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Gießereikern- und Formgemisch Die Erfindung betrifft ein Gießereikern-
und Formgemisch mit langer Lebensdauer, das man sehr schnell aushärten kann.
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Zur Herstellung von Gießereikernen und Formen verwendet man bisher
Gemische mit hochreaktiven Bindemittelsystemen, aber mit sehr kurzer LebensdauerO
Diese Gemische sind aus härtbaren organischen Kunstharzen und einem hohem Katalysatorgehalt
zusammengesetzt, so daß eine schnelle Aushärtung
derselben bei Raumtemperatur
erreicht wird. Der Nachteil dieser Gemische liegt in deren kurzer Lebensdauer, welche
bei der Herstellung erhebliche, bis 15 ß erreichende Verluste verursacht. Die Anwendung
dieser Gemische für die Herstellung von Kernen und Formen erfordert speziell hergerichtete
Einrichtungen, bei denen bei einer vorzeitigen Aushärtung Schwierigkeiten entstehen
können.
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Für die Herstellung von großen Kernen und Formen verwendet man selbsthärtende
Gemische mit einer Lebensdauer, die nur einzige Minuten beträgt, was eine sehr schnelle
Verarbeitung dieses Gemisches erfordert. Als Nachteil dieser Gemische wird ene lange
Zeit ihrer Selbsthärtung bezeichnet.
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Weiter werden auch solche Gemische verwendet, welche man auch nach
l-bis 6-stündiger Lagerung verarbeiten kann. Die Verlängerung der Lebensdauer des
Gemisches wird hier durch Verwendung weniger reaktiver Bindemittelsysteme erzielt.
Es sind Gemische bekannt, die ein Phenolharz und Isocyanat enthalten und eine Lebensdauer
von 1 - 1,5 Stunden besitzen Zum Aushärten dieser Gemische wird gasförmiges Triäthylamin
verwendet. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens liegt in einer hohen Gesundheitsschädlichkeit
und Explosionsfähigkeit des gasförmigen Katalysators.
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Es werden auch Gemische mit organischen Kunstharzen und sauren Katalysatoren
verwendet. Die Lebensdauer von 4 - 6 Stunden wird hier durch den niedrigen Katalysator
gehalt erreicht, so daß das Gemisch wenig reaktiv ist.
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Die beschleunigte Aushärtung solcher Gemische wird mit Hilfe von heißen,
auf 200 - 300 oc erhitzten Metallkernbüchsen oder durch Einwirkung von heißer Luft,
die die
Erhitzung der Kernbüchsen ersetzt, erreicht.
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Aus der neuesten Patentliteratur geht die Verwendung von härtbaren
Kunstharzen, Beschleunigern und Inhibitoren, z.B. Ätnanolamin, hervor.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gießereikern- und Formgemisch
mit einem solchen Bindemittel zu entwickeln, daß einerseits die Lebensdauer, d.h.
die Verarbeitbarkeitsdauer des Gemisches gegenüber der von bekannten Gemischen erhöht
wird, daß jedoch andererseits bei Bedarf eine sehr beschleunigte Aushärtung des
Gemisches erreicht werden kann.
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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein
Gießereikern- und Formgemisch, welches ein inertes Magerungsmittel, Quarz- oder
Magnesitsand und dergleichen sowie ein aus wenigstens je einem härtbaren Kunstharz,
Besehleuniger und Inhibitor bestehendes Bindemittel enthält, mit dem Kennzeichen,
daß das Bindemittel aus einem organischen, sauer härtbaren Harz, z.B. Phenolformaldehyd-,
Formaldehyd- oder Furanharz in einer Menge von 1 - 3 Gewichtsteilen,aus Sulfonsäure
in einer Menge von Q,3 - 2 Gewichtsteilen oder Phosphor-, Schwefel- oder Salzsäure
in einer Menge von 0,2 - 2 Gewichtsteilen als Katalysator und aus Aminobenzol oder
Methyl-, Benzyl-, Amino-, Methylamino-oder Hydroxychinon, Hexamethylentetramin,
Harnstoff, Hydroxynaphtalin oder Chinolin, vorzugsweise Oxychinolin, in einer Menge
von 0,01 - 0,6 Gewichtsteilen als Inhibitor je 100 Gewichtsteile des interten Magerungsmittels
besteht.
