DE2711052A1 - Kalthaertender formstoff zur herstellung von giessformen und kernen - Google Patents

Kalthaertender formstoff zur herstellung von giessformen und kernen

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DE2711052A1 DE19772711052 DE2711052A DE2711052A1 DE 2711052 A1 DE2711052 A1 DE 2711052A1 DE 19772711052 DE19772711052 DE 19772711052 DE 2711052 A DE2711052 A DE 2711052A DE 2711052 A1 DE2711052 A1 DE 2711052A1
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Description

1. Boris Aizikovitsch Zlobinskij P 68 464-M-61
2. Girgorij Stepanovitsch Tschernyj
3. Feliks Perecovitsch Schvarcman 14. März 1977
4. Vladimir Vasilevitsch Egorov
5. Valerij Grigorevitsch Merkulov L/Br
6. Anatolij Evgenevitsch Sokolov
7. Nikolaj Ivanovitsch Schejko
Kiew/UdSSR
KALTHÄHTENDER FORTJiSTOFF ZUR HERSTELLUNG VON GIEßFORMEN UND KERNEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gießereiwesen, insbesondere auf Zusammensetzungen kalthärtender Formstoffe zur Herstellung von Gießformen und Kernen.
Gießformen und Kerne sind bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Metallegierungen durch Gußverfahren erforderlich.
Die Zusammensetzung kalthärtender Formstoffe besteht aus einem feuerfesten Füllstoff, einem Bindemittel, einem Lösungsmittel und einem Härter.
Eine rapide Entwicklung auf dem Gebiet der Bindemittel in den letzten zwei Jahrzehnten hat auf das Herstellungsverfahren von Gießformen und Kernen in den Gießereien einen wesentlichen Einfluß ausgeübt. Eine besonders rasche Anwendung haben organische Polymerbindemittel gefunden.
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aussichtsreichsten
Eine der Richtungen in der Technologie der
Herstellung von Gießformen und Kernen ist der Prozeß ihrer Herstellung aus kalthärtenden Formstoffen, die ein Polymerbindemittel enthalten. *-
Die Technologie der Herstellung von Gießformen und Kernen, die auf der Anwendung von kalthärtenden Formstoffen <r~uhtt sichert eine präzise Einhaltung der Konfiguration und Abmessungen und eine hohe Qualität der Oberfläch· von Gußstücken und schafft ausgezeichnete Voraussetzungen zur Automatisierung und Mechanisierung der Produktion·
Unter dem Fachbegriff "kalthärtender Formstoff** ist ein Formstoff zu verstehen, der - selbständig bei Raumtemperatur, d.h. unter normalen Bedingungen erhärtest.
Die bekannten kalthärtenden Formstoffe, die zur Herstellung von Gießformen und Kernen verwendet werden ,enthalten einen feuerfesten Füllstoff, z.B. Quarzsand, ein Bindemittel ein Hovolack-Phenolformaldehydharz -«einen Härter - ein PoIyisozyanat-»ein organisches Lösungsmittel und einen Härtebeschlcuniger. Als Härtebeschleuniger verwendet man Pyridinverbindungen» Pyridin, Phenylpyridin, 2-Methylpyridin, Chinolin uam. ( US-P6 . 3.702316). Dabei hat der Formstoff
folgende Zusammensetzung der Komponenten in Gew. Teilen:
Quarzsand - 100
Phenolformaldehydharz 0,5
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Lösungsalttel 0,7
Polyisozyanat 0,8
Beschleuniger 0,05
Jedoch sind die obengenannten Beschleuniger hochtoxische Stoffe, die einen äußerst unangenehmen Geruch haben und des-
bei
wegen Schwierigkeiten - der Arbeit hervorrufen. Außerdem
sind Pyxidinverbindungen kostspielige Engpaßmaterial ien.
Bekannt ist ferner . ein kalt härtender Formstoff, der einen feuerfesten Füllstoff, ein Bindemittel - Phenolformaldehydharz -,einen Härter - Polyisozyanat-, ein organisches Lösungsmittel und als Härtebeschleuniger Oxyde, Hydroxyde * einwertiger oder zweiwertiger Metalle, daxunter auch der Erdalkalimetalle enthält ( JA-PS" 39813 ).
