DE2413765B2 - Formmasse fuer die herstellung von giessereiformen und -kernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Formmasse für die Herstellung von Gießereiformen und -kernen, welche Formsand als Füllstoff, gegebenenfalls ein Schaummittel, wäßrige Lösung von Alkali-, Erdalkali- oder Ammonium-Lignosulfonat oder deren Mischungen als Bindemittel und einen weiteren Zusatz enthält

Die Anwendung von Formmassen zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen ist im Gießereiwesen allgemein bekannt Diese Massen enthalten Formsand als Füllstoff, Bindemittel und Zuschläge.

Als Bindemittel verwendet man in diesen Massen u. a. Lignosulfonate von Alkali- bzw. Erdalkalimetallen und Ammoniumlignosulfonat bzw. deren Gemische. Ein Mittel, das die erwähnten Lignosulfonate enthält und allgemein bekannt ist, stellt Sulfitalkoholablauge dar. Diese fällt bei der Zelluloseproduktion aus Holz im Sulfitverfahren ab.

Kerne und Formen, die aus Massen hergestellt si.id,

welche als Bindemittel Sulfitalkoholablauge mit dem spezifischen Gewicht von 1,25 bis 1,27 g/cm³ in einer

Menge von 3 bis 4% der Sandmasse enthalten, läßt man

gewöhnlich bei einer Temperatur von 160 bis 180⁰C

trocknen, damit sie die erforderliche Festigkeit erhalten.

Die Druckfestigkeit beträgt aber dabei nicht über 6 bis 8 kp/cm². Diese nicht hohe Festigkeit der Formmassen

begrenzt deren Anwendung, insbesondere bei der

Herstellung großer Formen und Kerne, außerdem wird in diesem Falle die Trocknungsdauer bedeutend gesteigert, wodurch die Leistung der Trockenofen vermindert und die Ausbringung der Erzeugnisse je Produktionsflächeneinheit herabgesetzt wird.

Zur Festigkeitssteigerung der erwähnten Massen werden Zuschläge, z. B. Karbamid verwendet.

Da aber in Karbamid Stickstoff vorhanden ist, entstehen bei der Herstellung stählerner Gußstücke spezifische Fehler, hauptsächlich siebartige Porosität (pin holes).

Zur Beseitigung der angegebenen Nachteile hat man in den letzten Jahren selbsthärtende Formmassen unter Verwendung von Sulfitalkoholablauge als Bindemittel verwendet.

Es ist eine selbsthärtende Formmasse bekannt, die Sulfitalkoholablauge als Bindemittel und Verbindungen des sechswertigen Chroms als Zuschlag enthält, der die Selbsthärtung sichert (GB-PS 10 29 809).

Zusammensetzungen, die Verbindungen des sechswerti^en Chroms als Zuschlag enthalten, der die Selbsthärtung der Formmasse sichert, sind giftig. Außerdem stellt sechswertiges Chrom ein starkes Oxidationsmittel dar, so daß die Regelung der Härtungseigenschaften solcher Massen mit Schwierigkeiten verbunden ist.

In der US-PS 34 03 037 ist eine Formmasse beschrieben, die wasserfrei ist. Hierfür wird ein spezielles Alkylammoniumiignosulfonat mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette hergestellt, das wasserunlöslich ist. Als Lösungsmittel werden organische Flüssigkeiten vorgeschlagen, die jedoch der Formmasse selbst keine Festigkeit verleihen. Die Festigkeit der Formmasse wird durch Backen der hergestellten Körper erzielt. Unter den organischen Flüssigkeiten sind u. a. auch Phenole aufgeführt, jedoch kann hieraus nicht der Schluß gezogen werden, daß

Phenole, insbesondere zwei- oder dreiwertige Phenole, in mit Wasser angesetzten Formmassen als Härter für Ljgncilsulfonat dienen.

Aus der GB-PS 12 93 837 ist es zwar bekannt, Oxidationsmittel z. B. sechswertiges Chrom, zur Härtung von Lignosulfonat zu verwenden, wobei gemäß der GB-PS 10 29 809 auch ein wärmehärtendes Kunstharz, beispielsweise Phenolformaldehydharz, verwendet werden kann, jedoch ist ein wärmehärtendes Harz selbst ein Bindemittel, so daß hieraus nicht auf die härtende Wirkung von Phenolen auf Lignosulfonaten geschlossen werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der Mangel der bekannten Formmassen eine Formmasse zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen zu entwickeln, welche eine Festigkeit der Formen und Kerne von über 10 und bei Auswahl weiterer Zusätze bis zu 30 kp/cm² gewährleistet, so daß auch bei großen Gußstücken eine Vereinfachung der Herstellungstechnologie und eine höhere Güte der Formen und Kerne erreicht werden kann. Bei der Herstellung der Formen und Kerne soll der Arbeitsaufwand bei den Arbeitsgängen des Verdichtens sowie des Ausgießens der flüssigen Masse auf Modelle und in Kernkasten gesenkt sowie die Trocknungszeit verkürzt bzw. vollständig überflüssig werden. Eine höhere Güte der Formen und Kerne soll dadurch erzielt werden, daß bessere Modellabdrücke erzielt werden und von den Formen und Kernen praktisch keine Abbröckelung erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Formmasse der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz zwei- oder dreiwertiges Phenol oder eine Mischung solcher Phenole in Mengen von 0,05 bis 5 Gew.-% enthalten sind.

