DE2315244C2

DE2315244C2 - Verfahren zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen unter Verwendung einer fließfähigen Sand-Formmasse

Info

Publication number: DE2315244C2
Application number: DE19732315244
Authority: DE
Inventors: Roland Sainte-Genevievedes Bois Chevriot; Marcel Saint-le-Vinoux Gonon; Gilles Woippy Le Maux; Daniel Foug Mangin
Original assignee: Centre Technique des Industries de la Fonderie
Current assignee: Centre Technique des Industries de la Fonderie
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-27
Publication date: 1983-11-24
Also published as: DE2315244A1; LU67296A1; CA989591A; NL7304286A; FR2177502B2; JPS4914316A; FR2177502A2; GB1430841A; ES413020A1; BE796841R

Description

,H

R-C-N-CH₂-CH₂-O O

Il Il

O—C—CH-CH₂-C-OMe,
SO₃Me

in der R ein Alkylrest mit mehr als 9 C-Atomen und Me ein Alkalimetall ist,
in einer Menge von 0,01 —2 Gew.-% zugesetzt wird und

b) auf das fließfähig gemachte Gemisch mechanische Kräfte durch Vibration oder Stöße ausgeübt werden, sobald die natürliche Absetzung des Sandes erfolgt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs vorausgesetzten Art.

Aus der US-PS 3424600 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen durch Rütteln eines Gemisches aus einem Sand, einem Kunstharzbindemittel, einem Härter aus Hochofen- oder Ferrochromschlacke, einer Flüssigkeit und 0,05 bis 0.4 Gew.-% oberflächenaktiven Mitteln wie Sulfonsalzen, z.B. Natrium-Alkylbenzolsulfonaten mit mehr als 9 C-Atomen in den Alkylgruppen bekannt. Die angegebenen oberflächenaktiven Mittel ermöglichen es jedoch nicht. Sandgemische erhöhter Dichte, d.h. Formen und Kerne sehr hoher mechanischer Festigkeit zu erhalten.

Die US-PS 3615 755 beschreibt fließfähige Sandmischungen, deren Bindemittel ein Alkalisilikat ist, wobei als oberflächenaktive Mittel Alkylaminsalze verwendet werden.

Aus der US-PS 33 60492 sind Formzusammensetzungen bekannt, die aus einem feuerfesten Material, einem in der Wärme polymerisierbaren Harz (Harnstoff-Formaldehyd-Furfurolharz) und einem Katalysator zur Polymerisicrung in der Wärme bestehen, wobei ein Alkylamin als oberflächenaktives Mittel verwendet und die Aushärtung bei 120 bis 130°C vorgenommen wird.

Die FR-PS 2096863 offenbart für fließfähige Formoder Kernsandgemische mit Harzbindemittel den Zusatz von p-Tolüolsulfonat zu Alkylaminsulfonat als oberflächenaktives Mittel.

Schließlich ist es bei nicht fließfähigen Gießereiformmassen nach der CH-PS 449857, die als Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz ohne oder mit Furfurylalkohol enthalten, bekannt, als Härter bzw. Katalysator zur Härtung der Harze eine Säure, z. B. p-Toluolsulfonsäure zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Dichte der fließfähigen Formmassen gesteigert und die mechanische Festigkeit der mit diesen Formmassen erzeugten Formen oder Kerne erhöht werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Nicht-fließfähige Sandmischungen mit einem Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel werden wegen ihrer Fähigkeit, sich gut vom Gußmodell bzw. Guß zu lösen, in bekannter Weise insbesondere für die Herstellung von Kernen von komplizierter Form angewandt. Diese Mischungen erfordern jedoch die Anwendung hoher Vibrationsenergien oder eines Zusammenpressen;, von Hand, damit Lunker bzw. Verdichtungsfehler vermieden werden.