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Der zugesetzte Inhibitor hemmt die Aushärtungsreaktion des Harzes,
wobei die Wirkung dieses Inhibitors in einem
gewählten Zeitpunkt
aufgehoben werden kann Die Wirkung des Inhibitors kann man z.B. durch Durchblasen
des Gemisches mit Luft, durch die Wärme der Modelleinrichtung9 durch die Einwirkung
des elektrischen Stromes, elektrischen Hochfrequenzfeldes oder Ultraschalles aufheben.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gießereikern- und Formgemisches
liegt' insbesondere in seiner langen Lebensdauer, welche bis einige Zehner Tage
erreicht. Trotz dieser langen Lebensdauer kann man das Gemisch dann bei der praktischen
Verarbeitung sehr rasch aushärten.
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Eine Verlängerung der Verarbeitbarkeit dieser Gemische wird durch
Zusatz eines Stoffes oder eines Gemisches der Stoffen die einstweilen die Reaktivität
des Bindemittelsystems durch vorübergehende Reaktivitätserniedrigung des Harzes
und durch Hemmung der Beweglichkeit der Wassersbffionen des Kdtalysators besehränken.
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Und zwar wird die Reaktivität des Harzes durch Zusatz eines Stoffes
oder eines Gemisches der Stoffe erniedrigt, deren Moleküle durch ihre Anwesenheit
die Wellenfunktion der Harzmoleküle dermaßen beeinflussen, daß die resultierende
Wellenfunktion eine niedrige Frequenz besitzt. Dadurch kommt es zur Senkung der
Molekulenergie und demzufolge zur Stabilisierung desresultierenden Systems. Bei
dieser Resonanzstabilisierung der freien Elektronenpaare in dem MolekUlraum streben
die Moleküle immer an einen möglichst miedrigenenergetischen Zustand einzunehmen,
so daß weitere Bindung und Molekülwachstum verhindert werden.
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Als solche Zusätze haben sich insbesondere organische Stoffe auf der
Basis der primären aromatischen Amines vorzugsweise Aminobenzol, Chinonderivate
mit Methyl-,
Benzyl-, Amino-, Methylamino oder Hydroxylsubstitutions
gruppen, Naphtalinderivate, instesondem Dihydroxy- und Phenolalkylderivate, vorzugsweise
Hydroxy- oder Butylderivate von Chinonlin und seinen Derivaten, bewährt.
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Die Lebensdauer der Gemische kann man nach der zugesetzen Menge dieser
Stoffe ändern. Mit deren anwachsendem Gehalt wird die Verarbeitbarkeitsdauer des
Formgemisches verlängert. Es ist möglich, solche Gemische herzustellen, die ohne
Eingriffe von außen nicht einmal während einiger Zehner von Tagen aushärten Nach
Verdickung eines solchen Gemisches in üblicher Weise, z.B. durch Einschießen, StampSen
oder Pressen, wird eine schnelle Aushärtung des Gemisches nach Wunsch durch die
Aufhebung der Inhibitionswirkung des Zusatzmittels erreicht.
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Die Aufhebung der Inhibitionswirkung kann zumgewählten Zeitpunkt durch
zugeführte Aktivationsenergie durchgeführt werden. Diese Energie erhöht die Molekülbewegung
in dem Stoff, stört die Stabilisationsresonanz der Moleküle und Harzketten, löst
vorübergehend gebundene Wasserstffionen und ermöglicht dadurch eine rasche Aushärtung
des Harzsystems.
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Die erforderliche Aufhebung der Inhibitionswirkung kann z.B. durch
Ubertragung von Wärme der Modelleinrichtung bei einer Temperatur 150 - 300 0C durchgeführt
werden.