Bevorzugte Ausführungsformen der Formmasse sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Es ist festgestellt worden, daß die angegebenen Phenole bei deren Einführung in eine Sulfitalkoholablauge auf diese eine plastifizierende Wirkung ausüben. Dabei wird angenommen, daß Phenolzuschläge in einer Formmasse, die eine Sulfitalkoholabiauge als Bindemittel enthält, nach der Trocknung zur Bildung durchgehender Bindemittelfilme beitragen können, in welchen keine Risse und keine anderen Fehler vorhanden sind. Es wurden Formmassen mit Sulfitalkoholablauge und mit Phenolzuschlägen untersucht, wobei sich diese Annahmen bestätigt haben.

Es werden Festigkeitswerte der Kerne erzielt, die 10 bis 30 kp/cm² bei Druckbeanspruchung erreichen. Damit sind die Formen und Kerne ausreichend fest, so daß man sie auch bei der Herstellung großer Gußstücke verwenden kann.

Die Herstellung der Formen und Kerne wird bedeutend vereinfacht, weil der Arbeitsaufwand bei der Verdichtung herabgesetzt, der Herstellungszyklus der Gußstücke verkürzt. Kern- und Formenbrüche bei deren Transport auf ein Minimum vermindert, die Zahl der Formhacken und der Kerneisen vermindert und die Bewehrung der Formen und Kerne erleichtert werden.

Ein Phenolgehalt in der vorgeschlagenen Masse unter 0,05 Gew.-% übt keine wesentliche Wirkung auf deren Eigenschaften aus, und ein Phenolanteil über 5 Gew.-% ist unzweckmäßig, weil er aus wirtschaftlichen Gründen unvertretbar ist. Außerdem entsteht beim Metallvergie-Ben eine größere Gasmenge, was die Bildung von Gaslunkern in den Gußstücken herbeiführen kann.

Damit sich die oben angegebenen Eigenschaften am besten bemerkbar machen, ist es sehr zweckmäßig, von einem Verhältnis von Phenol zu Lignosulfonat im Bereich von 1:3 bis 1:7 in Abhängigkeit vom verwendeten Phenol auszugehen. Das erwähnte Verhältnis ist so gewählt, daß dabei die plastifizierenden Phenoleigenschaften am besten zur Geltung kommen. Bei einem größeren Phenolgehalt in bezug auf Lignosulfonat wird die Masse plastisch, aber die Phenoleigenschaften in bezug auf eine Steigerung der Massefestigkeit werden nicht voll ausgenutzt, und bei einem kleineren Phenolgehalt nimmt die Abbröckelung der aus der Masse hergestellten Formen und Kerne zu.

Als Phenol kann man beispielsweise Hydrochinon wählen, dabei ist eine solche Menge zu nehmen, daß das Verhältnis von Hydrochinon zu Lignosulfonat in der Massel :3beträgt

Ein solches Verhältnis sichert eine Plastifizierung des Lignosulfonats und folglich eine Festigkeitssteigerung der Formmassen nach der Trocknung in Verbindung mit der Bildung durchgehender Bindemittelfilme ohne Risse und andere Fehler. Als ein weiteres Beispiel für verwendbare Phenole kann Resorzin genannt werden, welches in einer solchen Menge zweckmäßig zu nehmen ist, daß das Verhältnis von Resorzin zu Lignosulfonat in der Masse 1 :4 beträgt.

Es ist sehr zweckmäßig und wirtschaftlich, als Phenolmischung einen Abfall zu verwenden, der bei der Halbverkokung der Steinkohle erhalten wird.

Ein solcher Abfall stellt eine dunkelbraune Flüssigkeit dar und enthält 30 bis 60% Phenole und deren Derivate, hauptsächlich Resorzin und deren Abkömmlinge. Im einzelnen zeigt eine Analyse eines solchen Abfallproduktes, daß die Anteile zweiwertiger Phenole 41,5 Gew.-%, einwertiger Phenole nur 3,0 Gew.-% betragen und der Rest aus kopolymerisierten harzartigen Produkten von höherwertigen Phenolen besteht. Zweiwertige Phenole sind dabei Brenzkatechin 2,5%, 2-Methylbrenzkatechin 3,0%, 3-Methylbrenzkatechin 1,5%, 4-Methylbrenzkatechin 3,5%, Resorzin 6,0%, Methylresorzin 15,0% und Dimethylresorzin 10,0%, zusammen 41,5%.

