
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dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzubereitung nicht mehr als 15 % Wasser enthält.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzzubereitung in einer Menge von 1 bis 3 %i bezogen auf den Gießereisand, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator in einer Menge von 0,5 bis 2 %, bezogen auf den Giessereisand, verwendet wird.
9. Gußform oder Gußkern, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Homogene flüssige Zubereitung zur Verwendung eines Katalysators in dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Phosphorsäure und p-Toluolsulfonsäure enthält und weniger als 15 % Wasser enthält.
11. Zubereitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie weniger als 10 % Wasser enthält.
12. Zubereitung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens 15 % p-ToluolsulJ'onsäure und wenigstens 35 % Phosphorsäure enthält.
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DE19722221891 1971-05-05 1972-05-04 Verfahren zum Härten von Gießformen oder -kernen Expired DE2221891C3 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2745549A1 (de) * 1976-10-08 1978-04-13 Albright & Wilson Fluessigkatalysator zum haerten von kunstharzbindemitteln
DE3017351A1 (de) * 1979-05-07 1980-11-20 Schuiling Prod Ballu Agglomerierter sand sowie verfahren zur herstellung desselben

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2745549A1 (de) * 1976-10-08 1978-04-13 Albright & Wilson Fluessigkatalysator zum haerten von kunstharzbindemitteln
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