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Da der Zusatz des Inhibitionsmittels die Herstellung von Gemischen
mit hohem Katalysatorgehalt ermöglicht, kann man durch Wärme der Modelleinrichtung
ihre wesentlich schnellere Aushärtung als bei bisher benutzten Gemischen erreichen.
Gemische-mit Inhibitorzusatz können ebenfalls mit rille elektrischen Stromes , elektrischen
Hochfreuenzfeldes oder Ultraschalles ausgehärtet werden.,
Die erfindungsgemäßen
Gießereikern. und Formgemische werden durch die nachstehenden Beispiele erläutert.
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Beispiel 1 Zusammensetzung des Gießereiformgemisches: Quarzsand 100
Gewichtsteile Phenolformaldehydharz 2,5 Gewichtsteile Paratoluolsulfonsäure 0,8
Gewichtsteile Aminobenzol 0,2 Gewichtsteile Dieses Gemisch weist eine Lebensdauer
von bis 20 Tagen auf, wobei die erforderliche Aushärtungszeit, z.B. bei einer Temperatur
der Modelleinrichtung von 250 °C, im Vergleich mit der Aushärtungszeit von 30 4
0 Sekunden ausmacht.
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-Das erfindungsgemäße Gemischrreicht eine Biegefestigkeit von 50 -
55 kp/cm2, während das bisher benutzte Gemisch eine Biegefestigkeit von nur 30 -
35 kp/cm2 hat.
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Beispiel 2 Zusammensetzung des Gießereiformgemisches: Magnesitsand
100 Gewichtsteile Formaldehydharz 2,9 Gewichtsteile Phosphorsäure 0,4 Gewichtsteile
Oxychinolin 0,4 Gewichtsteile Die Aufhebung der Inhibitionswirkung des Zusatzmittels,
hier Oxychinolin, wird mittels Durohblasens des Gemisches mit heißer Luft von 150
- 300 °C erreicht. Die Wärmezufuhr
in das auszuhärtende Gemisch
ist auf diese Weise schneller als bei den durch die Wärme der Modelleinrichtung
ausgehärteten Gemischen, weil es nicht nötig ist, die ganze tasse der Sandkörner
durchzuwärmen; die Aushärtungsdauer ist deshalb kürzer Beispiel 3 Zusammensetzung
des Gießereiformgemischeso Zirkonsand 100 Gewichtsteile Furanharz 1,5 Gewichtsteile
Alkohollösung der Paratoluelsulfonsäure 0S9 Gewichtsteile Aminochinon 0n5 Gewichtsteile
Da in dem angeführten Gemisch. als Satalysator eine in einem flüchtigen Lösungsmittel
gelöste starke Säure benutzt wird, verwendet man in diesem Fall zur schnellen Beseitigung
der Wirkung des Inhibitors ein Durchblasen des Gemisches mit auf 20 - 150 °C erwärmter
Luf:t Durch den auf diese Temperatur erwärmten Luftstrom kann man das Lösungsmittel
aus dem Gemisch vollkommen beseitigen.
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Die entstehende Reaktion ist exotherm und unterstützt Aushärtungsreaktionsablauf
des Gemisches Beispiel 4 Zusammensetzung des Gießereiformgemis ches: Quarzsand 100
Gewichtsteile Phenolformaldehydharz 1,2 Gewichtsteile Paratoluolsufonsäure 1D0 Gewichtsteile
Hydroxynaphtalin 0,05 Gewichtsteile
Dieses Gemisch ist für die Herstellung
von großen Kernen und für die Herstellung von Formen besonders gut geeignet.
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Das Gemisch der gegebenen Zusammensetzung ist binnen 20 Minuten nachdem
Mischen gutverarbeitbar, Nach weiteren 20 Minuten nach dem Stampfen kann man die
Kernbüchse auseinanderlegen. Die Biegefestigkeit beträgt eine Stunde nach dem Mischen
10 - 14 kp/cm2, nach 2 Stunden dann 30 kp/cm2. Auf diese Weise kann man anstelle
der benutzten Furanharze vorzugsweise auch Phenolformaldehydharze anwenden.