Zur Herstellung einer selbsthärtenden Formmasse mit hohen Festigkeitswerten, welche 15 bis 30 kp/cm² erreichen, ist es zweckmäßig, in der Zusammensetzung der Formmasse ein hydraulisches Bindemittel in der Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% der Formsandmasse zu haben.

Es ist bekannt, daß ein hydraulisches Bindemittel, wenn es Formmassen zugegeben wird, welche Formsand und ein Bindemittel in der Art von Lignosulfonaten enthalten, infolge einer Hydratisierung in 48 bis 72 Stunden die Festigkeit steigert. Wenn aber in den Formmassen Phenol vorhanden ist, wird die Abbindedauer hydraulischer Bindemittel stark verkürzt bei einer gleichzeitigen bedeutenden Festigkeitssteigerung bei der Selbsthärtung.

Die angegebene Menge des hydraulischen Bindemittels sichert die beste Ausnutzung seiner Bindeeigenschaften.

Als hydraulisches Bindemittel kann man mit Erfolg Portlandzement und Hochofenschlacke verwenden.

Aufgrund der Annahme, daß Phenol in Kombinatior mit dem Lignosulfonat eines Alkali- oder Erdalkalime tails und Ammoniumlignosulfonat bzw. deren Mischung und insbesondere mit Sulfitalkoholabiauge auf eint Formmasse eine plastifizierende Wirkung ausübt, sowi« infolge der Neigung von Phenol zur Oxydation untei Bildung freier Radikale, welche eine Polymerisation unc

eine Strukturbildung in den Formmassen herbeiführen, ist es zwecks einer Festigkeitssteigerung der Formmasse weiterhin vorteilhaft darin Oxydationsmittel, Metallverbindungen mit wechselnder Wertigkeit und/oder Verbindungen von Elementen mit amphoterem Verhalten zu haben. Das Zufügen der angegebenen Verbindungen und der Oxydationsmittel beschleunigt die Vorgänge der Polymerisation und der Strukturbildung, was eine Steigerung der Festigkeit der Formmassen und folglich der daraus hergestellten Formen und Kerne herbeiführt

Es ist am zweckmäßigsten, daß in der Formmasse 0,01 bis 2,0 Gew.-% Oxydationsmittel, bezogen auf die Formsandmasse, enthalten sind. Ein solcher Gehalt gewährleistet infolge einer Phenoloxydierung die Bildung freier Radikaie in Mengen, die für eine normale Abwicklung der Kettenreaktionen der Strukturbildung und der Polymerisation erforderlich sind.

Die Festigkeit der Formmassen erreicht bei der Einführung der Oxydationsmittel 25 kp/cm².

Als Oxydationsmittel kann mar mit Erfolg Kaliumpermanganat verwenden, welches die besten Bedingungen für eine Regelung des Härtungsvorgangs schafft.

Fbenfalls mit dem Zweck der Festigkeitssteigerung und aufgrund der oben angegebenen Phenoleigenschaften ist es zweckmäßig, eine Formmasse zu haben, die die Verbindung eines Metalls mit wechselnder Wertigkeit in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-°/o der Formsandmasse enthält.

Die erwähnte Menge einer Metallverbindung mit wechselnder Wertigkeit in der Zusammensetzung der Formmasse sichert die Geschwindigkeit de- Ionenaustauschreaktionen, die für das Aufrechterhalten der Kettenreaktionen der Strukturbildung und der Polymerisation ausreichend ist.

Als ein Beispiel für die angegebenen Verbindungen kann Mangandioxyd genannt werden, welches die Eigenschaft besitzt, sich in Abhängigkeit von Mediumbedingungen sowohl reduzieren, als auch oxydieren zu lassen, d. h. die Festigkeit der Formmasse zu steigern.

Zur Festigkeitssteigerung der Formmasse verwendet man darin auch die Verbindung eines Elementes mit amphoterem Verhalten. Diese Verbindung übt, wie es oben angegeben ist, bei der Wechselwirkung mit Phenolen eine günstige Wirkung auf den Vorgang der Strukturbildung und der Polymerisation aus, der in der Formmasse vor sich geht, und steigert deren Festigkeit.

Es ist am zweckmäßigsten, in der Formmasse die VerbinduFg eines Elementes mit amphoterem Verhalten in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% der Formsandmasse zu haben. Bei einem Anteil unter 0,5 Gew.-% üben diese Verbindungen keinen wesentlichen Einfluß auf die Eigenschaften der Formmassen aus. und ein Anteil über 3 Gew.-% ist wirtschaftlich unvertretbar.

