DE2435886A1 - METHOD FOR MANUFACTURING FOUNDRY SHAPES AND CORES - Google Patents
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Description
Dr. E. Boettnrr
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8 β . *, W « 5I 5s 8 β. *, W « 5 I 5 s
D ö Γ', ..;u-.itu 8 βD ö Γ ', ..; u-.itu 8 β
The White Sea & Baltic Company Limited,The White Sea & Baltic Company Limited,
Patman House, George Lane, South Woodford, London, E18 2SA, GroßbritannienPatman House, George Lane, South Woodford, London, E18 2SA, UK
Verfahren zur Herstellung von Gießereiformen und -kernenProcess for the manufacture of foundry molds and cores
Bei der Herstellung von Gießereiformen und -kernen müssen die einzelnen Partikel des Gießereisandes oder anderer anorganischer Aggregate aneinander gebunden werden. Für diesen Zweck ist eine Vielzahl von Bindemittelsystemen in Vorschlag gebracht worden, wobei die Binder manchmal aus organischen Gemischen, manchmal aus anorganischen Gemischen und manchmal auch aus organisch/anorganischen Gemischen bestehen. In manchen Fällen ist ein Erhitzen erforderlich, um die Bindersysterne zur Wirksamkeit zu bringen, während andere so konzipiert sind, daß sie bei Raumtemperatur wirksam werden. In manchen Fällen ist ein bestimmter Katalysator oder ein Härtungsmittel in dem Bindersystem vorhanden und häufig sind die Bindersysteme auf wäßriger Grundlage aufgebaut.In the manufacture of foundry molds and cores, the individual particles of foundry sand or other inorganic aggregates are bound to one another. A variety of binder systems are available for this purpose has been proposed, the binders sometimes being composed of organic mixtures, sometimes of inorganic mixtures Mixtures and sometimes also consist of organic / inorganic mixtures. In some cases heating is required to bring the binder systems to work, while others are designed to be effective at room temperature. In some cases there is a specific one Catalyst or curing agent is present in the binder system and often the binder systems are more aqueous Foundation built.
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Normalerweise wird ein Gemisch aus dem Aggregat und dem Bindersystem in einen Form- oder Kernkasten gefüllt, darin zum Erhärten gebracht oder erhärten gelassen, und die Form oder der Kern werden dann aus dem Kasten herausgenommen. In den Fällen, in denen ein Erhitzen erforderlich ist, ist dies durch Anwendung von aussen angebrachten Erhitzungsvorrichtungen bewerkstelligt worden, z.B. durch aussen angebrachte Gasbrenner oder durch elektrische Heizelemente in den Wänden des Kern- oder Formkastens oder ausserhalb der Kästen.Usually a mixture of the aggregate and the Binder system filled into a mold or core box, brought to harden or allowed to harden in it, and the mold or the core is then taken out of the box. In those cases where heating is required is this has been achieved by using external heating devices, e.g. outside attached gas burners or by electrical heating elements in the walls of the core or molding box or outside of the boxes.
Nach der Lehre der vorliegenden Erfindung werden Gießereikerne oder -formen gemäß einem Verfahren hergestellt, bei dem das Erhärten bzw. Erstarren oder Abbinden des Gemisches aus dem Aggregat und dem Bindersystem in dem Kern- oder Formkasten herbeigeführt oder unterstützt wird vermittels Hindurchleiten eines elektrischen Stromes durch das Gemisch, wobei das Bindersystem aus einem solchen besteht, das Wasser und einen Elektrolyten enthält. Daher weist der Gießereikern- oder -formkasten nach der Lehre der Erfindung wenigstens zwei innere Elektroden und Vorrichtungselemente zum Hindurchleiten eines elektrischen Stromes zwischen diese Elektroden auf. Natürlich kann der Strom zwischen diesenElektroden nur dann fließen, wenn ein zweckentsprechend zusammengesetztes Gemisch aus Aggregat und Bindersystem in dem Kasten vorhanden ist. Beim Hindurchleiten des Stromes kann ein Heißwerden des Gemisches ausgelöst und hierdurch das Erhärten herbeigeführt bzw. gefördert werden.According to the teachings of the present invention, foundry cores or molds are produced according to a method at the hardening or solidification or setting of the mixture of the aggregate and the binder system in the core or The molding box is brought about or supported by passing an electric current through the mixture, wherein the binder system consists of one containing water and an electrolyte. Hence points the foundry core or mold box according to the teaching of the invention has at least two internal electrodes and device elements for passing an electric current between these electrodes. Of course electricity can flow between these electrodes only if an appropriately composed mixture of aggregate and Binder system is present in the box. When the current is passed through, the mixture can become hot and thereby the hardening can be brought about or promoted.
