DE2637196A1 - Formverfahren - Google Patents

Description

Formverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formverfahren oder Formereiverfahren unter Verwendung eines im wesentlichen auf Alkallsilikat mit einem höheren Molekularverhältnis von Kieselsäure zu Alkali basierenden Silikatbinders. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Verbesserung eines Formverfahrens, bei dem die Gießform und der Kern durch Gasen mit hochverdünntem Co₂ behandelt bzw. getrocknet wurden. Verglichen mit dem herkömmlichen CO^-Verfahren wird der CO^-Gas-Verbrauch um einen Wert zwischen ungefähr 1/2 - 1/20 reduziert. Weiterhin haben die erhaltenen Gießformen und Kerne nach dem Gießen eine ausgezeichnete Entformbarkeit oder Sturzfähigkeit, d. h. sie ermöglichken eine leichte Entnahme des Formlings. Bei diesem Verfahren wird kein schädliches Material verwendet. Folglich entwickeln die erhaltenen Formen kein nachteiliges Gas beim Trocknungs- und Gießverfahren. Der dabei entstehende Sandabfall wirft weder in bezug auf das Erdreich noch auf das Wasser irgendwelche Umweltprobleme auf.

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Die Bezeichnung "A IkaIi-Si Iikat" bezeichnet wasserlösliches Silikat, das im wesentlichen aus Kieselsäure und einwertigen A IkaIi- Ionen, wie Natrium-, Kalium-, Lithium- und Ammonium-lonen besteht. Die Bezeichnung "Silikat-Binder" beschreibt einen im wesentlichen auf' Al kaii-Si Iikaten basierenden Binder. Die Bezeichnung "Molekularverhältnis von Kieselsäure zu Alkali" beschreibt das Verhältnis von SiO₂ zu M~0 auf Molarbasis, wobei M ein einwertiges Alkali-Ion darstellt. Diese Bezeichnung wird mit "M.R." abgekürzt.

Es ist bekannt, daß bei der Anwendung von CO2 in der Formtechnik als Binder ein Natrium-Silikat mit sogenanntem "niedrigerem MolakuIarverhäItnis" erforderlich wird und daß die Gießform durch Begasen entweder mit reinem oder konzentriertem CO- behandelt wird, wobei unter "niedrigerem Molekularverhältnis" ein Verhältnis zwischen ungefähr 2 - 1,5 zu verstehen ist. Seit über 25 Jahren wurde angenommen, daß Silikate mit einem höheren Molekularverhältnis als C0₂~Verfahren-BInder nicht geeignet sind, weil sie der Gießform keine ausreichende Bindekraft geben. Daher wurden Silikate mit M.R. 2,7 als C0„-Verfahren-Binder selten benutzt.

Obwohl die herkömmliche , mit ηiedrIgerem M.R.-Silikat gebundene Gießform eine hohe Bindekraft bzw. Bindefestigkeit zeigt, ergeben sich verschiedene wesentliche Nachteile: erstens eine sehr schlechte Sturzfähigkeit nach dem Gießen und zweitens das Erfordernis, große C0₂-BehandIungsmengen einzusetzen, soviel, wie es etwa dem Gewichtsanteil des Binders entspricht.

Dadurch belaufen sich in der Formerei die CO₂-KoStOn auf unge fähr das 2 - 2,5-fache, dessen, was an Kosten für den Binder

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eingesetzt wird. Weiterhin kann der bei der herkömmlichen Formerei mit CO^-Einsatz benutzte Sand nicht gut wiederverwendet werden und der größte Teil des verwendeten Sandes fällt als Abfall an, wodurch sich unvermeidbar unerwünschte Umweltprobleme für Boden und Wasser ergeben, was auf d,en höheren Alkaligehalt und die höhere Wasserlöslichkeit des niedrigeren M.R.-SiIikat-Binders im benutzten Sand zurückgeht. Nachdem das C0₂~Verfahren weltgehend eingeführt worden war, haben diese NachteiIe dazu geführt, anstelle des CO^-Verfahrens überhaupt andere Gießverfahren einzusetzen, die auf organische Binder zurückgreifen.

Es wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, die schlechte Sturzfähigkeit beim C0₂~Verfahren dadurch zu beseitigen, daß sogenannte "break-down"-MitteI zugemischt werden. Dennoch ist das Zumischen von derartigen Mittein zweischneidig, weil große Mengen solcher Zugaben gewöhnlich eine schlechte Oberflächenstabilität und eine geringere Haltbarkeit der Gießform ergeben. Weiterhin verlieren organische oder kohlenstoffhaltige ^Mbreak-down"-MItteI bei Termperaturen ober 1000 C, denen Formen für Eisen- und Stahlgießen ausgesetzt sind, ihre Wirksamkeit. Es wurde bereits vorgeschlagen, beim herkömmlichen CÖ₂-Verfahren zur Reduzierung des Co^Verbrauchs CO₂ mit Luft zu verdünnen. Dabei hat sich herausgestellt, daß der CO₂-VeTbTaUCh bei dieser Methode vergliechen mit der reinen COj-Trocknung nicht mehr als um 30 % reduziert wurde; vorausgesetzt, daß niedrigerer M.R.-Si11kat-BInder entsprechend Tabelle 4 in dem Bericht: K. Kara et al: "Application of CO₂-Air mixing Gas to CO₂ Process" The Journal of the Japan Foundrymen's Society, No. 4, Vol. 39, p. 64, 1967 verwendet wird.

Andererseits wurde bereits vorgeschlagen, daß durch die Verwendung von Natrium-Silikat-Binder mit relativ hohem

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M.R. wie ungefähr 3_;eine bessere Sturzfähigkeit erzielt würde. Aber in diesem Zusammenhang gibt es keine wirksamen Trocknungsverfahren in der Praxis außer: erstens, die Gießform wird für einen Zeitraum von einer halben Stunde auf 250 - 300°C erhitzt, was die Produktivität , . beeinträchtigt und unwirtschaftlich ist; zweitens es wird mit trockner oder heißer Luft getrocknet, die aber den gesamten Körper ener Form in der Praxis nicht trocknen kann, da die feuchtigkeitsgesättigte Luft in der Nähe der getrockneten Luft eine wassergesättigte Schicht bildet. Weiterhin dauert es mindestens 10 Minuten, das Testformstück vollständig zu trocknen. Die Injektion trocknender Luft bläst Sandpartikel vom Blasloch weg, so daß die Injektion trockener Luft in der Praxis nicht angewendet werden kann.

Entsprechend dem herkömmlichen C02~Verfahren kann eine

mit höherem M.R.-Si1ikat-ßinder gebundene Form aus folgenden Gründen nicht mit üblichen Arbeitsverfahren getrocknet werden:

Eine mit Natrium-Silikat von beispielsweise einem M.R. von 3.16 gebundene Form konnte früher durch ein herkömmliches Gasungsverfahren bzw. Luftungsverfahren schnell getrocknet werden. Jedoch geht die Bindekraft bzw. Bindefestigkeit in, so kurzer Zeit nach dem Trocknen wieder verloren, daß die Form einen Tag nach dem Begasen für das Gießen praktisch unbrauchbar wird; das verschlechtert sich noch, wenn die Silikate ein M.R. von mehr als 3.16 haben, wie dies In Tabelle 1 im Vergleich zu der Erfindung dargestellt ist. So konnte Natrium-Silikat mit einem M.R. von weniger als 2.7 nicht gut als Gießform-Binder für herkömmliche C0₂~Verfahren verwendet werden. Aus denselben Gründen konnten andere AlkaIi-Si I Ikate nicht verwendet werden.

