DE2750294C2

DE2750294C2 - Bindemittellösung

Info

Publication number: DE2750294C2
Application number: DE2750294A
Authority: DE
Inventors: Raymond Douglas George; John Birmingham Stevenson
Original assignee: Foseco International Ltd
Current assignee: Foseco International Ltd
Priority date: 1976-11-11
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1984-08-30
Also published as: SE7712621L; MX147520A; CA1099854A; DE2750294A1; NL7712461A; NL183135C; ES464063A1; JPS5439327B2; AR215273A1; AU509697B2; FR2370537B1; AU3057677A; ATA809877A; TR20291A; AT368730B; US4194918A; GB1566417A; IN149364B; SE438798B; NL183135B

Description

Die Erfindung betrifft eine Bindemittellösung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die sich Insbesondere 2" zur Verwendung bei der Herstellung von Metallgußformen und -kernen eignet.

Es !st allgemein üblich, bei der Herstellung von Formen und Kernen für den Metallgut uls Bindemittel für

«der« Sand wäßrige, Alkallsilikat enthaltende Lösungen, Insbesondere Natriumsilikatlösungen zu verwenden.

,Diese Lösungen enthalten üblicherweise 40 bis 50 Gew.-96 Natriumslllkat mit einem SIO2: NajO-Verhältnls von i,0:1 bis 3,0:1. Nach einem solchen Verfahren wird die Natrlumslllkatlösung mit Sand vermischt und das s erhaltene Gemisch zu Formen oder Kernen verformt. Anschließend wird gasförmiges Kohlendloxid durch die Form oder den Kern geblasen, so daß aufgrund der chemischen Reaktion zwischen dem Natriumslllkat und

dem Kohlendloxid eine gebundene Form oder ein gebundener Kern entsteht. Nach einem anderen Verfahren ™

wird ein sogenannter Härter, der z. B. aus einem Gemisch von Diacetln und Trlacetln bestehen kann, mit dem I

-Natriumsilikat und dem Sand vermischt, worauf das Gemisch zu einer Form oder einem Kern geformt wird, der j

beim Stehen infolge der chemischen Reaktion zwischen dem Härter und dem Natriumslllkat aushärtet. |

Ein Nachteil dieser beiden Verfahren besteht darin, daß sich die Formen und Kerne nach dem Guß nur |

schwer zerbrechen lassen, um sie von den erstarrten Gußstücken zu lösen und zu entfernen. Dies kann bei ψ

Kernen mit komplizierter Form oder auch, wenn die Formen und Kerne zur Herstellung von Gußstücken aus I

Metallen Verwendung finden, die bei hohen Temperaturen gegossen werden, z. 3. beim Stahlguß, sehr nachtel- §

Hg sein. Man hat daher schon zahlreiche Vorschläge gemacht, dem Gemisch aus Sand und Natriumslllkat

bestimmte Stoffe, d. h. sogenannte Zerfailförderer, zuzusetzen, die das Zerbrechen der Sandformen und -kerne |

nach dem Guß erleichtern. ^J

Zu diesen Zerfallförderern gehören verschiedene Kohlehydrate sowie kohlehydrathaltige Stoffe, wie Cellulosederivate, Stärken und Zucker, z. B. Saccharose und Dextrose.

So sind in der DE-OS 15 08 634 Bindemittel beschrieben, die Alkallslllkate und organische Polyhydroxyverbindungen, nämlich Zuckerarten, wie Glucose, Fruktose und Saccharose, verschiedene Mono-, Dl-, TrI- und Tetrasaccharide oder mehrwertige Alkohole, z. B. Sorbit enthalten.

Bindemittel, die ein Alkallsilikat und ein Disaccharid sowie Sorbit enthalten, sind In der US-PS 2905 563 angegeben. Ferner sind aus der GB-PS 12 99 779 Bindemittel bekannt, die Alkallslllkate und einen Glykanollgosaccharide enthaltenden Stärkesirup enthalten. f|

In solchen Bindemitteln hat man auch schon Kohlehydrate mit verringerter reduzierender Wirkung eingesetzt, vgl. DD-PS 36 632 und DE-AS 11 05 566.

