DE2945653A1 - Verfahren zur herstellung von giessereikernen oder -formen und bindemittel fuer diesen zweck - Google Patents

Verfahren zur herstellung von giessereikernen oder -formen und bindemittel fuer diesen zweck

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DE2945653A1 DE19792945653 DE2945653A DE2945653A1 DE 2945653 A1 DE2945653 A1 DE 2945653A1 DE 19792945653 DE19792945653 DE 19792945653 DE 2945653 A DE2945653 A DE 2945653A DE 2945653 A1 DE2945653 A1 DE 2945653A1
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Description

HOFFMANN · ΕΙΤΓ,Ε & PARTNKR
PATENTANWÄLTE
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) · DIPL.-I N G. W.EITIE . DR. RER. NAT. K. HOFFMAN N ■ Ol Pl.-I NG. W. IEHN
DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STfRNHAUS) · D-8000 MO NCH EN 81 · TElE FON (089) 9M087 . TELEX 05-2*419 (PATHE)
^ " 32 709 o/wa
HITACHI CHEMICAL COMPANY, LTD., TOKYO/JAPAN
Verfahren zur Herstellung von Giessereikernen oder -formen und Bindemittel für diesen Zweck
Die Erfiuuüny beLrifft ein neues Verfahren zur Hersteilung von Giessereikernen oder -formen. Sie betrifft auch die bei diesem Verfahren verwendeten Bindemittel.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Giessereikernen oder -formen lassen sich in zwei Gruppen einteilen:
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Bei der einen werden anorganische Verbindungen als Hauptbindemittel verwendet und bei der anderen werden organische Verbindungen als Hauptbindemittel verwendet. Das erstere Verfahren wird praktisch in grossem Masse unter Verwendung von hauptsächlich Natriumsilikat und Härtung mit Kohlendioxid angewendet.
Obwohl dieses Verfahren den Vorteil hat, dass ein Erhitzen nicht erforderlich ist und dass geformte Giessereikerne oder -formen unmittelbar nach dem Einblasen des Kohlendioxids aus den Formen entnommen werden können, besteht doch der Nachteil, dass die Kerne oder Formen nicht verbrennbar sind, weil das Bindemittel aus anorganischen Substanzen besteht und dass sie deshalb nach dem Eingiessen von geschmolzenem Metall nicht zusammenfallen.
Bekannte Giessereikerne oder -formen, bei denen organische Substanzen als Bindemittel verwendet werden, schliessen solche Giessformverfahren ein, bei denen die ein Phenolharz enthaltende Giessformzusanunensetzung unter Ausbildung einer Form erhitzt wird (US-PSen 2 706 163 und 2 888 413), sowie selbsthärtende Giessereikerne oder -formen, bei denen als Hauptbindemittel ein Furanharz verwendet wird, das dann mit Säure gehärtet wird (japanische Patentveröffentlichung 50-37012/1975). Obwohl diese Formen den Vorteil haben, dass sie leicht nach ihrer Verwendung zusammenfallen, haben sie doch den Nachteil, dass ein Erhitzen erforderlich ist oder dass es lange Zeiten dauert, bevor die üiessereikerne oder -formen gehärtet sind, falls die Härtung bei Raumtemperatur vorgenommen wird.
In US-PS 3 409 579 wird ein Bindemittel für Giessereikerne
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oder -formen beschrieben, bei dem als Hauptbindemittel ein Phenolharz und ein Isocyanat verwendet werden, die dann sofort gehärtet und aus den Formen entnommen werden können, wenn man sie bei Raumtemperatur durch Einblasen mit einem gasförmigen Amin behandelt. Hier treten aber Probleme hinsichtlich der Giftigkeit und des Geruches des zu verwendenden gasförmigen Amins auf.
Um in dem Natriumsilikat-Kohlendioxid-Verfahren die Fähigkeit zum Zusammenfalls der Formen zu verbessern, hat man auch schon ein Bindemittel verwendet, bei dem Dextrin, Holzmehl, synthetische Harze und dergleichen zusammen mit Natriumsilikat zu Sand gegeben wurden (japanische Patentveröffentlichung 54-27168/1979). Diese Additive verhindern jedoch die Polymerisation von Natriumsilikat und erniedrigen die Bindungsfähigkeit und reichen nicht aus, um die Zusammenfallbarkeit nach dem Eingiessen von geschmolzenem Metall und die Aufrechterhaltung der Formfestigkeit während der erforderlichen Zeit zu verbessern.