Eine Verbesserung von fließfähigen Sandmischungen mit einem Harnstoff-Formaldehydharz-Bindemittel war daher für die Fabrikation von Kernen von komplizierter Gestalt ohne besondere Stauch- oder Verdichtungsoperationen von besonderem Interesse. Nach dem er- findungsgemäßen Verfahren kann darüber hinaus die Dichte des Sandes und mithin die mechanische Festigkeit dieser Kerne durch Wahl eines geeigneten oberflächenaktiven Stoffes für fließfähige Sande mit einem Harnstoff Formaldehydharz-Bindemiuel gesteigert werden. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht in diesem Falle nicht nur die Erhöhung der mechanischen Festigkeit von Formen und Kernen, sondern auch eine Verminderung der Härtungszeit des fließfähigen Sandes und bringt diesen damit auf eine Härtungszeit, die mit derjenigen von nicht-fließfähigen Sanden vergleichbar ist.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren als Sandbindemittel verwendeten synthetischen Harze vom Harnstoff-Formaldehydtyp umfassen im wesentlichen die mit Furfurylalkohol gemischten Polymeren einer Harnstoff-Formaldehyd-Kondensation sowie Harnstoff-Formaldehyd-Furfurylalkohol-Polykondensate.

Die dabei als Ausgangsmaterial verwendeten Harnstoff-Formaldehyd-Polymeren sind vom herkömmliehen Typ und besitzen ein Formaldehyd/Harnstoff (FlU)-Verhältnis zwischen 1 und 4. einen Prozentsatz an Trockenmaterial von 30 bis 80% und eine von 0,3 bis 3Pa-s veränderliche Viskosität. Es wird die Verwendung der Harnstoff-Formaldehydharze in Mischung mit Furfurylalkohol in Mengen, die bis zu 55% Furfurylalkohol und 45% Harnstoff-Formaldehydharz aufweisen können, bevorzugt, Der Furfurylalkohol spielt gleichzeitig die Rolle eines Fluidisierungsmittels für die Sandmischung und eines Schaumbremsmittels.

Es wurde versucht, den Prozentsalz des zum Harnstoff-Formaldehydharz hinzugemischten Furfurylalkohol zur Verminderung der beim Metall durch den vom Abbau des Harnstoff-Formaldehydharzes beim Guß

herstammenden Stickstoff bedingten Fehlerrisiken zu erhöhen. Oberhalb von 55% verhindert der Furfurylalkohol jedoch die Schaumbildung vollständig, und der Sand kann selbst in Gegenwart von erheblichen Mengen an oberflächenaktiven Mitteln nicht mehr verflüssigt werden.

Der Prozentsatz an Furfurylalkohol konnte indessen durch Einführung desselben in das Harz in einer polymerisierten Form bis auf 85 % erhöht werden. Als Bindemittel für fließfähige Sande werden also beim erfindungsgemäßen Verfahren benutzt:

a) Hamstoff-Formaldehyd-Furfurylalkohol-Polykondensate, die nachfolgend als »(ü') ¹F/AF)-PoIykondensate« bezeichnet und durch Polykondensation einer Mischung von Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol in Gegenwart eines alkalischen Katalysators erhalten werden;

b) Mischungen von Harnstoff-Formaldehydharz und einem Furfurylalkohol-Formaldehyd-Präkondensat; diese Mischungen werden nachfolgend als »{AFjF)+ i/F-Harze« bezeichnet;

c) durch Präpolymerisation einer Mischung von Furfurylalkohol und einem Harnstoff-Formaldehydharz von geringer Viskosität erhaltene Harze, die nachfolgend als >>(/lF/£/F)-Harze« bezeichnet werden;

d) Harze, die durch weiter fortgeschrittene Polymerisation der obigen Präpolymeren c) durch 30 Minuten langes Erhitzen zum Sieden in Gegenwart eines Säure-Katalysators und anschließendes Neutralisieren erhalten werden; diese werden nachfolgend als »nachpolymerisierte (AFjUF)-Harze« bezeichnet;

e) Mischungen von Furfurylalkohol-Präkondensat und Harnstoff-Formaldehydharz, die nachfolgend als »i/F+(/lF)-Harze« Gezeichnet werden und schließlich

f) Mischungen der Harze c) oder d) mit einem Harnstoff-Formaldehydharz oder mit Furfurylalkohol.