Bei der Herstellung von Papierwaren verwendete Bindemittel können nach der US-PS 34 33 691 ein Alkallsllikat und ein mit Borat behandeltes Dextrin enthalten. Dieses Dextrin wird durch Zugabe eines Alkallborats zu einer wäßrigen Dextrindispersion, d. h. einem durch Hydrolyse von Stärke gebildeten kolloidalen Gemisch hergestellt. Die erhaltene Zusammensetzung Ist In Wasser sehr wenig löslich und läßt sich nur schwer handhaben, well sich das Dextrin von den übrigen Bestandteilen trennt und aufschwimmt. Wird das Aufschwimmen des Dextrins durch den Zusatz von Quellton verhindert, ist die entstehende Zusammensetzung äußerst viskos, vgl. US-PS 37 67 440. Sie würde sich nicht zur Verwendung als Bindemittel für Formsand eignen.
Weiterhin ist es aus der GB-PS 13 09 6C6 bekannt, als Bindemittel für Formsand eine Alkallsilikatlösung zu verwenden, der ein nomogenes, flüssiges, polymeres Kondensationsprodukt zugesetzt Ist, das durch gemeinsames Erhitzen eines reduzierenden Zuckers mit Harnstoff und Formaldehyd gebildet wird, wobei Borax zur j§ Einstellung des pH-Wertes verwendet werden kann. Das Borax kann auch dem die wäßrige Alkallsilikatlösung und den Zusatz enthaltenden Formsand zugesetzt werden. Die empfohlene Menge an Alkallslllkat und Zusatz beträgt 3 bis 12 Gew.-%. Diese Menge 1st zu hoch, um das Borax in der Alkallsilikatlösung wirksam zu lösen. Wenn jedoch das Borax in niedrigeren Konzentrationen zur Einstellung des pH-Wertes verwendet wird, ist es nur dann nützlich, wenn es den Bestandteilen des Zusatzes zugefügt wird. Hinzu kommt, daß das Kohlehydrat bei der Kondensationsreaktion seine Eigenschaften als Kohlehydrat verliert.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Bindemittellösungen zur Verfügung zu stellen, die bei der Herstellung von Gußformen oder -kernen gegenüber den bekannten Bindemitteln eine Reihe von Vorteilen aufweisen.

Diese Aufgabe wird mit einer Bindemittellösung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind In den UnieransprUchen 2 bis 4 angegeben.

Wenn die mit den erflndungsgemüßen Blndemlttellüsunger. necgestellten Formen und Kerne durch Hindurchblasen von Kohlendioxid gehärtet werden, genügt eine kürzere Begasungszelt als bisher, was zu einer Einsparung an kohlendioxid führt und gleichzeitig die Gefahr des »Überbegasens« vermindert. Darüber hinaus zeigen die Formen und Kerne unmittelbar nach dem Begasen und Lagern unter trockenen oder feuchten Bedingungen erhöhte Festigkeit, ohne daß die »Bruchu-Elgenschaften, d. h. das Zerstören und Lösen der Formen und Kerne nach dem Erstarren des Gußmetalls beeinträchtigt wird.

Sowohl bei einer Aushärtung mit Kohlendloxid als auch bei chemischer Härtung kann die Menge an Natriumslllkat gegenüber der bisher erforderlichen verringert werden. Da nicht nur die Brucheigenschaften des mit Natriumsilikat gebundenen Sandes als auch das Oberflächenfinish der Metallgußstücke durch den Natriumoxid- in gehalt des Natrlumslllkatblndcmitteis beeinträchtigt werden, '.rat eine Verminderung der Natriumsilikatmenge nicht nur wirtschaftliche Vorteile, sondern führt auch zu besseren Brucheigenschaften der Form und einem verbesserten Oberflächenfinish der Metallgußsiücke. Außerdem läßt sich, wenn der Natrlumoxldgehalt des Sandes nach dem Guß niedriger Ist, der Sana leichter für eine erneute Verwendung aufarbeiten.

Das bevorzugte Aikaltsillkat Ist Natriumsilikat. Das SiO₂ : Na₂O-Verhältnls des Natrlumsillkats kann In weiten Grenzen variieren, z. B. zwischen 2,0:1 und 3,5 :1, doch werden Natrlumslllkate mit einem Verhältnis von 2,0 : 1 bis etwa 2,5 : 1 bevorzugt.

Es können auch Gemische von zwei oder mehreren Kohlenhydraten und Salzen verwendet werden, die zwei oder mehrere de·· angegebenen Anlonen von Sauerstoffsäuren freisetzen.