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Entgegen dem vorbeschriebenen Stand der Technik wurde ein Grund gefunden, warum eine schnelle Verschlechterung der Bindekraft nach dem Trocknen bei mit höherem M.R. gebundenen Gießformen auftritt. Die schnelle Verschlechterung der Bindekraft basiert im wesentlichen auf der überempfindlichen Reaktionsfähigkeit der Silikate mit höherem M.R. mit CO₂. Weiterhin wurde folgendes herausgefunden:

Der Mechanismus zum Entwickeln hoher Bindekräfte bei einem Silikat mit hohem M.R. hängt nicht von der plötzlichen Erstarrung und vollständigen Gelatinierung ab, insbesondere dann nicht, wenn ein plötzliches Gelatinieren durch eine Injektion mit konzentriertem CO₂ eingeleitet werden soll. Wenn die mit einem Silikat-Film beschichteten Sandpartikel durch Begasen mit C0~ entsprechend dem Stand der Technik anfangen sollen, sich plötzlich zu verfestigen, verliert der Silikatfilm seine Bindekraft sehr bald nach dem Trocknen. Der Silikatbinder mit niedrigerem M.R. ist nicht so reaktionsempfindlich wie der mit höherem M.R., so daß die Injektion mit konzentriertem CO₂ eine hohe Bindekraft entwickeln kann, außer es wird mit zuviel CO₂ wie beim Übergasen Injiziert.

Eine dritte Erkenntnis besteht darin, eine geeignete. Methode zur Beseitigung des vorgenannten beim Stand der Technik bestehenden Problems vorzusehen, z.B. daß ein Lösungsmittel für CO₂ in einer solchen Menge eingeführt wird, daß dieses Mittel die Reaktion zwischen dem Silikat-Binder mit höherem M.R. und CO₂ verhindert. Durch Lösen des CO₂ in hohem Maße in dem Verhinderungsmittel und zwar in einer Konzentration von mehr als 20 % kann der mit einem Silikat von höherem M.R. vermischte Formsand gut

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getrocknet werden. Außerdem wird der CO₂-Verbrauch zum Trocknen der Form verglichen mit dem beim Stand der Technik auf 1/20 - 1/2 reduziert.

Weiterhin können viele andere Nachteile mit dem Silikatbinder mit niedrigerem M.R. eliminiert werden, wie beispielsweise die Boden- oder Wasserverunreinigungsprobleme, die durch die Alkalltät des Abfallsandes und die Schwierigkeit, den Sand zurück zu gewinnen bedingt sind. Die Eliminierung oder Reduzierung dieser Nachteile ist durch die Anwendung eines S I I Ikatbiηders mit höherem M.R. erreichbar,

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren für die Formerei verfügbar zu machen, bei dem der Trocknungs-CO^-Verbrauch gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verringert ist und eine ausgezeichnete Sturzfähigkeit der Form ermöglicht wi rd.

Weiterhin wird mit der Erfindung angestrebt, daß der verwendete Sand keine Boden- und Wasserverunreinigungsprobleme verursacht und daß beim Trocknen und Gießen keine schädlichen Gase entstehen. Ferner soll der verwendete Sand gut wiedergewonnen werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Formverfahren soll sich die Form in sehr kurzer Zeit trocknen und unmittelbar nach dem Trocknen von der Schablone abziehen lassen.

Allgemein besteht die Lösung der Aufgabe für ein Formverfahren darin, daß ein Sandgemisch, dem ein Silikatbinder mit höherem Molekularverhältnis von Kieselsäure zu Alkali beigemischt ist, durch Gasen mit hoch gelöstem C0_ in kurzer Zelt getrocknet wird.

Der AlkaIi-Si I Ikat-Binder mit einem höheren MolekuIar-Verhältnis besteht im wesentlichen aus Natrium-Kalium- Lithium-

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und/oder Ammonium-SfIikat und wird dem Sand beigemischt. Dann wird der Sand in die Form gepreßt und mit hoch gelöstem CO₂ begast. Das C0„ ist in einem gegen Al kaii-Siiikat inerten Gas mit einer kOnzentration von nicht mehr als 20 Volumenprozent bezogen auf gelöstes CO₂ versetzt. Der C0₂-Verbrauch zum Trocknen wird bei diesem Verfahren auf einen Betrag zwischen 1/2 - 1/20, verglichen mit dem Verbrauch des herkömmtίchen CO~-Verfahrens, reduziert. Obwohl die erkaltete Form genügend Grün- und Feuerfestigkeit für das Eisen- und Stahlgießen hat, weist diese nach dem Gießen eine ausgezeichnete Stutzfähigkeit auf. Der geringe Alkaligehalt im Si I Jkatbinder mit höherem Moleku lar-Verhä I tni's bietet eine gute Wfedergewinnungseigenschaft des Sandes. Der Silikatbinder enthält keine schädlichen Substanzen, woraus sich der Vorteil ergibt, daß die erkaltete Form keine schädlichen Gase entwickelt, und zwar weder beim Gießen noch beim Trocknen. Der Abfallsand löst keine Boden- und Wasserverunreinigungsprobleme aus.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen von anhand der Zeichnungen rein schematisch abgehandelten Ausföhrungsbeispie Jen.

Es zei gen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Formstöckes zum

Prüfen der Entformbarkeit (01A=Durchmesser am Boden = 250 mm i; (1) = Kern; HGT= Höhe des Formstückes = 100 mm),

Fig. 2 eine Ansicht von unten gegen das Formstück gemäß Fig. 1,

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Flg. 3 eine schematische Darstellung eines Testverfahrens für die Entformbarkeit der Kerne nach dem Gießen.
(WT: Senkkörpergewicht mit 2 kg; HGT = (in dieser Figur) eine Fallhöhe von 200 mm; DIA = (in dieser Figur) Durchmesser des Fa I I körpergewichtes = 25 mm 6; CK= Winkel der konischen Spitze = 45°),

Fig. 4,5 und 6 in Diagrammen die Entformbarkeit der Testkerne mit vergleichender Bezugnahme auf herkömmliche C0„-Verfahren (Abszisse:

Z I

Fallzeiten des Fa I Ikörpergewichtes in logarithmischem Maßstab,OrdInate: Gewicht des verdrängten Sandes in Gramm)

Fig.4 erster Fall mit 0,4 mkg; jede Bezugskennlinie, die mit einer Zahl bezeichnet ist, stellt Je ein Beispiel gemäß der Erfindung dar, die mit denen in den Tabellen 4, 5, 6 und 8 übereinstimmen, während Kenn-Linien, die zusätzlich mit dem Buchstaben "R" bezeichnet sind, eine vergleichende Bezugnahme auf herkömmliche C0_-Verfahren beschreiben;