Als eine Verbindung eines Elementes mit amphoterem Verhalten kann man Titandioxyd vorschlagen, welches sich an Reaktionen beteiligen kann, die-sowohl für Nichtmetall als auch für Alkalior.yde kennzeichnend sind. Auf diese Weise beschleunigt Titandioxyd, indem es die Funktion eines Desoxydations- oder eines Oxydationsmittels ausübt, die Reaktion der Strukturbildung und der Polymerisation.

Damit man auf den Arbeitsgang der Verdichtung einer selbsthärtenden Formmasse bei der Herstellung der Gießereiformen und -kerne verzichten kann, kann eine Formmasse, welche Formsand, Lignosulfonat, Phenol und ein hydraulisches Bindemittel enthält, erfindungsgemäß auch einen oberflächenaktiven Stoff mit Schaumwirkung in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% der Formsandmasse enthalten.

Der angegebene oberflächenaktive Stoff beseitigt den Arbeitsgang der Verdichtung der Formmasse, weil infolge der Schau.nbildung die Masse in den flüssigen S Zustand kommt und infolgedessen man, anstatt die Formmasse aufzugeben und zu verdichten, diese auf ein Modell bzw. in einen Kernkasten vergießen kann.

Als der erwähnte Schaumbildner kann in der Formmasse NatriumalkylaryJsulfonat verwendet wer-

den. Dieser Schaumbildner weist eine für die Überführung der Masse in den flüssigen Zustand ausreichende schaumbildende Wirkung auf und fuhrt zu einer hinreichenden Verarbeitbarkeitsdauer, während der die Masse im flüssigen Zustand so lange bleibt, so daß man sie in Kernkasten und auf Modelle vergießen kann.

Die vorliegende Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung von Gießereiformen und -kernen die erfindungsgemäße Formmasse nach einem der bekannten Verfahren formt und daß es zweckmäßig ist, die hergestellten Formen und Kerne durch eine Erwärmung bis auf 160 bis 180°C bzw. durch Blasen mit Luft oder Kohlendioxydgas zu trocknen.

Die angegebene Trocknung beschleunigt den Vor-

gang der Härtung und folglich der Verfestigung der Fo^rmen und Kerne.

Des weiteren wird die vorliegende Erfindung an Hand einer ausführlichen Beschreibung und konkreter Ausführungsbeispiele erläutert.

Das Verfahren zur Aufbereitung der Formmasse zur Herstellung von Gießereiformen und -kernen wird wie folgt durchgeführt.

Dem Grundbestandteil der Formmasse, als welcher Formsand dient, fügt man als Bindemittel Lignosulfonat eines Alkali- bzw. Erdalkalimetalls, Ammoniumlignosuifonat bzw. deren Mischung, Wasser und Zuschläge hinzu. Als Zuschläge verwendet man erfindungsgemäß Phenol bzw. eine Phenolmischung. Die angegebenen Bindemittel, das Wasser und die Zuschläge können dem Formsand entweder gleichzeitig oder in einer beliebigen Reihenfolge zugesetzt werden. Dann wird die Masse im Laufe von 2 bis 3 min vermischt, bis eine homogene Masse entsteht. Danach gibt man die Masse auf ein Modell bzw. in einen Kernkasten auf oder gießt sie ein, und, falls notwendig, verdichtet man sie auf eine

bekannte Art und Weise. Zwecks Verfestigung läßt man die Form bzw. den Kern bei einer Temperatur von 160 bis 180⁰C trocknen.

Die Kerne können in den Kernkästen oder, nachdem sie daraus entfernt worden sind, getrocknet werden. Unter anderem kann man Kerne nach dem bekannten Heißkastenprozeß (hot-box-process) herstellen.

Damit den Kernen bzw. den Formen die erforderliche Festigkeit im nassen Zustand verliehen wird, kann der Formmasse Ton zugesetzt werden.

Eine Verfestigung der Kerne und Formen kann auch durch Hindurchblasen von Luft, Kohlendioxydgas, Stickstoff bzw. einem anderen Gas erzielt werden. Dabei wird die Trocknungsdauer stark verkürzt bzw. fällt die Notwendigkeit, die Formen und Kerne trocknen zu lassen, vollkommen fort. In dem Falle, wenn die Formmassen ein hydraulisches Bindemittel enthalten, sind die Formen und Kerne imstande, selbständig an der Luft zu härten. In diesem Falle intensiviert ein Durchblasen mit Luft und mit anderen Gasen den Prozeß und steigert die Festigkeit der Formen und der Kerne.
Zur Aufbereitune der Formmasse wird eewöhnlich

Quarzsand verwendet. In Abhängigkeit von den Bedingungen der Herstellung der Gußstücke bzw. vom Vorhandensein einheimischer Stoffe kann man Olivin- bzw. Zirkonsand sowie andere feuerfeste Stoffe, wie Chrom-Magnesit, Chromit usw., verwenden. Bei Veiwendung solcher Füllstoffe, die in der Regel Verbindungen von Metallen mit wechselnder Wertigkeit und Elemente mit amphoterem Verhalten enthalten, wird die Festigkeit der Formmasse gesteigert.