Das gewünschte Anion kann In Form eines Borat-, Stannat-, Germanat-, Teilurit- oder Arsenltsalzes zugefügt 20, . roder In situ durch Umsetzung der entsprechenden Säure oder des entsprechenden Oxids mit zugegebenem ,,Alkali oder dem Im Alkalisilikat enthaltenen Alkall gebildet werden. **

/i Beispiele für geeignete Salze sind Natriummetaborat, Natriumtetraborat, Natrlumpentaborat, Natrlumgerma- j X

,'pat, Natrlumstannat, Natrlumtellurlt und Natriumarsenlt. Von den Salzen des Zinns, Tellurs und Arsens %

werden die Stannate, Tellurlte und Arsenite bevorzugt. Besonders vorteilhaft sind die Alkallborate, da sie leicht verfügbar und preiswert sind.

Beispiele für die Umsetzung In situ sind die Umsetzung von Borsäure oder Boroxid mit einem Alkall, z. B.

dem Alkall des Alkallsilikats, sowie die Umsetzung von Germaniumdioxid mit einem Alkali. '

Es ist klar, daß es für jedes gegebene Kohlehydrat eine oder mehrere Anlonen gibt, die zu optimalen Ergeb- {

hissen führen und die dementsprechend bevorzugt ausgewählt werden.

Die Einarbeitung des Bindemittels kann In der V/eise erfolgen, daß man dem felnteillgen Material die wäßrige Alkallsilikatlösung, die wäßrige Kohlehydratlösung und die Salzlösung jeweils getrennt zufügt oder zwei der Lösungen oder alle drei vorher miteinander vermischt. Ein Vormischen des Salzes mit der wäßrigen Kohlehydratlösung oder der wäßrigen Alkallslllkatlösung bei getrennter Zugabe des dritten Bestandteils oder ein Vormischen aller drei Bestandteile wird bevorzugt. Die für die Herstellung des Bindemittels gewählte Arbeltswelse /!hängt bis zu einem gewissen Grade vom jeweils verwendeten Kohlehydrat ab, da bestimmte Kohlehydrate, z. B. ,Kohlehydrate mit einem Gehalt an reduzierenden Zuckern mit Alkallslllkaten reagieren und deshalb mit dem 'Älkallslllkat nicht vorher vermischt und gelagert werden können. Wenn das Kohlehydrat und das Alkalisilikat nicht vorgemischt werden kC-nnen, kann es günstig sein, einen Teil des Salzes Im Alkallsilikat zu lösen und einen anderen Teil In der wäßrigen Kohlehydrailösung.

Der Mindestgehalt an den angegebenen Anlonen Hegt bei 0,1 Gew.-%, bezogen auf das w3ßrlge Bindemittel, während der Höchstgehalt durch die Löslichkeit des entsprechenden Salzes In der wäßrigen Blndemittelzusammensetzung bestimmt wird und deshalb erheblich schwanken kann. Salzgehalte bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das wäßrige Bindemittel, sind typisch.

Vorzugswelse reicht die vorhandene Menge Anion aus, um praktisch das gesamte vorhandene Kohlehydrat komplex zu binden.

Die bevorzugten Bindemittel enthalten 26 bis 45 Gew.-% AlkaHsillkat, 3 bis 27 Gew.-% Kohlehydrat und 0,5 bis 2,0 Gew.-% des bzw. der genannten Salze.

Die jeweilige Zusammensetzung für eine bestimmte Kombination aus Älkallslllkat, Kohlehydrat und Anion hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der Art des Kohlehydrats, der gegenseitigen Löslichkeit der drei Bestandteile, dem Alkalioxid: SlOi-Verhältnls im Älkallslllkat und der Art des Anions.

Das Bindemittel kann neben den genannten drei wesentlichen Bestandteilen weitere Bestandteile enthalten, vorzugsweise in verhältnismäßig geringen Mengen, z. B. Farbzusätze oder an sich bekannte Zusätze zur Verbesserung der Oberfläche der Metallgußstücke.

