DE2854688A1

DE2854688A1 - BINDERS AND THEIR USE

Info

Publication number: DE2854688A1
Application number: DE19782854688
Authority: DE
Inventors: Tony Henry Chang
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1977-12-19
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1979-06-28
Also published as: ES476086A1; BE871483A; GB2011446A; IT1101670B; JPS5488830A; IT7830966A0; ES481217A1; BR7808301A; SE7812972L

Description

Bindemittel und deren VerwendungBinders and their use

Die Erfindung bezieht sich auf Bindemittel, diese sowie Zuschlagmaterial enthaltende Formmassen, daraus hergestellte Kerne oder Formen und ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere auf Bindemittel für Gießereizwecke, diese und Zuschlagmaterial enthaltende Formmassen und daraus hergestellte Gußkerne oder -formen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. The invention relates to binders, these and aggregate material Containing molding compounds, cores or molds made therefrom and a process for their production, in particular to binders for foundry purposes, molding compounds containing these and aggregate material and manufactured therefrom Casting cores or molds and a process for their production.

Bindemittel oder Bindemittelsysteme für Gußkerne und -formen sind bekannt. Im allgemeinen sollten solche Bindemittel gute Wärme- und Dimensionsbeständigkeit besitzen, um zu guten, formgenauen Metallgußstücken zu führen. Zudem sollten solche Bindemittelsysteme rasch aushärten und gleichförmige Aushärteigenschaften entwickeln. So sollte das Zentrum der damit hergestellten Kerne oder Formen ebenso gut gehärtet und ebenso stark sein wie die Oberflächen, um Brüche oderBinders or binder systems for casting cores and molds are known. In general, such binders should have good heat and dimensional stability in order to achieve good, to lead dimensionally accurate metal castings. In addition, such binder systems should cure rapidly and become uniform Develop curing properties. So the center of the cores or molds made with it should be hardened just as well and be as strong as the surfaces, to breaks or

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Verformungen minimal zu halten.Keep deformations to a minimum.

Im allgemeinen werden in der Gießereitechnik Kerne oder Formen zur Herstellung von Gußstücken normalerweise aus einem Gemisch eines Zuschlagmaterials, wie Sand, in einer bindenden Menge eines Bindemittels oder Bindemittelsystems hergestellt. Typischerweise wird nach dem Mischen des Zuschlagmaterials und des Bindemittels das erhaltene Gemisch festgestampft, geblasen oder anderweitig in die gewünschte Form oder das gewünschte Muster ausgeformt und dann unter Verwendung von Katalysatoren und/oder Wärme zu einem harten, festen, gehärteten Zustand ausgehärtet.In general, in foundry technology, cores or molds for making castings are usually made from a Mixture of an aggregate material, such as sand, produced in a binding amount of a binding agent or binding agent system. Typically, after mixing the aggregate and the binding agent, the resulting mixture is tamped down, blown or otherwise molded into the desired shape or pattern and then used cured by catalysts and / or heat to a hard, solid, hardened state.

Während viele der bekannten, mit Zuschlagmaterial, wie Sand, und einer bindenden Menge eines Bindemittels, wie eines polymerisierbaren oder härtbaren Materials, hergestellten Bindemittel oder Bindemittelsysteme die oben erwähnten erforderlichen Eigenschaften besitzen, fehlt ihnen jedoch die eine oder die andere. Zum Beispiel erfordern viele Systeme eine Härtung in einer Gaskammer oder in einem Wartemuster, während sie der Wärme ausgesetzt werden und über verhältnismäßig lange Zeiträume, wie in den US-PS'en 3 145 438 und 3 121 368 offenbart. Andererseits erfordern manche Bindemittelsysteme keine Gas- oder Wärmebehandlung, um sie zum Härten und Aushärten zu bringen. Solche Systeme sind als erhitzungsfreie Bindemittel bekannt. Die US-PS'en 3 499 861 und 3 686 106 offenbaren Polyurethan-Systeme, die als erhitzungsfreie Bindemittel in der Gießereitechnik brauchbar sind. Diese Systeme erfordern jedoch Zeiten von 75 bis 210 min, um praktisch vollständiges Aushärten zu erreichen. Die verhältnismäßig langen Abbindezeiten dieser Systeme sind für viele Anwendungszwecke erhitzungsfreier Bindemittel nicht wünschenswert. Dagegen ist es auf dem Gebiet der Gießereitechnik bei vielen Anwendungszwecken für erhitzungsfreie Bindemittel wünschens- :, einen gehärteten Kern oder eine Form in etwa 1 bis 20While many of the known, with aggregate material, such as sand, and a binding amount of a binder, such as a polymerizable or curable material, prepared binders or binder systems the above-mentioned necessary Possess qualities but lack one or the other. For example, many systems require one Curing in a gas chamber or waiting pattern while exposed to heat and over proportionally long periods of time as disclosed in U.S. Patents 3,145,438 and 3,121,368. On the other hand, some require binder systems no gas or heat treatment to make them harden and harden. Such systems are available as heat-free binders known. U.S. Patents 3,499,861 and 3,686,106 disclose polyurethane systems that can be used as non-heating binders are useful in foundry technology. However, these systems require times of 75 to 210 minutes to be practical to achieve complete curing. The relatively long setting times of these systems are undesirable for many uses of non-heating binders. In the field of foundry technology, on the other hand, it is desirable for heat-free binders for many purposes. :, a hardened core or a shape in about 1 to 20

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Minuten nach, dem Mischen der Bindemittelkomponenten mit dem
Zuschlagmaterial zu erhalten. Ferner hängt praktisch gleichförmiges Abbinden oder Aushärten der in den erwähnten älteren Patentschriften 3 499 861 und 3 686 106 offenbarten Systeme, wenngleich befriedigend, in erster Linie vom Mischen der Komponenten und dem Zuschlag des Systems ab, und da der Katalysator als getrennte Komponente zugesetzt wird, muß sehr darauf geachtet werden, dessen gleichförmige Verteilung über das
System sicherzustellen, um eine praktisch völlig gleichförmige Aushärtung des Bindemittels zu erhalten, was die Herstellung von Kernen oder Formen erlaubt, die in den Mitten ebenso wie an ihren Oberflächen gleichermaßen gut gehärtet und
fest sind.Minutes after, mixing the binder components with the
To receive aggregate material. Furthermore, practically uniform setting or curing of the systems disclosed in the aforementioned prior patents 3,499,861 and 3,686,106, although satisfactory, depends primarily on the mixing of the components and the addition of the system, and since the catalyst is added as a separate component, Great care must be taken to ensure that it is uniformly distributed over the
System to ensure a practically completely uniform hardening of the binder, which allows the production of cores or molds that harden and equally well in the centers as well as on their surfaces
are firm.

Während die Wahl eines Bindemittelsystems stark variieren
kann, haben aromatische Polyurethansysteme, wie die in den
US-PS'en 3 499 861 und 3 686 126 offenbarten, begrenzten Erfolg in der Gießereitechnik erreicht, wo erhitzungsfreie
Systeme verwendet werden können. Andererseits haben, während aliphatische Polyätherpolyole in Kombination mit Di- und
Polyisocyanaten zur Herstellung flexibler Polyurethanschäume und aromatische Polyole mit solchen Isocyanaten zur Herstellung starrer Polyurethanschäume breite Verwendung gefunden haben, solche Polyurethansysteme in der Gießereitechnik als Bindemittel für Sandkerne und -formen gewerblich keinen Anklang
gefunden. Dies insbesondere im Hinblick auf die Polyurethane auf der Grundlage aliphatischer Polyätherpolyole wegen ihrer verhältnismäßig bescheidenen Wärme- und Dimensionsstabilität und weil sie im allgemeinen langsam härten. Und außerdem zeigen, wie oben erwähnt, solche Systeme noch verhältnismäßig
lange Härtungszeiten, während die Polyurethane auf der Basis aromatischer Polyätherpolyole bessere Wärme- und Dimensionsstabilität zeigen. While the choice of a binder system will vary widely
may have aromatic polyurethane systems, such as those in the
U.S. Patents 3,499,861 and 3,686,126 disclosed limited success in foundry art where heat-free
Systems can be used. On the other hand, while aliphatic polyether polyols in combination with di- and
Polyisocyanates for the production of flexible polyurethane foams and aromatic polyols with such isocyanates for the production of rigid polyurethane foams have found widespread use, while such polyurethane systems in foundry technology as binders for sand cores and molds are not well received by industry
found. This is particularly with regard to the polyurethanes based on aliphatic polyether polyols because of their relatively modest thermal and dimensional stability and because they generally cure slowly. And besides, as mentioned above, such systems are still proportionate
long curing times, while the polyurethanes based on aromatic polyether polyols show better thermal and dimensional stability.

