DE2439828B2 - Waermehaertbare massen zum herstellen von giessereikernen und -formen - Google Patents
Waermehaertbare massen zum herstellen von giessereikernen und -formenInfo
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Description
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Die Ablagerung der Alstsande stellt wegen der Gefahr der Grundwasserverschmutzung ein weiteres
Problem dar. Stickstoffhaltige Bindemittel führen dagegen leicht zu Gußfehlern, den sog. Pin-holes, die auf
die Abspaltung von gasförmigem Stickstoff beim Aushärten der Formen und Kerne zurückzuführen sind.
Durch Modifizieren sowohl der Phenolharze als auch der stickstoffhaltigen Harze sowie der Mischharze mit
Fururylalkohol lassen sich die vorstehend genannten Nachteile zwar erheblich herabsetzen, aber dafür
steigen die Kosten wieder beträchtlich an.
Aus der DT-AS 22 56 285 ist bekannt, ein Aceton-Formaldehyd-Kondensationsprodukt eines
Moilverhältnisses von Aceton: Formaldehyd von 1 :2,5 - 1 :5 als Bindemittel für Formsandmassen zu
verwenden. Das Harz wird in 3O-SO°/oiger Lösung in Furfurylalkohol als reaktivem Lösungsmittel gelöst,
eingesetzt und in Gegenwart eines sauren Härters in der Kälte ausgehärtet. Als Beispiele für geeignete saure
Härter sind genannt: Phosphorsäure, Salzsäure, Schwefelsäure sowie einige organische Säuren. Die gehärteten
Formteile haben eine Stunde nach dem Ausschalen Biegefestigkeiten zwischen 1 und 16 kg/cm2. Das
bedeutet, daß die Formteile mehrere Stunden liegengelassen werden müssen, bevor sie ausreichende mechanische
Festigkeiten haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wärmehärtbare Massen zum Herstellen von Gießereiformen
zu schaffen, die für die Verarbeitung nach dem Hot-Box-Verfahren geeignet sind. Das Bindemittel
dieser Formmassen soll frei von stickstoffhaltigen und pheinolischen Komponenten sein und es soll, um gute
mechanische Eigenschaften zu erhalten, nicht durch Furfurylalkohol modifiziert zu werden brauchen. Schon
kurze Zeit nach dem Ausschalen sollen die Formteile so hohe Biegefestigkeiten haben, daß sie gefahrlos
gehandhabt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch wärmehärtbare Massen zum Herstellen von Gießerei-Kernen und
-Formen aus Sand, 0,25-10 Gew.-Teilen einer 50-95 Gew.-%igen Lösungeines Keton-Formaldehyd-Harzes
mit einem Molverhältnis von Keton zu Aldehyd von 1 :1 -6 als Bindemittel und, bezogen auf ein Gewichtsteii
Bindemitteiiösung, 0-10 Gew.-Teilen eines Vernetzers, sowie eines sauren Härters, gekennzeichnet durch
0,05-0,5 Gew.-Teile, bezogen auf 1 Gew.-Teil Bindemittellösung, Borsäure als Härter.
Formaldehyd-reaktive Verbindungen, die als Vernetzer für das Bindemittel dienen, sind z. B. Harnstoff,
Melamin, Dicyandiamid, Phenole oder deren Reaktionsprodukte mit Formaldehyd oder deren Mischkondensationsprodukte
mit Ketonen und Formaldehyd.
Bei der Herstellung von für die Erfindung geeigneten Harzen werden das Keton und der Aldehyd in solchen
Mengen eingesetzt, daß ein Harz resultiert, in welchem auf 1 Mol Keton 1 bis 6 Mole Aldehyd kommen;
vorzugsweise ist das Molverhältnis von Keton zu Aldehyd 1 :1,8 bis 3. Bevorzugt werden aus Aceton und
Formaldehyd hergestellte Harze. Sie können aber auch aus anderen Ketonen, wie Methyläthylketon, Methylpropylketon,
Cyclohexanon, Cyclopentanon, und anderen Aldehyden wie Acetaldehyd, Propionaldehyd,
Benzaldehyd, Glyoxal, hergestellt sein.
Die Ketonharze liegen als Lösungen einer Konzentration
im Bereich von 50-95 Gew.-%, vorzugsweise von 65-75 Gew.-%, in den Sandmassen vor. Das
Lösungsmittel kann irgendein inertes sein, z. B. ein Äther, Keton, Alkohol oder Ester; das bevorzugte
Lösungsmittel ist Wasser.