* v Die physikalisch-mechanischen Kennziffern dieses Formstoffs jedoch bedürfen i ■ *- einer Verbesserung, insbesondere bei. der Herstellung von Kernen mit einer komplizierten Konfiguration. Außerdem erfordern die Verbindungen, die als Beschleuniger verwendet werden, wegen ihrer stark ausgeprägten Alkalität die Einleitung bestimmter Arbeitsschutzmaßnahmen, sie lassen sich schwer dosieren und gleichmäßig in die Formstoffe verteilen.
Ziel der Erfindung 1st die Entwicklung eines kalthärtenden Forastoffs, der zur Herstellung von Gießformen und
eine
Kernen bestimmt ist und der . Verringerung der Kosten erzielen, die Arbeitsbedingungen verbessern und hohe Festigkeitstserte erreichen-läßt.
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-♦-
In Übereinstimmung damit hat sich eine - Aufgabe gestellt, die in der Suche nach einem Härtebeschleuniger besteht, der die Aufbereitung des genannten Formstoffs verein-
gut
facht und der zugänglich und. preiswert ist. _
Diese Aufgabe wird bei einem kalthärten·
den Formstoff zur Herstellung von Gießformen und Kernen , der einen feuerfesten Füllstoff, ein Polymerbindemittel,
ein organisches Losungsmittel und einen Härtebeschleuniger ent-
dadurch gelöst,..daQ dieser/ hält, erlindünSsgfcffläJ3y*fiia Härtetieschleuniger ein Gemisch
enthält, das sich aus Silikaten und Alumina ten der Erdalkalimetalle oder aus Salzen mit Baseneigenschaften bei folgendem ■/£ Komponentenverhältnis in Gen. Teilen zusammensetzt:
feuerfester Füllstoff 100
Bindemittel d.h. Novolack-Phenol-
formaldehydharz 0,5 bis 5*0
Härter, d.h. Polyisozyanat 0,005 bis 1,0
organisches Lösungsmittel 0,5 bis 5fO
Härtebeschleuniger 0,0025 bis 5*0
Der erfindungsgemäße kalthärtende Formstoff hat erhöhte Featlgkeitswerte und verbessert die Qualität der aus ihm hergestellten Gießformen und Kerne.
Erfindungsgemäß kann man als Härtebeschleuniger verschiedene Zemente in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew. Teile verwenden. L!an kann auch - Schlacken verwenden, die bei der Ferrochromproduktion hergestellt «orden sind, in einer Menge
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▼on 0,05 bis 5,0 Ge«. Teile oder Nephelinschlamm in einer Menge von 0,05 Dia 5,0 Ge«. Teile, der ein Abfallprodukt bei der Produktion von Aluminiumoxid ist· Das gibt die Möglichkeit, das genannt· Abfallprodukt zu verwerten. ~
ErfindungegeaäB kann man als Härtebeschleunlger auch pulverfSrmigen Perlit in einer Menge von 0,05 bis 5»0 Ge«. Teile benutzen. 4 ρ ulverf örmigen Perlit erhält man bei der Erwärmung von Perlitgeatein ·
Sie Einführung von Zement , Schlacke aue der Ferrochromproduktion oder von Nephelinschlama sowie auch von Perlit in die Zusammensetzung des kalthärtenden Formstoffe für Gießformen und Kerne vereinfacht und verbilligt die Aufbereitung des genannten Formstoffs, da die genannten Komponenten sich leicht dosieren lassen und gut erhältlich sind.
Ale Salze mit Baseneigenschaften verwendet man Natrium-,
-, Magnesium-, Bariumkarbonat, Natriumazetat,
e
Kaliumzitrat und andere geeignte Salze. AU diese Stoffe sind
erhältlich
ebenfalls gut . und lassen sich nährend der Aufbereitung
dee Formstoffs leicht dosieren.
Ale feuerfesten Füllstoff kann man Quarzsand, Olivinsand oder Disthensilimoniteand und andere feuerfeste Stoffe verwenden.
Als organisches Lösungsmittel kann man Toluol, Azeton, Dioxan, Zellosolveazetat, Alkohole und andere Lösungsmittel verwenden, die imstande sind, das Phenolformaldehydharz aufzulösen.