Es besteht also ein Bedarf an erhitzungsfreien, rasch härten-There is therefore a need for heating-free, rapidly hardening

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den Polyol-Bindemittelsystemen, die zur Herstellung von Gußkernen oder -formen verwendet werden können und praktisch gleichförmiges Aushärten, gute Festigkeit und Verformungsbeständigkeit aufweisen und so zur Herstellung guter, dimensionsgenauer Metallgußstücke führen. Die Erfindung schließt diese Bedarfslücke.the polyol binder systems used in the manufacture of cast cores or molds can be used and have practically uniform curing, good strength and resistance to deformation and so for making good, more dimensionally accurate Lead metal castings. The invention closes this need.

Erfindungsgemäß wird ein Bindemittel mit (A) einer Polyolkomponente einschließlich wenigstens einem aromatischen, tertiären Aminopolyol, (B) einer Isocyanatkomponente mit einer Funktionalität von 2 oder mehr und (C) genügend Lösungsmittel zur Senkung der Viskosität des Mittels unter etwa 1000 zur Verfügung gestellt, wobei das aromatische tertiäre Aminopolyol in dem Mittel in einer solchen Menge vorliegt, daß wenigstens genügend tertiäres Amin zur Verfügung steht, um die Reaktion zwischen den Komponenten (A) und (B) praktisch vollständig zu katalysieren.According to the invention, a binder is made with (A) a polyol component including at least one aromatic, tertiary amino polyol, (B) an isocyanate component with a Functionality of 2 or more and (C) enough solvent to lower the viscosity of the agent below about 1000 provided, wherein the aromatic tertiary amino polyol is present in the agent in such an amount that at least enough tertiary amine is available to make the reaction between components (A) and (B) practical fully catalyze.

Außerdem wird erfindungsgemäß eine Formmasse geschaffen, die Zuschlagmaterial, wie Gießereisand, und ein Bindemittel mit den Komponenten (A) und (B) aufweist.In addition, according to the invention, a molding compound is created which Aggregate material, such as foundry sand, and a binder with components (A) and (B).

Weiter werden erfindungsgemäß geformte Gußkerne oder -formen geschaffen, die Gießereisand und eine bindende Menge eines Bindemittels mit dem Reaktionsprodukt aus (A) und (B) aufweisen, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Kerne oder Formen, bei dem der Gießereisand und das Bindemittel mit den Komponenten (A) und (B) gemischt werden, das Mischen des erhaltenen Gemischs fortgesetzt und der Sand mit dem Bindemittel überzogen, der überzogene Sand als Kern oder Form ausgeformt und der geformte und überzogene Sand zu einem Gußkern oder einer Gußform aushärten gelassen wird.Furthermore, according to the invention shaped casting cores or molds are created, the foundry sand and a binding amount of one Binder with the reaction product of (A) and (B), and a process for the production of such cores or molding in which the foundry sand and the binder are mixed with the components (A) and (B), the mixing of the mixture obtained and the sand is coated with the binder, the coated sand as a core or form and the formed and coated sand is allowed to harden into a casting core or a casting mold.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Komponente (A), die bei der praktischen Durchführung derAccording to a preferred embodiment of the invention can the component (A), which is used in the practical implementation of the

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Erfindung verwendete Polyolkomponente, stark variieren, so lange sie wenigstens ein aromatisches, tertiäres Aminopolyol in der Komponente umfaßt, um für die praktisch vollständige Katalyse der Reaktion zwischen den Komponenten (A) und (B) ausreichende Menge an tertiärem Amin zu liefern. Ferner versteht es sich in dieser Hinsicht, daß das tertiäre Amin in dem aromatischen, tertiären Aminopolyol als integraler Teil vorliegt. Andererseits können Gemische von zwei oder mehreren aromatischen tertiären Aminopolyolen in den erfindungsgemäßen Bindemitteln verwendet werden, und in solchen Fällen können sie in allen Verhältnissen miteinander kombiniert werden, so lange eine ausreichende Menge an integralem tertiärem Amin in solchen Polyolgemischen vorliegt, um die Reaktion zwischen den Komponenten (A) und (B) praktisch vollständig zu katalysieren.Invention used polyol component, vary widely, so as long as it comprises at least one aromatic, tertiary aminopolyol in the component in order for the practically complete Catalysis of the reaction between components (A) and (B) to provide sufficient amount of tertiary amine. It is also understood in this regard that the tertiary amine in the aromatic tertiary amine polyol is an integral part Part is present. On the other hand, mixtures of two or more aromatic tertiary amino polyols in the Binders according to the invention can be used, and in such cases they can be used in all proportions are combined so long as there is a sufficient amount of integral tertiary amine in such polyol blends to to catalyze the reaction between components (A) and (B) practically completely.

Beispielsweise sind in den erfindungsgemäßen Bindemitteln brauchbare, im Handel erhältliche Polyole Pluracol 434, ein aromatisches Aminpolyol (der BASF Wyandotte Corp.), das eine Hydroxylzahl von 390, eine Brookfield-Viskosität von etwa 90.000 cP bei 25°C und einen Stickstoffgehalt von 4,6 % aufweist, und Thanol R-350-X, ein aromatisches, tertiäres Amintriol (der Jefferson Chemical Company), mit einer Brookfield-Viskosität im Bereich von etwa 12.000 bis etwa 17.000 cP bei 25°C, einer Hydroxylzahl im Bereich von etwa 520 bis etwa 540 mg KOH/g und einem Stickstoffgehalt von 3,9 %. Weitere brauchbare Polyole sind z.B. Polyätherpolyole (der Union Carbide Corp., im Handel unter der Bezeichnung NIAX Polyätherpolyole) . Beispielhaft für solche Materialien sind BET-530, ein aromatisches Aminpolyol, das eine Viskosität von 14.000 cSt bei 25°C, ein scheinbares spezifisches Gewicht von 1,100 bei 25/20⁰C und eine Hydroxylzahl von etwa 530 mg KOH/g aufweist, ein aromatisches Aminpolyol mit einer Viskosität von 100.000 cSt bei etwa 99⁰C, einem scheinbaren spezifischen Gewicht von 1,041 bei 25/20⁰C und einer Hydroxylzahl von etwaFor example, commercially available polyols which can be used in the binders of the invention are Pluracol 434, an aromatic amine polyol (from BASF Wyandotte Corp.) which has a hydroxyl number of 390, a Brookfield viscosity of about 90,000 cP at 25 ° C. and a nitrogen content of 4, 6%, and Thanol R-350-X, an aromatic tertiary amine triol (from Jefferson Chemical Company), having a Brookfield viscosity in the range of about 12,000 to about 17,000 cP at 25 ° C, a hydroxyl number in the range of about 520 up to about 540 mg KOH / g and a nitrogen content of 3.9%. Other useful polyols are, for example, polyether polyols (from Union Carbide Corp., commercially available under the name NIAX polyether polyols). Exemplary of such materials are BET-530, an aromatic amine polyol having a viscosity of 14,000 cSt at 25 ° C, an apparent specific gravity of 1.100 at 25/20 ⁰ C and a hydroxyl number of about 530 mg KOH / g, an aromatic Amine polyol with a viscosity of 100,000 cSt at about 99 ⁰ C, an apparent specific gravity of 1.041 at 25/20 ⁰ C and a hydroxyl number of about

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700 mg KOH/g, und LA-475, ein aromatisches Aminpolyol mit einer Viskosität von 15.000 cSt bei 25⁰C, einem scheinbaren spezifischen Gewicht von 1,032 bei 25/2O⁰C und einer Hydroxylzahl von etwa 475 mg KOH/g. Ein anderes brauchbares Material, das in den erfindungsgemäßen Bindemitteln als tertiäres Aminopolyol eingesetzt werden kann, ist Ν,Ν-Bis[2-hydroxypropyl]-anilin. 700 mg KOH / g, and LA-475, an aromatic amine polyol having a viscosity of 15,000 cSt at 25 ⁰ C, an apparent specific gravity of 1.032 at 25 / 2O ⁰ C and a hydroxyl number of about 475 mg KOH / g. Another useful material that can be used as a tertiary aminopolyol in the binders of the invention is Ν, Ν-bis [2-hydroxypropyl] aniline.

Außerdem kommt es erfindungsgemäß ebenso in Betracht, daß das aromatische Aminopolyol oder die Gemische solcher Verbindungen teilweise durch andere Polyole ersetzt werden, d.h., durch aromatische oder aliphatische Polyole, die keine tertiäre Aminogruppe enthalten. Beispiele für solche brauchbaren aromatischen Polyole, die keine tertiären Aminogruppen enthalten, sind 1,4-Dimethylolbenzol und 1,2-Dimethylolbenzol, und Beispiele für aliphatische Polyole sind Glycerin, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, Saccharose und Polyoxypropylen oder Polyoxyäthylen-Derivate.In addition, it is also possible according to the invention that the aromatic aminopolyol or mixtures of such compounds be partially replaced by other polyols, i.e. by aromatic or aliphatic polyols that are not tertiary Contain amino group. Examples of such useful aromatic polyols which do not contain tertiary amino groups, are 1,4-dimethylolbenzene and 1,2-dimethylolbenzene, and examples of aliphatic polyols are glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, sucrose and polyoxypropylene or polyoxyethylene derivatives.

Zudem können Polyesterpolyole, wie Urol 11 (ein Polyol der U.C.T., Inc.), das eine Funktionalität von etwa 3, eine Hydroxylzahl im Bereich von etwa 400 bis etwa 460 mg KOH/g und eine Brookfield-Viskosität von etwa 5300 cP bei 25⁰C aufweist, und Rizinusöl auch als teilweiser Ersatz für die aromatischen Aminopolyole verwendet werden. Wenn solche Polyole in der Komponente (A) eingesetzt werden, liegt das aromatische tertiäre Aminopolyol im allgemeinen in der Komponente (A) in einer Menge von wenigstens etwa 10 oder mehr Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente (A), vor.In addition, polyester polyols such as Urol 11 (a polyol from UCT, Inc.), which have a functionality of about 3, a hydroxyl number in the range of about 400 to about 460 mg KOH / g, and a Brookfield viscosity of about 5300 cP at 25 ^{0, can be used} C, and castor oil can also be used as a partial substitute for the aromatic aminopolyols. When such polyols are employed in component (A), the aromatic tertiary amino polyol is generally present in component (A) in an amount of at least about 10 or more percent by weight based on the total weight of component (A).

Die Komponente (B), die Isocyanatkomponente, die in einem erfindungsgemäßen Bindemittel verwendet werden kann, kann ebenfalls sehr stark variieren und hat eine Funktionalität von 2 oder mehr. Beispiele für die brauchbaren Isocyanate sind organische Polyisocyanate, wie 2,4-Tolylendiisocyanat, 2,6-The component (B), the isocyanate component, in an inventive Binder can be used, can also vary widely and has a functionality of 2 or more. Examples of the usable isocyanates are organic polyisocyanates, such as 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-

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Tolylen-diisocyanat und deren Gemische, und insbesondere die im Handel erhältlichen Rohgemische. Weitere typische Polyisocyanate sind z.B. Methylen-bis(4-phenyl-isocyanat), n-Hexyl-diisocyanat, 1,5-Naphthalin-diisocyanat, 1,3-Cyclopentylen-diisocyanat, p-Phenylen-diisocyanat, 2,4,6-Tolylentriisocyanat, 4,4·^"-Triphenylmethan-triisocyanat. Höhere Isocyanate fallen als flüssige Reaktionsprodukte von (1) Diisocyananten und (2) Polyolen oder Polyaminen und dergleichen an. Außerdem können Isothiocyanate und Gemische von Isocyanaten verwendet werden. In Frage kommen auch die zahlreichen unreinen oder rohen Polyisocyanate, die im Handel erhältlich sind. Für die erfindungsgemäße Verwendung besonders bevorzugt sind die Polyarylpolyisocyanate der folgenden allgemeinen Formel:Tolylene diisocyanate and mixtures thereof, and in particular the commercially available raw mixtures. More typical Polyisocyanates are e.g. methylene bis (4-phenyl isocyanate), n-hexyl diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,4,6-tolylene triisocyanate, 4,4 · ^ "- triphenylmethane triisocyanate. Higher Isocyanates fall as liquid reaction products of (1) diisocyanants and (2) polyols or polyamines and the like at. In addition, isothiocyanates and mixtures of isocyanates can be used. Those are also possible numerous impure or crude polyisocyanates that are commercially available. For the use according to the invention The polyaryl polyisocyanates of the following general formula are particularly preferred:

-, NCO-, NCO

worin R unter Wasserstoff, Chlor, Brom, Alky!gruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen undTAlkoxygruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, X unter Wasserstoff, Alkylgruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und Phenyl gewählt ist und η einen Durchschnittswert von wenigstens etwa 1 und im allgemeinen etwa 1 bis 3 hat. Ein typisches handelsübliches Isocyanat ist Polymethylenpolyphenylisocyanat, z.B. PAPI-135 (der Upjohn Co.) mit einer Brookfield-Viskosität von etwa 177 cP bei 25⁰C und einem Isocyanat-Äquivalent von 134.wherein R is selected from hydrogen, chlorine, bromine, alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms and alkoxy groups having 1 to 5 carbon atoms, X is selected from hydrogen, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms and phenyl and η has an average value of at least about 1 and generally about 1 to 3 has. A typical commercial isocyanate is polymethylene polyphenyl isocyanate, for example PAPI-135 (from Upjohn Co.) with a Brookfield viscosity of about 177 cP at 25 ^° C. and an isocyanate equivalent of 134.

Erfindungsgemäß ist das Verhältnis der Komponente (A), derAccording to the invention, the ratio of component (A) is the

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Polyolkomponente, und der Komponente (B), der Isocyanatkomponente, in einem Bindemittel oder einem Bindemittelsystem nicht kritisch und kann stark variieren. In der Praxis jedoch wird im allgemeinen eine ausreichende Menge einer jeden Komponente verwendet, so daß, wenn sie miteinander reagieren, ein wesentlicher Überschuß nicht-umgesetzter Mengen der einen oder anderen Komponente verbleibt, wenn die Reaktion beendet ist. So liegt das Verhältnis von Polyolkomponente zu Polyisocyanatkomponente in einem erfindungsgemäßen Bindemittel zwischen etwa 0,5:1 und etwa 4,0:1 und vorzugsweise zwischen etwa 0,6:1 und etwa 1,5:1. Während vorzugsweise kein Überschuß der einen oder anderen Komponente vorliegt, so ist klar, daß dies lediglich aus wirtschaftlichen Gründen so ist und die verwendeten Mengen unkritisch s ind.Polyol component, and component (B), the isocyanate component, in a binder or a binder system is not critical and can vary widely. In practice however, a sufficient amount of each component is generally used so that when combined with one another react, a substantial excess of unreacted amounts of one or the other component remains when the Reaction has ended. Thus, the ratio of polyol component to polyisocyanate component is in accordance with the invention Binder between about 0.5: 1 and about 4.0: 1, and preferably between about 0.6: 1 and about 1.5: 1. While preferably if there is no excess of one or the other component, it is clear that this is purely for economic reasons Reasons and the quantities used are not critical.

Ferner werden erfindungsgemäß beide Komponenten (A) und ( B) im allgemeinen in geeigneten Lösungsmitteln gelöst, um Gemische aus Komponenten und Lösungsmitteln gewünschter Viskosität zu erhalten und deren Verwendung zu erleichtern, wie beim Überziehen von Zuschlagmaterial mit den Komponenten. Während die Menge einer Komponente und des Lösungsmittels dafür unkritisch ist, sollte normalerweise eine Lösung in einem Lösungsmittel in der Praxis eine Viskosität haben, die niedrig genug ist, so daß z.B. Zuschlagmaterial leicht gleich förmig damit überzogen werden kann. Insofern beträgt die Brookfield-Viskosität von Lösungen der Komponenten (A) und (B) in geeigneten Lösungsmitteln weniger als etwa 1000 cP und vorzugsweise weniger als etwa 250 cP.Furthermore, according to the invention, both components (A) and (B) generally dissolved in suitable solvents to obtain mixtures of components and solvents of the desired viscosity and to facilitate their use, such as covering aggregate material with the components. While the amount of a component and the solvent is not critical, a solution in In practice, a solvent will have a viscosity low enough that, for example, aggregate material will easily be equal shaped can be covered with it. In this respect, the Brookfield viscosity of solutions of components (A) and (B) in suitable solvents, less than about 1000 cP, and preferably less than about 250 cP.

