DE2511165B2 - PROCESS FOR THE STABILIZATION OF CORE AND MOLDING SAND BINDERS BASED ON RESIN - Google Patents
PROCESS FOR THE STABILIZATION OF CORE AND MOLDING SAND BINDERS BASED ON RESINInfo
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Description
Es ist bekannt, als Bindemittel für Gießereiformen und -kerne Kunstharze auf der Basis Phenol-Formaldehyd, Harnstoff-Formaldehyd, Meiamin-Formaldehyd und Furfurylalkohol-Formaldehyd einzusetzen. Diese Kunstharzsysteme oder Mischungen daraus können zusammen mit Sand und Mineralsäuren und/oder organischen Säuren versetzt, zur Herstellung sogenannter kalthärtender Sandmischungen verwendet werden. So wurde z. B. die Verwendung von organischen Sulfonsäuren (CH-PS 4 49 857 und CH-PS 5 02 860) und halogenierten Carbonsäuren (US-PS 33 12 650) als Härtungsmittel für die Harze bei Raumtemperatur beschrieben.It is known that synthetic resins based on phenol-formaldehyde are used as binders for foundry molds and cores, Urea-formaldehyde, meiamin-formaldehyde and furfuryl alcohol-formaldehyde. These Synthetic resin systems or mixtures thereof can be used together with sand and mineral acids and / or mixed with organic acids, are used for the production of so-called cold-hardening sand mixtures. So was z. B. the use of organic sulfonic acids (CH-PS 4 49 857 and CH-PS 5 02 860) and halogenated carboxylic acids (US-PS 33 12 650) as curing agents for the resins at room temperature described.
Aus der DT-AS 12 42 358 sowie der DT-AS 12 52 853 ist weiter bekannt, die Eigenschaften derartiger Kunstharze durch Zusatz von geringen Mengen siliziumorganischer Verbindungen, sogenannter Silane, mit der allgemeinen Formel (I) erheblich zu verbessernFrom the DT-AS 12 42 358 and the DT-AS 12 52 853 is also known, the properties of such synthetic resins by adding small amounts Organosilicon compounds, so-called silanes, with the general formula (I) to improve considerably
R—R—
OR'OR '
OR'OR '
(D(D
4040
Hierbei stellt R' einen Kohlenwasserstoff oder vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1—6 Kohlenstoffatomen dar, während R eine Alkylgruppe mit 2—6 Kohlenstoffatomen, die mit verschiedenen funktionellen Gruppen wie der Amino-, Aminoäthylamino-, Chloro-, Mercapto-, Epoxy-, Vinyl- oder anderen endständig substituiert ist, bedeutet.Here, R 'represents a hydrocarbon or, preferably, an alkyl group having 1-6 carbon atoms represents, while R is an alkyl group with 2-6 carbon atoms, which with different functional Groups such as amino, aminoethylamino, chloro, mercapto, epoxy, vinyl or other terminal groups is substituted, means.
Die Wirkungsweise dieser Silane besteht in einer stark verbesserten Haftfestigkeit des Bindemittelfilmes auf dem Quarzkorn, was sich in einem Anstieg der Festigkeit gegenüber dem unbehandelten KunstharzThe mode of action of these silanes consists in a greatly improved adhesive strength of the binder film on the quartz grain, resulting in an increase in strength compared to the untreated synthetic resin
äußert. Sie tritt bei geeigneter Wahl der entsprechenden Silantypen sowohl bei thermisch härtenden, als auch bei kalthärtenden Bindemittelsystemen auf.expresses. It occurs with a suitable choice of the appropriate Silane types appear in both thermally curing and cold-curing binder systems.