In der vorgeschlagenen Formmasse stellt das Bindemittel ein Lignosulfonat eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, Ammoniumlignosulfonai bzw. eine Mischung daraus dar. Der verbreitetste von diesen Stoffen ist Sulfiialkoholablauge.

Die in der Formmasse verwendete Sulfitalkoholablauge wird von der Industrie im flüssigen Zustand oder als trockenes Konzentrat mit einem Gehalt an Lignosulfonat im Bereich von 45 bis 97 Gew.-% geliefert. Je höher der Gehalt an Lignosulfonat in einer Sulfitalkoholablauge ist, desto kleinere Menge ist davon in der Zusammensetzung der Formmasse erforderlich, damit die gleichen Festigkeitswerte der Formen und Kerne erzielt werden. Der Anteil der Lignosulfonate in der flüssigen Sulfitalkoholablauge kann durch deren spezifisches Gewicht gekennzeichnet werden. In der erfindungsgemäßen Formmasse wird gewöhnlich eine Wasserlösung der Sulfitalkoholablauge mit dem spezifischen Gewicht 1,10 bis 1,27 g/cm³ verwendet, in welcher der Lignosulfonatanteil 25 bis 55 Gew.-% beträgt.

Unter »Phenolen« ist im vorliegenden Falle eine Klasse von Stoffen zu verstehen, die Derivate aromatischer Verbindungen darstellen, welche wenigstens zwei mit dem Benzolring verbundene Hydroxylgruppen enthalten.

Erfindungsgemäß können zweiwertiges Phenol (Brenzkatechin, Resorzin, Hydrochinon), dreiwertiges Phenol (Pyrogallol, Phlorogluzin, Oxyhydrochinon), Ortho-, Metha- und Para, resole, sowie eine Mischung von Phenolen und deren Derivaten verwendet werden.

Das Phenol kann in der Formmasse im reinen Zustand und in der Art von es enthaltenden Stoffen vorhanden sein, die an sich Produkte der Holz-, Torf-, Schiefer- und Steinkohleverarbeitung darstellen.

Wenn man als phenolhaltigen Stoff einen Abfallstoff verwendet, der bei der Halbverkokung der Steinkohle entsteht, kann man ungefähr gleiche Ergebnisse wie bei der Verwendung einer Phenole erzielen, doch die Selbstkosten der Formmasse werden herabgesetzt und die Wirtschaftlichkeit gesteigert

Die Phenolmenge, die für das Erzielen der Solleigenschäften der Formmasse erforderlich ist Hegt im Bereich von 0,05 bis 5,0 Gew.-% der Formsandmasse, dabei sind phenolhaltige Stoffe in einer solchen Menge zu nehmen, die die erwähnten Phenolanteile in der Formmasse sicherstellt

Man hat aber darauf zu achten, daß die besten Ergebnisse bei einem bestimmten Verhältnis zwischen Phenol und Lignosulfonat erzielt werden. Dieses Verhältnis hängt vom verwendeten Phenol ab und liegt im Bereich von 1 :3 bis 1:7. **

Wenn das Mengenverhältnis Phenol/Lignosutforf im angegebenen Bereich gewählt ist, so ist die Festigkeit der Formmasse desto größer, je mehr in deren Zusammensetzung Phenol enthalten ist

Ann Beispiel beträgt das Verhältnis zwischen «5 Hydrochinon und Lignosulfonat in der Formmasse 1:3 und Jenes zwischen Resorzin und lignosulfonat 1 :4.

Zar Schaffung einer selbsthärtenden Formmasse ist

es erforderlich, daß in deren Zusammensetzung ein hydraulisches Bindemittel in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% der Fomisandmasse enthalten ist.

Eine solche Formmasse wird nach einem der bekannten Verfahren aufbereitet, das im folgenden besteht: Der Sand wird mit hydraulischem Bindemittel vermischt, dann fügt man der Masse eine flüssige Komposition, bestehend aus Lignosulfonat, Wasser und Phenol hinzu. Man vermischt die Masse im Laufe von 2 bis 3 min, bis sie homogen wird.

Die aus diesen Formmassen hergestellten Formen und Kerne läßt man zwecks deren Selbsthärtung an der Luft 1 bis 3 Stunden in Abhängigkeit von den Abmessungen der Formen und Kerne liegen.

Beim Durchblasen der Formen und Kerne mit Luft bzw. einem anderen Gas wird der Härtungsprozeß stark intensiviert und die Festigkeit der Formen und Kerne gesteigert. Die Ausziehdauer der Modelle und die Ausbaudauer der Kernkästen wird dabei bis auf 15 bis 40 min in Abhängigkeit von den Abmessungen einer Form bzw. eines Kerns verkürzt.