Fig.5 Beispiele mit höherem M. R;

Fig.6 die Wirkung höheren MRs. verglichen

mit niedrigerem M.R. (R 9) und (R 10); Beispiel (25) mit höherem M.R. ohne Zusätze ergibt eine bessere Entformbarke i t als (R 10), welches mit Saccharose vermischt ist; (21)-(24) sind mit organischen Zusätzen vermischt; (12) Ist mit kohlenstoffhaltigem Material vermi seht;

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Ffg. 7 - Flg. 10 die Grünfestίgkeft über die Lagerzeit und

die bleibende Festigkeit nach Behandlung bei hohen Temperaturen.
(Abszisse: Lagerzeit der Form nach dem Begasen in Stunden (HR) und Temperatur in Grad Celsius; Ordinate: Druckfestigkeit in kg/cm

Fig.7 entspricht Fig. 4 unter Verwendung von "Seto-Jinya"-Sand,

Flg.8 entspricht Fig. 5 {(6) und (7) = "Seto-Jiiya"-Sand; (12) * mit Kohlenstoffhaltigem Material vermischt und ohne andere Zusätze;)

Fig.9 die Wirkung des Zumischens eines Ammonium-Silikats (16a) und kolloidaler Kieselsäure (17) als Zusatzmittel verglichen mit einer Mischung ohne derartige Zusatzmfttel (19 a) auf der Basis desselben M.R. 3.47 und "F I attery"-Sand (20) M.R. • 3.66,

Fig.10 die Wirkung des Zumischens eines organischen Zusatzmittels bei höheren M.R. Im Vergleich zu den herkömmlichen bei niedrigerem M.R. (RII) und (R9). Die ausgezogenen Linien: "FIattery"-Sand; und die unterbrochenen Linien: japanischer "MIkawa"-Sand; 21, 25, 28, 29 basleren auf demselben höheren M.R. 3.47.

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Wie vorstehend schon dargelegt, war kein brauchbares Verfahren zur Herstellung einer gebundenen Form mit Silikat-Binder mit höherem M.R. bekannt, obwohl der Silikat-Binder mit höherem M.R. viele Vorteile hat. Die Injektion mit trockener Luft oder ein entsprechendes Saugen erfordert zum Trocknen der gesamten Form zuviel Zeit, wodurch dieses Verfahren nicht wirtschaftlich ist. Eine CO₂-GaS-misciiiung mit Luft in einer Konzentration zwischen ungefähr 50 - 70 Vol. % bezogen auf den Gasanteil läßt sich praktisch nicht für das Trocknen eines Silikat-Binders mit höherem M.R. verwenden. Dieses CO-^-Gemisch mit Luft wurde auch nur eingesetzt, um den C0₂-Verbrauch bei Verfahren nach dem Stand der Technik mit der Verwendung eines Binders mit niedrigerem M.R. herabzusetzen, wobei die maximale Reduzierung 30 % betrug. Es wurde bereits seit langem erkannt, daß eine weitergehende Mischung von CO^ in Luft in einer Konzentration von weniger als 50 % nur die Begasungszeit verlängert, mithin den CO^-Verbrauch nicht vermindert.

In Tabelle 1 sind alle Beispiele entsprechend dem Stand der Technik aufgeführt, wie Trocknen mit 100? CO2 oder unter Verwendung eines M.R. von 2.25 (niedrig) bzw. 3.15 und 4.1 Choch). Die Beispfele (R1)-(R4c) zeigen, daß die herkömmliche C0₂-Injektion mit einem Silikat-Binder mit höherem M.R. keine hohen Bindekräfte geben kann. Die Versuchsstücke sind entsprechend der japanischen Norm "JIS Z-2603" ausgeführt und haben einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 50 mm. "S.S.I." bezeichnet den Oberflächen-Stabilitäts-Index, der den Rückstand in Gewicht zu Gewichts-Prozenten des Versuchsstückes nach 1 Minute Schütteln auf einem Sieb mit der Maschenzahl 6 in bezug auf das Anfangsgewicht angibt. Unter (R 6> und (R7a, b) werden die Werte für die herkömmliche CO₂-.Form. angegeben, wobei das C0₂~Verhä I tn i s mehr als 220 % bei einer Begasungszeit von 10 sek. erreicht. Ein niedrigerer Gasdruck und eine kürzere Begasungszeit als bei den angegebenen

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Beispielen reichen nicht aus und sind nicht für die Praxis zum Trocknen großer Formen geeignet.

Alle Beispiele, die dem Stand der Technik entsprechen, sind mit dem Vorbuchstaben "R" versehen. Die verwendeten Sande sind in Tabelle 2 aufgeführt und die Beispiele mit Verwendung von Silikat-Bindern sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Die Reaktion zwischen einem A IkaIi-SiIikat und CO₂ erfolgt nach folgender Formel:

M₂O · η SiO₂ + CO₂ ^ M₂CO₃ + η SlO₂ ;

"η" bezeichnet das Molekularverhältnis von Kieselsäure zu Alkali CM.R.); "M" bezeichnet ein einwertiges Alkali-Ion und besteht im wesentlichen aus einem einwertigen A IkaIimeta I I-I on und/oder Ammonium-I on. (Das Ammonium-Silikat hat weitergehende abweichende Eigenschaften und wird später beschrieben). Die vorliegende Erfindung basiert im wesentlichen auf der Erkenntnis der Tatsache, daß das was in der vorstehenden Formel mit dem Buchstaben "n" ausgedrückt wird und "M.R." entspricht,dle Reaktionsfähigkeit des Silikates gegenüber CO₂ entscheidet. Entsprechend der Darstellung von (Rl) In Tabelle 1 ist die Bindekraft des Silikats mit höherem M.R. bereits einen Tag nach dem Begasen vollständig verschwunden, was berweist, daß die schockartig einsetzende Verfestigung mit konzentriertem CO₂ beim Silikat-Binder mit höherem M.R. keine Bindekraft schafft. Versuche hinsichtlich der Reaktionsfähigkeit der Silikate mit höherem M.R. gegenüber CO₂ haben folgendes ergeben:

Während die Reaktionsfähigkeit von NatrlumslI!kat sehr langsam zwischen M.R. von ungefähr 2 - 2,5 variiert, nimmt sie mit progressiv anwachsendem Gradienten zu, wenn M.R. größer

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als ungefähr 2.7 - 3.0 wird und schließlich einen äußersten superempfindlichen Status erreicht. Für Natrium-Silikat werden bei M.R. = 4.5 sehr labile Eigenschaften festgestellt.