Durch die Verwendung dieser mit Silan versetzten Bindemittel wird bei den im Kalthärtungsverfahren hergestellten Kernen und Formen eine Steigerung der Festigkeit von einem hohen Ausmaß erreicht, wodurch der Bindemittelanteil in der Formmasse um bis zu 50% gegenüber den unsilanisierten Harzen entsprechenden Typs ohne Festigkeitseinbuße reduziert werden kann, was zweifelsohne die Wirtschaftlichkeit erhöhtBy using these binders mixed with silane, the cold curing process manufactured cores and molds achieved an increase in strength of a high degree, whereby the proportion of binder in the molding compound by up to 50% compared to the corresponding unsilanized resins Type can be reduced without loss of strength, which undoubtedly increases the economy
Der Effekt dieser vorteilhaften, festigkeitssteigernden Wirkung durch Silanzusatz ließ sich auf kalthärtende Phenolharze, die mit alkalischen oder erdalkalischen Katalysatoren hergestellt sind, wohl übertragen.The effect of this beneficial, strength-increasing effect through the addition of silane could be applied to cold-curing Phenolic resins made with alkaline or alkaline earth catalysts are well transferred.
Nachteilig wurde festgestellt, daß die anfangs erreichte Festigkeit nur über einen Zeitraum von einigen Tagen beständig war. Mit zunehmender Lagerzeit des silanisierten Phenolharzes tritt ein weiterer Festigkeitsabfall ein, der — bei gleichbleibenden Mischungsverhältnissen — nicht mehr vertretbar ist.A disadvantage was found that the strength initially achieved only over a period of was constant for a few days. With increasing storage time of the silanized phenolic resin occurs a further decrease in strength, which - if the mixing ratios remain the same - is no longer justifiable is.
Die nachfolgende Tabelle I zeigt den Abfall der Festigkeiten eines silanisierten handelsüblichen Phenolharzes (Molverhältnis Phenol/Formaldehyd 1 :1,2), das mit einer nicht erfindungsgemäßen, bei Raumtemperatur das Harz aushärtenden Säure versetzt wurde, in Abhängigkeit von der Lagerzeit, geprüft an einer Mischung, bestehend ausTable I below shows the drop in strengths of a silanized, commercially available phenolic resin (Molar ratio phenol / formaldehyde 1: 1.2), the one not according to the invention, at room temperature the resin hardening acid was added, depending on the storage time, tested on a Mixture consisting of
100 Gew.-Teilen Quarzsand H 31,
0.4 Gew.-Teilen 60%ige wäßrige p-ToIuolsulfonsäu-100 parts by weight quartz sand H 31,
0.4 part by weight of 60% strength aqueous p-toluenesulfonic acid
re,
1,2 Gew.-Teilen Phenolharz.re,
1.2 parts by weight of phenolic resin.
Lagerzeit (Harz)Storage time (resin)
(Tagen)
sofort 1(Days)
immediately 1
1010
2020th
3030th
Biegefestigkeit ob (N/cm2)Flexural strength ob (N / cm 2 )
430430
390390
290 250290 250
230230
200200
190190
170170
Weiterhin ist bekannt, daß bei Phenol-Formaldehyd- 65 handelt es sich um Phenol-Formaldehydharze, die einenIt is also known that phenol-formaldehyde 65 is phenol-formaldehyde resins, the one
Harzen, wenn sie unter bestimmten Bedingungen hohen Prozentsatz an Benzyläthergruppen enthalten,Resins if, under certain conditions, they contain a high percentage of benzyl ether groups,
kondensiert werden, der Silanzusatz bei nur geringem Zu den Katalysatoren, mit denen bevorzugt solcheare condensed, the addition of silane with only a small amount to the catalysts with which those are preferred
Abfall der Festigkeit stabilisiert werden kann. Hierbei Harztypen (in Ortho-Stellung substituierte Phenolhar-Decrease in strength can be stabilized. Resin types (phenolic resins substituted in the ortho position)
25 Ll 16525 Ll 165
ze) hergestellt werden, zählen hauptsächlich organische Schwermctallsalze, wie z. B. Bleinaphihenat, Zinknaphthenat, Manganacetat und andere, wie sie z. B. in den folgenden Schriften beschrieben sind:ze) are produced, include mainly organic heavy metal salts, such as. B. lead naphthenate, zinc naphthenate, Manganese acetate and others such as B. are described in the following publications:
NL-PS67 03 782;NL-PS 67 10 574; GB-PS 12 72 972; US-PS 34 09 579; DT-AS 17 20 222; DT-AS 15 83 521.NL-PS67 03 782; NL-PS 67 10 574; GB-PS 12 72 972; U.S. Patent 3,4 09,579; DT-AS 17 20 222; DT-AS 15 83 521.