Als hydraulisches Bindemittel können mit Erfolg verschiedene Zementarten, zum Beispiel Portlandzement, Tonerdezement und andere, sowie Hüttenschlakken, wie selbstzerfallende Schlacke aus Ferrochromproduktion, Hochofenschlacke, Umschmelzschlacke und andere, wie auch eine Zementschlackemischung verwendet werden.

Als Schaumbildner können in der Formmasse anionische, kationische und nicht ionogene oberflächenaktive Stoffe mit einer schaumbildenden Wirkung in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-°/o der Formsandmasse verwendet werden. Solche Stoffe können Alkylarylsulfonate. Alkylsulfonate, primäre und sekundäre Alkylsulfonate, Produkte einer Oxyäthylierung aliphatischer Alkohole, Säuren, Phenole, Amine, quartäre Ammoniumverbindungen aliphatischer Langkettenamine usw. sein.

Als Beispiel eines Schaumbildners kann Natriumalkylarylsulfonat dienen, welches die erforderliche Dünnflüssigkeit und Stabilität des Schaums in der Masse sichert, welche für das Ausgießen der Formen und Kerne erforderlich sind.

Zwecks Festigkeitssteigerung enthält die Formmasse Zuschläge in der Art von Oxydationsmitteln, Verbindungen der Elemente mit amphoterem Verhalten bzw. der Metalle mit wechselnder Wertigkeit Die genannten Zuschläge sind in der Formmasse in einer Kombination mit Phenol sowohl einzeln als auch in ihrer Gesamtheit enthalten.

Die Oxydationsmittel sind in der Formmasse in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% der Formsandmasse enthalten. Als Beispiel eines Oxydationsmittels kann Kaiiumpermanganat dienen. Als Oxydationsmittel können auch Wasserstoffperoxyd, andere Peroxyde, Persulfate, Perchlorate und andere verwendet werden.

Eine Metallverbindung mit wechselnder Wertigkeit, für die als Beispiel Mangandioxyd gelten kann, ist in der Formmasse in einer Menge von 0,01 bis 2j0 Gewi-% der Formsandmasse enthalten.

Als Metallverbindungen mit wechselnder Wertigkeit können auch Hämatit, Eisenhammerschlag, Kupfer^ )oxyd usw. verwendet werden.

Die Verbindung eines Elementes mit amphoterem Verhalten, als welche Titandioxyd gelten kann, ist in der Formmasse in einer Menge von 0,05 bis 1.Ό Gewi-% enthalten. Ais Verbindungen der Semente mit ampihoterem Verhalten i®nnen auch Aluminiumoxyd, ÄStimi-

«09553/291

Quarzsand

Sulfitalkoholablauge mit
spezifischem Gewicht 1,22 g/cm³,
enthaltend 43% Lignosulfonat
Hydrochinon
Wasser

100

2,8 0,4 1,7

Quarzsand	90
Portlandzement	10
Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4
Hydrochinon	0,7
Wasser	1,6

nate der Alkalimetalle, Zinkoxyd usw. verwendet werden.

Die angegebenen Zuschläge werden der Formmasse getrennt zugeführt, oder man vermischt sie vorher mit Schüttkomponenten der Masse, und in manchen Fällen löst man sie vorher in der flüssigen Komposition. Die letztere Zugabeart ist in der Regel für Oxydationsmittel kennzeichnend.

Des weiteren sind konkrete Beispiele angeführt.

Beispiel 1

Für die Aufbereitung der Formmasse nimmt man (in Gewichtsteilen):

werden. Die Vermischung wird 2 bis 3 min fortgesetzt, bis eine homogene Masse entsteht. Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde
nach 3 Stunden
nach 24 Stunden

4,0

8,0

22.0

Beispiel 4

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand 100

Sulfitalkoholablauge mit

spezifischem Gewicht 1,22 g/cm³,

enthaltend 43% Lignosulfonat 4,2

Hydrochinon 0,6

Wasser 2,5

Das Verhältnis Hydrochinon/Lignosulfonat beträgt 1 :3.

Das Verfahren der Aufbereitung der Formmasse besteht im folgenden: Dem Sand werden Sulfitalkoholablauge, Wasser und Hydrochinon gleichzeitig bzw. in einer beliebigen Reihenfolge zugesetzt. Die Vermischung wird im Laufe von 2 bis 3 min fortgesetzt, bis eine homogene Masse entsteht.

Nach Trocknung der Normproben von 50 mm HC^e und 50 mm Durchmesser bei der Temperatur von 170⁰C im Laufe von 2 Stunden beträgt deren Druckfestigkeit etwa 10 kp/cm².

Beispiel 2

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand 95 Portlandzement 5

Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,4

Resorzin 0,4

Wasser 0,5

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

Nach 1 Stunde 4

Nach 3 Stunden 12

Nach 24 Stunden 23

Nachdem die Probe aus der Formmasse im Laufe von 10 bis 15 min mit Preßluft durchblasen worden ist, beträgt deren Druckfestigkeit 15 kp/cm².