Es gelang so, einen bis zu 85% reichenden Prozentsatz Furfurylalkohol in die Harze a, b, c, d, e und f unter der Bedingung einzuführen, daß er darin zumindest teilweise in polymerisierter Form vorliegt.

Die als Ausgangsmaterialien für die Herstellung der Harze e) verwendeten Furfurylalkohol-Präkondensate können beispielsweise, wie folgt, erhalten werden: Eine Lösung von 2000 g Furfurylalkohol und 200 g Wasser, versetzt mit 10 g verdünnter Phosphorsäure, wird unter Rückfluß erhitzt. Nach Erreichen des gewünschten PoIykondensationsgrades wird der pH-Wert auf 5 bis 6 eingestellt und das Wasser unter vermindertem Druck abdestilliert.

Die als Ausgangsmaterial für die Herstellung der Harze b) verwendeten Präkondensate von Furfurylalkohol und Formaldehyd können zum Beispiel folgendermaßen erhalten werden:

Eine Lösung von 1500 g Furfurylalkohol, 750 g einer 40%igen Formaldehydlösung und 10 ml verdünnter Phosphorsäure wird je nach gewünschtem Polykondensationsgrad 30 Minuten bis einige Stunden lang unter Rückfluß erhitzt. Man stellt dann den pH-Wert auf 5 bis 6 ein und destilliert das Wasser unter vermindertem Druck ab.

Die Harnstoff-Formaldehyd-Furfurylalkoholharze werden in die fließfähigen Sandmischungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% des verwendeten Sandes eingeführt.

Der oberflächenaktive Stoff wird zum fließfähigen Sand vorzugsweise in Form der freien Sulfonsäure hinzugegeben. Sie spielen dann nicht nur die Rolle von oberflächenaktiven Stoffen, sondern zusammen mit den anderen zur Sandmischung hinzugegebenen Säuren auch diejenige von Härtungskatalysatoren. Sie können in Form der Alkalimetallsalze oder der Aminsalze zugesetzt werden; in Gegenwart eines als Härtungsmittel hinzugegebenen Säure-Katalysators (H,PO₄ oder H₂SO₄) wirken sie jedoch in der Mischung in Form der freien Säure.

In allen Fällen wird der oberflächenaktive Stoff zum fließfähigen Sand in Mengen von insgesamt 0.01 bis Gew.-% der Sandmischung hinzugegeben.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Im Rahmen dieser Beispiele wurden jeweils die folgenden Kurven (siehe Fig. 1 bis 10) aufgenommen :

1) Eine Kurve für das Absetzen bzw. die Senkung (7") des Sandes (in Millimetern längs einer linearen Skala) in Abhängigkeit von der Zeit / (in Minuten, längs einer logarithmischen Skala aufgetragen); diese voll ausgezogenen Kurven werden jeweils mit »1« bezeichnet;

2) eine Kurve für die Härtung bzw. Verfestigung des Sandes, bei der die Schub- oder Scherkraftschwelle SC bzw. der Zusammenhalt (in N!cm²; aufgetragen längs einer logarithmischen Skala) in Abhängigkeit von der Zeit / (wie oben) angegeben wird; diese Kurven sind gestrichelt dargestellt und jeweils mit »3« bezeichnet; bei diesen Versuchen wurde vor der Härtung eine zusätzliche Senkung des Sandes durch Vibrationen oder Stöße herbeigeführt;

3) eine Permeabilitätskurve, bei der der Permeabilitätsindex ρ (ausgedrückt als AFS-Index; längs einer logarithmischen Skala aufgetragen) in Abhängigkeit von der Zeit / (wie oben) wiedergegeben wird; diese Kurve wird mit »4« bezeichnet und ist mil starkem Strich ausgezogen. Diese Kurve konnte nur für Beispiel 2 gezeichnet werden. Bei den anderen Beispielen trat das Phänomen der Permeabilität so rasch auf, daß die Permeabilitätskurven nicht gezeichnet werden konnten.

Der Sand wurde Vibrationen oder Stoßen ausgesetzt, sobald das natürliche Absetzen des Sandes erfolgt war.