Bei den bekannten Verfahren, bei denen das Gemisch im Kern- oder Formkasten zwecks Herbeiführung der Härtung erhitzt wird, ist der Umwandlungsgrad der Energie, die von den Heizvorrichtungen zur Erzeugung von nützlicherIn the known methods in which the mixture in the core or molding box for the purpose of bringing about hardening is heated is the degree of conversion of the energy used by the heating devices to produce more useful
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Wärmeenergie verbraucht wird, nur gering, da ein großer Teil der erzeugten Wärme durch Ableitung nach außen und Abstrahlung verloren geht und daher für das Erhitzen des Gemisches aus Aggregat und Bindersystem nicht genutzt werden kann. Außerdem machen die bekannten Verfahren sämtlich von dem indirekten Erhitzen in dem Sinne Gebrauch, daß sie völlig abhängig von der aufgebrachten Wärme sind, die durch das Gemisch tatsächlich hindurchgeleitet wird; dies ist - insbesondere für groß-dimensionierte Kerne oder Formen - technisch unbefriedigend, da die Wärmeleitfähigkeit des Gemisches nur gering ist und daher in erster Linie ein beträchtlicher Zeitaufwand erforderlich ist, um das Gemisch zu erhitzen, und es in zweiter Linie sehr schwierig ist, ein gleichmäßiges Erhärten des Kernes oder der Form in ihrer Gesamtheit zu erzielen.Thermal energy is consumed only slightly, since a large part of the heat generated is dissipated to the outside and Radiation is lost and therefore not used for heating the mixture of aggregate and binder system can be. In addition, the known methods all make use of indirect heating in the sense of that they are entirely dependent on the applied heat that actually passes through the mixture will; this is technically unsatisfactory - especially for large-sized cores or molds, since the thermal conductivity of the mixture is only low and therefore primarily a considerable amount of time is required to heat the mixture, and it is secondarily very difficult to harden evenly of the core or the form in their entirety.
Um zu erreichen, daß Kern- und Formkästen in so häufigen Zeitabständen wie irgend möglich wiederverwendet werden können, ist es für die Gießereien von größter wirtschaftlicher Bedeutung, daß die Erhärtungszeit der Gemische so kurz wie möglich ist. Zwar ist zugegebenermaßen eine Anzahl von Wegen bekannt, auf denen kurze Erhartungszeiten erreicht werden können, doch gelangt man dabei an einen Punkt, an dem kürzere Erhärtungszeiten nur auf Kosten der Erzeugung von Kernen oder Formen von geringerer Festigkeit anwendbar sind. Sp kann man z.B. im Falle von Bindersystemen, die aus einem säurehärtbaren Harz und einem sauren Katalysator bestehen, die Erhärtungszeit in gewissem Ausmaß zwar dadurch verkürzen, daß man eine größere Katalysatormenge verwendet; tut man dies, so wird hierdurch die Festigkeit des Kernes oder der Formen verschlechtert.To achieve that core and flasks are reused at as frequent intervals as humanly possible can, it is of the greatest economic importance for the foundries that the hardening time of the mixtures so is as short as possible. Admittedly, a number of ways are known in which short hardening times can be achieved, but one arrives at a point where shorter hardening times are only at the expense of Generation of cores or shapes of lower strength are applicable. Sp can be used e.g. in the case of binder systems, which are composed of an acid-curable resin and an acidic catalyst, the setting time to some extent shorten it by using a larger amount of catalyst; if you do this, the Strength of the core or molds deteriorates.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht es nun, kürzere Erhärtungszeiten in technisch befriedigender Weise ohne Einbuße an Kern- oder Formfestigkeit im Falle von Bindersystemen zu erreichen, die ein Erhärten bei Raumtemperatur herbeiführen. Tatsächlich kann als Folge des Erhitzens die Festigkeit der Kerne oder Formen erhöht werden, da beispielsweise bei Bindersystemen auf Harzgrundlage ein höherer Kondensationsgrad als bei Raumtemperatur erzielt werden kann. Außerdem ist die Erfindung von technischem Vorteil auch bei Bindersystemen, bei denen das Erhitzen wesentlich ist, da - wie welter unten näher erläutert wird der Weg, auf dem das Erhitzen erfolgt, den bekannten Methoden des indirekten Erhitzens ganz allgemein technisch überlegen ist.The present invention now enables shorter setting times in a technically satisfactory manner without loss of core or form strength in the case of binder systems to achieve hardening at room temperature. Indeed, as a result of heating, the Strength of the cores or molds can be increased, since, for example, a higher resin-based binder systems Degree of condensation than can be achieved at room temperature. The invention is also of technical advantage even with binder systems in which heating is essential, as will be explained in more detail below The way in which the heating takes place is generally technically superior to the known methods of indirect heating is.