DE2344677A1

DE2344677A1 - Selbsthaertender formsand

Info

Publication number: DE2344677A1
Application number: DE19732344677
Authority: DE
Inventors: Hajime Kato; Biroshi Uchikawa
Original assignee: Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1972-09-08
Filing date: 1973-09-05
Publication date: 1974-03-21
Also published as: JPS4945826A; JPS5038611B2

Description

Selbsthärtender Formsand Die Erfindung bezieht sich auf selbsthärtenden Formsand mit einem verhältnismäßig kleinen Volumen von Feuchtigkeitsgehalt und doch mit hoher Oberflächenstabilität und Druckfestigkeit.
Vom Erfinder wurde bereits ein selbsthartender Binder für Formsand vorgeschlagen, der auch bei niedriger Temperatur ein schnelles Aushärten bewirkte, wobei der Binder hergestellt wurde durch Zusetzen eines unlöslichen Anhydrits allein zu gemahlenem Klinker, welcher Kalzium-Halogen-Aluminat gemäß 11 CaO#7Al2O3#CaX2 (X für ein Halogenatom) enthält.
In bekannter Weise wird Sand zum Gießen hergestellt durch Verwendung eines Binders oder eines Binders mit dazu zugesetzten verschiedenen Arten von Sulften (beispielsweise Schwefelsäure-Natriumhydroxyd, halbwässriges Kalziumsulfat) oder von Binder mit ferner zugesetzter Karbonsäure oder Borsäure und ein solcher Binder wird feuerfesten Körnern wie Quarzsand oder Olivin-Sand zugesetzt, um die Festigkeit des Sandes in kurzer Zeit zu erhdhen.
Um den Sand gründlich zu stampfen, muß eine geeignete Menge er hinzugegeben werden. Bleibt zu viel Wasser zurück, dann wird wegen des auftretens von Blasen (blow) beim Gießen des Materials das Gießen nicht genau bewirkt. Auch wird in Folge der spröden Bindung des Sandes die Festigkeit der Formoberfläche nach des &ushärten niedrig. Dadurch entsteht "Schurf" und "Sandbrennen".
Die Oberflächenfestigkeit von Formsand wurde in herkömmlicher Weise auch verbessert durch Vermehren des Binders, um die Festigkeit des Sandes zu verbessern, oder durch Zusetzen von Stärke zu Sand. Das war Jedoch in Bezug auf Belüftung, Feuchtigkeitsgehalt und Feuerfestigkeit des Sandes nicht befriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Formsand mit ausreichender Oberflächenfestigkeit und Druckfestigkeit bei verhältnismäßig geringem Vasserzusatz zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Formsand, der sich gemäß der Erfindung kennzeichnet durch Mischen eines selbsthärtenden Binders aus gemahlenem Klinker mit Kalzium-Halogen-Aluminat aus 11 CaO#7Al2O3#CaX2 mit zugesetztem Sulfat, oder durch weiteres Zusetzen von Karbonsäure oder Borsäure, Zusetzen eines oberflächenaktiven Mediums, welches hauptsächlich aus ß-Naphthalinsulf nsäure-Formaldehyd-Kondensatsalz besteht, und Mischen des Bin@erzusatzes mit Wasser.
Es wird ein besonderes oberflächenaktives Medium als wesentlicher Zusatz verwendet. Als Hauptkomponente besitzt das oberflächenaktive Medium ein ß-Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensatsal:. 4~ sei wird dem selbsthärtenden Binder hinzugegeben, der herge tellt wird durch Zusetzen von Sulfat zu einem gemahlenen Klinken, welcher Kalzium-Ralogenit-Aluminat von 1t CaO#7Al2O3#CaX2 oder dazu zugesetzte organische Karbonsäure oder Borsäure enthält, und diese Binderzusätze werden Sand mit Wasser zugemischt.
Die Eigen@ @a@ten des gemäß der Erfindung hergestellten Formsandes sind: (a) Di Oberfläche des Formsandes ist nach dem Aushärten sehr sta.jil.
(b) D@ das zugesetzte Wasser ohne Änderung der Wirkungsweise redu@tert werdenkann, wird der Feuchtigkeitsgehalt des Sandes nach dem Aushärten schnell reduziert.
(c) Die Festigkeit der Form ist hoch, so daß im Vergleich zu herkömmlichen Formen wenig Probleme auftreten.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen: Fig. 1 ein Diagramm, in dem das Verhdltnis von Druckfestigkeit und Zeit fUr Formsand gemäß der Testproben (1) bis (9) in Beispiel I abgetragen ist und Fig. 2 ein Diagramm, in dem das Verhältnis der Druckfestigkeit des Formsandes zum ugesetzten Wasser fUr die Testproben (1) bis (7) in Beispiel II abgetragen ist.
Im folgenden werden Einzelheiten anhand von zwei Beispielen erläutert.

Beispiel 1 Es werden die folgenden Materialien verwendet: Sand: (a) Quarzsand von MIZUNAMI Nr. 5 (b) Binder: schnellaushärtender Zement einer Zußammensetzung und Sandfeinheit gemäß Tabelle I, bl, b2 (c) oberflächenaktives Medium: Ci: ein Salz des Kondensationsproduktes von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd C2; aromatisches Derivat C3: likyl-Aryl-Sulfonsalz C4: Lignin Derivat Tabelle I Binder

Art des Binders

Binder b1 Binder b2

Zusammensetzung und Feinheit

C11A7 Ca F2 21% 21%

C3S 51% 51%

C2S 3% 3%

CaSO4 16% 14%

C4AF 7% 7%

CaSO4 1/2H2O 0% 2%

Spezifischer Oberflächeninhalt 5,400 5,600

durch Luftbläschendurchlässig- cm2/g cm2/g

keit (Körnchenfeinheit)

Es bedeuten in Tabelle 1 C11A7 CaF2: 11 CaO#7Al2O3#CaF2 C2S: 2 CaO#SiO2 C3S: 3 CaO#SiO2 C4AF: 4 CaO#Al2O3#Fe2O3 Tabelle II zeigt das Nischverhältnis des Formsandes. Bei (1), (2), (3), (4) ist das oberflächenaktive Medium gemäß der Erfindung verwendet. Bei (5), (6), (7) wird ein Mengenverhältnis von anderen Oberflächenmedien als bei der Erfindung verwendet. Mit (8), (9) ist ein Mengenverhältnis gemäß herkömmlichem Verfahren gezeigt.

Tabelle II - Mischverhältnis Einheit: Gewicht

"111111111111111' r-

ntersuchungsprobe gemäß Erfindung Mit anderem Konventio-

oberflachenaXti- nelles Ver-

1engenverhä'ltnis ;>ahren

(1) (2) (v) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

Quarzsand 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Binder bl e 8 0 8 8 8 8 i8 8 0

Binder b2 0 0 8 O 0 0 0 l° 8

I

oberflächenaktives

Medium Ci 0,10 0,05 0,05 0,20 - - - - -

C2 - - - - 0,25 - - - -

cg 0,2

c4 0,2

Wasser o 6 6 6 6 b 6 6 6

Wasser ó 6 6 6 6 6 6 6 6

Organische Kar- qOQi qP C004 - » 2 qp1? qS2 wp12 12 0,008

bonsure

Borsäure 0,04

l l l

Tabelle III zeigt die Eigenschaft des Sandes in Bezug auf die Proben (1) bis (8).

Tabelle III.- Eigenschaft des Sandes

1

Probe gemäß Erfindung Vergleich Konventionel-

les ~ les Verfahren

Charakteristik des (1) (2) (3) (4) (5) (ó) t7) t8) (9)

Sandes

Behandlungszeit 40 40 40 40 40 40 40 40 40

(in 14inutenj i

24 Stunden danach

Druckfstiglçeit 27,0 25,8 26,4 2B,6 17,7 17,0 8,0 20,7 21,8

Pro7-entgeraalt 130 125 121 138 85,5 82,3 38,6 100 100

Oberflächs tpb:.-

lität in % q,0 94,8 95,5 97,3 88,0 86,4 68,3 88,9 89,6

In Figur 1 ist eine änderung der Kompressionsstärke relativ zum Zeitverlauf abgetragen.