Vergleichsbeispiel 1 (Fig. 1)

Ein fließfähiger Sand wurde aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Kieselsäuresand mit einer Korngrößenverteilungentsprechend 60 AFS (amerikanische Norm);

— 1 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit folgenden Charakteristiken: F/t/=l,9; Trockenmaterial: 66%; Viskosität, K= 3 Pa-s; pH-Wert = 7,5; Brechungsindex (BI)= 1,46;

— 0,492 kg Aceton;

— 0,600 kg Wasser und

— 0,108 kg n-Dodecylbenzolsulfonsäure als oberflächenaktives Mittel.

Die Mischung dieser Bestandteile erfolgte in einem Knetwv;k, indem zunächst die neutralen Bestandteile, d.h. Sand und Harz eine Minute lang vermischt und dann die flüssigen Bestandteile, d.h. Aceton, Wasser und oberflächenaktives Mittel hinzugegeben wurden und die Mischung erneut 30 Sekunden lang durchgearbeitet wurde.

Die verschiedenen Messungen wurden bei einer Temperatur von 18 bis 2O⁰C durchgeführt und die Kurven 1 und 3 aufgenommen. Fig. 1 zeigt diese Kurven.

Die Fließfähigkeit dieses fließfähigen Sandes war derart. daß bei ihrer Ermittlung unter Verwendung des Abrahms-Konus' ein Ausbreitungsdurchmesser auf der Platte von 370 mm erhalten wurde. Die Permeabilitäten konnten wegen der Geschwindigkeit dieser Phänomene nicht gemessen werden, und die Sandmischung wurde Vibrationen ausgesetzt, sobald sich die natürliche Absetzung bzw. Senkung derselben stabilisiert hatte, d.h. nach einer sehr kurzen Zeit von maximal 2 Minuten. Nach den Vibrationen wurde so eine Senkung von 70 mm und eine Dichte des Sandes von 1,55 erhalten. Die Druckfestigkeit des so erhaltenen fließfähigen Sandes wurde gemessen und folgende Ergebnisse erhalten:

- nach 30 min (K_f 30): 3.9daN/cm²;

- nach 1 Std. (R_c 1): 6,0daN/cm²;

- nach 5 Std. {R_c 5): 11.0 daN/cm²;

- nach 24 Std. (R_c 24): 15 daN/cm².

In gleicher Weise wie vorstehend wurde ein anderer fließfähiger Sand mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

- 50 kg Kieselsäuresand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

- 1 kg Harnstoff-Formaldehydharz mit gleichen Eigenschaften wie vorstehend:

- 0.11 kg Furfurylalkohol;

- 696 g Wasser:

- 46 g Phosphorsäure:

- 13 g Dodecyibenzolsulfonsäure und

- 45 g p-Toluolsulfonsäure als oberflächenaktive Mittel.

Die Mischung erfolgte, indem zunächst 1 Minute lang Sand. Harz und Furfurylalkohol vermischt bzw. durchgeknetet und dann nach Zusatz der anderen flüssigen Bestandteile erneut 30 Sekunden lang vermischt wurde. Der so erhaltene Sand hatte die gleichen Eigenschaften wie der vorangehend erhaltene Sand, und die Kurven 1 und 3 waren annähernd identisch.

Beispiel 2 (Fig. 2)

45

Ein fließfähiger Sand wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

- 50 kg Kieselsäuresand mit einer Korngröße entsprechend 60 AFS;

- 1 kg einer Mischung aus 45% Harnstoff-Formaldehydharz und 55% Furfurylalkohol: das Harnstoff-Formaldehydharz hatte dabei die folgenden Eigenschaften :

FL'= 1.6: Trockenmaterial: 60%: Viskosität: 0.6 Pas; pH-Wert =7.5; ß/=1.46; die Harn-55 stoff-Formaldehydharz-Furfurylalkohol-Mischung hatte eine Viskosität von 0.06 Pa · s und einen Brechungsindex von 1.48.

- 15 g 85 %ige Phosphorsäure:

- 9 g Schwefelsäure:

- 5 g Methanol;

- 550 g Wasser:

- 6 g Dodecyibenzolsulfonsäure und

- 10 g p-Toiuolsulfonsäure als oberflächenaktive Mittel.

Zur Vermischung dieser Bestandteile wurden zunächst Sand und Harzmischung 1 Minute lang durchgearbeitet und dann die gesamte Mischung nach Zusatz der übrigen flüssigen Bestandteile erneut 30 Sekunden lang durchmischt bzw. durchgeknetet.

Die verschiedenen Messungen erfolgten bei einer Temperatur von 18 bis 20 °C, und die Kurven 1, 3 und 4 wurden aufgetragen. Diese Kurven sind in Fig. 2 dargestellt.

Der so hergestellte Sand hatte folgende Eigenschaften: Seine Fließfähigkeit entsprach einem Ausbreitungsdurchmesser von 370 mm: die nach Vibration des Sandes erhaltene Senkung betrug 100 mm und die Dichte des Sandes lag dann bei 1,60. Die Druckfestigkeitsmessungen ergaben folgende Werte:

R_c	30	min	1	daN/cm²
	1	Std.	6	daN/cm²
	5	Std.	11	daN/cm²
	24	Std.	17	daN/cm²

Beispiel 3 (Fig. 3)

Ein fließfähiger Sand wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Kieselsäuresand mit einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

— lkg einer Mischung von 45% Harnstoff-Formaldehydharz und 55 % Furfurylalkohol, wobei das Harnstoff-Formaldehydharz folgende Eigenschaften hatte:

PL'= 1.8; Trockenmaterial: 56%; Viskosität: 0.3 Pa s; pH 8: BI: 1.46: die Mischung von Harnstoff-Formaldehydharz und Furfurylalkohol hatte eine Viskosität von 0.05 Pa · s und einen Brechungsindex von 1.48.

Die übrigen Bestandteile der fließfähigen Sandmischung waren abgesehen vom Methanol die gleichen wie im vorangehenden Beispiel und in gleicher Menge vorhanden.

Das Vermischen erfolgte in gleicher Weise wie in Beispiel 2 und es wurde ein fließfähiger Sand mit folgenden Eigenschaften erhalten:

— Ausbreitungsdurchmesser: 370 mm;

— Senkung nach Vibration: 100mm:

— Dichte: 1.60;

— Druckfestigkeit: R_c30min:

R_c 1 Std.:
R_e 5Std.:
R_c 24 Std.:

2 daN/cm²
12 daN/cm²
17 daN/cm²
20 daN/cm².

Beispiel 4 (Fig. 4)

Es wurde ein fließfähiger Sand mit den gleichen Bestandteilen wie in Beispiel 3 hergestellt, nur daß die Harnstoff- Formaldehydharz-Furfurylalkohol-Mischung in einer Menge von 1,5% (anstelle von 2%) verwendet wurde. Die verschiedenen Bestandteile wurden in folgenden Mengen angewandt:

— 50 kg Kieselsäuresand einer Korngröße entsprechend 60 AFS;

— 0,750 kg Harnstoff-Formaldehydharz-Furfurylalkohol-Mischung:

— 201 g Phosphorsäure;

— 138 g Schwefelsäure:

— 561 g Wasser;

— 58 g Dodecyibenzolsulfonsäure und

— 102 g p-Toluolsulfonsäure als oberflächenaktive Mittel.

Man erhält einen fließfähigen Sand mit folgenden Eigenschaften:

— Ausbreitungsdurchmesser: 370 mm;

- Senkung nach Vibration:

- Dichte: 1.60:

- Druckfestigkeit: R₁ 30min:

R₁. 1 Std.:
R_r 5 Std.:

90 mm:

1 daN/cm²
3 daN/cm²
5 daN/cm²

R_c24Std.: 8 daN/cm².

Die wie in den vorangehenden Beispielen angegeben aufgetragenen Kurven 1 und 3 sind in Fig. 4 gezeigt.

Beispiel 5 (Fig. 5)

Ein fließfähiger Sand wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Kieselsäuresand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

— 1 kg eines Harnstoff-Formaldehyd-Furfurylalkohol-Polykondensationsharzes (U j Fj A F), bei dem der Furfurylalkohol 60% des Har7es ausmacht; /"/(7 = 2,3; Viskosität: 0,15 Pa s;

— 220 g Phosphorsäure;

— 120 g Schwefelsäure;

— 510 g Wasser;

— 50 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

— 10 g p-Toluolsulfonsäure als oberflächenaktives Mittel.

Das Vermischen erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in den obigen Beispielen, und es wurde ein fließfähiger Sand mit folgenden Eigenschaften erhalten:

— Ausbreitungsdurchmesser: 375 mm;

— Senkung nach Vibration: 100 mm;

— Dichte: 1.62.

Die wie zuvor aufgetragenen Kurven 1 und 3 sind in Fig. 5 dargestellt.

Beispiel 6 (Fig. 6)

Eine fließfähige Sandmischung wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Kieselsäuresand der Korngrößenverteilung entsprechnd 60 AFS;

— 0,75 kg (UIFIAF)-HaTZ, bei dem der Furfurylalkohol 85% des Harzes ausmacht und das die folgenden Eigenschaften hat: /V-, =0.75%: Viskosität: 0,04 Pa- s; BI = 1,50;

— 229 g Phosphorsäure;

— 153 g Schwefelsäure;

— 663 g Wasser;

— 52 g Methanol;

— 88 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

— 115g p-Toluolsulfonsäure.

Die Kurven 1 und 3 wurden in gleicher Weise, wie vorangehend beschrieben, aufgenommen, und es wurde ein flüssiger Sand mit folgenden Eigenschaften erhalten:

— Ausbreitungsdurchmesser: 360 mm;

— Senkung nach Vibration; 75 mm;

— Dichte: 1,55;

— Druckfestigkeit: R_c 1 Std.

R_c 5 Std.

R_c 24 Std.

Dieses Beispiel zeigt, daß der Furfurylalkoholanteil im Harz 85% erreichen kann, vorausgesetzt, daß dieser Alkohol in einer polykondensierten Form vorliegt. Der Prozentsatz dieses Bindemittels in der fließfähigen Sandmischung ist indessen auf 1,5% reduziert (anstelle von 2% in den meisten vorangehenden Beispielen), da die Sandmischung bei Verwendung höherer Prozentsätze nicht mehr fließfähig gemacht werden kann. Die mechanischen Festigkeiten des erhaltenen Sandes sind daher

2 daN/cm²;
4 daN/cm²;
10 daN/cm²

ziemlich gering. Der prozentuale Stickstoffgehalt im Harz ist sehr niedrig, und diese Sandmischung wäre daher für den Stahlguß geeignet.

Beispiel 7 (Fig. 7)

Eine fließfähige Sandmischung wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Sand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

— 1 kg Harz, das durch eine Mischung aus einem Furfurylalkohol-Formaldehyd-Präkondensat zum einen und Harnstoff-Formaldehydharz zum anderen gebildet wird 1(AF)F)+ UF~\; der Furfurylalkohol bildet 70% dieser Mischung und das verwendete Harnstoff-Formaldehydharz hat folgende Eigenschaften:

F¹U= 1.9; Trockenmaterial: 66%: Viskosität: 0,6Pas;ßi: 1,46;
— 220 g Phosphorsäure;

— 180 g Schwefelsäure;

— 500 g Wasser;

— 50 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

— 50 g p-Toluolsulfonsäure.

Die Kurven 1 und 3 wurden in gleicher Weise, wie oben beschrieben, aufgenommen, und die erhaltene fließfähige Sandmischung hatte folgende Eigenschaften:

— Ausbreitungsdurchmesser: 375 mm;

— Senkung nach Vibration: 90 mm;
jo - Dichte: 1,58;

— Druckfestigkeit:

1,2 daN/cm²;
4,5 daN/cm²;
8 daN/cm²;
13 daN/cm².

40

45

50

55 30 min:
1 Std.:
5 Std.:
.24 Std.:

Man erhält also mit einem Bindemittel, das wenig Stickstoff und viel Furfurylalkohol enthält, eine Sandmischung, deren mechanische Festigkeiten besser sind als bei dem im vorangehenden Beispiel erhaltenen Sand.