Dem Einsatz dieses Harztyps stehen mehrere Nachteile entgegen. Bei der Herstellung treten verfahrenstechnische Schwierigkeiten auf. Der verhältnismäßig hohe Gehalt an freiem Formaldehyd führt zu starker Geruchsbelästigung bei der Verarbeitung. Durch die hohe Viskosität ist ein homogenes Untermischen in den Gießereisand nicht gewährleistet. Außerdem läßt das verzögerte Abbindeverhalten einen wirtschaftlichen Einsatz in den von einem kallhärtenden System geforderten Taktzeiten nicht zu.There are several disadvantages to using this type of resin. Process engineering occurs during manufacture Difficulties arise. The relatively high content of free formaldehyde leads to stronger Odor nuisance during processing. Due to the high viscosity, a homogeneous mixing in is possible in the Foundry sand not guaranteed. In addition, the delayed setting behavior leaves an economical one Use in the cycle times required by a call-hardening system is not permitted.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß auch in mit alkalischen und erdalkalischen Katalysatoren hergestellten Phenol-Formaldehydharzen der Silanzusatz in seiner festigkeitssteigernden Wirkung erhalten werden kann, wobei diese Phenol-Formaldehydharze selbstverständlich geringe Mengen an sich bekannter Modifizierungsmittel wie Kresole, Naturharz, Harnstoff und dergleichen enthalten können.Surprisingly, it has been found that also with alkaline and alkaline earth catalysts produced phenol-formaldehyde resins receive the silane additive in its strength-increasing effect can be, these phenol-formaldehyde resins, of course, small amounts known per se Modifying agents such as cresols, natural resin, urea and the like may contain.
Dieser stabilisierende Effekt wird erreicht, wenn dem fertigen Harz Carbonsäuren und/oder Salze von Carbonsäuren mit schwachen Basen zugesetzt werden.This stabilizing effect is achieved when the finished resin is carboxylic acids and / or salts of Carboxylic acids with weak bases can be added.
Außerdem zeichnen sich diese alkalisch oder erdalkalisch katalysierten Phenol-Formaldehyd-HarzeIn addition, these alkaline or alkaline earth catalyzed phenol-formaldehyde resins stand out
durch sehr niedrigen freien Formaldehydgehalt und durch einen auf die Erfordernisse einstellbaren Viskositätsbereich aus. Weiterhin entspricht das Abbindeverhalten den an kalthärtende Systeme gestellten Anforderungen. thanks to a very low free formaldehyde content and a viscosity range that can be adjusted to meet requirements the end. Furthermore, the setting behavior corresponds to the requirements placed on cold-curing systems.
Ein handelsübliches Phenol-Formaldehyd-Harz, MoI-verhäknis 1 : 1^2 Phenol/Formaldehyd, in Gegenwart von Natrium- oder Bariumhydroxid hergestellt, wurde wie folgt untersucht:A commercially available phenol-formaldehyde resin, MoI-Veräknis 1: 1 ^ 2 phenol / formaldehyde, in the presence made of sodium or barium hydroxide was examined as follows:
5 kg Halterner Sand H 31 wurden mit 60 g dieses Harzes und 20 g einer wäßrigen 60°/oigen Lösung von p-Toluo!sulfonsäure vermischt und in der +GF+-Prüfstabform zu +GF+-Biegeprüfstäben verformt. Nach der Formgebung wurden die Stäbe bei Raumtemperatur 24 Stunden gelagert und anschließend auf Biegefestigkeit mit dem üblichen +GF+-Festigkeitsprüfgerät gemessen. Es wurden Biegefestigkeiten von 100—120 N/cm2 erhalten.5 kg of Halterner Sand H 31 were mixed with 60 g of this resin and 20 g of an aqueous 60% solution of p-toluene / sulfonic acid and shaped into + GF + bending test bars in the + GF + test rod form. After shaping, the bars were stored at room temperature for 24 hours and then measured for flexural strength with the usual + GF + strength tester. Flexural strengths of 100-120 N / cm 2 were obtained.