Aus Vorstehendem läßt sich eine weitere Erkenntnis ableiten:

Die chemische Bindung eines mit CO- getrockneten Silikatbinders mit höherem M.R. schafft nur dann eine Bindekraft, wenn sich der Silikatfilm im geeigneten weichen Zustand verfestigt, nämlich in einer schwachen Reaktion mit CO₂. Für den Fall, daß das Silikat sich plötzlich verfestigt, verliert der Binder ganz schnell nach dem Begasen die Bindekraft. Ein solches Phänomen wurde bei dem herkömmlichen CO^-Ve rfahren offens Ich11ich' π Icht beobachtet, da die Reaktionsfähigkeit des Silikats mit niedrigerem M.R. im Vergleich mit dem Silikat mit höherem M.R. sehr träge ist. Das Silikat mit höherem M.R. führt infolge seiner hohen Reaktionsfähigkeit mit CO-, obwohl CO- selbst eine schwache Säure ist, direkt zu einer solchen plötzlichen Verfestigung.

Zur Vermeidung einer plötzlichen Verfestigung muß entsprechend der Erfindung die Reaktion zwischen Silikat und C0„ verhindert werden. Dies kann durch zwei Methoden erreicht werden. Entweder wird das C0„-Gas mit einem gasförmigen Gegenmittel versetzt, etwa mit einem gegen A IkaIi-Si Iikat inerten Gas, oder der Silikat-Binder kann mit einem wässrigen oder einem festen Reaktionsverhinderer vermischt werden.

Bei der ersten Methode enthält das Gemisch mit dem gegenüber A IkaIi-SiIikat inerten Gas eine Konzentration dieses Gaszusatzes von nicht mehr als 20 VoIi, bezogen auf die gesamte Gasmischung. Das gasförmige Gegenmittel besteht im wesentlichen aus Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Inertem Gas, wie Helium, Argon usw. vorzugsweise jedoch aus komprimierter Luft. - 13 -

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Die komprimierte Luft kann getrocknet oder erwärmt sein, was jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Ein Erhitzen der Luft auf Temperaturen, die höher als 100⁰C liegen, ist nicht wünschenswert, wie bereits vorstehend ausgeführt wurde. Als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird' die komprimierte Luft bei einer relativen Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre von ungefähr 50-95 % verwendet.

Der CO^-Konzentrationsbereich liegt in oder über dem Bereich der atmosphärischen CO^-Konzentrat i on und nicht über 20$. Der geeignete Konzentrationsbereich von CO2 hängt von dem M.R. des Silikats und der A IkaIi-SiIikat-Art ab. Kalium-Silikat reagiertempfindlicher als Natrium-Silikat, noch empfindlicher reagiert ein Lithium-Silikat bei demselben M.R. Deshalb ist das verwendbare M.R. in der vorliegenden Erfindung für Kalium- und Lithium-Silikat niedriger als das für Natrium-SIIikat, nämlich ungefähr M.R. 2.5 und 2.0 für Kalium- bzw. Lithium-Silikat. Die maximale Grenze des M.R. für Natrium- und Lithium-Silikat liegt bei 5.0 bzw. 5.5.

Neben der Zumlschung zum CO-, was eine wesentliche Methode zur Verhinderung der vorerwähnten Reaktion ist, bestehen andere zusätzliche Wege, bei denen zum Silikat-Binder oder dem Sandgemisch ein Gegenmittel oder Zusatz zugemischt wird. Zahlreiche Materialien, gewisse anorganische oder organische Materialien sind für diesen Zweck geeignet, nämlich: kolloidale Kieselsäure ist inert gegen C0„ und a IkaIistabiI Isierte kolloidale Kieselsäure kann dem A IkaIi-SiIikat zugemischt werden, ohne daß eine Verfestigung eintritt, soweit die Vermischung sorgfältig genug vorgenommen wird, allerdings verbleibt die Mischung nicht lange in einem stabilen Zustand. Die verm.ischte kolloidale Kieselsäure stellt ein Gegenmittel zur Reaktion mit CO₂ dar, und ist weiterhin ein sogenanntes "break-down"-MitteI im obigen Sinne und zwar wegen des Klesel-

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Säuregehaltes, was sich an den "break-down"-Ei genschaften zeigt, so als ob das M.R. noch höher steigt über den Wert des zugrundeliegenden Silikats. Unter der Bezeichnung "al kail-stabi I isiert" ist "stabilisiert im alkalischen pH-Wert" zu verstehen. Das Verhältnis von A IkaIi-SiIikat zur

kolloidalen Kieselsäure beträgt 100:0,1-1:2, vorzugsweise 100:1-5:1, bezogen auf Kieselsäure.

Ammonium-Silikat, beispielsweise ein quaternäres Ammonium-Silikat, stellt ein gutes Gegenmittel dar und kann mit AlkaIi-Si Iikat in irgendeinem Verhältnis und im stabilen Zustand vermischt werden. Ammonium-Silikat ist ziemlich inaktiv im Vergleich zu A IkaIimeta I I-Si Iikaten mit höherem M.R. und reagiert sehr langsam oder nur wenig mit CO₂ in der verwendeten Konzentration zum Trocknen der A IkaIi-SiIiRate mit höherem M.R. "Folglich ste I It es ein gutes Gegenmittel dar. Bei geringen Temperaturen zwischen 200-400 C sowie bei höheren Temperaturen bringt es einen guten "break-down". Weiterhin wird die Feuerfestigkeit der Form durch Zumischen von Ammonium-Silikat erhöht, was für die Form von großer Bedeutung ist. Das Verhältnis von A I akItmeta I I-Si Iikat zum Ammonium-Silikat beträgt 100:0,1-1:10 vorzugsweise 100:1- -1:3 auf der Basis von Kieselsäure.

A I kaI!meta I I-Ammonium-Si Iikat ist dasselbe wie Alkalimetall Silikat vermischt mit Ammonium-Silikat. Quaternäres Ammonium-Silikat ist eine aus Kieselsäure und quaternärem Ammonium bestehende Verbindung entsprechend folgender Forme

OH

Damit bedeuten R₁,

d R-, eine Alkyl und/oder Alkohol-

gruppe mit 1-20 kohlenstoffatomen und R. eine Alkylgruppe mit

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1-4 Kohlenstoffatomen. Das A IkaIimeta I I-Ammonium-Si Iikat weist die bereits erwähnte quaternäre Ammonium-Basis auf. Das Verhältnis von Kieselsäure zu A IkaI I meta I Ioxld im A IkaI I meta I I-Ammonium-Si Iikat beträgt 2:1 - 9:1 auf der Basis von Kieselsäure. Die kolloidale Kieselsäure und das Ammonium-Silikat können beide dem Silikat-Binder beigemischt werden. "Alkalimetall" bedeutet Natrium, Kalium und Lithium. Kolloidale Kieselsäure und Ammonium-Silikat verwendende Beispiele sind in Tabelle 7 aufgeführt.