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung ist das Erhitzen des Gemisches, das bewirkt werden kann, ein unmittelbares Erhitzen als Folge des Durchganges des elektrischen Stromes durch das Gemisch, was dadurch ermöglicht wird, daß ein Bindersystem zur Anwendung gelangt, das Wasser und einen Elektrolyten enthält. Der durch den Elektrolyten hindurchgehende elektrische Strom wird im wesentlichen quantitativ in Wärmeenergie umgewandelt, und das erfindungsgemäße Verfahren weist auch den Vorteil auf, daß Wärmeverluste durch Ableitung oder Abstrahlung nach außen auf einem Mindestwert gehalten werden und ein ungleichmäßiges Erhärten, das aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Gemisches Zustandekommen könnte, vermieden wird, da die Gesamtmenge des Gemisches zu jedem Zeitpunkt durch und durch die gleiche Temperatur aufweist. Der elektrische Strom kann auch elektrochemische Umwandlungen ebenso wie ein Erhitzen bewirken,In the method of the present invention, the heating of the mixture that can be effected is immediate Heating as a result of the passage of electrical current through the mixture, which is made possible by the fact that a Binder system is used, which contains water and an electrolyte. The one passing through the electrolyte Electric current is essentially quantitatively converted into thermal energy, and so is the method according to the invention also has the advantage that heat losses due to discharge or radiation to the outside are kept to a minimum and uneven hardening, which occurs due to the low thermal conductivity of the mixture could be avoided, since the total amount of the mixture at every point in time is through and through the same temperature having. The electric current can also cause electrochemical transformations as well as heating,
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und derartige Umwandlungen können - je nach der Natur des Elektrolyten und des Binders - das Erhärten zugleich unterstützen. and such conversions can - depending on the nature of the electrolyte and the binder - support the hardening at the same time.
Der Umstand, daß das erfindungsgemäße Verfahren nur im Falle von Bindersystemen anwendbar ist, die Wasser und einen Elektrolyten enthalten, schränkt in der Praxis die Anwendungsbreite des Verfahrens nichtAnennenswertem Umfang ein, da die Bindersysteme häufig sowohl Wasser als auch einen Elektrolyten enthalten. Ein in breitem Umfang technisch verwendeter Typ von Bindemittelsystemen enthält eine wäßrige Harzmasse, und als geeignete Harze sind beispielsweise zu nennen Harnstoff/Pormaldehyd-, Furfurylalkohol/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Kondensationsprodukte und Co-Kondensationsprodukte von Formaldehyd mit einem oder mehr als einem Vertreter der Stoffgruppe Harnstoff, Furfurylalkohol und Phenol. Die Kondensationsprodukte sind für gewöhnlich niedrig kondensierte Materialien, d.h. Oligomere, die z.B. ein Molekulargewicht von 200 bis 300 aufweisen, und es kann für Massen, die für gewöhnlich Lösungen darstellen, von Vorteil sein, wenn sie zugleich freien Furfurylalkohol enthalten. Die wäßrige Harzmasse dieser Bindersysteme enthält Wasser aber nicht irgendeine signifikante Menge eines Elektrolyten. Solche Systeme sind dennoch für eine Verwendung bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gut geeignet, da sie normalerweise zusammen mit Katalysatoren verwendet werden, die Elektrolyte sind, z.B. mit Säuren, wie 80 $iger Phosphorsäure, 67 #iger p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure und Salzsäure. Geeignete Mengenverhältnisse, auf das Aggregat bezogen, für diese und andere Typen von Bindersystemen sind an sich bekannt, und ebenso sind auch geeignete relative Mengenverhältnisse von Bindern und Katalysatoren dem Fachmann geläufig. Es ist ferner bekannt, daß solche Bindersysteme durch Einarbeiten von kleinen Mengen gewisser Silane verbessert werden können.The fact that the inventive process only in the case of binder systems is applicable, containing water and an electrolyte, does not limit in practice the scope of application of the process A significant degree a as the binder systems often both water and contain an electrolyte. A type of binder system that is used industrially on a broad scale contains an aqueous resin composition, and examples of suitable resins are urea / formaldehyde, furfuryl alcohol / formaldehyde and phenol / formaldehyde condensation products and co-condensation products of formaldehyde with one or more than one representative the substance group urea, furfuryl alcohol and phenol. The condensation products are usually low-condensation materials, ie oligomers, for example, having a molecular weight of 200 to 300, and it can be advantageous for compositions which are usually solutions if they also contain free furfuryl alcohol. The aqueous resin composition of these binder systems contains water but not any significant amount of an electrolyte. Such systems are nevertheless well suited for use in the process of the present invention because they are normally used in conjunction with catalysts that are electrolytes, for example acids such as 80% phosphoric acid, 67% p-toluenesulfonic acid, sulfuric acid and hydrochloric acid. Suitable quantitative ratios, based on the aggregate, for these and other types of binder systems are known per se, and suitable relative quantitative ratios of binders and catalysts are also familiar to the person skilled in the art. It is also known that such binder systems can be improved by incorporating small amounts of certain silanes.
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Die vorangehend beschriebenen Bindersysteme auf Harzgrundlage werden häufig als "keine nachträgliche Hitzebehandlung benötigende" ("No Bake")-Systerne oder kalthärtende Systeme bezeichnet, da sie normalerweise so aufgebaut sind, daß der Katalysator ein Erhärten bei Raumtemperatur bewirkt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch von technischer Bedeutung auch bei Systemen dieses Typs, da es einen technisch und wirtschaftlich befriedigenden Weg zur Verkürzung der Erhärtungszeiten eröffnet. Ein ganz allgemeingültiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es eine technische Möglichkeit zur Überwachung bzw. Regelung des Erhärtungsprozesses auf eine absolut exakte Art und Weise eröffnet, wohingegen die Erhärtungszeit im allgemeinen von einer Anzahl von Faktoren abhängt, die nicht alle leicht regelbar sind, wie beispielsweise die Raumtemperatur bei einem Prozeß mit kalt-härtbarem Binder, oder bei einem mit indirekter Erhitzung arbeitenden Prozeß das Ausmaß, in dem die aufgebrachte Wärme durch das Gemisch geleitet wird.The resin-based binder systems described above are often referred to as "no post heat treatment Necessary "(" No Bake ") systems or cold-curing systems, as they are normally constructed in this way are that the catalyst causes hardening at room temperature. The inventive method is however, it is also of technical importance for systems of this type, since it is technically and economically satisfactory Way to shorten the hardening times opened. A very general advantage of the invention The method consists in that there is a technical possibility to monitor or regulate the hardening process opened in an absolutely exact manner, whereas the setting time is generally of a number of Depending on factors that are not all easily controllable, such as the room temperature in a process with cold-curable binder, or in the case of an indirect heating process, the extent to which the applied Heat is passed through the mixture.
Eine weitere Klasse von Bindersystemen, auf welche die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist diejenige, die wäßrige Lösungen von Natrium- oder Kaliumsilikat enthält. Solche Systeme stellen wäßrige Elektrolyte dar, und sie können weitere anorganische Materialien enthalten und gemeinschaftlich mit Bindersystemen auf Harzgrundlage verwendet werden. Die Art und Weise, in der diese und andere Systeme auf Basis anorganischer Bindermaterialien Anwendung finden können, ist an sich bekannt.Another class of binder systems to which the present Invention is applicable is that which contains aqueous solutions of sodium or potassium silicate. Such systems are aqueous electrolytes, and they can contain other inorganic materials and are used jointly with resin-based binder systems will. The way in which these and other systems based on inorganic binder materials find application can is known per se.
Unabhängig von der chemischen Natur der Bindersysterne ist die vorliegende Erfindung anwendbar sowohl auf Aggregat/Bindersystem-Gemische, die sich physikalisch wie normale par-It is independent of the chemical nature of the binder system the present invention is applicable to aggregate / binder system mixtures that are physically like normal par-
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tikelförmige Feststoffe verhalten, als auch auf Gemische, die sich wie Flüssigkeiten bzw. fließfähige Stoffe verhalten, und zwar dank der wäßrigen Phase, die ein Schaummittel enthält, und die verschäumt werden. Der letztgenannte Typ von Gemischen weist den Vorteil auf, daß sie leicht in Form- oder Kernkasten gegossen werden können und daß alle Hohlräume ausgefüllt werden, ohne daß eine Notwendigkeit besteht, das Gemisch in dem Kasten festzustampfen oder es auf eine andere Weise mechanisch in den kasten zu pressen. Bei der vorliegenden Erfindung sind derartige Gemische deshalb vorteilhaft, weil die Anwesenheit einer wirksam kontinuierlichen, wäßrigen, elektrolythaltigen Phase ursächlich ist für einen niedrigen Stomwiderstand und damit für ein äußerst wirksames Erhitzen.particulate solids behave, as well as mixtures that behave like liquids or flowable substances, thanks to the aqueous phase, which contains a foaming agent, and which are foamed. The latter Type of mixture has the advantage that it can be easily poured into a mold or core box and that all voids are filled without the need to tamp or tamp the mixture in the box mechanically pressing it into the box in another way. In the present invention, such mixtures are therefore advantageous because the causative factor is the presence of an effectively continuous, aqueous, electrolyte-containing phase is for a low current resistance and thus for extremely efficient heating.
Die vorliegende Erfindung ist besonders brauchbar in Verbindung mit fließfähigen bzw. flüssigen Gemischen. In einem solchen Fall wie auch in anderen Fällen ermöglicht es das Erhitzen , daß die Menge des Katalysators herabgesetzt werden kann, und bei fließfähigen Gemischen, die bei Raumtemperatur erhärten, bringt dies besondere Vorteile, weil es hierdurch möglich wird, daß man eine verbesserte Fließfähigkeit erzielen kann. Bei kalt-härtenden Gemischen liegt normalerweise ein Dilemma darin, daß trotz des Umstandes, daß kurze Erhärtungszeiten durch Anwendung von verhältnismäßig großen Katalysatormengen begünstigt werdan, die Verwendung eines Katalysators, der ein ziemlich schnelles Erhärten bewirkt, unerwünscht ist, da seine Anwesenheit eine beträchtlich verminderte Fließfähigkeit des Gemisches, ehe dieses in den Kasten gefüllt werden kann, zur Folge hat.The present invention is particularly useful in connection with flowable or liquid mixtures. In one in such a case, as in other cases, the heating enables the amount of the catalyst to be decreased can, and in the case of flowable mixtures that harden at room temperature, this has particular advantages because it makes it possible it becomes possible to achieve improved flowability. In the case of cold-curing mixtures, normally a dilemma is that despite the fact that short hardening times due to the use of relatively large amounts of catalyst are favored, the use of a catalyst which causes a fairly rapid hardening, is undesirable because its presence significantly reduces the fluidity of the mixture before this can be filled into the box.
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Es ist erwünscht, daß Gießereikerne oder -formen ein beträchtliches Maß an Permeabilität aufweisen. Die Permeabilität der fließfähigen Gemische ist anfänglich gering, da sie sich in der Regel wie Flüssigkeiten verhalten, doch wenn das Gemisch erhärtet, brechen die Schaumblasen auf und es entwickelt sich eine Permeabilität. Bei Anwendung des erfindungsgemaßen Verfahrens kann die Permeabilität der fließfähigen Gemische schneller entwickelt werden, ohne daß jedoch hierdurch die Gebrauchsdauer (bench life) und die Fließfähigkeit der Ausgangsgemische herabgesetzt wird.It is desirable that foundry cores or molds have a substantial Have a degree of permeability. The permeability of the flowable mixtures is initially low, as they usually behave like liquids, but when the mixture hardens, the foam bubbles break open and permeability develops. When using the method according to the invention, the permeability the flowable mixtures are developed more quickly without, however, the service life (bench life) and the flowability of the starting mixture is reduced.
Die Reihenfolge, in welcher der Schaum zusammenfällt und das Erhärten der fließfähigen Gemische eintritt, kann
durch geeignete Wahl der Stromstärke geregelt werden.
So kann mit hohen Stromstärken und daher einem schnellen Erhitzen das Gemisch zum Erstarren gebracht werden, ehe
ein Zusammenfallen des Schaumes und somit ein Schrumpfen in merklichem Ausmaß eingetreten ist. Umgekehrt kann bei
Anwendung niedrigerer Stromstärken ein gewisses Zusammenfallen des Schaumes vor dem Erhärten erfolgen, und hierdurch
können dichtere Produkte entstehen. Je nach dem beabsichtigten Zweck, dem die Form oder der Kern zugeführt
werden soll, kann jedes dieser Ergebnisse vorteilhaft sein.The order in which the foam collapses and the hardening of the flowable mixtures occurs can
can be regulated by a suitable choice of the amperage.
With high currents and therefore rapid heating, the mixture can be made to solidify before the foam collapses and thus shrinks to a noticeable extent. Conversely, if lower currents are used, the foam may collapse to some extent before it hardens, and this can result in denser products. Any of these results may be advantageous depending on the intended purpose for which the mold or core is to be put.
Bei den Formen oder Kernen, die unter Verwendung von wasserhaltigen Bindersystemen hergestellt werden, kann während und nach dem Erhärten ein gewisses Trocknen eintreten, und dies ist erwünscht. Im allgemeinen erfolgt dieses Trocknen in unkontrollierbarem Ausmaß, wohingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Erhitzen ein geregeltes Trocknen erzielt werden kann, was bei fließfähigen Gemischen besonders nützlich ist.In the case of molds or cores made using hydrous Binder systems are produced, a certain amount of drying can occur during and after hardening, and this is desirable. In general, this drying occurs to an uncontrollable extent, whereas at Controlled drying can be achieved with the method according to the invention by heating, which is the case with flowable Mixtures is particularly useful.
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Es wird entweder Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet. Form- oder Kernkasten, die geeignete Elektroden aufweisen, können leicht hergestellt werden, oder es können die Elektroden leicht an vorhandene Kästen angebracht werden. Zur Erzielung einer maximalen Temperatur-Gleichmäßigkeit durch das gesamte Gemisch hindurch sind die Elektroden vorzugsweise parallel und von gleicher Oberfläche. Es sind eine Anzahl von regulierbaren Variablen, wie Stromspannung, Elektrodenabstand, Dauer des Stromdurchganges und Zusammensetzung des Elektrolyten zu beachten, und deren geeignete Einstellungen können durch einfache Vorversuche ermittelt werden. Empfehlenswerterweise werden die Variablen so eingestellt,- daß die entwickelte Temperatur nicht über 1000C hinausgeht, wobei Temperaturen zwischen ^O und 75°C, insbesondere von 30 bis 50°C, häufig bevorzugt sind. Die Stromspannung muß hoch genug sein, um den Stromdurchgang zu ermöglichen, und sie beträgt vorzugsweise nicht mehr als 4^0 Volt. Unter verschiedenen Umständen können unterschiedliche Elektrodenflächen erwünscht sein, und die für einen bestimmten Fall jeweils geeigneten Flächengrößen können anhand einfacher Vorversuche ermittelt werden. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, mehr als zwei Elektroden zu benutzen, z.B. bei großen Formen oder Kernen oder bei Raumformen, bei denen parallele und flächengleiche Elektroden nicht zweckmäßig verwendet werden können.Either direct current or alternating current is used. Mold or core boxes having suitable electrodes can be easily manufactured, or the electrodes can easily be attached to existing boxes. In order to achieve maximum temperature uniformity through the entire mixture, the electrodes are preferably parallel and of the same surface. A number of controllable variables, such as voltage, electrode spacing, duration of current passage and composition of the electrolyte must be taken into account, and their suitable settings can be determined by simple preliminary tests. Commendably, the variables are set such - that the developed temperature does not exceed 100 0 C, with temperatures between ^ O and 75 ° C, in particular from 30 to 50 ° C are often preferred. The voltage must be high enough to allow current to pass through, and is preferably no more than 4 ^ 0 volts. Different electrode areas may be desired under different circumstances, and the area sizes suitable in each case for a particular case can be determined on the basis of simple preliminary tests. In some cases it can be advantageous to use more than two electrodes, for example in the case of large shapes or cores or in the case of three-dimensional shapes in which parallel electrodes of the same area cannot be used appropriately.
Ist die erzeugte Temperatur verhältnismäßig hoch und bzw. oder wird sie ziemlich schnell erreicht, z.B. bei Anlegen einer hohen Spannung, so kann sich in der Form oder im Kern ein Dampfdruck entwickeln, der ein Verziehen bzw. Deformieren des erhärtenden Gemisches verursachen kann. Ein solches Verziehen kann durch Verwendung einer oder mehrerer permeabler Einlagen verhindert werden, die zweckmäßig in demIs the generated temperature relatively high and / or is it reached fairly quickly, e.g. when docking a high voltage, a vapor pressure can develop in the mold or in the core, causing warping or deformation of the hardening mixture. Such warping can be achieved by using one or more permeable Deposits are prevented that are expedient in the
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Gemisch und bzw. oder in den Wänden des Kastens angebracht werden. Wenn mit der Entwicklung eines Dampfdruckes zu rechnen ist, kann es zweckmäßig sein, den Kasten dichter als gewöhnlich zu verschließen. Bei Anwendung von Gleich-" strom kann es empfehlenswert sein, ein antipolarisierendes Mittel auf eine Elektrode oder auf beide Elektroden aufzubringen, um zu verhindern, daß sich isolierende Gase auf den Elektroden entwickeln. So kann beispielsweise ein in 50 $iger Natriumbichromatlösung getränktes Tuch um die Kathode und ein in 40 $iger Natriumnitritlösung getränktes Tuch um die Anode gelegt werden.Mixture and / or be attached in the walls of the box. If with the development of a vapor pressure too is to be expected, it may be useful to close the box more tightly than usual. When using equal " For current, it may be advisable to apply an anti-polarizing agent to one electrode or to both electrodes Apply to prevent insulating gases from developing on the electrodes. For example, a A cloth soaked in 50% sodium dichromate solution around the Cathode and a cloth soaked in 40 $ sodium nitrite solution are placed around the anode.
Die Erfindung soll nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail by the following examples.
Ein Gießereisand/Bindersystem-Gemisch, in dem die wäßrige Phase zerschäumt war, wurde in einen Kasten gefüllt, in dem Elektroden in einem Abstand von 15*2 cm (six inches) angebracht waren. Das Gewicht des Sandes betrug ~5,h kg, und es wurden 2 Gew.-%, bezogen auf das Sandgewicht, eines stickstoffhaltigen Binders, der aus einem Kunstharz auf Furfurylalkohol-Basis bestand, verwendet. Ein Katalysatorsystem, das aus p-Toluolsulfonsäure als Katalysator zusammen mit Wasser und einem das Zerschäumen ermöglichenden Netzmittel bestand, wurde in einer Menge von 2,5 Gew.-^ bezogen auf den Sand, verwendet.A foundry sand / binder system mixture in which the aqueous phase was foamed was placed in a box in which electrodes were attached at a distance of 15 * 2 cm (six inches). The weight of the sand was ~ 5 kg, and 2% by weight , based on the weight of the sand, of a nitrogen-containing binder consisting of a synthetic resin based on furfuryl alcohol was used. A catalyst system consisting of p-toluenesulfonic acid as a catalyst together with water and a wetting agent which enables foaming was used in an amount of 2.5% by weight based on the sand.
