DE2711052C3 - Kalthärtende Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen - Google Patents

Kalthärtende Formmasse zur Herstellung von Gießformen und Kernen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine kalthärtende Formmasse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine kalthärtende Formmasse bekannt, die einen feuerfesten Füllstoff, ein Phenolformaldehydharz, Polyisocyanat. ein organisches Lösungsmittel und als Beschleuniger Oxide, Hydroxide einwertiger oder zweiwertiger Metalle, darunter auch der Erdalkalimetalle, enthäli. Weiterhin ist bekannt, daß durch basische Verbindungen insbesondere Amine. Pyridine, Chinoline die Polyisocyanatreaktion katalysiert wird. Es ist ferner aus »Kunststoff-Handbuch« Band VII. Polyurethane, Auflage 1966. Seite 101. letzter Absatz bis Seite 102. Absatz 2. bekannt, daß zur Herstellung von Elastomeren aus hochmolekularen Hydroxyl-Verbindungen und Isocyanaten als Katalysatoren Hydroxide von Alkali- und Erdalkalimetallen und basische Alkalisalze, nämlich Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Beschleuniger für kalthärtende Formmassen zur Herstellung von Gießformen anzugeben, die leicht erhältlich und preiswert sind und die Herstellung einer Formmasse mit den gewünschten Eigenschaften leicht ermöglichen.
Dies wird bei einer kalthärtenden Formmasse der eingangs angegebenen Gattung erreicht durch die im Anspruch 1 angegebene Zusammensetzung.
Die Verwendung von Zement als selbsthärtendes Bindemittel in selbsthärtenden Formmassen für Zementsandformen ist beispielsweise aus der DE-AS 15 58107 und der DE-OS 2344677 bekannt. Dabei handelt es sirh jedoch nicht um die Verwendung von Zement als Katalysator für gattungsgemäße Formmassen mit Phenolformaldehydharzen und Polyisocyanaten. Gemäß bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung kann man als Beschleuniger verschiedene Zemente in
ίο 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. Weiter kai«·-, man als Beschleuniger auch pulverförmigen Perlit in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile benutzen. Pulverförmigen Perlit erhält man bei der Erwärmung von Perlitgestein.
Die Einführung von Zement, Schlacke aus der Ferrochromproduktion oder von Nephelinschlamm sowie auch 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 feuerfesten Füllstoff kann man Quarzsand.
Olivinsand oder Disthensilimonitsand und andere feuerfeste Stoffe verwenden.
Als organisches Lösungsmittel kann man Toluol, Azeton, Dioxan. Zellosolveazetat, Alkohole und andere Lösungsmittel verwenden, die imstande sind, das
Ji Phenolformaldehydharz aufzulösen.
Die Verwendung der genannten Stoffe als Katalysator 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 der Härtungsgeschwindigkeit der Formmasse in einem umfangreichen Bereich, und zwar von 30 sek bis 30 min, dadurch erweitert sich der Anwendungsbereich der
4-, erfindungsgemäßen kalthärtenden Formmassen und kann den Forderungen verschiedener Gießereien entsprechen.
Der genannte Beschleuniger ermöglicht eine Mengenverringerung des kostspieligen Poiyisocyanats. wo·
>o durch die Kosten der erfindungsgemäßen kalthärtenden Fo. mmasse wesentlich reduziert werden. Die Verringerung der Polyisocyanatmenge in der Formmasse reduziert seine Gasbildung, dadurch wird die Qualität der Gußstücke verbessert.
ü 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
bo 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 Obereinstimmung mit der ohen 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 ΐϊ 50 mm und eine Höhe von 50 mm haben. Das Gewicht der Probestücke betrug 160 g. Die Druckfestigkeitsprüfung der hergestellten Probestücke wurde nach 0,1, 0,5, 13 und nach 24 Stunden nach ihrer Herstellung durchgeführt
Die Zusammensetzungen der aufbereiteten kalthärtenden Formmassen sind in der Tabelle 1 und die
Tabelle 1
Ergebnisse ihrer Prüfungen in der Tabelle 2 angeführt.
Wie aus den Tabellen 1 und 2 zu sehen ist, verfugen 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. 2 und Nr. 8 haben eine Topfzeit von 0,06 bis 0,1 min. Die Formmasse Nr. 3 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. 3, Nr. 4, Nr. 7 und Nr. 8 (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
Bezeichnung der Bestandteile Bestandteile in Gew.-Teilen 1 2 3 Formmassen 4 5 5 6 7 7 8 8
Nr. der ] 2 3 100 too 100 100 100
1 100 100 135 5,0 5,0 1.4 1,4
Quarzsand 100 0,5 1,35
Novolack-Phenolformaldehydharz 0,5 1,35 5,0 5,0 — —
Lösungsmittel 0,5 1,35
Azeton 0,5
Lösungsmittel — — — 1,4 1,4
50% Azeton — — 0,15 1,0 1,0 — 0,1
50% Toluol — 0.05 0.15
Polyisocyanat, der 55% Diphenylmethan- 0,05 - - - 0,1 -
diisocyanat enthält - - - — - - -
Toluylendiisocyanat - - - — 5,0 — — —
Doppeikohlensaures Natrium - - 1.0 0,2 — 5,0 — —
Zement 0,05 0,05 - - - - 0,5 -
Ferrochromschlacke — - - — - — — 2,0
Nephelinschlamm - — —
Perlit —
Tabelle 2 in kp/cm2
Zeitspanne nach Druckfestigkeit der Probestücke
Qcr nersiciiung
der Probestücke Nr. der Formmassen		 6
in Stunden 4
0.4
1,5
2,0
5,0
7,5
0,3
1,0
2,5
4,5
7,0
2,0
19,5
46,0
67,5
73,0
0,5
5,0
8,0
20,5
129.5
0,3
7.5
11,0
22,5
108,0
0,5
15,5
25,0
38,5
68,5
4,5
10,5
24,0
47,0
70,5

Claims (5)

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, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:
100 Gewichtsteile feuerfesten Füllstoff,
0,5 bis 5,0 Gewichtsteile Novolak-Phenolformaldehydharz,
0,005 bis 1,0 Gewichtsteile Polyisocyanat,
0,5 bis 5,0 Gewichtsteile organisches Lösungsmittel,
0,0025 bis 5,0 Gewichtsteile eines Gemisches aus Silikaten und Aluminaten der Erdalkalimetalle als Beschleuniger.
2. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger Zement in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält.
3. 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.
4. Kalthärtende Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Beschleuniger Nephelinschlamm in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gew.-Teile enthält.
5. 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.
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