Neben den Im wesentlichen auf Kieselsäure basierenden Stoffen können auch einige organische Stoffe die erwähnteⁱReaktlon verhindern und ein "break-down"~MitteI darstellen. Derartige Mater I a Iien s I nd Saccharide, Polysaccharide und poIyhydrierter Alkohol. Saccharide umfassen Glukose, Fruktose, Mannose und in-vertierten Zucker, der eine Mischung aus MonosaccharI den ist. Unter Polysacchariden sind Di-, Tri- und andere Polysaccharide einschließlich Saccharose, Dexistrin, Stärke und lösliche Stärke zu verstehen. Unter "poIyhydrierten" Alkohol fallen Alkohole mit nicht weniger als 2 Hydroxylgruppen wie Mannazucker, Sorbose, Glycerin und Glykol. Sukrose, Sorbitol und Mannitol werden in Beispielen gemäß der Erfindung verwendet. Die genannten Stoffe sind im wesentlichen wasserlöslich und reagieren nicht mit Silikaten oder CO₂. Weiterhin verschlechtern sie nicht wesentlich die Bindekraft des Silikat-Binders. Obwohl die meisten der genannten organischen Stoffe als "break-down"-Mittel beim herkömmlichen C0₂-Verfahren bekannt sind, blieb bisher noch vieles hinsichtlich der break-down - Ei gen-' schäften bei der Verwendung von Silikaten mit niedrigerem M.R. offen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung stellen die vorstehend genannten organischen Stoffe in erster Linie ein Gegenmittel und erst in zweiter Linie ein "break-down"-MitteI dar.

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Bei der Verwendung wiedergewonnener Sande werden vorzugsweise die organischen Stoffe verwendet, weil die Stoffe eine längere Verformbarkeit der Sandmischung bewirken, wobei Reaktionen des Binders mit vielen der im verwendeten Sand befindlichen Reaktionssubstanzen verhindert werden. Di'e genannten organischen Stoffe können mit 0,1 - 3.0 Gew.,1, vorzugsweise 1-20 Gew.% auf der Basis des Silikat-Binders zugemischt werden. Die Beispiele mit organischen Gegenmitteln sind Fn Tabelle 8 aufgeführt.

Hinsichtlich der Boden- oder Wasserverunreiηigungsprob I erne verwendet man vorzugsweise Silikate mit einem M.'R. von mehr als 3.4. Die mit Wasser getränkten Sande gemäß der Erfindung haben 20 Tage nach der Neutralisierung durch Aluminiumsulfat einen pH-Wert von weniger als 9, während die mit Binder mit niedrigerem M.R. gebundenen verwendeten Sande einen pH-Wert von 10-12 nach verschiedenen Neutralisationen haben. Das vollständig in kaltem Wasser gelöste Na„0 beträgt bei der Erfindung 27 Gew.$ auf der Basis des insgesamt in den benutzten Sanden befindlichen N₂O.

Die Sandwiedergewinnung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll durchgeführt werden, weil der Binder wenig alkalische Substanzen enthält. Vorzugsweise werden die vorgenannten Gegenmittel benutzt, so daß das gesamte Alkali im Sand reduziert werden kann. Der gebrauchte Sand enthält mehr Alkali als der neue, aber die Entformbarkeit wird nur ein wenig gemindert, weil die Entformbarkeit vom M.R. der Silikate abhängig I st.

Die vorjlegende Erfindung kann auf alle Arten von Formen und Kernen, beispielsweise von 10g - 10 t Gewicht, für Nichteisen- oder Eisengießen, vorzugsweise für Formen und Kerne angewandt werden, die ein schnelles Trocknen erfordern. Die

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Anfangsdruckfestigkeit gerade getrockneter Formen beträgt

2
bis zu 1-4 kg/cm , die ausreicht, um die getrocknete Form von der Schablone abzuziehen. Die Druckfestigkeit erreicht dann einen Tag nach dem Begasen ein Maximum.

Be i s ρ i e I e :

Die folgenden Beispiele sind als bevorzugte aber nicht ausschließliche Ausführungen der Erfindung i η den Tabellen 4-8 aufgeführt und In Fig. 1-10 dargestellt. Die Tabellen 2-3 beziehen sich auf im Versuch verwendete Sande und Binder. Die Beispiele nach dem Stand der Technik sind in Tabelle 1 beschrieben, und in den Tabellen und Figuren mit "R" bezeichnet. Testformen und Kerne wurden wie zuvor beschrieben präoarfert-und durch Begasen mit gemischten C0„ getrocknet. Die (^„-Konzentrat i on, Begasungszeit, CO^-Verb rauch zum CO^-Verhä I tn i s, ' Druckfest gke It und bleibende Druckfestigkeit, sowie ein Oberflächenstabilitätsindex wurden gemessen und aufgetragen. Die Entformbarke it oder Sturzfähigkeit wurde folgendermaßen untersucht:

Das Testformstück (FC 30, 32 kg) gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird bei 1400^GC gegossen. Die Entformbarkeit des Kerns wird an dem Gewicht des verdrängten Cbreak-down) Sandes entsprechend der anhand von Fig. 3 erläuterten Vorrichtung genfesen, indem das Fa I Ikörpergewicht aus einer Höhe von 200mm auf jede Sandoberfläche fällt. Die Ergebnisse sind in den Figuren 4-5 dargestellt.

Die Figuren 1 - 10 zeigen die Grünfestigkeit bei verschiedenen Lagerzeiten nach dem Begasen und die bleibende Festigkeit der Formen mit Bezugszeichen (Jedoch wurde festgestellt, daß die bleibende Festigkeit bei Temperaturen höher als 1000 C nicht der Entformbarkeit in herkömmlichen CO₂ Formen entspricht).

Tabelle 4 zeigt die grundlegenden Beispiele der vorliegenden Erfindung. Die Figur 4 entspricht der Tabelle 4.

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Die Tabelle 5 zeigt die obere und untere Verschiedenheit der CO^-Konzentrat I on und des M.R. von Natrium-Silikat gemäß der Erfindung. Hierzu ist der CO„-Verbrauch großer Formen als CC^-Verhä I tn i s dargestellt, worin das CO„-Verhältnis für Formen von einem Gewicht von 2 kg für größere Formen gilt. Verglichen mit (R8) entsprechend dem Stand der Technik beträgt der C0₂-Verbrauch bei der Erfindung ungefähr 1/2 (Beispiel 14) - 1/20 (Beispiel 11 oder 13).

Die Tabelle 6 zeigt Beispiele mit der Verwendung von "Mlkawa"-( R3, 10) und "Flattery"- (R 11)-Sanden, wöbe! der letztere eine ganze hohe bleibende Festigkeit hat. Die Mischung (R 10) Ist ein Beispiel mit Zugaben von

Saccharose Im herkömmlichen C0₉-Verfahren. Dabei liegt

^z 2

eine relativ geringe Festigkeit (11.1 kg/cm ) und eine geringere Entformbarkeit als bei den Beispielen gemäß der Erfindung ohne die Verwendung eines ^l!b reak-down"-Mi tte I s vor. Dies ergibt sich klarer aus Fig. 6.