Die erfindungsgemäßen Bindemittel eignen sich zum Binden der verschiedensten feintelligen Materialien, Insbesondere jedoch zum Binden felntelllger keramischer Stoffe, wie von Quarz-, Olivin-, Chromit- und Zirkonsand zur Herstellung von Gußformen oder -kernen. Nach der Herstellung können die Formen oder Kerne durch Einleiten von gasförmigen Kohlendloxid oder durch ein chemisches Härtungsmittel für das Alkalisilikat gehärtet werden, z. B. durch Zugabe einer Mischung von Glycerlnacetaten zum Bindemittel vor der Herstellung der Formen oder Kerne.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1
Es wurden drei Bindemittel wie folgt hergestellt:

1. 20 Gew.-96 hydrierter Stärkehydrolysatslrup (ein Gemisch aus Glykanlten, Glykanltderlvaten von Oligosaccharides reduzierten Monosaccharlden und reduzierten Dlsaccharlden) aus Kartoffelstärke mit einem

IO

IS

20

Dextroseäqulvalenl von etwa 30 vor der Hydrierung und "on etwa 0,005 nach der HyJrlerung sowie einem Stärkehydrolysatgehalt von 65 Gew.-% wurden mit 80 Gew.-M einer wäßrigen, 46 Gew.-%-Igen Natrlumslllkatlüsung mit einem SlO₇: Na₂O-Verhältnis von 2,4:1 vermischt.

2, 10 Gew,-% wasserhaltiges Natriummetaborat wurden In 100 Gewichtstellen des obigen Stärkehydrolysatslrups gelost 20 Gew.-% der so erhaltenen Lösung wurden mit 80 Gew.-% der für die Herstellung des Bindemittels 1 verwendeten Natrtumslllkatlösung vermischt.

3. 7,5 Gew.-% wasserfreies Natrlumtstraborat wurden In 100 Gewichtstellen des obigen "ütärkehydroiysatslrups gelöst. 20 Gew.-% der erhaltenen Lösung wurden mit 80 Gew.-% der für die Herstellung des Bindemittels 1 verwendeten Natriumsilikatlösung vermischt.

Aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen dem Stärkehydrolysat und dem Natrlummetauorat bzw. dem Natrlumietraborat trat eine Vlskosliätserhöhung des Stärkehydrolysatslrups ein, so daß die Bindemittel 2 und 3 eine hi".h<*re Viskosität aufwiesen als das Bindemittel 1. Um Einflüsse der BlndemlUelvlskositäl auf die Testergebnisse auszuschließen, wurde die Viskosität der Bindemittel mil Wasser einheitlich auf 120OcP, gemessen mit einem Brookfleld LVF-Viskos!meter, eingestellt.

3,5 Gewlchtsteiie der jeweiligen Bindemittel wurden mit 100 Gewichtstellen Quarzsand (AFS-Felnhelt Nr. 44) vermischt. Die Sand/Bindemlttelgemlsche wurden anschließend zur Herstellung von standardisierten AFS-Zyllnderkernen mit einer Höhe von 50 mm und einem Jurrhmesser von 50 mm verwendet. Die Kerne wurden unterschiedlich lange bei 25° C, mit Kohlendloxidgas bei einem Leitungsdruck von 0,36 bar und einer Strömungsgeschwindigkeit von 5,5 l/M.'n. begast.
ι Die DrucKfestlgkeitswerte der so erhaltenen Testzylinder wurden anschließend gemessen

•Tu

25

an Proben unmittelbar (d. h. innerhalb von 10 Sekunden) nach der Begasung,

(b) an Proben nach 24stündlger Lagerung unter einer verhältnismäßig trockenen Laboratoriumsatmosphäre,

(c) an Proben nach 2-tstündlger Lagerung unter feuchten Bedingungen (relative Feuchtigkeit 9056 bei 25 bis 27" C).

Die erhaltenen Ergebnisse sind In der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Begasungszeit, Sek.