Beispiel 8

Es wurde versucht, eine fließfähige Sandmischung mit folgenden Bestandteilen herzustellen:

— 50 kg Kieselsäuresand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

— 1 kg eines durch Präpolymerisation eines Harnstoff-Formaldehydsirups mit Furfurylalkohol in Mengenverhältnissen von 60% Furfurylalkohol und 40% Harnstoff-Formaldehydharz erhaltenen Harzes mit einem Stickstoffgehalt von 5,85%. Dieser Sand konnte jedoch unabhängig von den Mengenverhältnissen und der Art des oberflächenaktiven Mittels und der ausprobierten Verdünnungsmittel nicht fließfähig gemacht werden.

Beispiel 8 bis (Fig. 8)

Ein fließfähiger Sand wurde mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Sand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

— 1 kg Harz aus dem vorstehenden (AFjUF)-WdJz mit einem in der Weise hinzugefügten Harnstoff-Formaldehydharz, daß der Prozentsatz Furfurylalkohol in der Mischung auf 55 % gebracht wurde; das FlU-Verhältnis des Harnstoff-Formaldehydharzes lag bei 2,3;

— 150 g Phosphorsäure;

90 g Schwefelsäure;

— 50 g Methanol:

— 55Og Wasser;

— 60 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

— 100 g p-Toluolsulfonsäure.

Es wurde ein fließfähiger Sand mit folgenden Eigenschaften erhalten:

— Ausbreitungsdurchmesser: 365 mm;

Senkung nach Vibration:
Dichte: 1,60;
Druckfestigkeit: R_c 30 min

R_c 1 Std.

R_r 5 Std.

70 mm;

2 daN/cm² 5 daN/cm² 13 daN/cm² 21 daN/cm²

R_c 24 Std.. _. „„. ,,„.. .

Die - wie oben angegeben - aufgenommenen Kurven !5 sind in Fig. 8 wiedergegeben.

Beispiel 9 (Fig. 9)

In diesem Beispiel wurde als Bindemittel das Harz von Beispiel 8 bis nach weiter vorangetriebener Polymerisation durch 1,5 Stunden langes Erwärmen bis zum Sieden in Gegenwart eines Säure-Katalysators und anschließendes Stabilisieren durch Einstellung von pH 7 verwendet.

Eine Sandmischung mit den folgenden Bestandteilen wurde dann hergestellt:

- 50 kg Sand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 AFS;

- 1 kg »nachpolymerisiertes (AFjUF)-Harz« mit einem Furfurylalkoholgehalt von 60%. einer Viskosität von 3.5 Pa s, einem F/i/-Verhältnis von 2.3 und einem Brechungsindex von 1.50;

- 150 g Phosphorsäure;

- 90 g Schwefelsäure;

- 50 g Methanol;

- 550 g Wasser;

- 60 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

- 10 g p-Toluolsulfonsäure.

Die wie vorangehend aufgenommenen Kurven 1 und 3 sind in Fig. 9 wiedergegeben, und die Eigenschaften des erhaltenen Sandes waren folgende:

- Ausbreitungsdurchmesser: 375 mm;

- Senkung nach Vibration: 90 mm;

- Dichte: 1,60.

- Ausbreitungsdurchmesser: 370 mm;

- Senkung nach Vibration: 100 mm;

- Dichte: 1.58.

Es wurden einige Versuche durchgeführt, bei denen durch Zugabe von Furfurylalkohol zu dem »nachpolymerisierten {AFIUF)-Hc\rz« dessen Furfurylalkoholgehalt bis auf 70% erhöht wurde, jedoch ist dann der Gehalt an freiem Furfurylalkohol zu hoch, und die Fluidisierung der Mischungen wird nicht mehr erreicht.

Beispiel 11

Es wurde eine fließfähige Sandmischung unter Verwendung einer Mischung eines Präkondensats von Furfurylalkohol und eines Harnstoff-Formaldehydharzes als Bindemittel hergestellt, wobei der Furfurylalkoholgehalt in dieser Mischung 70% erreichte. Trotz des erhöhten Furfurylalkoholgehalts in dieser Mischung wurde deren Fluidisierung erreicht und ein Sand erhalten, dessen Eigenschaften etwa mit denjenigen von Sand gemäß Beispiel 7 vergleichbar waren.

Die Beispiele 5 bis 11 zeigen also, daß man bis zu 70% und sogar 85% Furfurylalkohol enthaltende Harze verwenden kann, vorausgesetzt, daß dieser in einer polykondensierten Form vorliegt.

45

Beispiel 10

Eine fließfähige Sandmischung wurde unter Verwendung des »nachpolymerisierten« Harzes von Beispiel 9 hergestellt, dem Furfurylalkohol in der Weise hinzugefügt worden war. daß dessen Prozentgehalt in der Mischung bei 65% lag; die verschiedener. Bestandteile der Mischung waren mithin folgende:

— 50 kg Sand einer Korngröße entsprechend 60 AFS:

- 0,870 kg »nachpolymerisiertes (y4F/t/F)-Harz«;

- 0,130 kg Furfurylalkohol;

— 150 g Phosphorsäure;

90 g Schwefelsäure;

- 50 g Methanol;

- 500 g Wasser:

— 110 g Dodecylbenzolsulfonsäure und

— 100 g p-Toluolsulfonsäure.

Es wurde ein fließfähiger Sand mit den folgenden Eigenschaften erhalten:

55

60 Beispiel 12 (Fig. 10)

Dieses Beispiel zeigt, daß man einen fließfähigen Sand mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Furfurylalkoholharz. unter Verwendung eines anion-aktiven Mittels als oberflächenaktiven Stoff, herstellen kann.

Eine fließfähige Sandmischung wurde mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:

— 50 kg Sand einer Korngrößenverteilung entsprechend 60 A FS;

— 1 kg einer Mischung mit 45% Harnstoff-Formaldehydharz pro 55% Furfurylalkohol, bei der die Eigenschaften des Harnstoff-Formaldehydharzes die gleichen waren wie bei Beispiel 3;

— 0,90 kg eines durch 17% Phosphorsäure. 21% Schwefelsäure und 62 % Wasser gebildeten Katalysators;

— 0,15 kg Natrium-monolauryläthanolamidsulfosuccinat als oberflächenaktives Mittel:

— 0,10 kg Wasser.

Das Vermischen wurde in folgender Weise durchgeführt: Sand, Harz, oberflächenaktives Mittel und Wasser wurden zunächst 1 Minute lang durchgeknetet; dann wurde nach Zugabe des Säure-Katalysators 30 Sekunden lang zusätzlich gemischt. Es wurde ein fließfähiger Sand mit den folgenden Eigenschaften erhalten:

— Ausbreitungsdurchmesser: 360 mm:

— Senkung nach Vibration: 30 mm;

— Dichte: 1,50:

— Druckfestigkeit: R_c30min: 0.5 daN/cm²:

R_c 1 Std.: 2 daN/cm²;
R_c 5 Std.: 4 daN/cm²;
R_c24Std.: 9 daN/cm².

Die — wie weiter oben angegeben — aufgenommenen Kurven 1 und 3 sind in Fig. 10 wiedergegeben.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen mit erhöhter mechanischer Festigkeit unter Verwendung einer fließfähigen Formmasse aus Sand, einem Harnstoff-Formaldehyd-Furfurylalkohol-Harz als Bindemittel, einem sauren Härter, insbesondere p-Toluolsulfonsäure, Wasser und einem oberflächenaktiven Stoff, dadurch gekennzeichnet, daß

a) als oberflächenaktiver Stoff
n-Dodecylbenzolsulfonsäure
oder

ein Gemisch von p-Toluolsulfonsäure und p-Dodecylbenzo!sulfonsäure mit einem Gewichtsverhältnis der ersteren zur letzteren von höchstens 102:58
oder

ein AlkaJisalz eines Monoesters der Sulfobernsteinsäure mit einem Carbonsäure-2-hydroxyäthylamid entsprechend der Formel