Natürlich ist bei Verwendung des Bindemittels der erfindungsgemäßen Mittel mit Zuschlagmaterial, wie z.B. Gießereisand, die Anwesenheit eines Lösungsmittels für den Fall nicht erforderlich, daß die besonderen, in den Bindemitteln verwendeten Polyol- und Isocyanatkomponenten von ausreichend ge-Of course, when the binder is used, that is according to the invention Agents with aggregate material, such as foundry sand, the presence of a solvent is not required in the event that that the special polyol and isocyanate components used in the binders are sufficiently

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ringer Viskosität sind, so daß sie praktisch gleichförmig und gleichmäßig auf dem Zuschlagmaterial verteilt werden können, um es zu überziehen. Daher kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Formmasse nur Zuschlagmaterial und Komponenten (A) und (B) aufweisen, und ebenso kann ein erfindungsgemäßes Bindemittel auch ohne ein Lösungsmittel auskommen, so lange die Komponenten (A) und (B) in einem Mittel mit einer Viskosität unter etwa 1000 zum gleichen Ergebnis führen. So bedeutet der hier verwendete Begriff "ausreichend Lösungsmittel" sowohl das völlige Fehlen irgendeines Lösungsmittelzusatzes oder einfach die zur Herabsetzung der Viskosität des Mittels unter etwa 1000 notwendige Menge. Andererseits wird in der Praxis Lösungsmittel im allgemeinen in einem Bereich von etwa 5,0 bis etwa 60 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der einzelnen Komponenten (A) und (B), eingesetzt, wobei das Gesamtgewicht des im Gemisch aus.(A) und (B) verwendeten Lösungsmittels unkritisch ist und im allgemeinen ebenso in einem Bereich von etwa bis zu 60 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Bindemittelzusammensetzung.are of low viscosity, so that they are practically uniformly and evenly distributed on the aggregate material can to coat it. Therefore, according to one embodiment of the invention, a molding compound can only be aggregate material and components (A) and (B), and likewise a binder according to the invention can also be used without a solvent get by as long as components (A) and (B) in an agent with a viscosity below about 1000 lead to the same result. Thus, the term "sufficient solvent" as used herein means both the full Absence of any solvent additive or simply that necessary to reduce the viscosity of the composition below about 1000 Lot. On the other hand, in practice solvent will generally be in a range of about 5.0 to about 60 wt .-%, based on the weight of the individual components (A) and (B), used, the total weight of the in the mixture of. (A) and (B) solvent used is not critical and generally also in a range of up to about 60% by weight, based on the total weight of the binder composition.

Während weiterhin die Wahl des Lösungsmittels unkritisch ist, und ein gemeinsames Lösungsmittel für beide Komponenten verwendet werden kann, können die Lösungsmittel für jede Komponente verschieden sein, so lange das verwendete Lösungsmittel für irgendeine der Komponenten nicht reaktiv, d.h. inert gegenüber der anderen Komponente ist. Beispiele für Lösungsmittel, die für beide Komponenten (A) und (B) verwendet werden können, sind die aromatischen Kohlenwasserstoffe, aliphatische oder aromatische Ester, Äther und Ketone, wie z.B. schwere aromatische Naphthas, Xylole, Toluol, Dibutylphthalat, Diisobutylphthalat, Diäthylphthalat, Dioctylphthalat, Äthylenglykol-monobutylätheracetat, Isophoron und Methyläthylketon und dergleichen sowie deren Gemische. Zu den bevorzugten Lösungsmitteln gehören hochsiedende aro-Furthermore, while the choice of solvent is not critical and a common solvent can be used for both components, the solvents for each component can be used be different so long as the solvent used is non-reactive for any of the components, i.e. is inert to the other component. Examples of solvents used for both components (A) and (B) are the aromatic hydrocarbons, aliphatic or aromatic esters, ethers and ketones, such as heavy aromatic naphthas, xylenes, toluene, dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, diethyl phthalate, dioctyl phthalate, Ethylene glycol monobutyl ether acetate, isophorone and methyl ethyl ketone and the like and mixtures thereof. The preferred solvents include high-boiling aromatic

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matische Kohlenwasserstoffe und Ester, wie Diisobutylphthalat, Äthylenglykol-monobutylätheracetat und dergleichen. matic hydrocarbons and esters, such as diisobutyl phthalate, Ethylene glycol monobutyl ether acetate and the like.

Die erfindungsgemäßen Bindemittel oder Bindemittelsysteme sind im allgemeinen rasch selbstheilende und selbstkatalysierende Systeme dank der Anwesenheit der katalytischen tertiären Aminogruppe in wenigstens einem oder mehreren der tertiären Aminopolyol-Bestandteile/ die die Komponente (A) umfassen. Andererseits kann ein geeigneter Katalysator als Zusatzbestandteil· verwendet werden, wenn die erfindungsgemäße Bindemittelzusammensetzung verwendet wird. Geeignete Katalysatoren sind z.B., aber nicht ausschiießlich, tertiäre Amine oder metallorganische Verbindungen, wie sie herkömmlicherweise als Katalysatoren bei der Polyurethanherstellung verwendet werden,und deren Kombinationen. Beispiele für brauchbare tertiäre Amin-Katalysatoren sind N,N-Dimethylbenzylamin, Triäthylamin, Tribenzylamin, N,N-Dimethyl-1,3-propan-diamin, Ν,Ν-Dimethyläthanolamin und Triäthanoiamin. Beispiele für brauchbare metallorganische Verbindungen, die als zusätzliche katalytische Materialien verwendet werden können, sind Kobaltnaphthenat, Kobaltoctoat, Dibutylzinndiiaurat, Zinn(II)-octoat und Bieinaphthenat und dergleichen. Bei kombinierter Verwendung können solche katalytischen MateriaMen in allen Verhältnissen miteinander verwendet werden.The binders or binder systems according to the invention are generally rapidly self-healing and self-catalyzing systems thanks to the presence of the catalytic ones tertiary amino group in at least one or more of the tertiary amino polyol constituents / which make up component (A) include. On the other hand, a suitable catalyst can be used as an additional ingredient when the present invention Binder composition is used. Suitable catalysts are e.g., but not exclusively, tertiary Amines or organometallic compounds, such as those conventionally used as catalysts in polyurethane production are used, and their combinations. Examples of useful tertiary amine catalysts are N, N-dimethylbenzylamine, Triethylamine, tribenzylamine, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, Ν, Ν-dimethylethanolamine and triethanoiamine. Examples of useful organometallic compounds used as additional catalytic materials are cobalt naphthenate, cobalt octoate, dibutyltin diiaurate, Stannous octoate and beinaphthenate and the like. When used in combination, such catalytic materials can be used in all proportions with one another will.

Im allgemeinen kann das zugesetzte katalytische Material, wenn es verwendet wird, in einem erfindungsgemäßen Bindemittel· in einer Gesamtmenge von bis zu etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der aromatischen, tertiären Aminopol·yolkomponente in dem Mittel· verwendet werden, und es wird vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,001 bis etwa 5 Gew.-% in dem Mittel·, bezogen auf dessen Gewicht, verwendetIn general, the added catalytic material, when used, in a binder according to the invention. in a total amount of up to about 15% by weight based on the weight of the aromatic, tertiary aminopolyol component can be used in the agent, and it is preferably in a range of from about 0.001 to about 5% by weight in the agent, based on its weight, used

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Besonders brauchbare katalytische Materialien, die als Katalysatorzusätze verwendet werden können, sind Polycat 8, ein tert.-Amin-Katalysator mit einem spezifischen Gewicht von 0,850 und einem Brechungsindex von 1,4522 bei 25°C, und Polycat 42, ein tert.-Aminpolymer-Katalysator, mit einem spezifischen Gewicht von 0,919 und einer Viskosität von 830 cP bei 25°C (beide von den Abbott Laboratories, Chemical Division).Particularly useful catalytic materials that can be used as catalyst additives are Polycat 8, a tertiary amine catalyst with a specific gravity of 0.850 and a refractive index of 1.4522 at 25 ° C, and Polycat 42, a tertiary amine polymer catalyst a specific gravity of 0.919 and a viscosity of 830 cP at 25 ° C (both from Abbott Laboratories, Chemical Division).

Bemerkt sei, daß die Abbinde- oder Aushärtzeit der erfindungsgemäßen Bindemittel durch Variieren der Menge der tertiären Aminogruppen in einem integralen Teil der PoIyο!komponente und/oder durch Verwendung zusätzlichen Katalysators gesteuert und variiert werden kann. Beispielsweise können mit den erfindungsgemäßen aromatischen tert.-aminhaltigen Polyol-Bindemitteln ausgezeichnet gehärtete Gußkerne und -formen in etwa 1 Minute nach dem Zusammenmischen aller Komponenten auf Sand hergestellt werden. Längere Aushärtzeiten können durch Verwendung von weniger Katalysator entweder als integraler Anteil der Polyolkomponente (A) oder durch überhaupt unterlassenenKatalysatorzusatz oder durch Variieren der Mengen zugesetzten Katalysators erzielt werden. Durch ein solches Variieren des Katalysators können Abbinde- oder Aushärtzeiten von bis zu 1 Stunde oder mehr erreicht werden. Ferner wird auch die Stripping-Zeit gleichzeitig gesteuert, und das Abbinden oder Aushärten erfolgt bei Raumtemperatur, ohne daß die Mittel Wärme,Gasatmosphäre oder dergleichen, ausgesetzt werden müssen.It should be noted that the setting or curing time of the invention Binder by varying the amount of tertiary amino groups in an integral part of the poly component and / or can be controlled and varied by using additional catalyst. For example, with the inventive aromatic tert-amine-containing polyol binders Excellent hardened casting cores and molds in about 1 minute after all components have been mixed together be made on sand. Longer cure times can be achieved by using less catalyst than either integral Proportion of the polyol component (A) or by neglecting to add a catalyst at all or by varying the amounts added catalyst can be achieved. By varying the catalyst in this way, setting or curing times can be increased of up to 1 hour or more can be achieved. Furthermore, the stripping time is also controlled at the same time, and that Setting or curing takes place at room temperature without the agents being exposed to heat, a gas atmosphere or the like Need to become.

Andererseits wird bei der üblichen Gießereitechnik der Sand in der Praxis häufig vorerhitzt, um die Temperatur des Sandes von etwa -1,1°C (30⁰F) bis zu etwa 49°C (120⁰F), vorzugsweise auf etwa 24°C (75°F) bis 38°C (100⁰F) zu erhöhen, um die Reaktionen zu beschleunigen und die Temperatur zu steuern undOn the other hand, in the conventional art, the foundry sand in practice is often pre-heated to the temperature of the sand from about -1.1 ° C (30 ⁰ F) to about 49 ° C (120 ⁰ F), preferably to about 24 ° C (75 ° F) to 38 ° C (100 ⁰ F) to speed up the reactions and control the temperature and

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so eine praktisch gleichförmige Arbeitstemperatur von Tag zu Tag zu erzielen. Natürlich ist jedoch ein solches Vorwärmen weder kritisch noch nötig für die praktische Durchführung der Erfindung.thus achieving a practically uniform working temperature from day to day. However, such preheating is natural neither critical nor necessary to the practice of the invention.

Während die erfindungsgemäßen Bindemittel unter Zusammenmischen mit zahlreichen teilchenförmigen Materialien, wie Kalk, Calciumsilikat und Schotter oder Kies und dergleichen verwendet werden können, um diese Materialien zu binden, und das Gemisch dann in geeigneter Weise zur Ausbildung zusammenhängend geformter Strukturen bearbeitet wird, sind sie insbesondere in der Gießereitechnik als Bindemittel für Gießereisand brauchbar. Bei dieser Verwendung kann die Menge des Bindemittels und des Sandes stark variieren und ist unkritisch. Andererseits sollte wenigstens eine bindende Menge des Bindemittels vorhanden sein, um alle Sandkörnchen praktisch vollständig und gleichförmig zu überziehen und ein gleichförmiges Gemisch des Sandes und des Bindemittels zu schaffen, so daß, wenn das Gemisch wunschgemäß bequem geformt ist, ein fester, gleichförmig geformter Gegenstand vorliegt, der praktisch gleichförmig durchgehärtet ist, was die Gefahr eines Bruches oder einer Verformung während der Handhabung des Formerzeugnisses minimal macht, wie z.B. von Sandformen oder -kernen, die so hergestellt wurden. Unter diesem Blickwinkel kann das Bindemittel in einer Formmasse gemäß der Erfindung in einem Bereich von etwa0,7 bis ca.4,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, vorliegen.While the binders according to the invention are mixed together used with a variety of particulate materials such as lime, calcium silicate and crushed stone or gravel and the like can be used to bind these materials, and then the mixture in a suitable manner to form coherent Shaped structures are processed, they are especially used in foundry technology as a binder for foundry sand useful. With this use, the amount of binder and sand can vary widely and is not critical. On the other hand, there should be at least a binding amount of the binder to practically all of the sand grains to coat completely and uniformly and to create a uniform mixture of sand and binder, so that when the mixture is conveniently shaped as desired, there is a solid, uniformly shaped article that is practical is uniformly through-hardened, with the risk of breakage or deformation during handling of the molded product minimal, such as sand molds or cores made in this way. From this point of view the binder in a molding composition according to the invention can be in a range from about 0.7 to about 4.0% by weight, based on the total weight of the agent.

So wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Formmasse Zuschlagmaterial, wie Gießereisand oder dergleichen, mit wenigstens einer bindenden Menge der Komponenten (A) und (B), gegebenenfalls in Lösungsmittel, je nach Bedarf, gelöst, um die Viskosität der Bindemittelzusammensetzung unter etwa 1000 herabzusetzen, zusammengemischt, das Gemisch in geeigneter Weise behandelt, z.B. durch Verteilen desselben inThus, in a method for production according to the invention a molding compound, aggregate material, such as foundry sand or the like, with at least a binding amount of the components (A) and (B), if appropriate in solvent, as required, dissolved in order to reduce the viscosity of the binder composition about 1000, mixed together, the mixture treated in a suitable manner, e.g. by distributing it in

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einem geeigneten Kernkasten oder Muster, das Gemisch gehärtet und ein Formerzeugnis geformt. Da das Gemisch im allgemeinen ein rasch selbsthärtendes Gemisch ist, werden die Komponenten (A) und (B), um vorzeitige Reaktion zu vermeiden, mit dem Zuschlagmaterial entweder gleichzeitig oder nacheinander in einer geeigneten Mischvorrichtung gemischt, wie Sandmischmaschinen, kontinuierlichen Mischern, Bandmischern und dergleichen, wobei das Gemisch kontinuierlich bewegt oder gerührt wird, um gleichförmigen überzug der Zuschlagteilchen zu gewährleisten. Soll ein gegebenenfalls zugesetzter Katalysator verwendet werden, kann er dem Gemisch auch in diesem Zeitpunkt zugesetzt werden. Zu bemerken ist jedoch, daß ein solcher zugesetzter Katalysator, wenn gewünscht, mit einer der Komponenten (A) oder (B) vorgemischt werden kann.a suitable core box or pattern, the mixture cured and a molded product formed. As the mixture in general is a rapidly self-curing mixture, components (A) and (B) will cause premature reaction avoid mixing with the aggregate material either simultaneously or one after the other in a suitable mixing device, such as sand mixers, continuous mixers, ribbon mixers and the like, with the mixture being continuous agitated or agitated to ensure uniform coating of the aggregate particles. Should a possibly added catalyst are used, it can also be added to the mixture at this point. To notice is, however, that such an added catalyst, if desired, with one of the components (A) or (B) can be premixed.

Durch Arbeiten mit einem Gemisch von Gießereisand und einer bindenden Menge der Komponenten (A) und (B) wird so ein Gußkern oder eine Gußform mit Gießereisand und einer bindenden Menge des Reaktionsprodukts aus (A) einer Polyolkomponente mit wenigstens einem aromatischen tert.-Aminopolyol und (B) einer Isocyanatkomponente mit einer Funktionalität von 2 oder mehr gebildet, wobei das aromatische tert.-Aminopolyol in der Bindemittelzusammensetzung in einer Menge vorliegt, daß zumindest ausreichend tert.-Amin zur Verfügung steht, um die Reaktion zwischen den Komponenten (A) und (B) praktisch vollständig zu katalysieren.Working with a mixture of foundry sand and a binding amount of components (A) and (B) creates a Casting core or a casting mold with foundry sand and a binding amount of the reaction product from (A) a polyol component with at least one aromatic tert-aminopolyol and (B) an isocyanate component with a functionality of 2 or more, wherein the aromatic tertiary aminopolyol is present in the binder composition in an amount that at least sufficient tert-amine is available to prevent the reaction between components (A) and (B) to catalyze practically completely.

In den erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen können gegebenenfalls andere, gewöhnlich verwendete Zusätze verwendet werden. Solche Zusätze sind z.B. Organosilane, die bekannte Kupplungsmittel sind. Die Verwendung solcher Materialien kann die Haftung der Bindemittel am Zuschlagmaterial verstärken. Beispiele für brauchbare Kuppler dieses Typs sind Aminosilane, Epoxysilane, Mercaptosilane, Hydroxy-In the binder compositions according to the invention can if necessary, other commonly used additives can be used. Such additives are e.g. organosilanes, which are known coupling agents. The use of such materials can reduce the adhesion of the binders to the aggregate material strengthen. Examples of useful couplers of this type are aminosilanes, epoxysilanes, mercaptosilanes, hydroxy

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silane und Ureidosilane, wie z.B. γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Hydroxypropyltrimethoxysilan, 3-Ureidopropyltriäthoxysilan, γ-Mercaptopropyl-trimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-(3,4-Epoxycyclohexyl)-trimethoxysilan, N-3-(Aminoäthyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan und dergleichen.silanes and ureidosilanes, such as γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-hydroxypropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyl-trimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3- (3,4-epoxycyclohexyl) trimethoxysilane, N-3- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane and the like.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung können normalerweise bei Arbeitstechniken zur Herstellung von Gußstücken verwendete Zusätze den Mitteln auch während des Vorgangs des Sandüberziehens zugesetzt werden. Solche Zusätze sind z.B. Materialien, wie Eisenoxid, Ton, Kaliumfluoborate, Holzmehl und dergleichen.In practicing the invention, typically additives used in working techniques for the production of castings the means also during the process of sand coating can be added. Such additives are e.g. materials such as iron oxide, clay, potassium fluorate, Wood flour and the like.

Die folgenden speziellen Beispiele der Erfindung dienen lediglich ihrer Veranschaulichung, ohne sie irgendwie zu beschränken. In den Beispielen beziehen sich alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht, die Temperaturen sind in ⁰C und die Viskositätswerte in Centipoise, cP, angegeben, sofern nicht anders angegeben.The following specific examples of the invention are given for illustration only, without limiting it in any way. In the examples, all parts and percentages are by weight, the temperatures are given in ⁰ C and the viscosity values in centipoise, cP, unless otherwise stated.

example 1

Ein Mittel mit einem aromatischen Aminopolyol wird hergestellt, indem 62,5 Gew.-Teile Thanol R-350-X, ein tertiäres Aminotriol (der Jefferson Chemical Company), mit einer Brook field-Viskosität von 12.000 bis 17.000 cP bei 25°C, einer Hydroxylzahl von 520 bis 540 mg KOH/g und einem Stickstoffgehalt von 3,9 %, mit 37,5 Gew.-Teilen eines aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels mit einem Siedepunkt von 155 bis 170⁰C (im Handel als Aromatic 100 Solvent der Exxon Co.) gemischt werden. Dieses Polyol-Mittel hat eine Viskosität von 53 cP und einen Brechungsindex von 1,505 bei 25°C.An aromatic aminopolyol composition is prepared by adding 62.5 parts by weight of Thanol R-350-X, a tertiary aminotriol (from Jefferson Chemical Company), having a Brookfield viscosity of 12,000 to 17,000 cP at 25 ° C, a hydroxyl number from 520 to 540 mg KOH / g and a nitrogen content of 3.9%, with 37.5 parts by weight of an aromatic hydrocarbon solvent having a boiling point of 155-170 ⁰ C (commercially available as aromatic 100 solvent Exxon Co.) are mixed. This polyol agent has a viscosity of 53 cP and a refractive index of 1.505 at 25 ° C.

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Example 2

Ein Polyol-Mittel wird durch Mischen von 31,3 Gew.-Teilen Thanol R-350-X, 31,3 Gew.-Teilen Pluracol Polyol 434, einem aromatischen Aminpolyol (der BASF Wyandotte Corp.), mit einer Hydroxylzahl von 390, einer Brookfield-Viskosität von 90.000 cP bei 25°C und einem Stickstoffgehalt von 4,6 %, 11,4 Gew.-Teilen Äthylenglykol-monobutylätheracetat und 27 Gew.-Teilen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel (Aromatic 100) hergestellt. Dieses Polyol-Mittel hat eine Viskosität von 52 cP bei 25°C und einen Brechungsindex von 1 ,467 bei 25⁰C. Dieses Mittel veranschaulicht ein Gemisch aus zwei aromatischen tert.-Aminopolyolen und zwei Lösungsmitteln.A polyol agent is made by mixing 31.3 parts by weight of Thanol R-350-X, 31.3 parts by weight of Pluracol Polyol 434, an aromatic amine polyol (from BASF Wyandotte Corp.), having a hydroxyl number of 390, a Brookfield viscosity of 90,000 cP at 25 ° C and a nitrogen content of 4.6%, 11.4 parts by weight of ethylene glycol monobutyl ether acetate and 27 parts by weight of hydrocarbon solvent (Aromatic 100). This polyol agent has a viscosity of 52 cP at 25 ° C and a refractive index of 1, 467 at 25 ⁰ C. This means illustrates a mixture of two aromatic tertiary amine polyols and two solvents.

Example 3

Ein Polyol-Mittel wird durch Mischen von 37,5 Gew.-Teilen Thanol R-350-X-Polyol, 25 Gew.-Teilen Thanol R-480, einem Polyätherpolyol, hergestellt aus Saccharose und Propylenoxid, mit einer Hydroxylzahl von 520 und einer Brookfield-Viskosität von 14.300 cP (der Jefferson Chemical Co.), 11,4 Gew.-Teilen Äthylenglykol-monobutylätheracetat und 27 Gew.-Teilen Kohlenwasserstofflösungsmittel (Aromatic 100) hergestellt. Dieses Polyol-Mittel hat eine Viskosität von 54 cP und einen Brechungsindex von 1,484 bei 25°C. Dieses Mittel veranschaulicht ein Gemisch eines aromatischen tert,-Aminopolyols, eines aminofreien Polyols und eines Gemischs zweier Lösungsmittel.A polyol agent is made by mixing 37.5 parts by weight of Thanol R-350-X-Polyol, 25 parts by weight of Thanol R-480, a Polyether polyol made from sucrose and propylene oxide with a hydroxyl number of 520 and a Brookfield viscosity of 14,300 cP (from Jefferson Chemical Co.), 11.4 parts by weight of ethylene glycol monobutyl ether acetate and 27 parts by weight of hydrocarbon solvent (Aromatic 100) prepared. This polyol agent has a viscosity of 54 cP and a refractive index of 1.484 at 25 ° C. This agent illustrates a mixture of an aromatic tert, -amino polyol, an amino-free polyol and a mixture of two solvents.

Example 4

Ein Polyol-Mittel wird durch Mischen von 12,5 Gew.-Teilen Urol 11, eines Polyesterpolyols (der U.C.T., Inc.) mit einer Hydroxylzahl von 430 und einer Viskosität von 3.200 cP bei 25°C, 50,1 Gew.-Teilen Thanol R-350-X, 26,2 Gewichtsteilen aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels (Aromatic hydrocarbon solvent) und 11,2 Gew.-Teilen DiisobutylphthalatA polyol agent is made by mixing 12.5 parts by weight Urol 11, a polyester polyol (available from U.C.T., Inc.) with a Hydroxyl number of 430 and a viscosity of 3,200 cP at 25 ° C., 50.1 parts by weight of ethanol R-350-X, 26.2 parts by weight aromatic hydrocarbon solvent and 11.2 parts by weight of diisobutyl phthalate

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hergestellt. Dieses Polyol-Mittel hat eine Viskosität von 160 cP und einen Brechungsindex von 1,503 bei 25°C.manufactured. This polyol agent has a viscosity of 160 cP and a refractive index of 1.503 at 25 ° C.

Example 5

Ein Isocyanat-Mittel wird durch Mischen von 85 Gew.-Teilen PAPI-135, einem Polymethylenpolyphenylisocyanat (der Upjohn Company), mit einer Brookfield-Viskosität von 177 cP bei 25⁰C, und einem Isocyanat-Ä'quivalent von 134, mit 15 Gew.-Teilen aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels (Aromatic 100 hydrocarbon solvent) zu einer Lösung mit einer Viskosität von 23 cP und einem Brechungsindex von 1,596 bei 25⁰C hergestellt.An isocyanate-agent is prepared by mixing 85 parts by weight of PAPI-135, a polymethylene polyphenylisocyanate (Upjohn Company), having a Brookfield viscosity of 177 cP at 25 ⁰ C, and an isocyanate Ä'quivalent of 134, with 15 parts by weight of aromatic hydrocarbon solvent (aromatic 100 hydrocarbon solvent) to a solution having a viscosity of 23 cps and a refractive index of 1.596 at 25 ⁰ C.

Example 6

Dieses Beispiel veranschaulicht ein ohne Verwendung eines Lösungsmittels erfindungsgemäß brauchbares Isocyanat. Eine Probe von PAPI-135, eines Polymethylenpolyphenylisocyanats (derUpjohn Company), mit einer Brookfield-Viskosität von 177 cP bei 25°C und einem Isocyanat-Ä'quivalent von 134, wird als Isocyanat-Komponente in einem erfindungsgemäßen Mittel und wie in Beispiel 7, Tabelle I angegeben, verwendet.This example illustrates an isocyanate useful in the present invention without using a solvent. One Sample of PAPI-135, a polymethylene polyphenyl isocyanate (from Upjohn Company), having a Brookfield viscosity of 177 cP at 25 ° C and an isocyanate equivalent of 134 is as the isocyanate component in a composition according to the invention and as indicated in Example 7, Table I, used.

Example 7

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung von Sandkernen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel. In einen A-120-Hobart-Mischer werden 5000 g Wedron 7020, gewaschener und getrockneter Siliciumdioxidsand, gegeben. Der Mischer wird gestartet und 45 g einer Polyolkomponente sowie 45 g einer Isocyanatkomponente werden zugesetzt. Es wird 1 min bei Geschwindigkeit 2 weitergerührt und der Sand ausgetragen. Ein Teil des Sandes wird unmittelbar zur Herstellung von 12 Standard-American Foundry Society-Hundeknochen-Zugformlingen von 25,4 mm unter Verwendung eines Dietert Nr. 696-12-Satz-Kernkastens verwendet.Die Kerne werden bei RaumtemperaturThis example illustrates the manufacture of sand cores using the agents according to the invention. In a A-120 Hobart mixers are 5000 g Wedron 7020, washed and dried silica sand. The mixer is started and 45 g of a polyol component and 45 g of one Isocyanate components are added. Stirring is continued for 1 min at speed 2 and the sand is discharged. A Part of the sand is used immediately to make 12 standard American Foundry Society dog bone pull moldings 25.4 mm using a Dietert # 696 12-set core box The cores are used at room temperature

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(bei etwa 25⁰C) gehärtet, 6 Kerne 2 Stunden und 6 Kerne 24 Stunden nach Herstellung des Gemische gebrochen. Durchschnittliche Zugfestigkeitsdaten sind in Tabelle I angegeben. Der Rest des Sandes wird zur Herstellung eines Pyramidenstumpf kerns von 30,5 cm (12 Zoll) Höhe, 10,2 cm (4 Zoll) im Quadrat an der Basis und 5,1 cm (2 Zoll) im Quadrat am oberen Ende verwendet, wozu eine Dietert 623-50-Kernform verwendet wurde. Sand wird in die Kernform geschüttet, viermal unter Verwendung eines Dietert Nr. 623-Kernform-Rüttlers gerüttelt. Ein Thermometer wird etwa 15,24 cm in den Kern gesenkt. Die Ausschal- oder Stripping-Zeit in der Tiefe wird als die Zeit bestimmt, zu der der Kern so ausgehärtet ist, daß das Thermometer von Hand nicht tiefer in den Kern hineingedrückt werden kann. Diese Stripping-Zeit ist auch als Ausschalzeit in der Tiefe bezeichnet worden. Der Kern wird dann aus der Kernform entnommen.Hardened (at about 25 ^° C.), 6 cores broken 2 hours and 6 cores 24 hours after the mixture was prepared. Average tensile strength data are given in Table I. The remainder of the sand is used to make a truncated pyramid core 30.5 cm (12 inches) high, 10.2 cm (4 inches) square at the base and 5.1 cm (2 inches) square at the top, a Dietert 623-50 core mold was used for this. Sand is poured into the core mold, shaken four times using a Dietert # 623 core mold shaker. A thermometer is lowered about 6 inches into the core. The switch-off or stripping time in depth is determined as the time at which the core has hardened so that the thermometer cannot be pushed deeper into the core by hand. This stripping time has also been referred to as the depth stripping time. The core is then removed from the core mold.

Table I.

Polyol-Mit- Isocyanat- Ausschal-Zeit, Zugfestigkeit, tel Mittel min kg/cm² (psi)Polyol with isocyanate stripping time, tensile strength, tel mean min kg / cm ² (psi)

2 h 24 h2 h 24 h

Beispiel 1 Beispiel 5 12,5 20,1 (286) 24,96(355)Example 1 Example 5 12.5 20.1 (286) 24.96 (355)

Beispiel 2 Beispiel 5 37,6 6,33 ( 90) 30,23(430)Example 2 Example 5 37.6 6.33 (90) 30.23 (430)

Beispiel 3 Beispiel 5 22,5 19,12(272) 27,77(395)Example 3 Example 5 22.5 19.12 (272) 27.77 (395)

Beispiel 1 Beispiel 6 12,2 16,31(232) 14,69(209)Example 1 Example 6 12.2 16.31 (232) 14.69 (209)

Zugfestigkeitsmessungen erfolgen unter Verwendung eines Detroit Testing Machine Co., Modell CST-Zugfestigkeitstesters. Tensile strength measurements are made using a Detroit Testing Machine Co., Model CST tensile tester.

Wie den Daten in Tabelle I zu entnehmen ist, zeigen Kerne, die mit erfindungsgemäßen Mitteln gebunden sind, verhältnismäßig kurze Stripping-Zeiten und ausgezeichnete Zugfestigkeiten .As can be seen from the data in Table I, kernels show which are bound with agents according to the invention, relatively short stripping times and excellent tensile strengths .

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^2^ 2

23546882354688

Example 8

Dieses Beispiel zeigt den Einfluß zugesetzten Katalysators auf die erfindungsgemäßen Mittel. Der Zusatz tertiärer Amine verkürzt die Ausschalzeiten und Abbinde- oder Aushärtzeiten, so können Kerne rasch hergestellt werden. Der Prozentsatz des Katalysators ist auf das Gewicht des Polyolmittels bezogen. Kerne werden wie in Beispiel 7 hergestellt und getestet, mit der Ausnahme, daß Katalysator dem Sand zugleich mit dem Polyol-Mittel zugesetzt wird.This example shows the influence of added catalyst on the agents according to the invention. The addition of tertiary amines shortens the stripping times and setting or curing times, so cores can be produced quickly. The percentage of the catalyst is based on the weight of the polyol agent. Cores are made as in Example 7 and tested except that catalyst is added to the sand at the same time as the polyol agent.

Table II

Polyol- Isccyanat- Katalysator Mittel MittelPolyol isccyanate catalyst agent agent

Äusschal- Zugfestigkeit, zeit, kg/cm² (psi) min 2 h 24 hExternal tensile strength, time, kg / cm ² (psi) min 2 h 24 h

Beisp. 2 Beispiel 5 ohneExample 2 Example 5 without

Beisp. 2 Beispiel 5 2% Polycat*8Ex. 2 Example 5 2% Polycat * 8

Beisp. 2 Beispiel 5 5% Polycat 8Ex. 2 Example 5 5% Polycat 8

Beisp. 1 Beispiel 5 ohneExample 1 Example 5 without

Beisp. 1 Beispiel 5 2% Ν,Ν-Dimathyl-Example 1 Example 5 2% Ν, Ν-dimethyl

äthanolaminethanolamine

Beisp. 4 Beispiel 5 2% Polycat 42**Example 4 Example 5 2% Polycat 42 **

3737 ,6, 6 6,336.33 (9oy(9oy 30,23(430)30.23 (430) 1414th 19,1219.12 (272)(272) 25,31(360)25.31 (360) 66th ,7, 7 15,4715.47 (220)(220) 17,93(255)17.93 (255) 1212th ,5, 5 20,1120.11 (286)(286) 24,96(355)24.96 (355) 44th 12,7212.72 (181)(181) 14,41(205)14.41 (205)

28,12 (400) 30,79(438)28.12 (400) 30.79 (438)

* Polycat 8 ist ein tert.-Amin-Katalysator, spez. Gew.* Polycat 8 is a tertiary amine catalyst, spec. Weight

0,850 bei 25°C, N_Q ²⁵ 1,4522 (Abbott Laboratories, Chemical0.850 at 25 ° C, N _Q ²⁵ 1.4522 (Abbott Laboratories, Chemical

Division)
**Polycat 42 ist ein tert.-Äminpolymer-Katalysator mit einem spez. Gewicht von 0,919 und einer Viskosität von 830 cP bei 25⁰C (Abbott Laboratories, Chemical Division).Division)
** Polycat 42 is a tertiary amine polymer catalyst with a spec. Weight of 0.919 and a viscosity of 830 cP at 25 ^° C. (Abbott Laboratories, Chemical Division).