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Die Verwendung der genannten Stoffe als Katalysator veiseinfacht die Technologie' der Aufbereitung des kalthärtenden P ones t off β, da sie eich leicht dosieren und v fördern lassen und die Arbeitsbedingungen verbessern, da die genannten Stoffe nicht toxisch sindΓ ,
Der erwähnte Hart ebe schleuniger β πα ög licht die Regelung der Härtungsgeschwindigkeit des Formstoffs in einem umfangreichen Bereich, und zwar von 30 sek bis 30 min, dadurch erweitert sich der Anwendungsbereich der erfindungsgemäfien
und kann
kalthärtenden Formstoffe, den Forderungen verschiedener
Gießereien entsprechen.
Der genannte Beschleuniger ermöglicht eine Mengenverringerung des kostspieligen Polyisozyanats, wodurch die Kosten des erfindungsgemäßen kalthärtenden Formstoffs wesentlich reduziert werden· Die Verringerung der Polyisozyanatmenge in Formstoff reduziert feeine Gasbildung, dadurch wird die Qualität der Gußstücke verbessert·
Zur industriellen Herstellung von Gießformen und Kernen aus den erfindungsgemäften Formstoffen kann man versQhiedene Typen der bekannten Ausrüstung in Abhängigkeit von der Zeit der Lebensfähigkeit des erfindungsgemäßen Formstoffs benutzen, die Io Bereich von 0,12 bis 15 min liegt.
.i Fonnstoffe mit einer Lebensfähigkeit bis 0,1 min können mit den Anlagen vom Typ KS BC-12 der Firma "Gisag" aus der DDB aufbereitet und verwendet werden, λ Formstoffe mit
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«iner Lebensfähigkeit von 3 bis 5 min sind zweckmäßig, in kontinuierlichen Schneckenmischmaschinen verschiedener Konstruktionen aufzubereiten· Formstoffe mit einer Lebens-
mit fähigkeit über 5 Bin kann man in'Mischern periodischem Betrieb
bei unterschiedlichem Fassungsvermögen aufbereiten.
Zum besseren Verst811 ^äer Erfindung wird ein Beispiel angeführt·
Der kalthärtende Formstoff wird in einem Mischer mit einem Rührwerk aufbereitet. FUr die Aufbereitung einer Portion des Formstoffs «erden in den bischer 2 kg Quarzsand aufgegeben,
die als 100 Gew. Teile genommen «erden, und entsprechende Mender
gen anderen genannten Komponenten in Übereinstimmung mit der obenangeführten Rezeptur. Das Novolack-Phenolformaldehydgarz «ird vorher in einem organischen Losungsmittel aufgelöst. Sämtliche Komponenten des Formstoffs «erden innerhalb von sek durchgemischt· Danach «ird der Formstoff dem Mischer entnommen und man fertigt daraus zylinderförmige Standardprobe-
an
stücke, die einen Durchmesser von 30 mm und eine Höhe von 50 mm haben. Das Gewicht der Probestücke betrug 160 g. Die Druckfestigkeitsprüfung der hergestellten Probestücke wurde nach 0,1, 0,5t 1»3 und nach 24 Stunden nach-ihrer Herstellung durchgeführt.
Die Zusammensetzungen der aufbereiteten kalthärtenden Formstoffe sind in der Tabelle 1 und die Ergebnisse ihrer Prüfungen in der Tabelle 2 angeführt.
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'40'
Wie aas den Tatellen 1 und 2 zu sehen ist, verfügen die erfindungsgca&ßen kalthärtenden Formstoffe über hohe Festigkeitswerte· Die Lehensfähigkeit der erfindungsgenäßen Formstoffe, die in der Tabelle 1 angeführt sind, liegt im Bereich von 0,02 bis 15 min'und wird durch die Menge des, Härtebeschleunigers geregelt.
Pie Formstoffe Nr. 3 und Mr. 11 haben eine Lebensfähigkeit
von 0,06 bis 0,1 min. Der Formstoff Kr. 5 hat eine Lebensfähig-
der keit von 0,2 min. Die Lebensfähigkeit restlichen Formstoffe,
die in der Tabelle 1 angeführt sind, betrug über 1 min.