Dann wurde zwischen den Elektroden 3 Minuten lang ein Strom von I90 Volt und 2,4 Ampere durchgeleitet, und hierdurch stieg die Temperatur des Gemisches auf 650C an. WieThen, between the electrodes 3 minutes by passing a current of I90 volts and 2.4 amps, and thereby the temperature of the mixture rose to 65 0 C. As
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gefunden wurde, konnte das erhärtete Gemisch leicht aus dem Kasten herausgenommen werden, und seine charakteristischen Eigenschaften waren technisch befriedigend. Die Permeabilität war in dieser Stufe verhältnismäßig gering, doch stieg sie noch an.was found, the hardened mixture could be easily taken out of the box, and its characteristic Properties were technically satisfactory. The permeability was relatively low at this stage, but it still rose.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 wiederholt mit der Abänderung, daß der Strom 9 Minuten lang durchgeleitet wurde, wodurch die Temperatur des Gemisches 1000C erreichte. Auch diesmal konnte das erhärtete Gemisch leicht aus dem Kasten herausgenommen werden, und es wies technisch befriedigende charakteristische Eigenschaften auf.It has been the procedure of Example 1 was repeated, except that the current was passed for 9 minutes, whereby the temperature of the mixture reached 100 0 C. This time, too, the hardened mixture could easily be taken out of the box, and it had technically satisfactory characteristic properties.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 wiederholt mit der Abänderung, daß das Gewicht des Sandes 1,1 kg betrug, der Elektrodenabstand sich auf 5*1 cm (2 inches) belief, die Stromspannung I1K) Volt und die Stromstärke 4 Ampere betrugen und der Strom nur 1 Minute lang hindurchgeleitet wurde. Die Endtemperatur betrug abermals 650C. Auch diesmal konnte das erhärtete Gemisch Mcht aus dem Kasten herausgenommen werden, und seine charakteristischen Eigenschaften waren technisch befriedigend.The procedure of Example 1 was repeated except that the weight of the sand was 1.1 kg, the electrode spacing was 5 * 1 cm (2 inches), the voltage I 1 K) volts and the current was 4 amps and the current was passed through for only 1 minute. The final temperature was again 65 0 C. This time was the hardened mixture Mcht be taken out of the box, and its characteristics were technically satisfactory.
Es wurde allgemein nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 gearbeitet, doch bestand der Binder in diesem Fall aus einem stickstoff-freien Kunstharz auf Furfurylalkohol-Basis. Das Gewicht des Sandes betrug 2,2 kg, der Elektrodenabstand 10,2 cm (4 inches), die Stromspannung I60 Volt, die Strom-The procedure of Example 1 was generally followed, but in this case the binder consisted of one nitrogen-free synthetic resin based on furfuryl alcohol. That The weight of the sand was 2.2 kg, the electrode spacing 10.2 cm (4 inches), the voltage 160 volts, the current
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stärke 6 Ampere, und der Strom wurde 1,5 Minuten lang durchgeleitet. Die Endtemperatur betrug wiederum 650C, und das erhärtete Gemisch konnte leicht aus dem Kasten herausgenommen werden und wies technisch befriedigende charakteristische Eigenschaften auf.give 6 amps and the current was passed for 1.5 minutes. The final temperature was again 65 ° C., and the hardened mixture could easily be taken out of the box and had technically satisfactory characteristic properties.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 dadurch modifiziert, daß man Natriumsilikat in einer Menge von 5 Gew.-$, bezogen auf den Sand, als Binder verwendete, und ein Gemisch aus Glycerindiacetat (diacetin), Wasser, Netzmittel und Ä'thylenglykoldiacetat in einer Menge von 1,5 Gew. -%, bezogen auf den Sand, als Katalysatorsystem zur Anwendung brachte. Die Anfangsspannung betrug 216. Volt, doch wurde sie während der Zeit des Stromdurchganges (3*5 Minuten) auf 200 Volt herabgesetzt, und innerhalb dieser Periode stieg die Stromstärke von anfänglich 1,2 Ampere auf 2,0 Ampere. Die Endtemperatur betrug 40°C. Das Gemisch wurde nach Abschalten des Stromes noch 5*5 Minuten in dem Kasten belassen, und das erhärtete Gemisch konnte dann leicht aus dem Kasten herausgenommen werden und wies technisch befriedigende charakteristische Eigenschaften auf.The procedure of Example 1 was modified by using sodium silicate in an amount of 5% by weight, based on the sand, as a binder, and a mixture of glycerol diacetate (diacetin), water, wetting agent and ethylene glycol diacetate in one Amount of 1.5% by weight , based on the sand, was used as a catalyst system. The initial voltage was 216 volts, but during the passage of current (3 * 5 minutes) it was reduced to 200 volts, and during this period the current increased from an initial 1.2 amps to 2.0 amps. The final temperature was 40 ° C. After the current was switched off, the mixture was left in the box for a further 5 * 5 minutes, and the hardened mixture could then easily be taken out of the box and had technically satisfactory characteristic properties.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 5 wiederholt, doch wurden nur 4,0 Gew.-^ des Binders, bezogen auf den Sand, verwendet. In diesem Fall wurde der Strom 4 Minuten lang durchgeleitet, und die Stromspannung fiel in dieser Periode von 220 Volt auf 204 Volt, während die Stromstärke von 1,05 Ampere auf 1,57 Ampere anstieg. Die Endtemperatur betrug wiederum 40°C. Das Gemisch wurde nach Abschalten des Stromes noch 9 Minuten im Kasten belassen, und dasThe procedure of Example 5 was repeated, but only 4.0 wt .- ^ of the binder, based on the sand, used. In this case, the current was passed for 4 minutes and the voltage fell during this period from 220 volts to 204 volts while the current increased from 1.05 amps to 1.57 amps. The final temperature was again 40 ° C. After switching off the power, the mixture was left in the box for a further 9 minutes, and that
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erhärtete Gemisch konnte dann Mcht aus dem Kasten herausgenommen werden und wies, wie gefunden wurde, technisch befriedigende charakteristische Eigenschaften auf.The hardened mixture could then be removed from the box and was found to be technically technical satisfactory characteristic properties.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 1 durch Anwendung eines nicht-zerschäumten Bindersystems modifiziert; das Katalysatorsystem enthielt also in diesem Fall kein Netzmittel und wurde in einer Menge von nur 2,25 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht (35*8 kg) des Gießereisandes, verwendet. Die Spannung betrug zu Beginn 2^0 Volt, und der Strom wurde 11 Minuten lang durchgeleitet; während dieser Periode stieg die Stromstärke von 1,4 Ampere auf 2,0 Ampere an. Die Endtemperatur belief sich auf 97°C. Das erhärtete Gemisch konnte dann leicht aus dem Kasten herausgenommen werden, und es wies eine gute Permeabilität und gute andere charakteristische Eigenschaften auf.The procedure of Example 1 was modified by using a non-foamed binder system; In this case, the catalyst system did not contain any wetting agent and was used in an amount of only 2.25% by weight. based on the weight (35 * 8 kg) of the foundry sand. The voltage was at the beginning 2 ^ 0 volts, and the Electricity was passed for 11 minutes; during this period the current increased from 1.4 amps to 2.0 amps at. The final temperature was 97 ° C. The hardened mixture could then be easily removed from the box and it had good permeability and other characteristics.
Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 7 modifiziert durch Verwendung eines stickstoff-freien Binders, der aus einem Kunstharz auf Furfurylalkohol-Basis bestand, und in diesem Fall belief sich die Menge des verwendeten Katalysatorsystems, bezogen auf den Sand, nur auf 2,0 Gew.-Der Strom wurde 8 Minuten lang durchgeleitet, und in dieser Periode stieg die Stromstärke von 0,95 Ampere auf 1,57 Ampere an. Die Endtemperatur betrug 73°C, und das erhärtete Gemisch konnte dann leicht aus dem Kasten herausgenommen werden; es wies eine gute Permeabilität und gute andere charakteristische Eigenschaften auf.The procedure of Example 7 was modified by using a nitrogen-free binder consisting of a synthetic resin based on furfuryl alcohol, and in this case the amount of the catalyst system used, based on the sand, was only 2.0% by weight. - The current was passed for 8 minutes, during which period the current increased from 0.95 amps to 1.57 amps. The final temperature was 73 ° C and the hardened mixture could then be easily removed from the box; it had good permeability and good other characteristics.
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Es wurde die Arbeitsweise des Beispiels 5 dadurch modifiziert, daß ein nicht-zerschäumtes Bindersystem verwendet wurde und das Katalysatorsystem in einer Menge von nur 1 Gew.-%, bezogen auf das Sandgewicht (3*8 kg), zur Anwendung kam und kein Netzmittel enthielt, hingegen Äthylenglykol anstatt Athylenglykoldiacetat enthielt. Die Anfangsspannung betrug 240 Volt, und die Stromstärke stieg von 0,52 Ampere auf 1,0 Ampere während der Zeit (8 Minuten) des Stromdurchganges an. Die Endtemperatur belief sich auf 77°C, und das erhärtete Gemisch konnte leicht aus dem Kasten herausgenommen werden, und es wies, wie festgestellt wurde, eine gute Permeabilität und gute andere charakteristische Eigenschaften auf.The procedure of Example 5 was modified in that a non-foamed binder system was used and the catalyst system was used in an amount of only 1% by weight , based on the weight of the sand (3 * 8 kg), and contained no wetting agent , which contained ethylene glycol instead of ethylene glycol diacetate. The initial voltage was 240 volts and the current increased from 0.52 amps to 1.0 amps during the time (8 minutes) of current passage. The final temperature was 77 ° C and the hardened mixture was easily taken out of the box and found to have good permeability and other characteristics.
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