Dem Phenol-Formaldehydharz aus Beispiel 1 wurde nun 0,2% einer siliziumorganischen Verbindung (z. B. y-Aminopropyltriäthoxysilan) kalt untergemischt.0.2% of an organosilicon compound (e.g. y-aminopropyltriethoxysilane) mixed in cold.
Die Verarbeitung und Prüfung erfolgt analog dem Beispiel 1. Zusätzlich wurde die Prüfung nach verschiedenen Lagerzeiten des silanisierten Harzes wiederholt. Aus der nachfolgenden Tabelle 11 sind die gefundenen Biegefestigkeiten in Abhängigkeit von der Harzlagerzeit ersichtlich.The processing and testing are carried out in the same way as in Example 1. In addition, the testing was carried out according to different storage times of the silanized resin repeated. From the following table 11 are the The flexural strengths found as a function of the resin storage time can be seen.
Lagerzeit (Harz)Storage time (resin)
(Tagen)(Days)
sofort 1immediately 1
1010
2020th
3030th
Biegefestigkeit ob (N/cm2)Flexural strength ob (N / cm 2 )
430430
390390
250250
230230
200200
190190
170170
Proben des Phenol-Formaldehyd-Harzes nach Beispiel 1 wurden mit verschiedenen Zusätzen versehen. Es wurden z. B. jeweilsSamples of the phenol-formaldehyde resin according to Example 1 were provided with various additives. It were z. B. each
2% Salicylsäure (Zusatz A)
2% Aluminiumacetat (Zusatz B)2% salicylic acid (additive A)
2% aluminum acetate (additive B)
2% Zinkacetat (Zusatz C)2% zinc acetate (additive C)
2% Ammoniumacetat (Zusatz D)2% ammonium acetate (additive D)
kalt untergemischt. Anschließend wurde mit 0,2% y-Aminopropyltriäthoxysilan versetzt.mixed in cold. Then 0.2% γ-aminopropyltriethoxysilane was added.
Die Verarbeitung und Prüfung der einzelnen Harzproben erfolgte analog dem Beispiel 2. Aus der nachfolgenden Tabelle III sind die gefundenen Biegefestigkeiten in Abhängigkeit der Harzlagerzeit ersichtlich.The processing and testing of the individual resin samples was carried out analogously to Example 2. From the Table III below shows the flexural strengths found as a function of the resin storage time.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752511165 DE2511165C3 (en) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | Process for stabilizing core and molding sand binders based on synthetic resin |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19752511165 DE2511165C3 (en) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | Process for stabilizing core and molding sand binders based on synthetic resin |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2511165A1 DE2511165A1 (en) | 1976-09-23 |
DE2511165B2 true DE2511165B2 (en) | 1976-12-30 |
DE2511165C3 DE2511165C3 (en) | 1982-07-08 |
Family
ID=5941384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19752511165 Expired DE2511165C3 (en) | 1975-03-14 | 1975-03-14 | Process for stabilizing core and molding sand binders based on synthetic resin |
Country Status (1)
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---|---|---|---|---|
DE1095516B (en) * | 1957-01-14 | 1960-12-22 | Hooker Chemical Corp | Process for the production of thermosetting synthetic resin compounds |
US3093494A (en) * | 1961-06-12 | 1963-06-11 | Dow Corning | Preparation of molded articles |
US3312650A (en) * | 1964-05-20 | 1967-04-04 | Borden Co | Binder composition (1) condensate of phenol, furfuryl alcohol and formaldehyde and (2) additional furfuryl alcohol |
CH449857A (en) * | 1965-10-18 | 1968-01-15 | Reichhold Chemie Ag | Process for making sand cores and molds |
CH502860A (en) * | 1968-03-29 | 1971-02-15 | Reichhold Chemie Ag | Silane and formaldehyde resin cold setting - binder for foundry cores and moulds |
-
1975
- 1975-03-14 DE DE19752511165 patent/DE2511165C3/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2511165C3 (en) | 1982-07-08 |
DE2511165A1 (en) | 1976-09-23 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8230 | Patent withdrawn | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |