DE2711052B2 - Kalthärtende Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen - Google Patents

Kalthärtende Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen

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    • C08G18/542—Polycondensates of aldehydes with phenols

Description

100 Quarzsand 100
0,5 bis 5,0 Phenolformaldehydharz 0,5
0,005 bis 1,0 Lösungsmittel 0,7
0,5 bis 5,0 Polyisocyanat 0.8
0,0025 bis 5,0 ,„ Beschleuniger 0,05
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gießereiwesen, insbesondere auf Zusammensetzungen kalthärtender Formmassen zur Herstellung von Gießformen und Kernen.
Gießformen und Kerne sind bei der Herstellung von Erzeugnissen aus Metallegierungen durch Gußverfahren erforderlich.
Die Zusammensetzung kalthärtender Formmassen 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.
Eine der aussichtsreichsten Richtungen in der Technologie der Herstellung von Gießformen und Kernen ist der Prozeß ihrer Herstellung aus kalthärtenden Formmassen, die ein Polymerbindemittel enthalten.
Die Technologie der Herstellung von Gießformen und Kernen, die auf der Anwendung von kalthärtenden Formmassen beruht, sichert eine präzise Einhaltung der Konfiguration und Abmessungen und eine hohe Jedoch sind die obengenannten Beschleuniger hochtoxische Stoffe, die einen äußerst unangenehmen Geruch haben und deswegen Schwierigkeiten bei der Arbeit hervorrufen. Außerdem sind Pyridinverbindun-
gen kostspielig.
Bekannt ist ferner eine kalthärtende Formmasse, die einen feuerfesten Füllstoff, ein Phenolformaldehydharz, Polyisocyanat, ein organisches Lösungsmittel und als Beschleuniger Oxide, Hydroxide einwertiger oder
zweiwertiger Metalle, darunter auch der Erdalkalimetalle, enthält, wie der JP-PS 39 813 zu entnehmen ist.
Die physikalisch-mechanischen Kennwerte dieser Formmasse bedürfen jedoch 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 ist die Entwicklung einer kalthärtenden Formmasse, die zur Herstellung von Gießformen und Kernen bestimmt ist und die eine Verringerung der Kosten erzielen, die Arbeitsbedingun-
gen verbessern und hohe Festigkeitswerte erreichen läßt
Es hat sich somit die Aufgabe gestellt, einen Beschleuniger zu finden, der die Aufbereitung der genannten Formmasse vereinfacht und der gut zugäng-
lieh und preiswert ist.
Diese Aufgabe wird bei einer kalthärtenden Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen, die einen feuerfesten Füllstoff, ein Phenolformaldehydharz, Polyisocyanat, ein organisches Lösungsmittel und einen
Beschleuniger enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese als Beschleuniger ein Gemisch enthält, das sich aus Silikaten und Aluminaten der Erdalkalimetalle oder aus Salzen mit Baseneigenschaften und sie sich aus folgendem Komponentenverhältnis in Gew.-Teilen
zusammensetzt:
Feuerfester Füllstoff 100
Novolak-Phenolformaldehydharz 0,5 bis 5,0
Polyisocyanat 0,005 bis 1,0
Organisches Lösungsmittel 0,5 bis 5,0
Beschleuniger 0,0025 bis 5,0
Die erfindungsgemäße kalthärtende Formmasse hat erhöhte Festigkeitswerte und verbessert die Qualität
der aus ihr hergestellten Gießformen und Kerne.
Erfmdungsgemäß kann man als Beschleuniger verschiedene Zemente in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile verwenden. Man kann auch Schlacken verwenden, die bei der Ferrochromproduktion hergestellt worden sind, in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile oder Nephelinschlamm in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile, der ein Abfallprodukt bei der Produktion von Aluminiumoxid ist Das gibt die Möglichkeit, das genannte Abfallprodukt zu verwerten.
Erfindungsgemäß kann man als Beschleuniger auch pulverförmigen Perlit in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile benutzen. Pulverförmigen Perlit erhält man bei der Erwännung von Perlitgesteia
Die Einführung von Zement, Schlacke aus der Ferrochrcmproduktion oder von Nephelinschlamm sowie aucii von Perlit in die Zusammensetzung der kalthärtenden Formmasse für Gießformen und Kerne vereinfacht und verbilligt die Aufbereitung der genannten Formmasse, da die genannten Komponenten sich leicht dosieren lassen und gut erhältlich sind.
Als Salze mit Baseneigenschaften verwendet man Natrium-, Kalium-, Kalzium-, Magnesium-, Bariumkarbonat, Natriumazetat, Kaliumzitrat und andere geeignete Salze. All diese Stoffe sind ebenfalls gut erhältlich und lassen sich während der Aufbereitung der Formmasse leicht dosieren.
Als feuerfesten Füllstoff kann man Quarzsand, Olivinsand oder Disthensilimonitsand und andere feuerfeste Stoffe verwenden. jo
Als organisches Lösungsmittel kann man Toluol, Azeton, Dioxan, Zellosolveazetat, Alkohole und andere Lösungsmittel verwenden, die imstande sind, das Phenolformaldehydharz aufzulösen.
Die Verwendung der genannten Stoffe als Katalysa- » tor vereinfacht die Technologie der Aufbereitung der kalthärtenden Formmasse, da sie sich leicht dosieren und fördern lassen und die Arbeitsbedingungen verbessern, da die genannten Stoffe nicht toxisch sind.
Der erwähnte Beschleuniger ermöglicht die Regelung w der Härtungsgeschwindigkeit der Formmasse in einem umfangreichen Bereich, und zwar von 30 sek bis 30 min, dadurch erweitert sich der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen kalthärtenden Formmassen und kann den Forderungen verschiedener Gießereien ■»> entsprechen.
Der genannte Beschleuniger ermöglicht eine Mengenverringerung des kostspieligen Polyisocyanats, wodurch die Kosten der erfindungsgemäßen kalthärtenden Formmasse wesentlich reduziert werden. Die Verringerung der Polyisocyanatmenge in der Formmasse reduziert seine Gasbildung, dadurch wird die Qualität der Gußstücke verbessert.
Zur industriellen Herstellung von Gießformen und Kernen aus den erfindungsgemäßen Formmassen kann man verschiedene Typen der bekannten Ausrüstung in Abhängigkeit von der Topfzeit der erfindungsgemäßen Formmasse benutzen, die im Bereich von 0,12 bis 15 min liegt
Die Formmassen mit einer Topfzeit bis 0,1 min können mit handelsüblichen Anlagen aufbereitet und verwendet werden. Formmassen mit einer Topfzeit von 3 bis 5 min sind zweckmäßig in kontinuierlichen Schneckenmischmaschinen verschiedener Konstruktionen aufzubereiten. Formmassen mit einer Topfzeit über 5 min kann man in Mischern mit periodischem Betrieb bei unterschiedlichem Fassungsvermögen aufbereiten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird ein Beispiel angeführt
Die kalthärtende Formmasse wird in einem Mischer mit einem Rührwerk aufbereitet Für die Aufbereitung einer Portion der Formmasse werden in den Mischer 2 kg Quarzsand aufgegeben, die als 100 Gew.-Teile genommen werden, und. entsprechende Mengen der anderen genannten Komponenten in Übereinstimmung mit der oben angeführten Rezeptur. Das Novolak-Phenolformaldehydharz wird vorher in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst. Sämtliche Komponenten der Formmasse werden innerhalb von 10 sek durchgemischt Danach wird die Formmasse dem Mischer entnommen, und man fertigt daraus zylinderförmige Standardprobestücke an, die einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 50 mm haben. Das Gewicht der Probestücke betrug 160 g. Die Druckfestigkeitsprüfung der he: gestellten Probestücke wurde nach 0,1, 0,5, 1,3 und nach 24 Stunden nach ihrer Herstellung durchgeführt
Die Zusammensetzungen der aufbereiteten kalthärtenden Formmassen sind in der Tabelle 1 und die Ergebnisse ihrer Prüfungen in der Tabelle 2 angeführt.
Wie aus den Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, verfügen die erfindungsgemäßen kalthärtenden Formmassen über hohe Festigkeitswerte. Die Topfzeit der erfindungsgemäßen Formmassen, die in der Tabelle 1 angeführt sind, liegt im Bereich von 0,02 bis 15 min und wird durch die Menge des Beschleunigers geregelt.
Die Formmassen Nr. 3 und Nr. 11 haben eine Topfzeit von 0,06 bis 0,1 min. Die Formmasse Nr. 5 hat eine Topfzeit von 0,2 min. Die Topfzeit der restlichen Formmassen, die in der Tabelle 1 angeführt sind, betrug über 1 min.
Für die Formmassen 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 cmVg.
Die angeführten Charakteristiken der erfindungsgemäßen Formmassen zeigen ihre guten technologischen Eigenschaften, was letzten Endes die Qualität der hergestellten Formen und Kerne und folglich auch die Qualität der hergestellten Gußstücke erhöht.
Tabelle 1 Bestandteile in Gew.-Teilen
Nr. der Formmassen		 2 3 4 5 6 7 g 9 10 Π 12
Bezeichnung
der Bestandteile		 1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
100 0,5 0,5 1,35 1,35 1,35 5,0 5,0 5,0 1,4 1,4 1,4
Quarzsand 0,5
Novolack-Phenol-
formaldehydharz
5 27 Bestandteile in Gew.-Teilen 0,05 _ 4 Formmassen 5 2,0 11 6 0,3 052 • - ,0 0,2 7 0,8 7 8 0,5 6 8 0,3 9 10 0,5 - Π Π 12
- - 19,5 9,5 - 4,5 5,0 7,5 - - 4,5
Fortsetzung Nr. der Formmassen _ _ _ 1,35 2 3 4 46,0 20,5 - 9,5 5,0 8,0 5,0 11,0 5,0 - - 10,5 1,4
Bezeichnung 1 1 3 0,4 0,3 3,0 67,5 54,0 - 15,0 20,5 22,5 24,0
der Bestandteile 1,5 1,0 20,5 73,0 65,0 95,5 129,5 108,0 47,0
0,5 0,5 0,5 - 2,0 2,5 54,5 - - 1,4 1,4 70,5 -
0,15 5,0 4,5 67,5 5 6 1,0 1,0 1,0 - 0,1 0,3
Lösungsmittel 7,5 7,0 81,0 10
Azeton - - 1 ,35 1,35 0,5
Lösungsmittel 0,05 0,05 0,05 15,5
50% Azeton - - - 0,1 25,0 - —
50% Toluol 0,025 - 0,25 - — _ 38,5 _ _
Polyisocyanat, der 0 ,15 0,15 68,5
55% Diphenyl- - - - - 5,0 - - -
methandiisocyanat 0,0025 - - - - 5,0 - -
enthält - - - - -
Toluylendiisocyanat 0,05 - - - - 2,0 -
Doppelkohlensaures - - - — - 0,25
Natrium
Zement Zeitspanne Druckfestigkeit der Probestücke in kp/cm2 1
Ferrochromschlacke nach der Her -
Nephelinschlamm stellung der Nr. der -
Perlit Probestücke -
Kalziumkarbonat in Stunden 1 — 9 12
Tabelle 2 0,1 0,6 0,7
0,5 1,5 12,5
1,0 2,0 41,5
3,0 6,0 48,0
24,0 8,5 56,5

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Kalthärtende Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen, die einen feuerfesten Füllstoff, als Bindemittel ein Phenolformaldehydharz, ein organisches Lösungsmittel, als Härter ein Polyisocyanat und einen Beschleuniger enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger ein Gemisch enthält, das sich aus Silikaten und Aluminaten der Erdalkalimetalle oder aus Salzen mit Baseneigenschaften und sie sich aus folgendem Komponentenverhältnis in Gew.-Teilen zusammensetzt:
Feuerfester Füllstoff
Novolak-Phenolformaldehydharz
Polyisocyanat
Organisches Lösungsmittel
Beschleuniger
2. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger kohlensaures Natrium in einer Menge von 0,0025 bis 0,25 Gew.-Teile enthält
3. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger Zement in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält.
4. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger Schlacke aus der Ferrochromproduktion in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält
5. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger Nephelinschlamm in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält
6. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger pulverförmigen Perlit in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält.
10
Qualität der Oberfläche von Gußstücken und schafft ausgezeichnete Voraussetzungen zur Automatisierung und Mechanisierung der Produktion.
Die bekannten kalthärtenden Formmassen, die zur Herstellung von Gießformen und Kernen verwendet werden, enthalten einen feuerfesten Füllstoff, z.B. Quarzsand, ein Bindemittel, z. B. ein Novolak-Phenolformaldehydharz, einen Härter, z. B. ein Polyisocyanat, ein organisches Lösungsmittel und einen Beschleuniger. Als Beschleuniger verwendet man Pyridinverbindungen: Pyridin, Phenylpyridin, 2-Methylpyridin, Chinolin u.a.m. wie in der US-PS 37 02316 beschrieben ist Dabei hat die Formmasse folgende Zusammensetzung der Komponenten in Gew.-Teilen:
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