Obwohl Keton-Aldehyd-Harze eigenhärtend sind, wird zur Beschleunigung meist ein Härtungskatalysator
zugesetzt Die bekannten Härter für Ketonharze sind alkalisch reagierende Substanzen wie Natronlauge,
Kalilauge, Alkalicarbonate, Zinkoxid, Calciumoxid, Wasserglas, Zement und Borax, aber auch saure
Substanzen wie z. B. Phosphorsäure.
Es ist nun aber überraschend gefunden worden, daß eine bestimmte Säure, und zwar die Borsäure, ein
besonders guter Härter für die Keton-Aldehyd-Harzbinder in Formmassen ist. Die Borsäure kann dem
Sand-Bindemittel-Gemisch in fester Form zugemischt oder kurz vor der Verarbeitung im Ketonharz gelöst
eingearbeitet werden.
Auf 1 Gew.-Teil des Bindemittels, d.h. also der Harzlösung, werden 0,05-0,20 Gew.-Teile Borsäure,
vorzugsweise 0,12 Gew.-Teile Borsäure eingesetzt.
Darüber hinaus ist gefunden worden, daß sich durch einen Zusatz von Harnstoff oder einem anderen mit
Formaldehyd bzw. Methylolgruppen reagierenden Stoff die Härtungszeit erheblich verkürzen läßt.
Wenn Harnstoff der Formmasse eingearbeitet wird, so empfiehlt es sich, ihn in eine Menge von 0,05-0,2,
vorzugsweise etwa 0,1 Gew.-Teile pro Gew.-Teil Bindemittel zuzusetzen. Die erfindungsgemäßen Formsandmassen
haben eine Verarbeitungszeit von mehreren Stunden; sie sind auch nach 6 Stunden noch
verarbeitbar. Mit ihnen erhaltene Prüfstäbe weisen besonders hohe Biegefestigkeit auf, zu der der
erfindungsgemäße Härter erheblich beiträgt, wie die nachstehend gebrachten Beispiele zeigen.
39
Wenn gewünscht, können die erfindungsgemäßen Formmassen in Verbindung rail den bekannten
Trennmitteln verwendet werden, um die Emfonnbarkeit
zu erleichtern.
Nachstehend wird die Herstellung von drei verschiedenen Aceton-Forraaldehyd-Harzen beschrieben, die
für die erfindungsgemäßen Formmassen geeignet sind:
Harz A
In einem 70-l-Edehtahlrührwerk werden 32,4 kg
37%ige wäßrige FormaWehydlösung (400 Mol Formaldehyd)
und 11,6 kg (200 Mol) Aceton vermischt und auf 60°C aufgeheizt. Dann iäßt man innerhalb von 30
Minuten 210 cm3 50%ige Natronlauge zulaufen, wobei
infolge exothermer Reaktion die Temperatur auf 800C ansteigt.
Nach einer Kondensationszeit von 2 Stunden bei 8O0C wird auf 400C abgekühlt und das Hare durch
Vakuumdestillation auf einen festsioffgehah von ca. 75% eingestellt Die Viskosität (DIN 53 211) bei 200C im »
4-mm-DlN-Becher beträgt 200-220 sek.
Harz B
In einem lOO-l-Edelstahlrührwerk werden 48,6 kg
(600 Mol) 37%ige Formaldehydiösung und 143 kg (250MoI) Aceton vermischt und auf 60cC aufgeheizt.
Dann läßt man innerhalb von 30 Minuten 260 cm3 50%ige Natronlauge zulaufen, wobei infolge der
exothermen Reaktion die Temperatur auf 80° C ansteigt
Nach einer Kondensationszeit von 2 Stunden bei 80*C wird auf 40"C abgekühlt und das Harz durch
Vakuumdestillation auf einen Feststoffgehalt von ca. 75% eingestellt.
Harz C
In einem 70-1-Edelstahlrührwerk werden 45,4 kg
(560MoI) 37%ige Formaldehydlösung und 10,8 kg
(!86MoI) Aceton vermischt und auf 600C aufgeheizt
Dann läßt man innerhalb von 30 Minuten 200 cm3 Natronlauge zulaufen, wobei infolge exothermer Reaktion
die Temperatur auf S0c C ansteigt.
Nach einer tCondensationszeit von 2 Stunden bei
8O0C wird auf 405C abgekühlt und das Harz durch
Vakuumdestillation auf einen Feststoff von ca. 75% eingestellt
Mit den vorstehend beschriebenen Harzen wurden Formsandmassen nach der Erfindung mit Borsäure
sowie Borsäure und Harnstoff und im Vergleich dazu mit Borax sowie Calciumhydroxid als Härter hergestellt
daraus Biegestäbe angefertigt und an ihnen die Biegefestigkeit gemessen.
Beispiel la (nach der Erfindung)
In einem Intensivmischer wurden 10 Gew.-Teile
Gießerei-Quarzsand mit ZO Gew.-Teüen des oben näher beschriebenen Harzes A (als 7 5% ige Lösung) und
0.24 Gew.-Teilen Borsäure vermischt Aus dieser Mischung
wurden Biegestäbe nach der DlN-Vorschrift 52 404 hergestellt und die Stäbe durch drei Rammschläge
verdichtet Dann wurde 10 Min. bei 260cC in einem
Trockenschrank gehärtet und nach einstündiger Auskühhmg
die Biegefestigkeit gemessen. Es ergab sich ein Mittelwert von 510 N/cnR
Beispiel Ib (Vergleichsbeispie!) ^
Das Das Beispiel 1 wurde wiederholt aber anstelle der Borsäure OJ6 Gew.-Teile Borax eingesetzt Der
Mittelwert der Biegefestigkeit der mit dieser Formmasse erhaltenen Prüfstäbe lag bei 450 N/cm2.
Beispiel Ic (Vergleichsbeispiel)
Beispiel 1 wurde wiederiiolt, aber anstelle der
Borsäure 0j08 Gew.-Teile Calciumhydroxid eingesetzt Der Mittelwert der Biegefestigkeit der mit dieser
Formmasse erhaltenen Prüfstäbe lag bei 410 N/cm2.
Beispiel 2 (nach der Erfindung)
In einem Intensivmischer wurden 100 Gew.-Teile Gieöerei-Quarzsand mit 2ß Gew.-Teilen des oben
beschriebenen Harzes B, 0,24 Gew.-Teilen Borsäure und 0,02 Gew.-Teilen eines üblichen Trennmittels vermischt
Dann wurden auf einer (Röper-jICernschießmaschine
unter einem Druck von 6atö Biegestäbe nach der
piN-Vorschrift 52 404 geschossen und bei 25O=C
innerhalb von 100 sek. ausgehärtet Nach einstündigem
Auskühlen wurde die Biegefestigkeit bestimmt Sie lag im Mittel bei 250 N/cm2.
Beispiel 3 (nach der Erfindung)
Beispiel 2 wurde wiederholt aber zusätzlich noch 0.! Gew.-Teil (bezogen auf Sand) Harnstoff untergemischt
und die Härtezeit auf 60 sek. verkürzt Die mit dieser Formsandmasse hergestellten Prüfsiäbe hatten nach
einstündigem Auskühlen eine Biegefestigkeit im Mittel von 530 N/cm2.
B e i s ρ i e! 4 (nach der Erfindung)
Beispie! 2 wurde wiederholt aber anstelle des
Harzes B das oben beschriebene Harz C eingesetzt. Die damit erhaltenen Prüfstäbe hatten im Mittel eine
Biegefestigkeit von 280 N/cm2.
Den Fortschritt zu dem die erfmdungsgemäSen
Massen gegenüber denen nach der DT-AS 22 56 285 führt zeigen die folgenden Beispiele:
Beispiel 5 a (nach der Erfindung)
In einem Intensivmischer wurden 100 Gew.-Teüe
Gießerei-Quarzsand mn 2.0 Gew.-Teilen des auf S. 5 der
Anmeldebeschreibung beschriebenen Harzes C und 024 Gew .-Teilen Borsäure vermischt Aus der Mischung
wurden nach der DIN-Vorschrifi 52 404 Biegestäbe
hergestellt und die Stäbe durch drei Rammschlage
verdichtet Dann wurde 10 Min. bei 260C im Trockenschrank gehärtet und nach einstündiger Auskühhing
die Biegefestigkeit gemessen. Es ergab sich e;n
Mittelwert von 690 N/cm2.
B e i s ρ i e 5 5 b (Vergleichsbeispie!)