Die Tabelle 7 zeigt den Lithium-Si Iikat-Binder (15), und Beispiele mit Zumischung von Ammonium-Silikat (15 a, 16 b) und kolloidaler Kieselsäure (17, 13) bei Verwendung von "Flattery"~Sand. Bei den Beispielen (16a, lob) wird quaternäres Ammonium-Silikat (MethyI-TriäthanoI-AmmonI umSilikat, SIO₂ 30 %) verwendet. Es ist bekannt, daß die Grünfestigkeit und die bleibende Festigkeit vom Sand (Kieselsäure-Reinheit, PartikeI form, Korngrößeverteilung usw.) abhängt. Seto-JInya-Sand (Tabelle 4, Fig. 7) hat geringe Festigkeit ¹¹Mi kawa"-Sand höhere und FIattery-Sand noch höhere Festigkeiten zur Folge. Die Figuren 7 und 8 dienen dem besseren Verständnis der in Tabellen 1 - 8 aufgezeigten Werte. Eine Formerhitzung im Argongasstrom, die dem WärmeverI auf üb liehen beim Eisenguß gleichwertig ist oder nachgebildet wurde, entspricht relativ gut den Entformbarkeitswerten, die den Figuren 4 bis 6 entnehmbar sind.

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Die Tabelle 8 zeigt die Beispiele mit der Zumischung organischer Gegenmittel. In Fig. 6 entsprechen die Beispiele (21 - 24) den auch an anderer Stelle gleich nummerierten Beispielen. -Das Beispiel (25) ist ohne Zusätze. Alle Beispiele aus Tabelle 8 geben im Vergleich mit den Bezugsbeispielen (R 6- R 10) ausgezeichnete Entformbarkeiten wieder.

Das Beispiel (12) in Fig. 5 und Tabellen 5 und 6 zeigt die Wirkung der Zumischung von kohlenstoffhaltigen Stoffen als sogenannte "break-down"-MttteI zu einem Silikat mit höherem M.R. Wenn eine bessere Entformbarkeit gewünscht wird, können die unterschiedlichen Zusätze im Rahmen der Erfindung verwendet werden.

Grundsätzlich schafft die Erfindung ein neues Formverfahren, demzufolge Formen mit Silikat mit höherem M.R. gebunden werden und zwar durch Trocknen mit weitgehend gemischtem CO₂ und stark reduziertem C0„-Verbrauch. Weiterhin haben die erhaltenen Formen eine ausgezeichnete Entformbarkeit, entwickeln kein schädliches Gas und enthalten im benutzten Sand keine schädlichen Substanzen. Der benutzte Sand kann infolge geringer Alkalität wiedergewonnen werden.

- 20 -

909809/0823

4 )

	e I Nr.	Bi nder M. R.	1	5 Gew	) Λ	Behänd,	jung 1	Tabel Ie 1	Druckfest!oke	1	it	t in 2 kg/cm	1
	R1	4.	16	5	.5	2 Druck- kg/cm	ga sung sec.	5 Ver-	Lagerze i Stunden 1 ' in	5	6.	, 1
Bezugs beispi	R2a	3.	15	5	.5	0.3	7	hä It- n i s der Gew. ί	6.	45	7.
	R2b	3.		5	.5	Il	15	163	5.	3		,3
	R3a	11		Ii		ti	30	365	6.	9	3.
	R3b	tf		It		ti	15	712	6.	15
	R4a	ti		6	.0	ti	30	338	4.	4
O	R4b	t;	,25	Il		0.55	2.5	726	3.	3 95
CD CO	R4c Ro	M 2.	.25	It 5	.0	t|	5	40	3.	4
CD OD	R7	2.		5	.09	ti O.S	10 10	93	4. 2.	ο
/08	R7b	1·		Il		!!	10	134 221	5 .
CO						15	236	5.
				33 5

1) C0₂-Konzentration

3eme rkungen:

100Z

2) Behandlungsdruck

3) S.S.I. = Oberflächenstabilitätsindex

4) Seto-Jinya Sande (Japan)

5) Gew£ bezogen auf den Sand

nach

24

S.S.I.

3)

Bemerkungen

O	6	O	ι- Kai ium-Si I i V	99.3
3.	6	80.2		99.4
2.	3	78.3	99.5
1 .	7	52.1 nach 30 Mi n.
O.	35	14.4 gepreßt
2.	6	90 "
3.	3	91
4.	.5	SB. 4,
34	Q
1 1	.7
9

OJ CJ)

Tabelle 2

San d-	S	Chemi sehe	Kor
art	MK	I ng red i en ζ
	F	SiO2 Gew#	28
98.1	2.7
97.-2	12.3
99.8	0.2

Korngröße Verteilung des Sandes in Gew$

MaschenzahI
60 80 J_00 54.0 26.3 10.6 3.0 24.0 24.9 30,4 5.0 14.9 36.2 37.6 8.6

Bemerkungen: S: "Seto-Jinya"-Sand, Japan MK:"Mikawa"-Sand, Japan F: "Flattery"-Sand, Australien

200 <200

3.2 2.9 2.2

0.2 0.5 0

	Bezugs- Be i s ρ i e I Nr.	M. R.	Tabelle 3	Na9O Gew#	K9O Ge w 1X	SIO Ge w i
Beispiel Nr.	Rl	4.1	Konzentration i η Be Grad 1)	5.51		21 .89
1	-	3.75	30	6.32	-	22.09
2	-	3.47	32.6	7.39	-	24.87
3	R2,R3	3.16	36	9.33	-	28.46
4,5	R5	2.25	42	9.20	-	20. 1 0
-	R6,R7	2.25	35	13.80	-	30. 1 0
-	R4	3.16	50	-	9.50	19.12
6		3.75	30	4.41	2.76	23. 16
7».		32.6

Bemerkungen: 1) Baume-Grade bei 20 C 2) Na-K-Si Iikat

- 22 -

Tabelle 4

Bei spie

Nr.

Binder
M.R, „

Ib
2

2b

3b

4b

5b

6b

7b

R5a

R5b

4,1

ti

M
1!
It
ti
tt

3.75

ti

7.14

3.75 6.33
tt tt

3.47 5.8

tt Il

3.16 6.43
it

5.36

11

tt

It

2.25 5.5

It It

Trocknungsbehand|ung on <i?>

2.68

5.0 10.2

5.24

2.58 it

16.7 it

Begasungze i t sec.