Example 9

Dieses Beispiel veranschaulicht die raschen Aushärtzeiten, die durch Verwendung eines handelsüblichen kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsmischers zum Mischen des Bindemittels auf den Sand und Austragen des Sand/Harzgemischs in eine Gußkernform erreicht werden können. Ein kontinuierlicher Strong-This example illustrates the rapid cure times achieved by using a commercially available continuous High speed mixer for mixing the binder onto the sand and discharging the sand / resin mixture into a casting core mold can be achieved. A continuous strong

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Scott-Mischer mit einer Kapazität von 136 kg/min (300 Ib/ min) wird zum Aufbringen von 0,6 % des Polyol-Mittels des Beispiels 1 und 0,6 % des Isocyanat-Mittels des Beispiels auf gewaschenen und getrockneten Rundkorn-Quarzsand 60AFS verwendet. Polycat 8-tert.-Amin-Katalysator wird auch auf den Sand aufgebracht, um die Härtungsgeschwindigkeit zu steuern. Eine ölfilter-Trägerform von 6,8 kg (15 Ib) wird leicht hergestellt und in 2 min von der Form abgestreift. Der Kern hat eine Kratzhärte von 90. Dies zeigt, daß Kerne oder Formen bei Raumtemperatur sehr rasch unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mittel hergestellt werden können.Scott mixer with a capacity of 136 kg / min (300 lb / min) is used to apply 0.6% of the polyol agent des Example 1 and 0.6% of the isocyanate agent of the example on washed and dried round grain quartz sand 60AFS used. Polycat 8 tertiary amine catalyst is also applied to the sand to increase the cure rate steer. A 6.8 kg (15 lb) oil filter support form is used easily made and stripped from the mold in 2 min. The core has a scratch hardness of 90. This shows that cores or molds can be made very rapidly at room temperature using the agents according to the invention.

Die Erfindung bietet viele Vorteile. Beispielsweise liefert sie erhitzungsfreie, rasch härtende Polyol-Bindemittelsysteme, die wiederum zur Herstellung von Gußkernen oder -formen verwendet werden können, die praktisch gleichförmiges Aushärten im Inneren sowie an ihren Oberflächen zeigen. Weiter zeigen erfindungsgemäß hergestellte Gußkerne oder -formen gute Festigkeit und Beständigkeit gegenüber Verformung und Bruch, was zur Herstellung guter, dimensionsgenauer Metallgußstücke führt. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren mit verhältnismäßig einfachen Arbeitsweisen mit Materialien durchgeführt werden, die im allgemeinen leicht zugänglich sind und auf vorhandenen, derzeit verwendeten Anlagen in der Industrie zur Herstellung von Kernen und Formen und insbesondere in der Gießereitechnik verwendet werden können.The invention offers many advantages. For example, it provides heating-free, fast-curing polyol binder systems, which, in turn, can be used to make casting cores or molds that cure practically uniformly show inside as well as on their surfaces. Cast cores or molds produced according to the invention also show good strength and resistance to deformation and breakage, resulting in the production of good, dimensionally accurate metal castings leads. In addition, the method according to the invention can be carried out with relatively simple working methods with materials generally readily available and on existing equipment currently in use in the industry can be used for the production of cores and molds and especially in foundry technology.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit speziellen Ausführung sformen beschrieben wurde, ist es klar, daß sie weiter abgewandelt werden kann, und sie umfaßt daher Abwandlungen, Anwendungen oder Anpassungen, die allgemein von den Prinzipien der Erfindung Gebrauch machen und sie umfaßt solche Abweichungen von den hier offenbarten Ausführungsformen, wie sie im Rahmen der bekannten und üblichen Praxis auf dem Fachgebiet liegen, auf das sich die Erfindung bezieht, und die auf die hier ausgeführten wesentlichen Merkmale Anwendung finden.While the invention in connection with special execution s forms have been described, it is clear that they continue may be modified, and it therefore includes modifications, applications or adaptations generally of the Make use of the principles of the invention and it includes such departures from the embodiments disclosed herein as as they come within the framework of known and customary practice in the field to which the invention relates, and the essential features listed here apply.

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Claims

1. Binder with (A) including a polyol component at least one aromatic tert-aminopolyol, (B) one Isocyanate component with a functionality of 2 or above and (C) optionally sufficient solvent to reduce the viscosity of the agent below about 1000, wherein the aromatic tertiary aminopolyol in the agent is present in an amount / the at least sufficient tert-amine for practically complete catalysis of the reaction supplies between components (A) and (B).

2. Binder according to claim 1, its aromatic tert-aminopolyol at least one tertiary amino group, at least two hydroxyl groups and at least one aromatic Includes ring.

3. Binder according to claim 1, its aromatic tert-aminopolyol is an aromatic tert-aminotriol, its polymers or their mixtures.

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ORIQlNAL! NSPECTEO

4. Binder according to claim 1, the aromatic tert.-. Aminopolyol at least about 10% by weight of the polyol component, based on the total weight of the polyol component, having.

5. Binder according to one of the preceding claims, whose isocyanate component is a polyisocyanate of the general formula

NCO

is where Rg is selected from hydrogen, chlorine, bromine, alkyl groups with 1 to 5 carbon atoms and alkoxy groups with 1 to 5 carbon atoms, X under hydrogen, alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms and phenyl and η has an average value up to about 3.

6. Binder according to one of the preceding claims, the isocyanate component of which is tolylene diisocyanate.

7. Binder according to claim 5, the isocyanate component of which is methylene bis (4-phenyl isocyanate).

8. Binder according to claim 5, the isocyanate component of which is n-hexyl diisocyanate.

9. Binder according to claim 5, the isocyanate component of which is polymethylene polyphenyl isocyanate.

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10. Binder according to one of the preceding claims, whose ratio of polyol component to isocyanate component ranges from 0.5: 1 to about 4.0: 1.

11. Binder according to claim 10, the ratio of polyol component to isocyanate component in the range of about 0.6: 1 to 1.5: 1.

12. Binder according to one of the preceding claims, the a catalyst in an amount of up to about 15% by weight based on the total weight of the polyol component in the Means, contains.

13. Binder according to claim 12, which contains a catalyst in an amount in the range from about 0.001 to about 5.0 percent by weight based on the total weight of the polyol component in the agent contains.

14. Binder according to claim 13, the catalyst N, N-dimethylbenzylamine contains.

15. Binder according to claim 13, the catalyst used as N, N-dimethylethanolamine contains.

16. Binder according to claim 13, the catalyst used as cobalt naphthenate contains.

17. Binder according to claim 13, the catalyst used is a combination of N, N-dimethylbenzylamine and cobalt naphthenate contains.

18. Binder according to claim 13, which is used as a catalyst Contains organotin salt.

19. Binder according to one of the preceding claims, the solvent of which is an organic solvent from the

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Group of aromatic hydrocarbons, esters, ethers and / or ketones.

20. Binder according to claim 19, the solvent of which is a is a high-boiling aromatic hydrocarbon.

21. Binder according to claim 19, the solvent of which is a is high-boiling ester.

22. Use of a binder according to one of the preceding claims together with an aggregate material for the production of a molding compound.

23. Use according to claim 22 with a silane as coupling agent.

24. Use according to claim 22 or 23, wherein the aggregate material Foundry sand is.

25. Use according to any one of claims 22 to 24, wherein the binder in an amount range from about 0.7 to about 4.0% by weight, based on the total weight of the mass, is present.

26. Use of a binder according to any one of claims 1-21 for the production of casting cores or molds.

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