Das Beispiel 5 a wurde wiederholt aber anstelle von
Borsäure Phosphorsäure (in Form einer /Steigen
Lösung) als Härter verwendet Der Mittelwert der Biegefestigkeit der mn dieser Formmasse erhaltenen
Pruistäbe lag nach Istündigem Auskühlen bei IiK)N.'
cm2.
Beispiel 5 c (VergieichsbeispieJ)
Das Beispiel 5 a wurde wiederholt jedoch der Wasseranteil durch Furfurylalkohol ersetzt Der Mitte!-
wen der Biegefestigken der mit dieser Formmasse
erhaltenen Prüfstäbe Sag bei 670 N/crn2.
Beispiel 5 d {Vergkichsbeispjel)
Das Beispiel 5 b wurde wiederholt aber der Wasseranteil durch Furfurylalkohol ersetzt Der Mittelwert der
Biegefestigkeit der mit dieser Formmasse erhaltenen Prüfstäbe lag bei 3 50 N. cnK
35
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Die Betspiele 5 a und 5 b bestätigen die überraschend gute Wirkung der Borsäure als Härter im Vergleich zur
Phosphorsäure; die Beispiele 5 c und 5 d zeigen, daß bei der erfindungsgemäßen Harz-Härter-Kombination der
Ersatz des inerten Lösungsmittels durch das reaktive S Lösungsmittel Furfurylalkohol ohne Einfluß auf die
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Festigkeiten ist. Verwendet man dagegen Phosphorsäure
als Härter, dann liegen die Biegefestigkeiten bei den mit Furfurylalkohol hergestellten Prüfstäbe deutlich
höher als bei den mit Wasser hergestellten Stäben, jedoch noch immer ganz erheblich niedriger als bei den
mit Borsäure gehärteten Stäben.
Claims (7)
1. Wärmehärtbare Massen zum Herstellen von Gießerei-Kernen und -Formen aus Sand, 0,25-10
Gew.-Teilen einer 50-95 Gew.-%igen Lösung eines Keton-Formaldehyd-Harzes mit einem Molverhältnis
von Keton zu Aldehyd von 1:1—6 als Bindemittel und, bezogen auf ein Gewichtsteil
Bindemittellösung, 0-10 Gew.-Teiltü eines Vernetzers,
sowie eines sauren Härters, gekennzeichnet durch 0,05-0,5 Gew.-Teile, bezogen aiii i
Gew.-Teii Bindemittellösung, Borsäure als Harter.
2. Massen nach Anspruch !,gekennzeichnet durch
0,08-0,15 Gew.-Teile Borsäure, bezogen auf 1 Gew.-Teil Bindemittellösung.
3. Massen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Keton-Formaldehyd-Harz
mit einem Molverhältnis von Keton
zu Aldehyd von 1 .-1,8 - 3,0. *>
4. Massen nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Aceton-Formaldehyd-Harz
als Keton-Formaldehyd-Harz.
5. Massen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein inertes Lösungsmittel
für das Keton-Formaldehyd-Harz.
6. Massen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gegenüber
Aldehyd reaktive Verbindung als Vernetzer.
7. Massen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Harnstoff, Melamin, Dicyandiamid oder ein Phenol
als Vernetzer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742439828 DE2439828B2 (de) | 1974-08-20 | 1974-08-20 | Waermehaertbare massen zum herstellen von giessereikernen und -formen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19742439828 DE2439828B2 (de) | 1974-08-20 | 1974-08-20 | Waermehaertbare massen zum herstellen von giessereikernen und -formen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2439828A1 DE2439828A1 (de) | 1976-03-04 |
| DE2439828B2 true DE2439828B2 (de) | 1976-12-23 |
Family
ID=5923617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19742439828 Ceased DE2439828B2 (de) | 1974-08-20 | 1974-08-20 | Waermehaertbare massen zum herstellen von giessereikernen und -formen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2439828B2 (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3411827A1 (de) * | 1984-03-30 | 1985-10-10 | Rütgerswerke AG, 6000 Frankfurt | Haertbare formmassen und ihre verwendung |
| WO2023183192A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | ASK Chemicals LLC | Boric acid as a curing adjuvant in a warm box process |
-
1974
- 1974-08-20 DE DE19742439828 patent/DE2439828B2/de not_active Ceased
Also Published As
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|---|---|
| DE2439828A1 (de) | 1976-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |