DE2936954C2 - - Google Patents

Description

In der Gießereitechnik, aber auch für verschiedene andere Zwecke, z. B. für die Herstellung von dünnwandigen Bautafeln und entsprechenden Flächengebilden, ist es bekannt, einen körnigen Formgrundstoff wie beispielsweise Quarzsand, Zirkonsand, Chromerzsand, Olivinsand, Schamotte oder dergleichen, gleichmäßig mit einem Kunstharzbindemittel so zu ummanteln, daß rieselfähige Formmassen entstehen. Diese Massen können in und auf heißen Werkzeugen zu festen Formkörpern, in der Gießereitechnik also zu Kernen und Schalenformen verarbeitet werden. Das Bindemittel wird dabei unter der Wärmeeinwirkung zunächst klebrig und härtet dann aus, wodurch der Formgrundstoff zu dem zusammenhängenden abgußfähigen Formkörper gebunden wird.

Üblicherweise dienen bei diesen Formmassen Phenolharze vom Novolaktyp (in fester, gelöster oder suspendierter Form) als Bindemittel, und zur Härtung wird ca. 10-15% Hexamethylentetramin, bezogen auf die Harzmenge eingesetzt. Unter der Wärmeeinwirkung während der Verarbeitung der Formmassen wird das Hexamethylentetramin dabei (in Gegenwart von Wasser) in Ammoniak und Formaldehyd gespalten, und der Formaldehyd bewirkt dann eine weitere Vernetzung, als Härtung des Phenolharzes zum Resit.

Gegenüber anderen Formaldehydquellen hat die Verwendung von Hexamethylentetramin als Härtungsmittel den Vorzug, eine ausreichend schnelle Aushärtung des Harzsystems und damit eine ökonomisch vernünftige Fertigung von Kernen und Formen zu gewährleisten. Dem steht jedoch als erheblicher Nachteil gegenüber die besonders während der Verarbeitung solcher Formmassen auftretende starke Belastung des Arbeitsplatzes und der Umwelt durch die freiwerdenden Mengen an gasförmigem Ammoniak. Dieser Belastung läßt sich derzeit nur entgegenwirken durch umfangreiche Belüftungs- und Entsorgungsanlagen, die kostenaufwendig sind und dennoch häufig den gesetzlichen Anforderungen nicht genügen.

Demgemäß wurden schon verschiedene Anstrengungen unternommen, den Gehalt solcher Formmassen an Hexamethylentetramin zu senken oder auch ganz auszuschließen. Die Praxis hat dabei jedoch gezeigt, daß bei einem teilweisen oder völligen Ausschluß von Hexamethylentetramin die Formmassen mangelhafte Eigenschaften bekommen und dadurch in ihrer Verwendbarkeit wesentlich eingeschränkt werden. So scheitert z. B. der naheliegende Einsatz von Aldehyden wie Formaldehyd (gleichgültig ob monomer oder als Polykondensat) anstelle von Hexamethylentetramin an einer dann stark verzögerten Härtungsreaktion, ganz abgesehen davon, daß dann die Verarbeitung solcher Formmassen stark durch freiwerdenden Formaldehyd beeinträchtigt wird, also das Problem der Arbeitsplatz- Belastung nur auf ein anderes Produkt verlagert und nicht beseitigt wird.

In der DE-AS 18 08 673 ist ein Bindemittel auf Novolak-Basis für rieselfähige kunstharzumhüllte Formassen beschrieben, welches anstelle von Hexamethylentetramin als Härter für das in gelöster oder suspendierter Form vorliegende Novolakharz ein flüssiges Resolharz verwendet, wobei der pH-Wert des umhüllten Formgrundstoffes auf unter 5,5 eingestellt wird. Dieses bekannte Bindemittel ist mit dem Ziel der Vermeidung von stickstoffbedingten Gießfehlern insbesondere bei Stahl und Gußeisen mit Kugelgraphit entwickelt worden, und da es kein Hexamethylentetramin enthält, vermeidet es natürlich auch eine Arbeitsplatz- Belastung durch frei gesetztes Ammoniak. Als Ersatz für die üblichen, mit Hexamethylentetramin gehärteten Bindemittel auf Novolak-Basis (bei denen es auf eine Stickstoff-Freiheit nicht ankommt) ist es jedoch nicht geeignet. Neben schlechten Härtungseigenschaften und einem verminderten Abrollverhalten ("Peel-back") ist es hygroskopisch, verliert dadurch die gute Fließfähigkeit und verklumpt. Eine Lagerung und Bevorratung der mit diesem Bindemittel hergestellten Formmassen ist damit kaum möglich.

Die Praxis hat gezeigt, daß generell auch solche Bindemittel, die ein Gemisch aus Novolaken und Resolen sind, noch mit Hexamethylentetramin versetzt werden müssen, wenn befriedigende Ergebnisse erzielt werden sollen.

Die Erfindung betrifft demgegenüber die Verwendung eines Bindemittels zur Herstellung von rieselfähigen kunstharzumhüllten Formmassen, wobei das Bindemittel kein Hexamethylentetramin als Härter benötigt, aber in seinen Eigenschaften den bisher üblichen, mit Hexamethylentetramin gehörteten Bindemitteln gleichkommt und diese damit gleichwertig zu ersetzen vermag.

Ausgehend von einem Bindemittel, das Phenolharz, Lösungsmittel und ggfs. weitere Zusätze enthält, wird dieses Ziel erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das verwendete Bindemittel ein stickstoffhaltiges Bindemittel auf der Basis eines flüssigen Phenolresols ist, dessen Stickstoffgehalt 0,25-30 Gew.-%, vorzugsweise 1,5-10 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Feststoffmenge, beträgt.

Damit geht die Erfindung einen völlig neuen Weg. Während es nämlich bislang als unabdingbar angesehen wurde, daß die Bindemittel für rieselfähige kunsthartzumhüllte Formmassen Novolake als wesentlichen Bestandteil enthalten müssen, und folglich alle bisherigen Anstrengungen dahin gegangen sind, für solche Novolak-Typen einen geeigneten Härter zu finden, der wenig bis gar kein Hexamethylentetramin enthält, sieht die Erfindung ein Phenolharz in Form eines flüssigen stickstoffhaltigen Phenolresols vor, das nicht unbedingt einen Härtungsbeschleuniger und jedenfalls kein Hexamethylentetramin als Härter benötigt.

Der Einsatz von allein Phenolresolen, ohne gleichzeitige Verwendung auch von Novolaken, ist bei Bindemitteln für rieselfähige kunstharzumhüllte Formmassen bislang nicht für möglich angesehen und auch noch nicht ernsthaft für die Praxis in Betracht gezogen worden. In der Aufbereitung solcher Formmassen (d. h. bei der Umhüllung des Formgrundstoffes mit dem Bindemittel, die normalerweise bei erhöhten Temperaturen unterhalb 180°C geschieht) ist es nämlich schwierig bis unmöglich, bei normalen Phenolresolen die für deren Wirksamkeit günstigste Stufe der vollständigen Resitol-Bildung zu erreichen. Entweder behalten diese normalen Phenolresole während des Aufbereitungsprozesses der Formmasse durch ungenügende Weiterkondensation ihre Klebrigkeit (d. h. die Fließfähigkeit der Formmasse ist wesentlich beeinträchtigt), oder aber sie härten aufgrund ihrer Struktur bei Temperatureinwirkung bis zur Resitstufe durch und sind dann nicht mehr schmelzbar genug, um einen ausreichend gebundenen Formkörper zu ergeben.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß sich diese Nachteile vermeiden lassen, wenn die Resole einen Stickstoff-Gehalt aufweisen. Unerwartet wurde gefunden, daß im Gegensatz zu den normalen (stickstofffreien) Resolen die erfindungsgemäß verwendeten stickstoffhaltigen Bindemittel auf Resolbasis aufgrund ihrer Zusammensetzung bei Temperaturen unterhalb 180°C, also in Temperaturbereich der Formmassenaufbereitung, wesentlich unempfindlicher und reaktionsträger sind, so daß sie ohne Gefahr einer vorzeitigen Resitbildung über den Klebbereich hinaus in den erwünschten Resitolzustand übergeführt werden können. Hierdurch wird es möglich, die verfahrenstechnischen Vorteile der bisher üblichen Novolakharze zu erreichen, gleichzeitig aber durch den nicht mehr erforderlichen Einsatz von Hexamethylentetramin als Härter die Schadstoffmengen sowohl bei der Formmassen-Aufbereitung als auch bei ihrer Verarbeitung erheblich zu senken.

Unter dem Begriff "stickstoffhaltiges Phenolresol" wird im Sinne der Erfindung ein in bekannter Weise durch basische Katalyse (pH-Wert oberhalb 7) aus Phenolen und Aldehyden, ggfs. in Gegenwart eines geeigneten Kontaktmittels kondensiertes Resol verstanden, das einen variablen Anteil einer Stickstoffverbindung oder an gebundenem Stickstoff enthält, leicht löslich ist und sich durch Erhitzen härten läßt.

Geeignete Phenolkörper zur Herstellung dieser Resole sind solche Verbindungen, bei denen beide ortho-Stellungen oder eine o-Stellung und die p-Stellung zur Hydroxylgruppe nicht substituiert sind. Die übrigen C-Atome des Ringkörpers können wahlweise substituiert oder nicht substituiert sein. Falls sie substituiert sind, kommen als Substituenten beispielsweise in Frage: Halogene, Hydroxyl-, Amino-, substituierte Aminogruppen sowie Kohlenwasserstoffreste, vorzugsweise aliphatisch, mit bis zu 9 C-Atomen, die aber ihrerseits auch mit Hydroxylgruppen substituiert sein können. Des weiteren sind Substituenten mit aliphatischem Charakter geeignet, die ein primäres, sekundäres oder tertiäres N-Atom aufweisen und bis zu 9 C-Atome haben.

Als Aldehydkomponente können die allgemein bekannten und zur Herstellung von Phenolharzen üblichen Aldehyde wie z. B. Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Benzaldehyd; Furfural, Acrolein und ähnliche eingesetzt werden.

Das Molverhältnis der Phenolkörper zum eingesetzten Aldehyd ist keiner stöchiometrischen Beschränkung unterworfen, bevorzugt wird jedoch der Bereich 1 : 0,9-2,1 Mol Phenol zu Aldehyd. Entscheidend für das erfindungsgemäß zu verwendende Bindemittel ist allein der Stickstoffgehalt, der zwischen 0,25-30% und vorzugsweise zwischen 1,5-10% des Gesamtbinderanteils beträgt.

Das Bindemittel kann dadurch hergestellt sein, daß ein (flüssiges) stickstofffreies Resol mit einer Stickstoffverbindung gemischt wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Stickstoffverbindung aber auch bei der Kondensation des Phenolkörpers mit dem Aldehyd anwesend sein, so daß sie in den Molekülverband eingebaut wird und sich ein stickstoffhaltiges Resol ergibt. In diesem letzteren Fall bestehen dabei die weiteren Möglichkeiten, die Kondensationsreaktion in Gegenwart einer gesondert zugesetzten Stickstoffverbindung durchzuführen und/oder einen stickstoffhaltigen Phenolkörper unmittelbar in die Kondensationsreaktion einzusetzen.

Wenn die Stickstoffverbindung dem Resol zugemischt wird, muß sie natürlich so beschaffen sein, daß sich bei der Lagerung und insbesondere der Verarbeitung des Resols keine Arbeitsplatzbelastung durch freigesetztes Ammoniak oder andere Schadstoffe ergeben kann. Diese Bedindung erfüllen beispielsweise
Harnstoff und dessen Derivate, wie Aryl-, Allyl- und Alkylharnstoff (z. B. Diphenylharnstoff), Biuret, Triuret, Ethylenharnstoff, 4,5-Dihydroethylenharnstoff, Propylenharnstoff sowie die allgemein als "Methylen- oder Methylolharnstoffe" bezeichneten Vorkondensate von Harnstoff und Harnstoffderivaten mit insbesondere Formaldehyd (z. B. Dimethylolharnstoff),
Guanidin und dessen Derivate wie Dicyandiamid und Diphenylguanidin,
Morpholin und dessen Derivate,
Triazin und dessen Derivate, wie Guanamin, Benzoguanamin, Melamin und Hydroxymethylmelamin, sowie weiterhin
die von Phenol als H-acider Komponente abgeleiteten Mannich-Basen mit Ammoniak oder Aminen, wie Bis-(hydroxybenzyl)-amin, 2,4,6-Tris-(dimethylaminomethyl)-phenol und o-Hydroxybenzyl-diethanolamin.