Für die Formstoffe Nr. 4, Nr. 5, Nr. 6, Nr. 10, Nr. 11 und Nr. 12 (optimale Eigenschaften) betrug die Gasdurchlässigkeit über 120 bedingte Einheiten, die Verschüttung von 0,1 bis 0,2%, die Gasbildung von 9 bis 11 cnrvg.
Die angeführten Charakteristiken der erfindungsgemäßen Formstoffe zeigen ihr"e guten technologischen Eigenschaften, «as letztenendes die Qualität der hergestellten Formen und Kerne und folglich auch die Qualität der hergestellten Gußstücke erhöht.
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Tabelle 1
Bezeichnung
der Incredien
zdn		 1 2 3 4 5 Ingredienzengehalt in Get*.Teilen 11 12
φ Hl' \
9 10		 » ■ ■
Qüarzsand 100 100 100 100 100 V 100 100 100 100 100 100 100
Iiovolack- 0,5 0,5 0,5. 1.35 1.35 1,35 5,0 5,0 5,0 1,4 1,4 1,4 ^
-Phenol-
-J fOnaaldehyd-
S Atrz ' ·
S Lösungsmittel- 0,5 0,5 0,5 1,35 1,35 1,35 5,0 5,0 5,0 - - 1,4 ,
° Afceton
S LfesungsBittel - *
Izeton
Toluol - - - - , - - - -- 1,4 1,4
Fblyisozyanat, 0,05 0,05 0,05 0,15 0,15 0,15 1,0 1,0 1,0 - 0,1 0,3
der 55% Diphenyl-
Bifethandiisozyanat ' *°
enthält . ^
Toluylendiieo- -- - · ■ - - - - ·. 0,1 - "cn
fcyanat ' ^
I
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709830/004
Tabelle 2
Zeitspanne nach der
Herstellung der Probestücke in Stunden
Druckfestigkeit der Probestücke in kp/cm2 Kr· der Ponnatoffe
11
0 #1 0 • .6 0 ,4
0 ,5 ' 1 •5 1 ,5
1 ,0 2 ,0 2 ,0
3 ,0 6 ,0 5 ,0
098: 24 ,0 8 ,5 7 ,5
ο?
O
00
(O
0,3 3,0 2,0
1,0 20,5 19,5
2,5 54,5 46,0
4,5 67.5 67,5
7,0 81,0 73.0
0,3 0,8 0,5 0,3 0,5 4,5 0,7
9,5 4,5 5,0 7,5 15,5 10,5 12,5
20,5 9,5 8,0 11,0 25,0 24,0 41,5
54,0 15,0 20,5 22,5 38,5 47,0 48,0
65,0 95,5 129.5 108,0 68,5 • 70,5 · 56,5

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1· Kalthärtender Formstoff zur Herstellung von Gießformen und Kernen, der einen feuerfesten Füllstoff, ein Polymerbindemittel, ein organisches Lösungsmittel, einen Härter und einen Härtebeschleuniger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er als Härtebeschleuniger ein Gemisch enthält, das sich aus Silikaten und Aluminaten der Erdalkali-Betalle oder aus Salzen mit Baseneigenschaften folgendem Komponentenverhältnis in Ge«· Teilen zusammensetzt: feuerfester Füllstoff 100 Bindemittel - N ov ο lack- 0,5 bis 5|O -Phenolformaldehydharz
    Harter-Polyisozyanat- 0,005 bis 1,0
    organisches Losungsmittel 0,5 bis 5,0
    Härtebeschleuniger 0,0025 bis 5,0
    2· Kalthärtender Formstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Beschleuni ger kohlensaueres Natrium in einer Menge von 0,0025 bis 0,25 Ge«. Teile enthält.
    3· Kalthärtender Formstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er als Beschleuniger Zement in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew. Teile enthält.
    4. Kalthärtender Formstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Beschleuniger Schlacke aus der Ferrochromproduktion in einer Klenge von 0,05 bis
    5,0 Ge«. Teile enthält.
    709838/0849
    ORIGINAL INSPECTED
    5· Kalthärtender Formstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Beschleuniger Nephelinschlamm in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gen. Teile enthält·
    6· Ealthärtender Formstoff nach Anspruch 1,, dadurch gekennzeichnet, daß er als Beschleuniger pulverförmigen Perlit in einer Menge von 0,05 bis 5iO Ge«»Teile enthält.
    709^38/0849
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