In der Festigkeitsprüfung gemäß Tabelle III wird die Druckfestigkeit gemäß der Japanischen Industriestandardnorm 2-2604 (JIS Z-2604) gemessen. Die Oberflächenstabilität wird mit einen 6-Maschensieb gemessen, welches auf einer Sieb-Analysenmasciiine mit einem Vibrator montiert ist. Die Testprobe wird 24 Stunden nach der Herstellung auf das Sieb gebracht, und das Sieb und damit die Probe werden über eine Minute einer Vibrationsschwingung unterzogen. Dann wird das Gewicht der Probe bestimmt.
Wie aus Figur 1 und der Tabelle III ersichtlich ist, ist die Oberflächenstabilität bei einer herkömmlichen Probe 88,9%, und die Proben (1), (2) gemäß der Erfindung zeigen eine Oberflächenstabilität in der Größenordnung von 95 bis 98%. Das heißt, die Oberflächenstabilität liegt bei Anwednung der Erfindung höher als 90,'. Zwar läßt sich auch bei herkömmlichen Proben eine Oberflächenstabilität von über 90% erreichen. Diese Materialien haben aber Defekte bezüglich der Belüftung und der Feuerfestigkeit und können keine gute Gußoberfläche bilden, wobei der Formsand hoher Obeflächenstabilität erreicht werden könnte, durch zuneh:nendem Binder oder ähnliches. Im speziellen Fall wird eine Oberflächenstabilität von 93% oder mehr für einen speziellen Zweck angestrebt. Ein solcher Formsand mit einer sehr hohen Oberflächenstnbilitnt kann gemäß der Erfindung erreicht werden.
Im Fall der Verwendung anderer oberflächenaktiver Medien wird die Oberflächenstabilität ungefähr gleich oder niedriger als bei den herkömmlichen Verfahren.
Bezüglich der Druckfestigkeit wird mit dem oberflächenaktiven Medium gemäß der Erfindung eine weit bessere Wirkung erzielt ale mit einem konventionellen oder anderen oberflächenaktiven Medium.
Beispiel II Es werden derselbe Sand und Binder wie in Beispiel I verwendet.
Das Verhältnis zwischen Druckfestigkeit von Sand und zugesetz@em Wasser in den Proben (1) bis (7) in Tabelle IV ist in Figur 2 gezeigt. Die Eigenschaft des Sandes in Bezug auf die Proben ist in Tabelle V gezeigt. ter Feuchtigkeitsgehalt ist in den Proben 24 Stunden später gemessen gemäß JIS Z-2605.

Tabelle IV - Mischverhältnis Einheit: Gewicht

~Probe ' Konventionel- gemä der Erfindwng

Is erfahren

Quarzsand 100 100 100 100 100 100 100

Binder bl 10 10 10 10 10 0 10 10

obaflächenaktives

Medium C1 O 0 0 C¢425ß125 4125 125

Wasser 6 5 4 6 5 4 3

organische Kar-

borsäure qp5 qo15 4015 0,01 0,01 0,01 0,01

Tabelle V - Eigenschaft des Sandes

Probe Konventionel- 1 "^ der

~ ~ les Verfahren gemau %rfindune

Charakt erf stik,

des Sandes (1 ) 2) (3) (4) (5) (6) (7)

Behandlungszeit 40 40 40 40 40 40 40

in Minuten 40 40 C! 40 40 40 40

24 Stunden danach

Druckfestigkeit

kg/cm2 28,0 23,6 12,0 31,7 29,5 22,3 7,6

OberflAchenfestie

keit (in 5') 92,3 90,0 72,2 98,3 97,5 89,8 63,1

Seuchtigkeitsge-

halt 2,34 2,06 1>31 2,31 1,92 1,47 1,12

Wie aus den Tabellen 4 und 5 ersichtlich ist, beträgt beispielsweise im Beispiel (6) mit 4% Wasserzusatz die Druckfestigkeit 22,3 kg/cm2 und die Oberflächenstabilität 89,8%, während in Beispiel (2) gemäß dem herkömmlichen Verfahren mit einem Wasserzusatz von 5% angenähert dieselbe Druckfestigkeit von 23,6 kg/cm2 und Obertlächenstabiliiät von 90,0% auftritt. Gesäß der Erfindung wird also das zuzusetzende Wasservolusen gegeniber dem herkömmlichen Verfahren um 20% vermindert.

Als nächstes werden die Proben (5) und (1) bezüglich des Zusatzes verglichen. Bezüglich der Druckfestigkeit haben die beiden nahezu denselben Wert. Die gemäß der Erfindung hergestellt Probe besitzt aber bezüglich der Oberflächenstabilität ilt 97,5% einen wesentlich besseren Wert als die Probe (t) mit 92,3%. Ferner kann gemäß der Erfindung das zuzusetzende Wasser ein um 20% vermindertes Volumen gegenüber den herkömmlichen-terten haben.
Gemäß der Erfindung kann daher der Feuchtigkeitsgehalt niedriger als 2% liegen, während es gemäß dem herkömmlichen Verfahren sehr schwierig ist, den Feuchtigkeitsgehalt unter 2% zu bringen.

Claims

Patentanspruch

Formsand, gekennzeichnet durch Mischen eines selbsthärtenden Binders aus gemahlenem Klinker mit Kalzium-Halogen-Aluminat aus i1 CaO#7Al2O3#CaX2 mit zugesetztem Sulfat, oder durch weiteres Zusetzen von Karbonsäure oder Borsäure, Zusetzen eines oberflächenaktiven Mediums, welches hauptsächlich aus ß-Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd-Kondensatsalz besteht,und Mischen des Binderzusatzes mit Wasser.

L e e r s e i t e