Bei dem Verfahren der Einkondensation der Stickstoffverbindung in das Resol kommen wiederum alle vorgenannten Stickstoffverbindungen in Frage, zusätzlich aber auch noch Diphenylhydrazin, Ammoniak und aliphatische Amine, wie Alkylamine (z. B. Methylamin, Dimethylamin, Trimethylamin, Ethylamin und Diethylamin usw.), Allyl- und Diallylamine, Cycloalkylamine, Di- und Polyamine (z. B. Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin usw.) und substituierte Amine, insbesondere Alkanolamine (z. B. Ethanolamin).

Diese letztgenannten, in freier Form wegen der durch sie verursachten Arbeitsplatzbelastung nicht verwendbaren Verbindungen werden infolge ihrer Anwesenheit in der Kondensationsreaktion in eine umweltfreundliche, keine Arbeitsplatzbelastung ergebende Form überführt. Dabei kann davon ausgegangen werden, daß sie in der Kondensationsreaktion überwiegend durch eine parallel ablaufende Mannich-Reaktion gebunden werden. Dies gilt sogar auch für das Ammoniak, das (wie überraschend gefunden wurde) trotz der Gegenwart von Formaldehyd in der Kondensationsreaktion nicht zu dem unerwünschten Hexamethylentetramin reagiert.

Anstatt die Mannich-Basen "in situ" zu bilden, ist es ebenso aber auch möglich, von einer fertigen Mannich-Base mit Phenol als H-acider Komponente, wie z. B. den weiter vorn genannten Verbindungen auszugehen und diese als stickstoffhaltigen Phenolkörper, entweder allein oder im Gemisch mit stickstofffreien Phenolkörpern, ggfs. in Anwesenheit auch noch von gesonderten Stickstoffverbindungen, der Kondensationsreaktion zu unterwerfen.

Alle vorgenannten Verfahrensweisen können einzeln oder in Kombination miteinander durchgeführt werden, und ebenso können dabei alle vorgenannten Stickstoffverbindungen entweder einzeln oder im geeigneten Gemisch miteinander zum Einsatz kommen.

Als Lösungsmittel für das Bindemittel kommen, unabhängig von seiner Herstellungsweise, Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unter 160°C bei Normalbedingungen in Frage. Als besonders geeignet haben sich die für Resole gängigen Lösungsmittel, insbesondere Wasser und niedere Alkohole erwiesen.

In allen vorgenannten drei Fällen wird eine stickstoffhaltige Bindemittellösung erhalten, die zur Herstellung einer rieselfähigen kunstharzumhüllten Formmasse geeignet ist und ohne zwingende Verwendung eines zusätzlichen Härtungsmittels allein durch Wärmeeinwirkung, z. B. nach dem Croning-Verfahren, ausgehärtet werden kann. Bei Bedarf können allerdings noch zur Steuerung des Härtungsverlaufs die beim Croning-Verfahren üblichen sauren Härtungsbeschleuniger, wie Salicylsäure, Phenolsufonsäure, Säureanhydride u. a. eingesetzt werden, indem sie der Bindemittel-Lösung zugegeben werden. Weiterhin ist auch die Zugabe von üblichen Trenn- und Gleitmitteln wie Calciumstearat, Amidwachsen, Siliconälen etc. möglich.

Es hat sich herausgestellt, daß für eine einwandfreie Fertigung mit einer ökonomisch vertretbaren Aushärtegeschwindigkeit der pH-Wert der kunstharzumhüllten Formmassen einen Wert im Bereich von 6 bis 11 aufweisen muß. Bei pH-Werten unter 6 kann bereits beim Aufbereiten der Formmassen, also beim Umhüllungsvorgang eine Härtung des Resolbindemittels erfolgen, da Resole bekanntlich säure- und heißhärtbar sind. Die so hergestellte Masse neigt dann zum Kleben und läßt sich sehr schlecht verarbeiten (verschießen). Im stärker saueren Bereich werden außerdem Korrosionen beobachtet. Liegt der pH-Wert dagegen über 11, zeigen die aus den Formmassen hergestellten Kerne, Schalen, Masken etc. Versprödungen, die zu einem starken Festigkeitsabfall führen. Eine Einstellung des pH-Bereiches kann durch entsprechende Bemessung der Zugabe der sauren Härtungsbeschleuniger (wie Salicylsäure) bzw. der basischen Stickstoffverbindungen vorgenommen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Herstellung des Bindemittels: Beispiel 1 (Phenolresol mit Melamin)

Eine Mischung von 376,4 g Phenol, 506 g wäßriger Formaldehydlösung 37%ig und 100 g wäßrige Natriumhydroxidlösung 15%ig wurde innerhalb von 40 Min. auf atmosphärische Rückflußtemperatur gebracht und bei dieser Temperatur kondensiert, bis eine Wasserverträglichkeit von 250% bei 25°C erreicht war. Danach wurde schnellstmöglich mit Vakuum auf 40°C abgekühlt und solange entwässert, bis die Harzlösung einen Feststoffgehalt von 85% aufwies. Mit Methanol wurde auf 65% Feststoffgehalt verdünnt und anschließend durch Zugabe von Melamin der Feststoff auf 70% eingestellt.

Beispiel 2 (Phenolresol mit Morpholin)

Eine Mischung von 414,6 g Phenol, 555,3 g wäßriger Formaldehydlösung 37%ig und 26,2 g Morpholin 97,2%ig wurde innerhalb von 40 Minuten von 30 auf 70°C gebracht. Nach Zugabe von weiteren 26,2 g Morpholin 97,2%ig wurde die Temperatur auf 80°C erhöht und eine weitere Stunde bei 80°C gehalten. Danach wurde schnellstmöglich mit Vakuum auf 40°C abgekühlt und nach Zugabe von weiteren 26,2 g Morpholin 97,2%ig solange entwässert, bis die Harzlösung einen Feststoffgehalt von 69,2% aufwies.

Beispiel 3 (Phenolresol mit Harnstoff)

Eine Mischung von 470 g Phenol, 188 g Paraformaldehyd 91%ig und 6 g Bleinaphthenat wurde innerhalb 60 Minuten auf 130°C erwärmt. Die Kondensation erfolgte solange oberhalb 100°C, bis sich die Rückflußtemperatur selbsttätig auf 110°C eingestellt hatte. Danach wurde auf 70°C gekühlt und diese Temperatur nach Zugabe von 60 g Harnstoff und 60 g Paraformaldehyd 91%ig 60 Minuten gehalten. Nach Zugabe von 120 ml Methanol und 30 g Salicylsäure wurde gekühlt und mit Methanol ein Feststoff von 70,9% eingestellt.

Beispiel 4 (Phenolresol mit Benzuoguanamin)

700 g wäßrige Formaldehydlösung 37%ig wurden mit Calciumhydroxid auf einen pH-Wert von 8,2 gebracht. Dann wurden 736 g Phenol zugesetzt (wobei die Temperatur auf 25°C gehalten werden muß) und der pH-Wert mit weiterem Calciumhydroxid auf 9 eingestellt. Diese Mischung wurde 3 Stunden bei 65°C und danach 1,5 Stunden bei 75°C kondensiert. Das Reaktionsgemisch wurde anschließend mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 7-7,5 gebracht, über Nacht stehengelassen, um vom ausgefallenen Calciumsulfat abzentrifugiert und im Vakuum bis zu einer Innentemperatur von 62°C/20 mbar entwässert. Nach Zusatz von 152 g Benzoguanamin (2.4-Diamino-6-phenyl-1.3.5-triazin) wurde mit Methanol/Isopropylalkohol 1 : 3 ein Feststoffgehalt von 70 ± 1% eingestellt.

Beispiel 5 (Phenolresol mit Dimethylolharnstoff)

Eine Mischung von 611 g Phenol, 633 g wäßriger Formaldehydlösung 37%ig und 16,6 g wäßriger Ammoniaklösung 25%ig wurde innerhalb von 30 Minuten auf atmosphärische Rückflußtemperatur gebracht und 1 Stunde bei dieser Temperatur kondensiert. Nach Zugabe von weiteren 16,6 g wäßriger Ammoniaklösung 25%ig wurde bis zur deutlichen Trübung nachkondensiert. Dann wurden 80 g Dimethylolharnstoff zugestzt und bei Normaldruck soweit entwässert, bis durch Zugabe von 200 g Methanol/Isopropylalkohol 1 : 3 ein Feststoffgehalt von 70 ± 1% eingestellt werden konnte.

Beispiel 6 (Phenolresol mit o-Hydroxybenzyl-diethanolamin)

Eine Mischung aus 450 g Phenol, 107 g o-hydroxybenzyl-diethanolamin und 200 g Paraformaldehyd 91%ig wurde solange bei 110°C kondensiert, bis eine 70%ige Lösung des gebildeten Resols in Methanol eine Viskosität von 30 Pa · s/20°C aufwies. Die Kondensation wurde an dieser Stelle unterbrochen, und durch Zugabe von Methanol wurde ein Feststoffgehalt von 68% eingestellt.

Vergleichsbeispiel A (Phenolnovolak)

Eine Mischung aus 300,8 g Phenol, 29,0 g Wasser, 86,0 g Paraformaldehyd 91%ig und 0,9 g Oxalsäure wurde auf 100°C erwärmt und solange bei 100°C kondensiert, bis der Gehalt an freiem Formaldehyd weniger als 1,2% betrug. Durch Zugabe von 17,5 g Salicylsäure und einer entsprechenden Menge eines Gemisches aus Methanol/Ethanol (2 : 1) wurde ein Feststoffgehalt von 68-70% eingestellt.

Vergleichsbeispiel B (Stickstofffreies Phenolresol)

Eine Mischung von 376,4 g Phenol, 506 g wäßriger Formaldehydlösung 37% und 100 g wäßrige Natriumhydroxidlösung 15%ig wurde innerhalb 40 Min. auf atmosphärische Rückflußtemperatur gebracht und solange kondensiert, bis eine Wasserverträglichkeit von 250% bei 25°C erreicht war. Danach wurde schnellstmöglich mit Vakuum auf 40°C abgekühlt und solange entwässert, bis die Harzlösung einen Feststoffgehalt von 85% aufwies. Durch Zugabe von Methanol wurde dann der Feststoffgehalt auf 68-70% eingestellt.

Vergleichsbeispiel C (Novolak/Resol-Gemisch)

Es wurden eine Novolaksuspension und ein Phenolresol (als Bindemittel bzw. Härter) in der im Beispiel 1 der DE-AS 18 08 673 beschriebenen Weise hergestellt.

Aufbereitung der Formmassen

Zur Herstellung der Formmassen aus den gemäß Beispielen 1-6 hergestellten Bindemitteln wurden in einem auf 160°C bzw. 80°C gehaltenen Labormischer Quarzsand MK 0,28 mm als Formgrundstoff mit der Harzlösung solange gemischt, bis der Resitolzustand erreicht war, d. h. das Gemisch freifließend wurde und gesiebt werden konnte. Durch entsprechende Bemessung der Menge der Harzlösung wurde dabei in allen Fällen ein Bindemittelgehalt der Formmasse von 2,75% eingestellt. Die Herstellung der Formmasse mit dem Novolakbinder aus dem Vergleichsbeispiel A erfolgte in derselben Weise, jedoch wurde zuzüglich 12% Hexamethylentetramin, auf das Harz bezogen, als Härtungskomponente eingemischt. Das stickstofffreie Phenolresol gemäß Vergleichsbeispiel B wurde analog den stickstoffhaltigen Bindemitteln 1-6 aufbereitet. Die Aufbereitung des Novolak/Resol-Gemisches gemäß Vergleichsbeispiel C erfolgte in der im Beispiel 1 der DE-AS 18 08 673 angegebenen Weise, wobei jedoch aus Gründen der besseren Vergleichbarkeit auf die Zugabe von Walzzunder verzichtet und der Harzgehalt der Formmasse auf 2,75% eingestellt wurde. Allen Formmassen wurden bei der Aufbereitung 0,1 Gew.-% Calciumstearat, bezogen auf die Gesamtformstoffmenge, zugegeben.

Eigenschaften

Die Bindemittel gemäß den Beispielen 1-6 und den Vergleichsbeispielen sowie die daraus hergestellten Formmassen wurden auf ihre Eigenschaften untersucht. Des weiteren wurden aus den Formmassen gehärtete Prüfkörper hergestellt und ebenfalls auf ihre Eigenschaften untersucht. Zur Herstellung der Prüfkörper wurde die durch ein 1-mm-Sieb gesiebte Formmasse in eine auf 250°C vorgeheizte Kernbüchse geschossen, und zwar mit einem Schießdruck von 5 bar. Die Zeit zwischen dem Einbringen der Formmasse in die heiße Kernbüchse und der Entnahme des Prüfkörpers (Biegestab) betrug 2 min. Nach der Entnahme aus der Kernbüchse wurden die Prüfkörper eine Stunde bei Raumtemperatur abgekühlt.

Die Untersuchungsergebnisse sind in den beiliegenden Tabellen I uns II zusammengefaßt. Es ist dabei aus der Tabelle I deutlich zu erkennen, daß die verwendeten Bindemittel gemäß Beispielen 1-6 bei einer im herkömmlichen Bereich liegenden Mischtemperatur von 160°C den herkömmlichen Bindemitteln auf Novolak-Basis (Vergleichsbeispiel A) in allen wesentlichen Eigenschaften mindestens voll vergleichbar, zum Teil sogar auch etwas überlegen sind und diesen gegenüber noch den Vorteil haben, daß sie kein Hexamethylentetramin enthalten. Das aus einem stickstofffreien Phenolresol (Vergleichsbeispiel B) bestehende Bindemittel dagegen zeigt ebenso wie das aus einem Novolak/Resol-Gemisch bestehende Bindemittel (Vergleichsbeispiel C) einen erheblichen Festigkeitsabfall, offenbar als Folge der Tatsache, daß in beiden Fällen schon während der Aufbereitung der Formmasse teilweise die Resitstufe erreicht wurde.

Die Tabelle II veranschaulicht die Ergebnisse bei einer Mischtemperatur von 80°C. Bei dieser sehr niedrigen Mischtemperatur tritt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß verwendeten Bindemittel zutage, nämlich ihre sehr viel geringere Klebneigung im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen B und C. Bei Mischtemperaturen unterhalb 150°C sind die nach den Vergleichsbeispielen B und C hergestellten Formmassen so klebrig, daß keine Rieselfähigkeit mehr gegeben ist und damit eine bestimmungsgemäße Verarbeitung unmöglich wird. Diese Klebneigung zeigen die mit den erfindungsgemäß verwendeten Bindemitteln hergestellten Formmassen nicht bzw. zum Teil erst bei Temperaturen unter 100°C in geringem Umfang.

Tabelle I

Tabelle II

Claims (4)

1. Verwendung eines stickstoffhaltigen Bindemittels auf Basis eines flüssigen Phenolresols mit einem Stickstoffgehalt zwischen 0,25 bis 30% des Gesamtbinderanteils zur Herstellung von kunstharzumhüllten, rieselfähigen und trockenen Formmassen, die aus körnigem Formgrundstoff, Phenolharz, Lösungsmittel und ggfs. weiteren Zusätzen bestehen und die in oder auf heißen Formwerkzeugen verarbeitet und durch die Wärmeeinwirkung ausgehärtet werden, wobei der pH-Wert auf den Bereich von 6 bis 11 eingestellt wird.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoffgehalt des Bindemittels zwischen 1,5 bis 10% des Gesamtbinderanteils beträgt.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusätzlich 0,1 bis 10 Gew.-% an üblichen sauren Härungsbeschleunigern enthält.

4. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusätzlich 0,1 bis 5 Gew.-% an üblichen Trenn- und Gleitmitteln enthält.