C0₂-Verhäftnis " % 3)

12

18

12

30

15

30

10

15

7,5

15

15

30

1.2

18

15

22.5

2) Ge.w# auf der Bais von Sand

4) CO₂ Gew# auf der Basis von Sand in

_CN . ι / 2 der Form

5) in kg/cm

JL

5)

Druckfestigkeit nach
Stunden

J2A.
6

.3

1.8

1.5

2.8

1,2

2.2

0.6

.2

2.7

2.2

4.5

2.75

2.14

0.3

0.9

5.5
9,6
9. 1
1 .5
9.3

1
11.1

II .5
8.0
.4
9.7
6.9
5.4
4,7
4.4

OberflächenstabiIitäts-ΐ η dex %

ς ς ι

Beme rkungen

98.9 98.2 98.7 97.6 99.3 99, 1 98.4 98 98 98 99.4 999.6. 99

97.9 98 97.3

,7 .3 .5

zugegebenes Wasser 0.2: auf der Basis von Sand

Wasser O,5%

11

Wasser 0.54/b tt

Kai i um-Si Iikat

ti

Na-K-Si Iikat

It

3) Mo\% auf der Basis des verdunsten Gases 1) "Seto-Jinya"-Sand

- 23 - Tabel le 5

ie I sp ie I	XJ C OD	% y	/ol?	T rocknuη Begasung	1
	M. R.				■!
ooi	S I O2	7.5	O. 17	30	3
9	4.34	!I	0.67	!!	ι»
10a	Tt	7.14	0.25	40	'!
1 1	4.1		0.65	60	It
12	It	7.0	1 .2	30	It
13	11	6.0	1 .25	60	tr
14	3.47	5.5	20	20
■ R8	2.44)	t!	100
2.25

CD '■ . ' ■■

Φ υ ·σ '

XJ CD C

OW 4-3

χ: ω ·— 4-

+- +- ο — Q) (Λ

CD — CSI O ■ C ■ ¹J^

E Q) E +- O)JZ

(ΛΝΟί- — — O

cn in ¹S^ a :ro 4- ro , '

Ct +- .e *-» toc

^: ro t-tn ω (Kern)

ι_ cd η-cm ν r\e r π /

λ: φ >tA XE cci Gewicht

{j Q_ ι . OU b.b.l. .

E CSl? 3^ rf KO

T ₂₄

23Ö oTF 073 14.5 99.8 ÖTVs'

'' 2.5 1.2 12.4 9.3.8 " V₄,

24 8.5 1. O 12.9 99.4 " C

CD 11 " " 0.65 60 " 50 4.0 - - - 2.0²⁾

40 18.3 1.0 7.8 99.4 0.15³⁾

20 3.5 - 2.0

" 35.7 - - "

Bemerkungen: 1) 28.5°Be bei 20⁰C

2) Form 100 ^ X170^H

3) zugegebenes kohlenstoffhaltiges Material 0.2 % ^.

4) 45°· Be bei 20⁰C CO

5) "Flattery"-Sand __x

■ CD

	"*-	l_	•	Bi	R.	nder	5	co Vof£	CM	I	ε	C	C	Tabe	I le	6	. I	+-	ro	.—	600	O	Ar8003)	4) ArS.	XJ	0) CJ)	E	O	r-
	Q)	XJ			34		14	0.67		O)	υ	C)XJ	+-						Q)	s: L-	-	2 2	-	8.2	C	C Q)	E		CO
		C			1		O O	2.5				(O				8	O)	Q-	i- 3	6.	3	13.7	7.1	ro	XJ	(O		332
	Q.	"■—			25			1 .2 100	Q)		C					4	j*:	ε	400	4. 7.	.S	9.5 26.8	038 12.6	CO H		l_		393
	(/)	CC						100	S-		·—	.C				4 7	CD	Q)	-	3.		9.4	8.7	F"5T~	ro	O		336 828
		0)						V*			υ				9	(D +CM υ in E	+■	9.1	10		^6O	13.0	F	to			690
	Q)	C Q)						U		+-	ro				8	emu	CJ)O CO	9.0 27.3					F6) MK7 >	Q)	C		552
		JD					=J	•—						Ο) »f- \	=J	12.5					MK	+■ CJ)
	9	Q)					l_	CD							N C	>60					F	C	.0
	10b	CJ)					1							.Q ^i CD-I							:ro	.0
	1 2 R9	Q)					1 .	2					_ U —						l_	9.5 .6
	R10	CO					1 .	5					CD =3						X)	.5
	R1 1						1 . 3.	O 4					. — LC						1_	.6
		N M.				4.	4				S . S	200						CD		CNXJ
		4.			3.	5	, 24		%	-						>		ro
	4.					1 2.	4	98.	7.8						7
	It 2.			10.	9	99.	24.7 38. 1						7		O.
O CD	ti			7.8 20.	3	99. 99.	14.7						1 O		O.
O	11			1 1 .	1	99.	>60					2		O. O.
CO				33.	1	99.					O		O.
CD											O.
		Gew£ r V bew /ο
	7.
	7.
	7. 6 .
	C208)"
	4

Bemerkungen: 1) Gew5? auf der Basis von Alkali-Silikat

*° 2) % Binder mit Zusätzen

3) erhitzt im Argon-Gasstrom

4) S.H.: Simuliertes Erhitzen entsprechend der realen Hitzehysterese

5) F: "Flattery"-Sand (Australien)

6) zugegebenes kohlenstoffhaltiges Material 0,2 % auf das Basis von Sand

7) MK: "Mikawa"-Sand (Japan)

8) C: Saccharose

CJ) OO

Tabel le 7 ™_ε ^ (Flattery-Sand) ^t

I O)L ν \f φ

3 C ε

OTsI <D ' Q +-

3 ) ϊ- ο "c ω — οι

Binder £ ^ ^ g λ ^ ·)-ο

- f Gegenmittel · ^t- ~ +; " _c

co < M.R. GeWU_n 6ewi₂₎ ■ ^*« Ξ^ώ" . . ''"^

24 200 400 ArSOO^{4 }} ArS. ^

Li 3.80 - 7 O.12 1.3 6.1 98.1 1.7 1.3 0.5 <0.3 0.211

^16a Na 3.47 Am20^D) 4 1.4 2.5 12.3 99.6 10.4 11.0 12.3 3.9 0.246

° T 6b '' " ' » 5 » 2.7 15.4 100 13.6 13.5 19.1 5.7 0.308

CO 17 » " S10⁷⁾ 4 » 1.5 11.9 99.5 18.3 17.1 15.3 4.8 0.269

S ¹⁸ " ." ^S1°³⁾ " " 1.3 6,5 99.4 4.3 4.5 4.7 < 1 0.246

^ 19s " " - >' 3.4 1.8 24.1 99.S >50 21.4 25.8 < 1 0.296

co 19b " 3 " 2.5 19.3 99.2 46 22.2 15.5 3.8 0.222

CJ 20 " 3.56 - ■ 4 3.5 2.9 15.6 99.6 18.3 12.1 12.6 4.3⁹⁾ 0.272

Bemerkungen: 1) Gew^ auf der Basis von Silikat

2) Binder mit zugemischtem Gegenmitteln auf der Basis von Sand

3) VoI $ auf der Basis des verdünnten Gases

4) Ar: unter Argongasstrom

5) S.H. simuliertes Erhitzen entsprechend der realen Heizhysterese der Form

5) Am: Ammonium-Silikat , K)

7) S: Kolloidale Kieselsäure J⁷J

8) zugegebene Saccharose 10 GeW^ auf der Basis von Silikat -~-3

9) verdrängter Sand: 8,3 gr/Probe ^q

OvO00-sJO*VJ14=»-OJM —

OJ

CA

cn

Ol

I O O CO

WU-

45»

4s.45»cnCT»CT>Cr\CT\45»45.45*

	NJ	O	45»
	O		-J
O	t	O	DD
cn	O	VO	—·
		%_,	4i»
		OO

OJ OJ OJ — ~

Ui J5. Ui οι

= = S = OJ Ul

Μ-*ΜΜ—* —

NJ N) —

— \Ο 00 UI CD Ui -J

-J Ul

—- N) —» —* UI 4^ νθ —»

NJ -* — — ~*

O N) O — —

CO

σ> —*

45» νθ O OJ

vO vO vO vo \O vO *O VO vO \O vO VO vO vO vO VO CO \O vO VO vO VO

—'Ul-· vO UI —· Ci VO —'

CO O Ol · · O· · O

• »45» —■ ■· UI OJ ·

OJ O O CO

—· NJ —» M - —* -J

NJ Ul VO

O νθ

Ol 4=> M NJ NJ

CH UI CO

N) N) N)

OJ

rocDCocoONJ—>—-co

—· 45» NJ —· N)

Ν3 Ol

—' ' N) OJ 45» —·

NJ cn

• · O O VO OJ CO -CO O

cn co

45» —' ro Ui —' uj —* 01 N) ui cn M -J

N) 45»

S\

"Π T|

-π -π -η

τκ ^ Ts 7z

CO -J UI

O OJ CO --J OJ

— ui — ro — —

45» · Ol O CO Ul

OJ

MN)M45»COOJ45»45» — -~JvOOJ45.-~J45»—· N)N)CnO-JOOICO

CO OJ O

NJ .fc.

cn i Beispiel Nr.

Ti	CT	—·
•	Φ
	to	Q.
	Φ	CD
		-i
φ	I

"SA —

CT — φ

S. NJ

O O

3 -+ σ oj —* οι —· η ^ η co c

Φ TT K) CO — -h

45» -+ H- φ C ω =1 TT I

Q. CO Φ ^ 3 η 3 co ro

ο bleibende Druck-festigkeit kg/cm erhitzte Temperatur

45. o_r ο ^ ο

cn O O

H D) er

Ar S.H. 5)

Sand

verdrängter Sand gr/Probe

O Gew

Bemerkungen zu Tabelle 3:

1) Gew# auf der Basis von Silikat

2) % Binder mit zugemischtem Gegenmittel auf der Bafs von Sand

3) Vol$ auf der Basis des verdünnten Gases

4) Ar: unter Argon Gasstrom

5) S.H.: simuliertes Erhitzen entsprechend der realen Heizhysterese der Form von 1400 bis 800 ⁰C in 1 Stunde

6) "Flattery"-Sand, Australien

7) "MIkawa"-Sand, Japan

8) B: Sorbose '

9) C: Saccharose

10) M: Mannazucker

11) benutzter Sand "Lcycle"

12) kleineres Formstück, 100 m/m 0 X 100 m/m HGT, 2.3 kg

- 28 -

9809/0823

Claims (1)

1. Patentansprüche

   2,0 - 5,5

   und A IkaIimeta 11-AmmonI um mit einem Molekularverhältnis (Kieselsäure zu A IkaI I meta 1 Ioxid) von 2,1 - 9,1 ausgewählten AlkaIΐ—Sl I Ikates zu einem feuerfesten Material als Binder, Pressen der Mischung In eine Form, Begasen mit verdünntem C0„, wobei die Verdünnung mit einem gegen A IkaII-SI I Ikat Inerten Gas tn einer Konzentration von nicht mehr als 20 Vol. % bezogen auf die C0„-Menge erfolgt.

   2. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das A1kaI I-S I Iikat ein Molekularverhältnis von 2,7 - 4,5 hat.

   3. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das A]kaIi-SiIikat ein Molekularverhältnis von 3,0 - 4,5 hat.

   - 29 -

   $09809/0823

   4, Formverfahren nach Anspruch 1 , dadurch

   gekennzeichnet, daß die Ammonium-Basis des A IkaIl-Ammonium-SI I Ikats aus einem quaternären Ammonium entsprechend der allgemeinen Formel

   R.

   OH

   besteht, worin R,,

   und R eine Alkyl- und/oder

   Alkoholgruppe mit 1-20 Kohlenstoffatomen und R. eine
   Alkyl gruppe mit 1-4 Kohlenstoffatomen bezeichnet.

   5. Formverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dem SIIIkat-BInder zumindest einem der Gruppe bestehend aus A IkaI!-stabilisierte kolloidale Kieselsäure und quaternärem Ammonlum-Sillkat zugemischt wird.

   6. Formverfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Alkall-SIIlkat zu kollo-idaler Kieselsäure ungefähr
   100 : 0,1 - 1:2 bezogen auf Kieselsäure beträgt.

   7. Formverfahren nach Anspruch 5, dadurch gek e nn ζ e I c h η e t , daß das Verhältnis von

   A IkaΠ-Silikat zu Ammonium-SI I Ikat 100 : 0,1 - 1 : 10 bezogen auf Kieselsäure beträgt.

   Formverfahren nach Anspruch 5 gekennzeichnet,

   dadurch daß das Ammonium-Silikat

   ein Molekularverhältnis (S.0 /M„0) von ungefähr 1/2 7 hat.

   J09809/0823

   - 50 -

   9. Formverfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß dem Alkali-Silikat 0,1 - 30 Ge\n% (bezogen auf A I ka I i-S I I i kat) von zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus Saccharide, Polysaccharide und poIyhydriertem Alkohol, ausgewähltem Stoff beigemischt wird.

   10. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Alkali-Silikat 0,1 -'30 Gew# (bezogen auf A1kaI I-S I I1kat) von zumindest einem aus der Gruppe, bestehend aus Glukose, Invertiertem Zucker, Saccharose, Sorbit und Mannit, ausgewähltem Stoff beigemischt wird.

   11. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verdünnte C0„ auf eine Temperatur von nicht mehr als ungeführ 1000⁰C erhitzt wird.

   12. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Inerte Gas getrocknete Luft Ist.

   13. AlkaIi-SiI Ikat-Binder-Zusammensetzung, dadurch gekennzei chnet, daß das Verhältnis von Alkali-Silikat zu Ammonium-Silikat 100 : 0,1 - 1 : bezogen auf Kieselsäure beträgt.

   14. AlkaII-S1 11kat-BInder-Zusammensetzung entsprechend Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ammonium-SI I Ikat dem Alkali-Silikat In einem Verhältnis (Alkali-Silikat zu Ammonium-Silikat) von ungefähr 100 : 0,1 bis 1 : 10 bezogen auf Kieselsäure beigemischt wird.

   - 31 -

   ψ 09809/0823

   Ϊ5. A]kaIi-SiI Ikat-Blnder-Zusammensetzung entsprechend Anspruch 9, d a du r cn gekennzeichnet, daß das A Ika]I~Si I Ikat eIn Molekularverhältnis von 3,0 - 4,5 hat.

   16. A IkaI I-S I I Ikat~B!ηder-Zusammensetzung entsprechend Anspruch 9 , dadurch gekennzelchnet, daß das Alka]f — S T IIkat- Natrfum-S1 I!kat mit einem Molekularverhältnis von 3,3 - 4,5 Ist-ϊ

   9809/0823