Beispiel 3

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Beispiel 5

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand 90

Schlacke aus Ferrochromproduktion 10

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³.

Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,4

Wasser o,5

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 2

nach 3 Stunden 4

nach 24 Stunden 17

Beispiel 6

Das Verfahren der Aufbereitung der Formmasse besteht im folgenden: Der Sand "wird mit dem Portlandzement vermischt, dann wird der Mischung die flüssige Komposition zugesetzt, bestehend aus Sulfitalkoholablauge, Wasser und Hydrochinon. Diese Zuschlägekennen in einer beliebigen Reihenfolge zugesetzt Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand

Portlandzement

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³,

Gehalt an Lignosulfonat 43%)

Wasser

Abfallprodukt der Halbverkokung der Steinkohle
(Gehalt an Phenol 30%)

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stande

nach 3 Stunden

nach 24 Stunden ,

90 10

. 0,5

5,5

Beispiel 7

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand	95
Portlandzement	5
Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3,
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4
Hydrochinon	0,4
Resorzin	0,4
Wasser	0,5

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 6

nach 3 Stunden 11

nach 24 Stunden 25

Beispiel 11

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):.

IO

Nach Durchblasen der Formmasseprobe mit Preßluft im Laufe von 10 bis 15 min erreicht die Druckfestigkeit kp/cm².

Beispiel 8

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand 90

Portlandzement 10 Sulfitalkoholablauge (spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³.

Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,9

Kalumpermanganat 0,5

Wasser 1,6

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 8

nach 3 Stunden 12

nach 24 Stunden 26

Beispiel 9

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand 90

Portlandzement 10 Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,9

Mangandioxyd 0,8

Wasser 1,6

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 5,5

nach 3 Stunden 10,5

nach 24 Stunden 24

Quarzsand 90

Portlandzement 10 Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³,

Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,9

Natriumaluminat 0,5

Wasser 1,6

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 6,5

nach 3 Stunden 12

nach 24 Stunden 25

Beispiel 12

Für die Aufbereitung der flüssigen Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand

Portlandzement

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) Natriumalkylarylsulfonat

Hydrochinon

Wasser 90 10

0,6 0,8 2,5

Die Druckfestigkeit der Formmasse in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde
nach 3 Stunden
nach 24 Stunden

2,5

5,0

15,0

45

Beispiel 13

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

55

Beispiel 10

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man fa Gewichtsteilen):

Quarzsand Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³.

Gehalt an Lignosulfonat 43%) Hydrochinon

Kaliumpermanganat

Wasser 100

4,3 0,6 1,0

Quarzsand

Portlandzement

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³* Gehalt an lignosulfonat 43%)

Hydrochinon

"ptandioxyd

Wasser

90 10 Nach Trocknung der Normproben von 50 η Höhe und 50 mm Durchmesser bei der Temperatur von 170° C im Laufe von 2 Stunden beträgt die Druckfestigkeit 11,0 kp/cm².

Beispiel 14

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendetman (in Gewichtsteilen):

1,6 Quarzsand
Sulfitalkoholablauge

100

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) Hydrochinon

Mangandioxyd

Wasser

4,2 0,6 1.0 2,5

Nach Trochnung der Normproben von 50 mm Höhe und 50 mm Durchmesser bei der Temperatur von 170⁰C im Laufe von 2 Stunden beträgt die Druckfestigkeit 11,5 kp/cm².

Beispie I 15

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) Hydrochinon

Titandioxyd

Wasser

100

4,2 0,6 1,5 2,5

Beispiel 18

Für die Aufbereitung des Gemisches verwendet man (in Gewichtsteilen):
5

Quarzsand 90

Portlandzement 10 Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³,

Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4

Hydrochinon 0,9

Kaliumpermanganat 0,5

Mangandioxyd 1,0

Wasser 2,0

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 8,5

nach 3 Stunden 13

nach 24 Stunden 24

Nach Trocknung der Normproben von 50 mm Höhe und 50 mm Durchmesser bei der Temperatur von 170⁰C im Laufe von 2 Stunden beträgt die Druckfestigkeit 12,5 kp/cm².

B e i s ρ i e I 16

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Beispiel 19

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand

Sulfitalkoholablauge

(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) Hydrochinon

Mangandioxyd

Titandioxyd

Wasser

100

4,2 0,6 1,0 1,5 3,0

Quarzsand 90

Portlandzement 10 Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³, Gehalt an Lignosulfonat 43%) 4,0

Hydrochinon 0,9

Mangandioxyd 1,0

Titandioxyd 1,5

Wasser 2,0

Die Druckfestigkeit in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde 8,5

nach 3 Stunden 13

nach 24 Stunden 24

Nach Trocknung der Normproben von 50 mm Höhe und 50 mm Durchmesser bei der Temperatur von 170° C im Laufe von rwei Stunden beträgt die Druckfestigkeit kp/cm².

Beispiel 17

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Beispiel 20

Für die Aufarbeitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand

Portlandzement

Sulfitalkoholablauge

{spezifisches Gewicht 1,22 g/cm³,

^liT^4%)

Hydrochinon -Kaliumpermanganat Titandioxyd Wasser

nach 1 Stande QaCh 3 Ständen

90 10

0,9

0,5

13

ZO

83 14

25

Quarzsand	90
Portlandzement	10
Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3,
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4,0
Hydrochinon	0,9
Mangandioxyd	1,0
Titandioxyd	1,5
Wasser	2,0
ie Druckfestigkeit in kp/cm2 beträgt:
nach !Stunde	6
nach 3 Stunden
nach 24 Stunden	27

Beispiel 21 Für die Aufbereitung der flüssigen Formmasse

verwendet man (in Gewichtsteilen): - -'-:"

■ _t - t ■■-. ^J„ - _f Quarzsand

Portlandzement Sulfitalkoholablauge

SO -TO

	24	13765 ■
15
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3,		Die Druckfestigk
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4	kp/cm2 beträgt:
Hydrochinon	0,8
Titandioxyd	0,9	nach 1 Stunde
Natriumalkylarylsulfonat	0,6	5 nach 3 Stunden
Wasser	24	nach 24 Stunden

Die Druckfestigkeit der flüssigen Formmasse in kp/cm² beträgt:

nach 1 Stunde nach 3 Stunden nach 24 Stunden

3.0 5,5 17

16

Beispiel 23

Für die Aufbereitung der Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Beispiel 22

Für die Aufbereitung der flüssigen Formmasse verwendet man (in Gewichtsteilen):

Quarzsand	90
Portlandzement	10
Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3,
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4
Hydrochinon	0,9
Mangandioxyd	0,8
Titandioxyd	0,9
Natriumalkylarylsulfonat	0,6
Wasser	3,0

Quarzsand	95
Portlandzement	5
Sulfitalkoholablauge
(spezifisches Gewicht 1,22 g/cm3,
Gehalt an Lignosulfonat 43%)	4
Hydrochinon	0,4
Resorzin	0,4
Wasser	0.5

Nach Durchblasen der Formmasseprobe mit Kohlendioxydgas im Laufe von 10 bis 15 min erreicht die Druckfestigkeit 20 kp/cm².

Selbstverständlich können von Fachleuten verschiedene im Rahmen der Erfindung bleibende Änderungen in der Formmasse vorgenommen werden, die ausschließlich anhand nicht eingrenzender Beispiele beschrieben worden ist.

Claims (16)

Patßntansprüche:

1. Formmasse für die Herstellung von Gießereiformen und -kernen, welche Formsand als Füllstoff, gegebenenfalls ein Schaummittel, wäßrige Lösung von Alkali-, Erdalkali- oder Ammonium-Lignolsulfonat oder deren Mischungen als Bindemittel und einen weiteren Zusatz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz zwei- oder dreiwertiges Phenol oder eine Mischung solcher Phenole in Mengen von 0,05 bis 5 Gew.-% enthalten sind.

2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Phenol und Lignosulfonat im Bereich von 1 :3 bis 1 :7 liegt.

3. Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Phenol Hydrochinon enthält dessen Verhältnis zum Lignosulfonat 1 :3 beträgt.

4. Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Phenol Resorzin enthält, dessen Verhältnis zum Lignosulfonat 1 :4 beträgt.

5. Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Phenol ein Abfallprodukt enthält, welches bei der Halbverkokung von Steinkohle erhalten wird.

6. Formmasse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein hydraulisches Bindemittel in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-°/o der Formsandmasse enthält.

7. Formmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hydraulisches Bindemittel Portlandzement enthält.

8. Formmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als hydraulisches Bindemittel Hüttenschlacke enthält.

9. Formmasse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Oxidationsmittel in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-% der Formsandmass: enthält.

10. Formmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Oxidationsmittel KaIiumpermanganat enthält.

11. Formmasse nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Verbindung eines Metalls mit wechselnder Wertigkeit in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-°/o der Formsandmasse enthält.

12. Formmasse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verbindung eines Metalls mit wechselnder Wertigkeit Mangandioxid enthält.

13. Formmasse nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Verbindung eines Elements mit amphoterem Verhalten in einer Menge von 0,5 bis 3,0 Gew.-% der Formsandmasse enthält.

14. Formmasse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verbindung eines Elementes mit amphoterem Verhalten Titandioxid enthält.

15. Formmasse nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaummittel in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% der Formmasse vorhanden ist.

16. Formmasse nach Anspruch 15, dadurch

gekennzeichnet, daß sie als Schaummitte! Natriü-malkylarylsulfonat enthält.