Druckfestigkeit, bar
5 10

20

30

60

Bindemittel 1

40

45

^Bindemittel 2

!Bindemittel 3

nach Begasung 1,9 3,2 6,5 8,1 10,4 11,2

trockene Lagerung 22,7 16,5 15,3 10,0 6,0 5,2

feuchte Lagerung 11,8 10,0 8,4 9,3 7,7 8,2

nach Begasung 2,0 3,7 7,3 10.2 13,7 14,2

trockene Lagerung 33,0 30,4 20,6 15,8 13,1 10,1

feuchte Lagerung 15,5 14,8 12,9 10,0 8,6 8,0

nach Begasung 3,4 5,9 9,9 13,1 14,9 15,2

trockene Lagerung 36,8 31,7 23,7 18,1 13,8 12,5

feuchte Lagerung 17,7 17,7 14,1 10,0 8,7 8,7

50

55

60

65

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Begasungszelt nicht nur die Festigkeit unmittelbar nach der Begasung, sondern auch die Festigkeit nach 24stündiger Lagerung beeinflußt. Zur Erzielung einer Festigkeit von 7,2 bar unmittelbar nach der Begasung unter Verwendung des Bindemittels 1 Ist eine Begasungszeit von ungefähr 25 Sekunden erforderlich, während eine Festigkeit von etwa 12,2 bar nach 24stünJiger trockener Lagerung erreicht wird.

Im Vergleich dazu erfordert das Bindemittel 7 für eine Festigkeit von 7,3 bar 20 Sekunden und führt zu einer Festigkeit von ungefähr 20,8 bar nach 24stündiger trockener Lagerung, während das Bindemittel 3 für eine Festigkeit von 7,3 bar nur etwa 15 Sekunden erfordert und nach 24stündiger trockener Lagerung eine Festigkeit von 26,9 bar ergibt.

Die Verwendung der Bindemittel 2 und 3 ermöglicht somit eine Einsparung von Kohlendioxid und ergibt bessere Festigkeitswerte sowohl nach trockener als nach feuchter Lagerung.

Beispiel 2

Das Bindemittel 4 wurde wie folgt hergestellt:

10 Gewichtsteile Natrlumstannat wurden in 9 Gewichtstellen Wasser dlspergiert. Die gebildete wäßrige Dispersion wurde mit 100 Gewichtsteilen des Stärkehydrolysatslrups vermischt, der zur Herstellung des Bindemittels 1 in Beispiel 1 verwendet worden war. Die Viskosität des Stärkehydrolysatslrup/Natriumstannatgemlsches betrug 2000 cP. 20 Gew.-% des Gemisches wurden mit 80 Gew.-% der Natriumsilikatlösung vermischt, die In Beispiel 1 zur Herstellung des Bindemittels 1 verwendet worden war. Dann wurde mit Wasser die Viskosität

des Gemisches auf 1470 cP erniedrigt.

Das Bindemittel 4 wurde mit dem Bindemittel 1 unter Anwendung der Testbedingungen des Beispiels 1 verglichen. Die Begasungstemperatur betrug 25,0 bis 25° C, die Lagerung unter trockenen Bedingungen erfolgte bei 22 bis 23° C bei einer relativen Feuchtigkeit von 52 bis 56% und die Lagerung unter feuchten Bedingungen bei 90 bis 95% relativer Feuchtigkeit und 23 bis 24° C.

Unter diesen Testbedingungen erforderte das Bindemittel 1 eine Begasungszeit von 21 Sekunden zur Erzielung einer Festigkeit von 7,2 bar unmittelbar nach dem Begasen, während das Bindemittel 4 nur 17,5 Sekunden erforderte. Die erreichbaren Höchstfestlgkeltswerte und die Festigkelten nach trockener und feuchter Lagerung waren für beide Bindemittel ähnlich, obwohl das Bindemittel 4 weniger an tatsächlichem Bindemittel enthielt als das Bindemittel 1. Aufgrund des niedrigeren tatsächlichen Blndemlttelgehaltes wird mit dem Bindemittel 4 Im Vergleich zum Bindemittel I weniger Natriumoxid In den Formsand eingeschleppt.

Beispiel 3

Zwei Bindemittel wurden wie folgt hergestellt:

5. 20 Gew.-% eines hydrierten Stärkehydrolysatslrups aus Malsstärke wurden mit 80 Gev/.-% einer wäßrigen Natriumsilikatlösung mit einem SiO₂: Na₂O-Verhältnis von 2,2: 1 und einer Viskosität von 770 cP (gemessen mit einem Brookfield RVF-Viskosimeter) vermischt.

Der hydrierte Stärkehydrolysatslrup hatte ein Dextroseäquivalent von etwa 33 vor der Hydrierung und von weniger als 0,2 nach Hydrierung.

Der Feststoffgehalt des Sirups war mit Wasser von 7i Gew.-% auf 68 Gew.-% erniedrigt worden, bevor der Sirup mit der Natriumsilikatlösung vermischt wurde.