Weiterhin gibt es ein "Kalk"-Giessereiverfahren, bei dem ein wasserlösliches Phenolharz durch Einblasen von Kohlendioxid gehärtet wird.
Bei diesem Verfahren wird die durch die exotherme Reaktion von Kohlendioxid und Kalziumhydroxid erzeugte Wärme zum Härten des Phenolharzes und damit zum Binden des Sandes verwendet. Die freiwerdende Wärme reicht jedoch nicht aus, um die Härtung schnell durchzuführen und ausserdem tritt gleichzeitig eine Wärmeabsorption als Ergebniss der schnellen Ausdehnung von Kohlendioxid ein wenn dieses in eine Form aus einer Bombe eingeleitet wird und daher dauer es lange Zeit, um die Kernsandbindemittelmischung zu härten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Giessereiverfahren zu zeigen, bei dem die Form nach dem Eingiessen von geschmolzenem Metall eine verbesserte Zusanunenfallbarkeit aufweist. Dabei wird eine organische Substanz als Hauptbindemittel verwendet und die geformten Giessereikerne oder -formen können unmittelbar nach dem Einblasen von Kohlendioxid bei Raumtemperatur entnommen werden. Kohlendioxid hat den Vorteil, dass es sicher gehandhabt werden kann.
Die erfindungsgemässe Giessereiformzusammensetzung enthält (A) feuerfeste Teilchen, (B) ein alkohollösliches Phenolharz, (C) ein Hydroxid und/oder Oxid eines mehrwertigen Metalls, (D) Wasser, (E) ein Alkalihydroxid und (F) ein organisches Lösungsmittel.
Die Zusammensetzung wird verformt und dann mit Kohlendioxid begast.
Folgende Vorteile lassen sich erfindungsgemäss erzielen: Das Begasen kann man durch Einblasen des sicher zu handhabenden Kohlendioxids durchführen. Die Giessereikerne oder -formen können unmittelbar bei Raumtemperatur aus der Schablone (der zur Herstellung der Giessereiform verwendeten Form) entnommen werden. Die verformten Giessereikerne oder -formen weisen nach dem Eingiessen von geschmolzenem Metall eine verbesserte Zusammenfallbarkeit auf.
Die erfindungsgemässen Bindemittel enthalten (a) ein alkohollösliches Phenolharz, (b) ein Hydroxid und/oder Oxid eines mehrwertigen Metalls, (c) Wasser, (d) ein organisches Lösungsmittel und (e) ein Alkalihydroxid.
Beim Einblasen von Kohlendioxid in das Bindemittel trennt
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sich das alkohollösliche Phenolharz als mehrwertiges Metallsalz oder als Harz mit freien phenolischen Hydroxylgruppen ab und dadurch wird die Kernsandmischung verfestigt.
Das erfindungsgemässe alkohollösliche Phenolharz ist ein Phenolharz, das beim Vermischen mit Wasser in der 10-fachen Menge des Harzes und beim Rühren der Mischung bei 25°C eine mit blossem Auge wahrnehmbare Trübung ergibt, d.h. dass die Wassertoleranz des Harzes bei 25°C nicht weniger als 10 Gew.% ausmacht.
Phenolharze, die als Ganze die vorerwähnten Eigenschaften aufweisen, sind in die erfindungsgemäss zu verwendenden Phenolharze eingeschlossen, selbst wenn sie zum Teil eine wasserlösliche Komponente enthalten.
Als erfindungsgemäss verwendbare alkohollösliche Phenolharze kommen nicht nur die sogenannten alkohollöslichen Phenol-Formaldehyd-Harze in Frage, sondern auch Harze mit phenolischen Hydroxylgruppen, die mit mehrwertigen Metalien Salze bilden, wie phenolmodifizierte Xylolharze, phenolmodifizierte Toluolharze, Akayouharze und DFK (Schieferöl)-harze.
Phenol-Formaldehyd-Harze können z.B. in in Wasser lösliche und in alkohollösliche eingeteilt werden.
Wasserlösliche Phenol-Formaldehyd-Harze können durch Kondensation von Phenol mit Formaldehyd in Gegenwart eines Alkalikatalysators erhalten werden, wobei man die Umsetzung dann durch Abkühlen abstoppt, bevor die Wasserlöslichkeit des Kondensats verloren geht.
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Das Kondensat ist ein Harz mit niedrigem Molekulargewicht mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von ungefähr 200 und besteht hauptsächlich aus nicht mehr als drei Phenolkernen.
Im Gegensatz hierzu haben alkohollösliche Phenol-Formaldehyd-Harze höhere Molekulargewichte. Wasserlösliche Phenolharze mit niedrigem Molekulargewicht und niedriger Viskosität haben unmittelbar nach dem Eingiessen in eine Matrize und dem Beblasen mit Kohlendioxid keine ausreichende Festigkeit, auch wenn man sie längere Zeit stehen lässt.
Deshalb werden vorzugsweise Phenolharze mit höherem Molekulargewicht verwendet und zwar solche mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von vorzugsweise nicht weniger als 400, insbesondere nicht weniger als 500 und ganz besonders bevorzugt nicht weniger als 800, so dass das mehrwertige Metallsalz in Wasser unlöslich ist und eine ausreichende Bindungsfähigkeit bewirkt.
Eingeschlossen in die alkohollöslichen Phenolharze, die erfindungsgemäss verwendet werden können, sind - unabhängig von der Art der Bindungen - Resole, Novolak, N-Methylenresole, Dimethylenäther-artige Resole und Formal-Typ-resole. Phenole, als Ausoangsmaterialien für die Harze, schliessen nicht nur Phenol ein, sondern auch Kresol, Butylphenol, Bisphenol, Nonylphenol, Brenkatechin, Resorcin und dergleichen .
Zur Herstellung der Phenolharze geeignete Aldehyde schliessen niedrige Aldehyde, wie Formaldehyd, Paraformaldehyd,
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Hexamin und Acetaldehyd ein.
Bei der Verwendung von Phenolharzen vom Novolak-Typ erhält man Formen mit hoher Festigkeit unmittelbar nach dem Begasen mit Kohlendioxid, wogegen man bei Verwendung von Phenolharzen vom Resol-Typ Formen hoher Festigkeit erhält, wenn man sie bei Raumtemperatur stehen lässt.
Deshalb ist es möglich, Novolak-Typ-harze und Resol-Typharze zusammen zu verwenden.
Geeignete Hydroxide und/oder Oxide von mehrwertigen Metallen sind solche von Kalzium, Magnesium, Barium, Aluminium, Zink, Eisen, Nickel, Titan, Lithium, Zinn und dergleichen. Hydroxide und/oder Oxide von Erdalkalimetallen, insbesondere von Kalzium, Barium und Magnesium, werden wegen der Reaktivität mit den Phenolharzen und der Affinität zu Wasser bevorzugt. Hydroxid und Oxide anderer Metalle als Kalzium können wirksam in Kombination mit Kalziumhydroxid oder -oxid verwendet werden.
Sie werden in Mengen von 10 bis 300 Gew.-Teilen, vorzugsweise 10 bis 150 Gew.-Teilen und insbesondere 30 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des alkohollöslichen Phenolharzes angewendet. Die Verwendung dieser Oxide oder -hydroxide in überschüssigen Mengen beschleunigt den Härtungsgrad mit Kohlendioxid, hat aber gleichzeitig einen schlechten Einfluss auf die Zusammenfallbarkeit aufgrund des Versinterns der mehrwertigen Metallverbindung .
Dagegen wird bei einer zu geringen Menge die Härtungsgeschwindigkeit mit Kohlendioxid verzögert.
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Gemäss der Erfindung ist Wasser wesentlich,um die Bindungseigenschaften durch die Bildung von Carbonaten und phenolischen Salzen mehrwertiger Metalle beim Einblasen von Kohlendioxid zu bewirken, nach Ionisierung des Hydroxids und/oder Oxids des mehrwertigen Metalls und Einleitung der Reaktion zwischen den Hydroxlgruppen des mehrwertigen Metallhydroxids und/oder Oxids. Die Menge an Wasser kann deshalb unterschiedlich gross sein, je nach der Hydrophilität des alkohollöslichen Phenolharzes und des mehrwertigen Metalls. Im allgemeinen wird durch die Verwendung eines Überschusses die Bindungsfähigkeit verschlechtert, während bei einer zu geringen Menge die Reaktion nur schwierig abläuft. Deshalb wird Wasser im allgemeinen in einer Menge von vorzugsweise 100 bis 500 Gew.-Teilen, insbesondere 150 bis 500 Gew.-Teilen und ganz besonders bevorzugt 150 bis 300 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des alkohollöslichen Phenolharzes, angewendet.
Erfindungsgemäss kann man die Bindungseigenschaften noch durch Verwendung eines organischen Lösungsmittels verbessern, weil dieses die Viskosität des Binders durch Auflösen des alkohollöslichen Phenolharzes vermindert, so dass dadurch die Benetzbarkeit der feuerbeständigen Teilchen durch das Bindemittel verbessert wird.
Geeignete organische Lösungsmittel sind Alkohole, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon, Essigsäureester, Phthalsäureester, Äther, wie Dioxan, Cellosolv, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid und dergleichen. Besonders bevorzugt werden Alkohole. Von diesen wiederum werden niedrige Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol und tert,-Butanol und mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglykol,
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Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Trimethylolpropan, Trimethyloläthan, Glyzerin, Sorbit, Mannit und Dulcit bevorzugt.
Die niedrigen Alkohole beschleunigen die Unlöslichmachung und die Abtrennung des mehrwertigen Metallsalzes des Phenolharzes, das sich beim Einblasen von Kohlendioxid bildet, und verstärken die Bindungsfähigkeit.
Durch mehrwertige Alkohole wird die Löslichkeit des Metallhydroxids und/oder -oxids des mehrwertigen Metalls erhöht und damit die Bildung des Salzes des mehrwertigen Metalles mit dem Phenolharz. Ebenso wird auch die Festigkeit des geformten Kerns oder der Form unmittelbar nach dem Einblasen von Kohlendioxid erhöht.
Die organischen Lösungsmittel können einzeln oder zusammen verwendet werden, wobei die gemeinsame Verwendung eines niedrigen Alkohols und eines mehrwertigen Alkohols besonders wirksam ist. Sie können in Mengen von vorzugsweise 1 bis 100 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des alkohollöslichen Phenolharzes verwendet werden.
Es wird angenommen, dass die Alkalimetalle hydrophile Salze mit den phenolischen Hydroxylgruppen bilden und dass dadurch die Bildung eines mehrwertigen Metallsalzes des alkohollöslichen Phenolharzes vereinfacht wird.
Geeignete Alkalihydroxide sind beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid, wobei Natriumhydroxid aufgrund seiner hydrophilen Eigenschaften
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besonders bevorzugt wird. Die Menge an Alkalihydroxid variiert zwischen 0,1 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf Gew.-Teile des Phenolharzes.
Die Art, in welcher die Bindemittel mit den feuerfesten Teilchen vermischt werden, ist nicht von Bedeutung. Man kann einen Mischer verwenden, vorzugsweise einen Schnellmischer, wie einen Hochgeschwindigkeitsmischer, einen kontinuierlichen Mischer oder einen Mischkneter.
Giessereiformzusammensetzungen, denen die erfindungsgemässen Bindemittel zugegeben wurden und die mit feuerfesten Teilchen vermischt worden sind, können in luftdichten Behältern gelagert werden. Vorzugsweise werden sie jedoch so bald wie möglich nach dem Vermischen verwendet.
Das zum Härten erfindungsgemäss verwendete Kohlendioxid muss nicht unbedingt rein sein. Jedes Gas, das Kohlendioxid enthält und welches den erforderlichen Druck und die erforderliche Fliessgeschwindigkeit aufweist, um durch die Zusammensetzung, wenn feuerfeste Bestandteile mit den Harzen und den anderen Materialien in einer Matrize vermischt sind, zu strömen, kann verwendet werden. Es wird solange eingeblasen bis die Giessereizusammensetzung gehärtet ist und aus der Matrize wie eine Holzmatrize entnommen werden kann.
Im allgemeinen reicht es aus, Gas mit einem Druck von 0,1 bis 3,0 kg/cm" während 3 bis 120 Sekunden einzublasen, wobei dies jedoch von der Grosse der Form und der Leichtigkeit, mit welcher das Gas durch die Giessereiformmischung strömen kann, abhängt.
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Das erfindungsgemässe Bindemittel wird in Mischung mit den feuerfesten Bestandteilen als Giessereiformzusammensetzung verwendet. Dabei wird es bevorzugt, dass das Bindemittel mit den feuerfesten Teilchen gleichförmig vermischt und diese mit dem Bindemittel beschichtet sind.
Die Menge an Bindemittel variiert zwischen 0,5 und 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile der feuerfesten Teilchen.
Alle feuerfesten Teilchen können erfindungsgemäss zur Herstellung von Giessereikernen oder -formen verwendet werden; vorzugsweise verwendet man Siliziumdioxidsand, Zirkonsand, Olevinsand, Chromitsand und dergleichen. Weiterhin können Zusätze, wie Kohlestaub oder Graphitpulver den Zusammensetzungen zugegeben werden.
Die Art der Zugabe des Bindemittels zu den feuerfesten Teilchen ist nicht kritisch. Man kann z.B. einen Teil jeder Komponente des Bindermaterials miteinander vermischen. Alternativ kann man die Komponenten unabhängig voneinander in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel auflösen unter Ausbildung von Lösungen, Emulsionen oder Suspensionen, und diese kann man dann unter Ausbildung des Bindemittels vermischen. Vorzugsweise wird eine Mischlösung aus einem alkohollöslichen Phenolharz, gelöst in einer zuvor hergestellten Lösung des Alkalihydroxids und einem organischen Lösungsmittel, gelöst und mit den feuerfesten Teilchen und mit dem Hydroxid oder Oxid des mehrwerten Metalls vermischt und dann die Giessereiformzusammensetzung gebildet. Dabei kann das Phenolharz gründlich in ein hydrophiles Salz des Alkallmetalls in der wässrigen Lösung überführt werden und es bildet sich dann leicht
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das Salz des mehrwertigen Metalles des Phenolharzes beim Einblasen von Kohlendioxid.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert, wobei alle Teile Gewichtsteile sind.
Beispiele 1 bis 9
Alle Komponenten des Bindemittels aus einem alkohollöslichen Phenolharz, einem Hydroxid oder Oxid eines mehrwertigen Metalls, Wasser, einem Alkalihydroxid und einem organischen Lösungsmittel gemäss Tabelle 1 werden zu Siliziumdioxidsand gegeben und mit diesem vermischt, bis das Bindemittel glelchmässig auf den Sandteilchen verteilt ist. Man erhält auf diese Weise einen Sand, der mit dem Bindemittel vermischt ist. Die Zugabe der einzelnen Komponenten vmrde nach einer der vier nachfolgenden Methoden durchgeführt, wobei die Menge des alkohollöslichen Phenolharzes 1,5 Teile, bezogen auf 100 Teile Siliziumdioxidsand betrug.
Methode_A
Eine Lösung des Harzes, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, und eine wässrige Lösung des Alkalihydroxids wurden zu dem Siliziumdioxidsand gegeben und mit diesem 1 Minute vermischt. Dann wurde ein Hydroxid eines mehrwertigen Metalles zugegeben und 1 Minute gemischt, wobei man den mit dem Bindematerial vermischten Sand erhielt.
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Methode_B
Eine wässrige Lösung eines Alkalihydroxidsalzes eines Harzes und ein organisches Lösungsmittel wurden zu SiIiziumdioxidsand gegeben und 1 Minute vermischt. Dann wurde ein Hydroxid oder Oxid eines mehrwertigen Metalles zugegeben und 1 Minute gemischt, wobei man den mit dem Bindemittel vermischten Sand erhielt.
Methode_C
Eine Mischung aus einem Harz und eine Mischlösung aus einer wässrigen Lösung eines Alkalihydroxids und einem organischen Lösungsmittel wurden zu dem Siliziumdioxidsand gegeben und mit diesem 1 Minute vermischt. Dann wurde ein Hydroxid oder Oxid eines mehrwertigen Metalles zugegeben und 1 Minute gemischt, wobei man den mit dem Bindemittel vermischten Sand erhielt.
Methode_D
Eine ein Harz, eine wässrige Lösung eines Alkalihydroxids, ein organisches Lösungsmittel und ein Hydroxid oder Oxid eines mehrwertigen Metalle enthaltende Suspension wurde zu dem Sili::iumdioxidsand gegeben und mit diesem 2 Minuten vermischt, wobei man den mit dem Bindemittel vermischten Sand erhielt.
.Jeweils 165 g eins r,o erhaltenen Sanrlnq, nbqprni seht mit il Bindemittel, wurden mit einem Stampfer in eine Holzform mit 50 cm Durchnessor gegeben, wodurch man ein Prüfstück mit einem Durchmesser von 50 χ 50 erhielt. Kohlendioxid wurde auf die Prüfstücke mit einem Druck von 2,0 kg/cm2
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" Io -
und einer Fliessgeschwindigkeit von 25 l/min während 10 Sekunden geblasen. Die Prüfstücke wurden aus der Holzform genommen und wurden dann einem Druckfestigkeitstest unterworfen.
Die Druckfestigkeit unmittelbar nach dem Herausnehmen der Prüfstücke aus der Form sowie nach 24-stündigem Stehen bei 24°C und 60 %-iger relativer Feuchte wurde gemessen.
Die Eigenschaften der Prüfstücke werden in Tabelle 2
gezeigt.
Alkohollösliche Phenolharze wurden wie folgt hergestellt:
Harz Λ
In einen mit einem Kühler und einem Rührer ausgestatteten Vierhalskolben wurden 940 g Phenol, 280 g 80 %-iger Paraformaldehyd und 28 g Oxalsäure gegeben. Die Mischung wurde bei Rückflusstemperatur (100 bis 1050C) 3 Stunden erhitzt und das Wasser wurde entfernt, wodurch man ein Phenolharz A vom Novolak-Typ mit einem Erweichungspunkt von 87 C und einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von 870 g erhielt. Das Harz A war wasserunlöslich.
Harz_B
In einen mit einem Kühler und einem Rührer ausgestatteten Vierhalskolben wurden 940 g Phenol, 1.200 g einer 37 %-inon wässrigen Formaldehydlösung und 70 σ Hexamethylentetramin gegeben. Die Mischung wurde 1 Stunde auf 90 C erhitzt und unter Entfernung von Wasser kondensiert, wobei man ein Phenolharz B vom Resol-Typ mit einer Viskosität
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von 100 P.(Poise) bei 30°C und einem Zahlendurchschnitts- molekulargewicht von 650 erhielt.
Die Hassertoleranz des so erhaltenen Harzes B betrug nicht weniger als 1Of d.h. dass bei der Zugabe der 10-fachen Menge Hasser zu dem Harz eine Trübung eintrat.
Harz_C
In einen mit Rührer und Kühler ausgestatteten Vierhalskolben wurden 282 g Phenol und 400 g einer 30 %-igen wäss rigen Natriumhydroxidlösung gegeben und die Mischung wurde gründlich gemischt. Zu der Mischung wurden bei 60°C 365 g einer 37 %-igen wässrigen Formaldehydlösung in mehreren Anteilen gegeben. Die erhaltene Mischung wurde 4 Stunden bei 90cC erhitzt, wobei man ein Phenolharz C vom Resol-Typ mit einer Viskosität von 40 P bei 300C erhielt.
Das Harz C ist eine Lösung aus einem Phenolharz, gelöst in einer wässrigen Lösung des Alkalihydroxids und deshalb war es nicht erforderlich zusätzliches Alkalihydroxid und Hasser bei der Herstellung der Giessereiformzusammensetzung zuzugeben. Die Wassertoleranz des Harzes C wurde nach dem Ausfällen durch Neutralisation der alkalischen Lösung mit Chlorwasserstoffsäure 'gemessen. Das dabei ausgefallene Harz C zeigte eine Wassertoleranz von nicht weniger als 5 und ein Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von 900.
Harz_D_
In einen mit Kühler und Rührer ausgerüsteten Vierhals kolben wurden 460 g p-tert-Butylphenol, 138 g 80 %-iger
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Paraformaldehyd und 11,5 g einer 20 %-igen wässrigen Natriumhydroxidlösung vorgelegt. Die Mischung wurde 2 Stunden auf 900C erhitzt und das Kondenswasser wurde entfernt, wobei man ein Harz D erhielt mit einer Viskosität bei 300C von 120 P und mit einem Zahlendurchschnittsmolekulargewichts von 780. Die Wassertoleranz des Harzes D war nicht weniger als 10.
In einem mit Kühler und Rührer ausgerüsteten Vierhalskolben wurden 600 g Phenol, 800 g eines Xylol-Formaldehyd-Harzes und 0,6 g 20 %-ige Schwefelsäure vorgelegt. Die Mischung wurde 5 Stunden auf 150°C erhitzt und das Kondenswasser wurde entfernt, wobei man ein phenolmodifiziertes Alkylbenzolharz E vom Novolak-Typ mit einem Erweichungspunkt von 95°C und einem Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von 1.050 erhielt. Das Harz E war in Wasser unlöslich.
Zum Vergleich wurden auch hergestellt:
(1) ein Bindemittel, enthaltend kein Hydroxid oder Oxid eines mehrwertigen Metalls;
(2) ein Bindemittel, enthaltend kein organisches Lösungsmittel und
(3) ein Bindemittel, enthaltend ein wasserlösliches Phenol-Formaldehyd-Harz (Harz F).
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Harz F wurde wie folgt hergestellt:
In einem mit Kühler und Rührer ausgerüsteten Vierhalskolben wurden 376 g Phenol, 650 g einer 37 %-igen wässrigen Formaldehydlosung und 40 g einer 30 %-igen wässrigen Trimethylaminlösung vorgelegt. Die Mischung wurde 2 Stunden auf 90 C erhitzt, wobei man ein wasserlösliches Phenol-Formaldehyd-Harz F erhielt, das unbegrenzt mit Wasser verdünnbar war und ein Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von 220 zeigte.
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Tabelle 1
co
to
O (O
Ul I
Bei Harz A Teile Mehrwertiges
Metdl1		 Feile Wasser Alkalimetall Teile 30 Organisches
Lösungsmittel		 Teile Art der Zugabe
spiel Art B 100 Art 120 Teile Art 20 20 Art 30
30		 B
1 A F 100 Ca(OH)2 100 200 NaOH 10 Äthanol
Sorbitol		 50 A
2 A 100 Ca(OH)2 100 200 NaOH 20 20 Methanol 60 D
3 B 100 Ca(OH)2 100
30		 150 KOH 30 20 Methanol 60 B
4 B 50
50		 Ca(OII)2
Ba(OIl) 2		 100 150 KOH 20 30 Glyzerin L 60 C
5 A
B		 340 Ca(OII)2 100 200 NaOH rz enthalten
NaOH 35-.
40 ' 		Isopropano] 40
40		 C
6 C 340 Ca(OH)2 150 im Ha
,180-
^200		 rz enthalten
NaOH 35-.
40 '		 Methanol
Glyerzin		 60 C
7 C 100 CaO 100
40		 im Ha
.180-
^200		 KOH Äthylen-
glykol		 60 D
δ D 100 CaO
Fe2°3		 80
40		 250 NaOH
u__ 		Methyl-
cellosolv		 80 A
Q E Ca(OH),
Al(OK)3		 150 Aceton
Kontrolle 100 - NaOH 30 C
1 100 - 100 200 KOH Äthanol — B
2 100 Ca(OH)2 150 150 NaOH - 60 B
3 Ca(OH)2 150 Methanol
ro
ro
cn σ) crt co
Anmerkung: In der Tabelle bedeuten ''Teile" Gewichtsteile
Tabelle 2
Bei
spiel		 Druckfestigkeit
(kg/ein^) unmit
telbar nach dem
Herausnehmen
aus der Matrize		 DlIe Druckfestigkeit
(kg/cm^) nach
2 4-stündigem Ste
henlassen		 Zusammen-
fallbarkeit
nach dem
Giessen
1 7,4 keine Härtung 26,2 fällt von
alleine zu
sammen
2 6,8 2,5 27,8 N
3 6,6 0,6 30,2 Il
4 6,3 31,4 M
5 7,5 29,8 η
6 8,4 32,6 ti
7 7,9 27,2 η
8 6,5 24,2 Il
9 7,2 28,6 Il
Kontn
1 - -
2 14,3 Il
3 8,8 Il
Es ist ersichtlich, dass Giessereikerne oder -formen mit guter Zusammenfallbarkeit hergestellt werden können innerhalb einer kurzen Zeit bei Raumtemperatur, ohne dass irgendein giftiges Gas verwendet werden muss, wenn man die Bindematerialien und das Verfahren gemäss der Erfindung anwendet.
030020/091 1

Claims (19)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Herstellung von Giessereikernen oder -formen, dadurch gekennzeichnet , dass man eine Zusammensetzung für eine Giessform bildet, die (A) feuerfeste Teilchen, (B) ein alkohollösliches Phenolharz, (C) ein Hydroxid und/oder Oxid eines mehrwet Li yen Me-Lälls, (D) ivat)t>er, (E) ein Alkalihydroxid und (F) ein organisches Lösungsmittel enthält, und die Form dann mit Kohlendioxid begast.
    03CQIO/0911
  2. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / dass die Giessereiformzusairanensetzung hergestellt wird durch Vermischen einer gemischten Lösung des alkohollöslichen Phenolharzes, gelöst in der wässrigen Alkalihydroxidlösung und dem organischen Lösungsmittel und des Hydroxids und/oder Oxids des mehrwertigen Metalls mit den feuerfesten Teilchen.
  3. 3. Mit Kohlendioxid härtbares Kernsandbindemittel, gekennzeichnet durch einen Gehalt an (a) einem alkohollöslichen phenolischen Harz, (b) einem Hydroxid und/oder Oxid eines mehrwertigen Metalls, (c) Wasser,
    (d) einem organischen Lösungsmittel und (e) einem Alkalihydroxid.
  4. 4. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das alkohollösliche Phenolharz ein Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von nicht weniger als 400 hat.
  5. 5. Bindemittel gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das alkohollösliche Phenolharz ein Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von nicht weniger als 500 hat.
  6. 6. Bindemittel gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass das alkohollösliche Phenolharz ein Zahlendurchschnittsmolekulargewicht von nicht weniger als 600 hat.
  7. 7. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das alkohollösliche Phenolharz ein Phenolharz vom Noudak-Typ ist.
    030020/091 1
  8. 8. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das alkohollösliche Phenolharz ein alkohollösliches Phenolharz vom Resol-Typ ist.
  9. 9. Bindemittel gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass das alkollösliche Resolharz ein Phenol-Formaldehyd-Harz vom Resol-Typ ist.
  10. 10. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das alkohollösliche Phenolharz eine Mischung aus einem Novolak-Phenolharz und einem Resol-Phenolharz ist.
  11. 11. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das Hydroxid und/oder Oxid eines mehrwertigen Metalles ein Hydroxid und/oder Oxid eines Erdmetalls ist.
  12. 12. Bindemittel gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Erdalkalihydroxid und/oder -oxid Kalziumhydroxid und/oder -oxid ist.
  13. 13. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass das organische Lösungsmittel ein Alkohol ist.
  14. 14. Bindemittel gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der Alkohol ein niedriger Alkohol ist.
  15. 15. Bindemittel gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass der niedrige Alkohol Methanol ist.
    - 4 -030020/0911
  16. 16. Bindemittel gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der Alkohol ein mehrwertiger Alkohol ist.
  17. 17. Bindemittel gemäss Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass der mehrwertige Alkohol Glyzerin oder Xthylenglykol ist.
  18. 18. Bindemittel gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass der Alkohol eine Mischung aus einem niedrigen Alkohol und einem mehrwertigen Alkohol ist.
  19. 19. Bindemittel gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet / dass das Alkalihydroxid Natriumhydroxid ist.
    O3OO2O/T391 1
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