6. 7,5 Gewichisieiie wasserfreies Natriumtetraborat wurden In 100 Gewichtsteilen des obigen Stärkehydrolysatslrups gelöst. Der Feststoffgehalt des Sirups war zuvor mit Wasser von 75 auf 68 Gew.-% erniedrigt worden. 20 Gew.-% der gebildeten Lösung wurden mit 80 Gew.-% der obigen Natriumsilikatlösung vermischt.

Die Viskosität der beiden Bindemittel v/urde durch Zugabe von Wasser auf 77OcP (gemessen mit einem Brookfieldt LVF-Viskoslmeter) eingestellt.

Das Bindemittel 6 wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 Im Vergleich zum Bindemittel 5 getestet. Die Begasungstemperatur lag bei 20,5 bis 21,5° C. Die trockene Lagerung erfolgte bei 19 bis 22° C bei einer relativen Feuchtigkeit von 47 bis 51%, die feuchte Lagerung bei einer relativen Feuchtigkeit von 90 bis 95% bei 21°C.

Die erhaltenen Ergebnisse sind In der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Begasungszeit, S^k.

Druckfestigkeit, bar
5 10

20

30

60

Bindemittel 5 nach Begasung - 2,15 4,16 5,59 7,82 9,75

trockene Lagerung 46,6 26,6 20,9 14,6 8,46 6,88

feuchte Lagerung 9,97 11,0 8,68 6,88 6,1 5,45

Bindemittel 6 nach Begasung - 2,44 5,66 8,46 11,8 13,9

trockene Lagerung 56,6 45,2 32,9 25,7 15,6 9,97

feuchte Lagerung 15,1 13,1 13,1 10,7 8,96 9,46

Das Bindemittel 6 war dem Bindemittel 5 hinsichtlich der Begasungszeit und der erreichten Festigkeit Oberlegen. Die Kerne mit dem Bindemittel 6 zeigten auch bessere Lagerungseigenschaften unter trocken sowie feuchten Bedingungen. Zur Erzielung einer Festigkeit unmittelbar nach der Begasung von 7,2 bar bei Verwendung des Bindemittels 5 waren 47 Sekunden notwendig, während bei Verwendung des Bindemittels 6 schon 24 Sekunden ausreichten. Bei trockener Lagerung nach 24 Stunden zeigten die Kerne mit dem Bindemittel 5 eine Festigkeit von 10 bar (gegenüber einer Festigkeit von 7,2 bar, unmittelbar nach der Begasung), während bei gleichen Bedingungen die Kerne mit dem Bindemittel 6 eine Festigkeit von 30,1 bar hatten.

Beispiel 4
Das Bindemittel 7 wurde wie folgt hergestellt:

7. 9,9 Gew.-% Borsäure wurden In 100 Gewichtstellen hydriertem Stärkehydrolysatslrup aus Malsstärke mit einem Dextroseäquivalent von weniger als 0,2 gelöst, dessen Stärkehydrolysatgehalt bei ungefähr 63 Gew.-% lag. 20 Gew.-% dieser Lösung wurden mit 80 Gew.-% einer wäßrigen Natriumslllkatlösung mit einem SlO₂: Na₂O-Verhältnis von 2,2:1 und einer Viskosität von 710 cP bei 20,0° C (gemessen mit einem Brookfield RVF-Vlskoslmeter) vermischt.

8. 9,9 Gewichtstelle Borsäure und 3,3 Gewichtstelle Natriumhydroxid wurden In 100 Gewichtstellen des obigen hydrierten Stärkehydrolysatslrups gelöst. 20 Gew.-% dieser Lösung wurden mit 80 Gew.-% der for

die Herstellung des Bindemittels 7 verwendeten NatrlumslHkatlösung vermischt.

9. 5,5 Gewichtsteile Boroxid wurden in 100 Gewichtsteilen des obigen hydrierten Stärkehydrolysatslrups gelöst. 20 Gew.-% dieser Lösung wurden mit 80 Gew.-% der für die Herstellung des Bindemittels 7 verwendeten Natriumsillkatlösung vermischt.

5 10. 5,5 Gewichtsteile Boroxid und 3,14 Gewlchistelle Natriumhydroxid wurden In 100 Gewichtstellen des obigen hydrierten Stärkehydrolysatslrups gelöst. 20 Gew.-96 dieser Lösung wurden mit 80 Gew.-% der für die Herstellung des Bindemittels 7 verwendeten NatrlumslHkatlösung vermischt.

Die Viskosität der Bindemittel 7 bis 10 wurde auf 750 cP eingestellt.

10 Das für die Herstellung der Bindemittel 7 bis 10 verwendete hydrierte Stärkehydrolysat hatte vor der Hydrierung ein Dextroseäquivalent von etwa 33. ,

Die Bindemittel 5 und 6 sowie 7 bis 10 wurden unter Anwendung der Testverfahren des Beispiels 1 miteinander verglichen. Die Druckfestigkeitswerte der Kerne wurden unmittelbar, d. h. innerhalb von 10 Sekunden nach dem Begasen ermittelt. Die Gastemperatur betrug 21° C.
(5 Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Die Begasungszeit sowie die erreichbaren Festigkeiten für die Bindemittel 6 und 7 bis 10 sind vergleichbar Und sämtlich denen des Bindemitteis 5 deutlich überlegen.

j5 Ferner ergibt sich, daß die Art, In der das Borat dem Bindemittel zugefügt wird, die verbesserten Ergebnisse der Bindemittel nicht beeinflußt. Die Bindemittel 6 und 7 bis 10 wiesen, ausgedrückt In Gewichtsteilen Bor, etwa die gleiche Boratkonzentration auf.

Beispiel 5

Das Bindemittel 11 wurde wie folgt hergestellt:

11. 3,5 Gewichtstelle Germaniumdioxid und 2,4 Gewichtsteile Natriumhydroxid wurden In 100 Gewichtstellen des für die Herstellung des Bindemittels 5 verwendeten hydrierten Stärkehydroiiysats gelöst. 20

45 Gew.-% dieser Lösung wurden mit 80 Qew.-% der Natriumsillkatlösung vermischt, die für die Herstellung

des Bindemittels 5 eingesetzt worden war. Die Viskosität des erhaltenen Bindemittels wurde durch Zugabe

von Wasser auf 700 cP gebracht.

Das Bindemittel 11 wurde mit dem Bindemittel 5 unter Anwendung der Testbedingungen des Beispiels 1 50 verglichen. Die Gastemperatur lag bei 25,0 bis 25,5° C, die trockene Lagerung erfolgte bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 51% bei 19 bis 21° C, die Lagerung unter feuchten Bedingungen bei einer relativen Feuchtigkeit von 90 bis 95% bei 25° C.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

	5	Begasungszeit, Sek.	Druckfestigkeit, bar	10	20	30	60	120
	6	nach Begasung	5	2,6	5,2	7,5	10,1	9,9
Bindemittel	7	nach Begasung	_	4,3	8,8	12,0	15,9	16,6
Bindemittel	8	nach Begasung	2,2	4,3	8,8	12,7	17,0	17,4
Bindemittel	9	nach Begasung	2,4	3,9	8,4	11,6	16,1	18,1
Bindemittel	10	nach Begasung	2,2	4,3	O O	11,8	15,9	17,2
Bindemittel		nach Begasung	2,4	4,2	8,8	13,1	16,8	16,8
Bindemittel	2,4

Druckfestigkeit, bar

Begasungszeit, Sek. 5 10 20 30 60 120

60 Bindemittel 11 nach Begasung - 2,2 3,7 7,5 9,5 11,3

trockene Lagerung 51,3 46,0 27,1 19,4 9,2 9,2

feuchte Lagerung 14,3

Bindemittel 5 nach Begasung

trockene Lagerung 58,8

feuchte Lagerung 16,3

12,3	10,3	8,7	7,2	7,7
2,6	5,4	8,4	12,9	14,0
54,3	41,2	28,7	21,5	14,3
15,2	15,2	12,3	9,7	8,2

Das Bindemittel 11 war dem Bindemittel 5 hinsichtlich der Härtungsgeschwindigkeit und der erreichbaren Festigkeit überlegen. Die mit dem Bindemittel 11 hergestellten Kerne wiesen auch bessere Eigenschaften nach der Lagerung unter trockenen und feuchten Bedingungen auf. Zur Erzielung einer Festigkeit von 7,2 bar unmittelbar nach der Begasung sind bei Verwendung des Bindemittels 5 29 Sekunden, bei Verwendung des Bindemittels 11 nur 25 Sekunden erforderlich. Nach 24stündiger trockener Lagerung zeigten die bis zu einer Festigkeit von 7,2 bar begasten Kerne mit dem Bindemittel 5 eine Druckfestigkeit von 19,9 bar nach trockener Lagerung und von 8,9 bar nach feuchter Lagerung, während die Kerne mit dem Bindemittel 11 eine Druckfestigkeit von 34,8 bar nach trockener und von 13,5 bar nach feuchter Lagerung hatten.

Beispiel 6

Es wurden die folgenden Bindemittel hergestellt:

12. 7,5 Gewichtstelle Natrfumarsenlt wurden In 100 Gewichtstellen des hydrierten Stärkehydrolysatslrups gelöst, der für die Herstellung des Bindemittels 5 verwendet worden war. 20 Gewichtstelle dieser Lösung wurden mit 80 Gewichtsteilen der Natriuinsilikatlösung vermischt, die zur Herstellung des Bindemittels 5 eingesetzt worden war.

Die Viskosität des erhaltenen Bindemittels wurde durch Zugabe von Wasser auf 750 cP eingestellt.
Das Bindemittel 12 wurde unter Anwendung der Testbedingungen des Beispiels 1 mit dem Bindemittel 5 verglichen, wobei die Begasungstemperatur bei 21,5 bis 22,0° C lag.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Begasungszeit, Sek.

Druckfestigkeit, bar 5 10

20

30

60

120

Bindemittel 5 Bindemittel 12

nach Begasung nach Begasung

2,8

3,2	5,8	7,5	9,0	J 0,3
6,0	8,5	10,5	ILO	11,2

Man sieht, daß bei Verwendung des Bindemittels 12 die Druckfestigkeit wesentlich schneller zunimmt. Sie erreicht mit dem Bindemittel 12 nach ungefähr 15 Sekunden 7,2 bar, mit dem Bindemittel 5 jedoch erst nach 28 Sekunden.

Beispiel 7 Es wurde das folgende Bindemittel hergestellt:

13. 5 Gewlchisteiie Natriumteiiurit wurden fn 100 Gewichtsteiien des hydrierten Stärkehydroiysatsirups gelöst, der für die Herstellung des Bindemittels 5 verwendet worden war. 20 Gcwlchtstelle dieser Lösung wurden mit 80 Gewichtstellen der für die Herstellung des Bindemittels 5 eingesetzten Natriumsilikatlösung vermischt Die Viskosität des erhaltenen Bindemittels wurde durch Verdünnen mit Wasser auf 75OcP gebracht.

Das Bindemittel 13 wurde nach dem Testverfahren des Beispiels 1 mit dem Bindemittel 5 verglichen.

Die Begasungstemperatur lag bei 22° C.

Unter diesen Testbedingungen erforderte das Bindemittel 5 zur Erzielung einer Festigkeit von 7,2 bar unmittelbar nach der Begasung eine Begasungszelt von 31 Sekunden, während für das Bindemittel 13 nur 24 Sekunden erforderlich waren.

Claims

Patentansprüche:

1. Blndemltteilösung erhalten durch Vermischen von 16 bis 47 Gew.-« Alkallslllkat und 2 bis 45 Gew.-% Im wesentlichen wasserlöslicher Kohlehydrate, nämlich Gfykanen, Glykanollgosaccharlden, Glykanlten, Glykanltderivaten von Oiigosaccharlden, Monosaccharlden und Disacchariden sowie deren Derivaten und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 5 Gew.-% eines Salzes einer Sauerstoffsäure enthält, das im Anion Bor, Zinn, Germanium, Tellur oder Arsen aufweist, wobei In der Lösung das Anion mit dem Kohlehydrat einen wasserlöslichen Komplex zu bilden vermag.

2. Bindemittellösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung Alkallmetallboral, -stanlü nat, -germanat, -tellurlt oder -arsenlt enthält.

3. Bindemittellösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung Natriummetaborat, -tetraborat, -pentaborat, -stannat oder -arsenlt enthält.

4. Bindemittellösung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Vermischen von 26 bis 45 Gew.-% Alkallmetallslllkat, 3 bis 27 Gew.-% Kohlehydrat und 0,5 bis 2,0 Gew.-% des Salzes hergestellt wurde.