DE2951502C2

DE2951502C2 - Gießereisandmischung

Info

Publication number: DE2951502C2
Application number: DE2951502A
Authority: DE
Inventors: Kaishiro Igi; Haruo Kurashiki Okayama Nakayasu; Hisashi Ogawara; Hideo Takahashi
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1984-04-12
Also published as: DE2951502A1; GB2039283B; GB2039283A; FR2444520B1; US4385656A; BR7908408A; GB2063893B; US4330459A; FR2444520A1; GB2063893A

Description

Die Erfindung betrillt eine Gießereisandmischung aus Gießereilornisand, einer Carbonsäure, Magnesiumoxid und Wasser. :>

Gießcrelsandformen werden durch Zugabe einer Vielzahl von anorganischen oder organischen Bindemitteln zu einem Gießereisand hergestellt. Jedes dieser anorganischen oder organischen Bindemittel hat seine eigenen Vor- und Nachteile. So sind diese Bindemittel nicht κι immer zufriedenstellend. Wird beispielsweise Wasserglas als Bindemittel verwendet, dann kann der Formsand nur einmal verwendet werden. Nach dem Wegwerfen des gebrauchten Sandes kann eine allmähliche Aullösung des an der Sandoberfläche anhaftenden Wasserglases erl'ol- r> gen. was ein Auslaugen von alkalischen Substanzen und eine Alkalinisierung der Umgebung bedingt, wodurch nicht nur Bäume und Pflanzen beeinflußt werden, sondern auch Organismen, die im Boden und im Wasser leben, abgetötet werden. Werden organische Bindemittel. ■»' wie selbst härtende Furan- oder Phenolharze, verwendet, dann können die organischen Materialien nach der Verwendung durch Brennen des Sandes beseitigt werden, worauf der Sand erneut verwendet werden kann. Beim Brennen des Sandes werden jedoch unangenehme Gcrü- ■'"' ehe erzeugt. Darüber hinaus schwanken die Ilürtungsgeschwindigkeit des Bindemittels und die mechanischen Festigkeiten der Sandformen erheblich in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie den Eigenschalten des Sandes, seinem Feuchtigkeitsgehalt, der Temperatur, der ^l(l Feuchtigkeit, der Art der als Bindemittel eingesetzten Siiure sowie ihre Konzentration, so daß die Handhabung des Formsandes relativ schwierig ist.

Es ist lemer nachteilig, daß ein derartiges Bindemittel Innerhalb von einigen Monaten nach der Herstellung ver- '' wendet «erden muß. da die Polymerisation des Bindemittels während seiner Lagerung allmählich fortschreitet.

Bei der Durchführung der in der JP-AS 6 259/1953 oder in der l'S-PS 27 65 507 beschriebenen Methode unter Einsat/ eines Aerylsäurepolymeren als Bindemittel ^h(1 oder bei der Durchführung der in der JP-AS 7 808/1961 (7iisat7:inmcldung /u der vorstehend genannten Anmeldung ι linier 1 ins.it/ eines -UnIsäure/Acr\lnilril-Copⁱ¹h nieren als Bindemittel wird kein unangenehmer Cierm.li bei der Herstellung der Sandlormen oder beim Gießen ' ' von geschmolzenem Metall erzeugt, die Grünlesilgkeilen sind jedoch sehr niedrig, so daß in der Praxis ein Brennen erlorderlieh isi. Die (irünlestlgkeit kann /war durch Zugabe bestimmter Metalloxide und -hydroxide, wie Magnesiumoxid und Aluminiumhydroxid, als Härtungsmittel für die gemäß den vorstehend eingesetzten Methoden eingesetzten Bindemittel verbessert werden, ein bloßes Stehenlassen der Sandform unter atmosphärischen Bedingungen ohne Brennen nach der Herstellung kann jedoch zu einem leichten Härten des Oberflächenteils führen, während der innere Teil nicht härtet, so daß nur eine sehr geringe Grünfestigkeit erzielt wird. Die erhaltene Sandform vermag daher nicht der Belastung beim Vergießen von geschmolzenem Metall bei der Herstellung von relativ großen Gußstücken zu widerstehen. Ist ferner ein Kontakt mit der Oberfläche kaum zu realisieren, dann bleibt Feuchtigkeit zurück, welche auf die wäßrige Lösung eines Polymeren zurückgeht, das als Bindemittel verwendet wird, so daß diese Feuchtigkei' nicht aus der Sandform entfernt wird. Beim Vergießen von geschmolzenem Metall wird die Feuchtigkeit in dem Formsand, d. h. in der Form, In Wasserdampf aufgrund der hohen Temperatur des geschmolzenen Metalls umgewandelt. Der Wasserdampf tritt aus und bedingt die Bildung von unebenen Oberflächen auf dem Gußstück. Es ist daher nachteilig, daß keine Gußstücke mit glatten Oberflächen hergestellt werden können. Eine andere Methode zur Herstellung von Gleßcrclsandlbrmcn wird in der JP-OS 1 29 121/1978 oder In der DE-OS 28 15 753 beschrieben. Das Verfahren besteht darin. Polyacrylsäure, Aluminosllicatglas, Weinsäure und/oder geschmolzene körnige Magnesia zu einem Formsand zuzusetzen, worauf sich ein Vermischen in Gegenwart von Wasser und eine Verformung anschließt. Diese Methode Ist mit einigen Nachteilen behaftet. Da die Hauptkomponente des Härtungsmittcls das Aluminosllikalglas lsi, 1st ein Zerstoßen nach dem Gießen mühselig, svobei die Anreicherung von Glas aufgrund der wiederholten Verwendung eine erneute Verwendung schwierig macht. Ferner macht der Feuchtigkeitsgehalt In der hergestellten Sandform 2 bis 5% aus und liegt damit weit oberhalb des bevorzugten Feuchtigkeitsgehalts von nicht mehr als ungefähr lv

In der JP-OS 27 404/1976 wird ein Verfahren zur Herstellung von Gleßcreisandlormen durch Verkneten des Glcßeiclsands unter Zugabe von Zitronensäure, einem Metalloxid und Wasser beschrieben. Diese Methode hat den Nachteil, daß die Verarbeitungszelt beim Einsatz von herkömmlichen Metalloxiden stark verkürzt wird, wobei nur eine sehr niedrige Grünfestigkeit bei hohen Temperaturen erreicht wird. In der JP-OS 1 26 326 wird ein Verfahren unter Einsatz einer Kombination aus Metalloxid, wie Zinkoxid, einer Hydroxylsäure, wie Weinsäure, und Wasser als Bindekomponenten beschrieben; diesem Verfahren halten jedoch ebenfalls die vorstehend geschilderten Nachtelle an.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Gießcrcisandniischung zu schaffen, die gegenüber bekannten Mischungen eine längere Verarbeitungszeit und verbesserte Grünfestigkeit der Gicßereilormen ermöglicht.

Die gestellte Aulgabe wird gelöst durch eine Gießereisandmlschung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Palentanspruchs 1.

Die wichtigste Komponente in der erfindungsgemäßen Mischung Ist das Magnesiumoxid mit einer Größe von 220 bis 320 Λ in der (200)-Kristallrlchlung. Es ist überraschend, daß beim Einsatz dieses spezifischen Magnesiumoxids sowohl die Vcrarbeituags/eit als auch die (irünlestlgkcit verbessert werden, da hei Verwendung eines leicht gebrannten Magnesiumoxids mit einer Größe von 95 bis HO Λ in der <20f))-Richtunj» nur sehr kurze

beitungszeiten und geringe Grünfesiigkeiten erzielt werden.

In der US-PS 27 65 507 wird ein Formsand aus a) einem Gießereisand und b) einer Polyacrylsäure oder Salzen davon beschrieben. Dieser Formsand bedingt zwar eine lange Verarbeitungszeit, er kann jedoch nicht ohne Erhitzen gehärtet werden, da keine Metallverbindungen verwendet werden. Ein derartiges Erhitzen ist jedoch bei der Herstellung großer Sandformen schwierig durchzurühren. Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Gießerelsandmischung nicht mit diesem Nachteil behaftet.

Die DE-OS 28 15 753 beschreibt ein Bindemittel für Formsand aus ^) einer polymeren Carbonsäure, b) einem anorganischen, in Form von Einzelteilchen vorliegenden reaktiven Material, wie Aluminosilikat oder einem FIuoralumlnosilikatglas, c) Wasser und d) wenigstens einem Modifizierungsmittel, das aus Weinsäure, Phosphorsäure oder geschmolzenem. In Form von Einzelteilchen vorliegendem Magnesiumoxid besteht. Das geschmolzene Magnesiumoxid wird durch Erhitzen einer Magnesiumverbindung auf Temperaturen von 800 bis 1500" C hergestellt. Die Aktivität des geschmolzenen Magnesiumoxids ist jedoch, wie angegeben wird, gering. Demgegenüber wird erlindungsgemäß ein Magnesiumoxid mit einer hohen Aktivität eingesetzt, das hergestellt wird durch Erhitzen eines leicht gebrannten Magnesiumoxids auf Temperaturen von 860 bis Ί170' C. Ein weiterer Unterschied zwischen der erfindungsgemäßen Gleßereisandmischung und der bekannten Mischung besieht darin, daß in dem bekannten Falle ein organisches. In Form von Einzelteilchen vorliegendes reaktives Material, wie AIumlnosillkal oder Fluoraluminoslllkatglas, zusammen mit dem geschmolzenen Magnesiumoxid verwendet wird. Daher Ist die Verarbeitungszelt der rvlischung kurz, weil das anorganische reaktive Material mit der polymeren Carbonsäure unmittelbar beim Vermischen reagiert.

in der DE-OS 28 14 357 und in der DE-PS 6 56 254 werden Gießereisandmischungen beschrieben, die ebenfalls nicht das spezifische erfindungsgemäße eingesetzte Magnesiumoxid enthalten.

Die erfindungsgemäße Gießereisandmischung ermöglicht die Herstellung von Gießereisandformen mit einer glatten Oberfläche, die leicht durch Besprühen von gebrauchten Sandformen mit einer kleinen Menge Wasser zum Zerfallen gebracht werden können, wobei es möglich ist, den zerfallenen Sand wieder zu verwenden. Außerdem treten beim Einsatz der erfindungsgemäßen Gießereisandmischungen keine unangenehmen Gerüche auf, und es werden auch keine toxischen Gase erzeugt, wobei darüber hinaus eine Verunreinigung des Bodens mit Alkalien beim Beseitigen von gebrauchten Formsänden vermieden wird. Unter Einsatz der erfindungsgemäßen Gießereisandmischung hergestellte Gießereisandlormen besitzen bei hohen Temperaturen eine sehr gute Festigkeit.

Die Herstellung der erllndungsgemäßen Gießereisandmischungen erfolgt problemlos durch Vermischen der Komponenten. Die dabei erhaltene Masse zeigt keine merkliche Viskositätserhöhung über eine Zeitspanne von wenigstens 30 min hinweg. Die Mischung läßt sich In einfacher Welse In die Formen einfüllen.

Kommt es auf besonders hohe Grünfestigkeiten an. dann wird in der erlindungsgcmäßen Gießereisandmischung vorzugsweise eine Kombination aus Maleinsäureanhydrid. Apfelsäure oder Zitronensäure als Carbonsäure verwendet. Kommt es auf eine lange andauernde Festigkeit bei hohen Temperaluren an, dann wird vorzugsweise eine wiißrige Lösung eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren, insbesondere Polyacrylsäure, in einer Menge von 0,0006 bis 0,055 Gew.-Teilen mitverwendet.

Der in der erlindungsgemäßen GieBereisandmischung eingesetzte Sand kann jeder herkömmliche Formsand sein.

Die eingesetzten Carbonsäuren bestehen aus Polycarbonsäuren, wie Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren, sowie Hydroxycarbonsäuren. Unter dem Begriff »Polycarbonsäuren« sollen organische Verbindungen mit 2 bis 20 vorzugsweise 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, die 2 oder mehrere Carboxylgruppen oder Gruppen pro Molekül enthalten, die in Carboxylgruppen umgewandelt werden können, verstanden werden. Beispiel für derartige Polycarbonsäuren sind Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure. Suberinsäure. Azelainsäure und Sebacinsäure sowie andere gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren, Tricarballysäure sowie Aconitinsäure sowie andere gesättigte Tricarbonsäuren oder Polycarbonsäuren, Maleinsäure. Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure. Citraconsäure, Mesaeonsäurc sowie Itaconsäure sowie andere ungesättigte aliphaiische Dicarbonsäuren. 2-Carboxymaleinsäure und 2-Carboxygluiarsäure sowie -ändere ungesättigte aliphatische Tri- und Polycarbonsäuren. Phthalsäure. Isophthalsäure sowie Terephthalsäure. Phthalsäureanhydrid sowie andere aromatische Dicarbonsäuren. Trimellithsäure. Trimellitsäureanhydrid. Pyromellithsäure. 1.2.4.5-Benzoltetraearbonsäuredianhydrid. Benzolpentacarbonsäure sowie andere aromatische Tri- und Polycarbonsäuren.

Unter dem Begriff »Hydroxycarbonsäuren« sollen organische Verbindungen mit 2 bis 20 und vorzugsweise 3 bis 11 Kohlenstoffatomen verstanden werden, die wenigstens eine Hydroxylgruppe pro Molekül sowie wenigstens eine Carboxylgruppe oder eine Gruppe enthalten, die in eine Carboxylgruppe umgewandelt werden kann. Beispiele für derartige Hydroxycarbonsäuren sind Glykolsäure. Milchsäure, Apfelsäure. Trihydroxyglutarsäure. Weinsäure. Zitronensäure sowie Hydroxyacrylsäurc sowie andere aliphaiische Hydroxycarbonsäuren. Hydroxybenzoesäure, 2-Hydroxyisophihalsäure. 4.5-Dihydroxyphthalsäure sowie 2.5-Dihvdroxyterephthalsäure sowie andere aromatische Hydroxycarbonsäuren.

Zusammenfassend ist daher festzustellen, daß die erlindungsgemäß einsetzbaren Carbonsäuren solche organische Verbindungen sind, dei 3 bis 20 Kohlenstolfatome besitzen und entweder 2 Carboxylgruppen oc'er wenigstens eine Carboxylgruppe und wenigstens eine Hydroxylgruppe enthalten.Von diesen Verbindungen werden Polycarbonsäuren, wie Maleinsäureanhydrid. Adipinsäure, Trimellithsäure sowie Trimellitsäureanhydrid, sowie Hydroxycarbonsäuren, wie Zitronensäure und 2-Hydroxyisophthalsäure, bevorzugt, da sie eine sehr hohe Grünfestigkeit entwickeln. Besonders bevorzugt sind Maleinsäureanhydrid, Apfelsäure sowie Zitronensäure. Soll die Grünfestigkeit 10 und mehr kg/cm" betragen, dann sollte Zitronensäure verwendet werden. Diese Carbonsäuren können allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren dieser Substanzen eingesetzt werden.

Das erlindungsgemäß eingesetzte Magnesiumoxid besitzt eine Größe von 220 bis 320 A in der (20O)-KrI-stallrlchtung. Diese Größe wird durch RöntgenstrahlendllTraktometrie gemessen und nach tier folgenden Schcrrcr-Glcichung berechnet:

I) = KA//»W

worin K die Schcrrer-Konstante bedeutet. B die halbe Breite des Peaks ist. der durch die Röntgenbcugung

15

20

durch die (200)-Ebene (2 0 = 43 ) von Magnesiumoxid erzeugt wird, und b eine Vorrichtungskonstante darstellt.

Vorzugsweise besitzt das verwendete Magnesiumoxid eine Größe von 240 bis 300 Ä und k-inn durch Brennen in einem elektrischen Ofen bei Temperaturen von 860 bis C unter Einsatz eines im Handel erhaltlichen leicht gebrannten Magnesiumoxids erhalten werden, das eine Größe von 95 bis 210 A in der (200)-Kristallrichtung aulweist.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren sind Polymere mit Carboxylgruppen sowie Polymere mit funktioneilen Gruppen, die mit Wasser oder einer alkalischen Verbindung unter Gewinnung von Carbonsäuren oder Carbonsäuresalzen zu reagieren vermögen. In Frage kommen:

(1) Homopolymere von Acrylsäure, Methacrylsäure, (Crotonsäure, !taconsäure. Maleinsäure, Citraconsäure und Mesaconsäure sowie Monoester davon sowie anderen Monomeren, die eine oder mehrere Carboxylgruppen enthalten, und binäre Copolymere oder aus vielen Komponemen bestehende Copolymere aus derartigen Monomeren und ungesättigten Monomeren, die damit ^polymerisierbar sind, wie Styrol. Styrolderivaten. Alkenen, Cyclohexen, Vinylhalogeniden, Vinylestern, Allylestern. Acrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril. Vinyläthern, Allylalkylälhem, Acrylsäureestern. Methacrylsäureestern. Krotonsäureestem, Maleinsäurediestern und Fumarsäurediestern.

(2) Hydrolyse- oder Alkaliverseilungsprodu'te von Homopolymeren aus Monomeren, die wenigstens eine funktionell Gruppe enthalten, die in eine Carboxylgruppe durch Hydrolyse oder Alkaliverseifung umgewandelt werden kann, wie Maleinsäureanhydrid. Citraconsäureanhydrid. Itaconsäureanhydrid. Acrylamid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylsäureestem. Maleinsüurcdiestern und Fumarsäurediestern. sowie von binären Copolymeren oder Viclkomponcnten-Copolymeren aus derartigen Monomeren und anderen Monomeren, die damit copolymerisierbar sind, wie Styrol. Styrolderivaten. Alkenen. Cyclohexen. Vinyihalogeniden, Vinylestern. Vinyläthern sowie Allylalkyläthern und

(3) Polymere Materialien, die durch Einführen von Carboxylgruppen in Makromoleküle mit reaktiven lunktionellen Gruppen in Seilenketten dieser Moleküle durch Veresterung. Veratherung. Acetalisierung oder andere Reaktionen erzeugt werden, wie Polyvinylalkohol, der mit Oxalsäure verestert ist. Poly- sn vinylalkohol, der mit Glykolsäure vcrälhert ist. Polyvinylalkohol, der mit Glyoxalsäurc acetalisiert ist. sowie Carboxymethylcellulose.

J

Von diesen Carboxylgruppen enthüllenden Polymeren werden die unter (I) und (2) angegebenen Verbindungen bevorzugt, insbesondere Polyacrylsäure, Polyniethaerylsäure. andere Polyacrx !polymere und -copolymere. Copolymere aus jr-Olelincn und Maleinsäureanhydrid sowie Copolymere aus Maleinsäure und Styrol. Vinylacetat oder Methylvinyläiher. Insbesondere bevorzugt werden Polyacrylsäure. Äthylen/Malcinsäureanhydrid-Copoiymere (vorzugsweise mit einem Malcinsäureanhulndgehall \ι·η nicht weniger als 50 Mol-¹¹..). Isohunien/Maleinsaureanrn drid-Copol\ mere. Sl\ rol/Maleinsäureanhulrld-Copoh niere sowie andere Malcinsäureanhulridcopohmere Ganz besonders bevorzugt wird PoIyaer\ Is.iure Diese Carboxylgruppen enthaltenden Polymere können entweder allein oder in Kombination aus zwei oder mehreren Verbindungen eingesetzt werden. Diese Carboxylgruppenenthaltenden Polymeren, die leicht in Wasser löslich sind, können in Form einer wäßrigen Lösung unter Verwendung von Wasser allein als Lösungsmittel eingesetzt werden, während diejenigen, die kaum in Wasser löslich sind, in Form von wäßrigen Lösungen verwendet werden können, die basische Substanzen enthalten, wie Ammoniak, Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid.

Zusätzlich zu den vorsteh-nd erwähnten wesentlichen Komponenten können in einigen Fällen Materialien, wie Holzmehl, Sägemehl, feuerfeste Tone, Siliciumdioxidpulver. Bentonit, Borsäure, Schwefelsäure, Weichmacher, Latices sowie Emulsionen, zugesetzt werden.

Das Mengenverhältnis der Carbonsäure zu dem Formsand darf nicht weniger als 0,0015 und vorzugsweise nicht weniger als 0,005, bezogen auf das Gewicht, betragen. Zu kleine Mengen an Carbonsäure ermöglichen nicht die angestrebte Wirkung. Andererseits sind zu große Mengen unwirtschaftlich. Daher sollte das Verhältnis vorzugsweise nicht mehr als 0,2 und insbesondere nicht mehr als 0.09 betragen.

Das Mengenverhältnis des Magnesiumoxids zu dem Formsand soll 0.001 bis 0,05 und vorzugsweise 0,005 bis 0,02 betragen. Wird keine wäßrige Lösung eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren, sondern Wasser allein verwendet, dann beträgt das Verhältnis 0,0025 bis 0,03 und vorzugsweise 0,01 bis 0.02. Daher liegt das Verhältnis vorzugsweise zwischen 0.005 und 0.02.

Das Mengenverhältnis des Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren sowie Formsand beträgt in zweckmäßiger Weise nicht mehr als 0.055 und liegt vorzugsweise zwischen 0,0006 und 0,055. Zur Erzielung der besten Ergebnisse ist es zweckmäßig, wenn die wäßrige Lösung des Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren 20 bis 95 Gew.-H, Wasser enthält (die entsprechende Konzentration des Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren in der wäßrigen Lösung beträgt 5 bis 80 Gew.-V, wobei der Wassergehalt vorzugsweise nicht mehr als 80 Gew.-",, beträgt (die entsprechende Konzentration des Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren in der wäßrigen Lösung beträgt nicht weniger als 20 Gew.-",,). Wasser kann anstelle der wäßrigen Lösung des Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren zugesetzt werden. In einem derartigen Falle beträgt das Mengenverhältnis von Wasser zu dem Formsand 0,005 bis 0,05. bezogen auf das Gewicht. Die erfindungsgemäßen Gießereisandmischungen werden durch Vermischen der einzelnen Komponenten hergestellt, wobei die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Komponenten nicht kritisch ist. Eine ausreichende Grünfestigkeit entwickelt sich beim Stehenlassen bei Umgebungstemperatur während einer Zeitspanne von einigen Stunden, aus den Mischungen hergestellte Formen können jedoch auch während des Stehenlassens erhitzt werden.

Die unter Einsatz der erfindungsgemäßen Gießereisandmischung hergestellten Sandformen lassen sich ohne Druck herstellen. In den Fällen, in denen eine extrem hohe Festigkeit gewünscht wird, kann ein geeigneter Druck bei der Herstellung der Formen angewendet werden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erllndung.

Hei spie I 1

Eine wäßrige Lösung von Polyacrylsäure (PAA) mit einer Konzentration von 40".. und Maleinsäureanhydridpulver (ΜΛ) werden zu Quarzsand zugesetzt und damit vermischt. Dann wird Maünesliirnoxldniilver (MoO)

zugesetzt, worauf die erhaltene Mischung verknetet und zu einer Testprobe durch Füllen einer Form mit der Mischung nach der JIS-Testmethode Z 2604 zur Herstellung von Testproben verlormt wird, das verwendete Magnesiumoxid besitzt eine Kristallgröße D in der (200)-

Richtung von 234 A. Die Probe läßt man bei Umgebungstemperatur während einer Zeltspanne von 4 h, isoliert gegenüber der Atmosphäre, stehen. Die Grünlestigkelt wird dann gemessen. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle I hervor.

Tabelle

Zusammensetzung	(g)	2-a	2-b*)	2-c*)	2-d*)	2-e*)	2-1"*)	2-g
Quarzsand	(g)	150	150	150	150	150	150	150
Wäßrige Lösung von PAA	(g)	2,0	7,5	2,0	5,5	7,5	7,5	7,5
ΚΛ Λ IVl /~V	(g)	2,0	2,0	ι η	2 0	2 0	2,0	2,0
MgO		0,05	0,25	1,0	1,5	3,0	6,0	9,0
Grünfestigkeit (kg/cm²)	0	0,82	3,87	3,75	5,75	0,87	0

*) Die Massen lallen in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.

Wie aus der Tabelle I ersichtlich Ist, kann keine ausreichende Grünfestigkeit erzielt werden, wenn das Mengenverhältnis von MgO zu dem Formsand 0,0003 (= 0,05/150), bezogen auf das Gewicht, betrügt. Demgegenüber wird eine ausreichende Grünfestigkeit erzielt, wenn das Mengenverhältnis 0,00166 (= 0.25/150) bis 0,04 (=6,0/150) beträgt.

Beispiel 2

2 g Maleinsäureanhydridpulver (MA) und 1.5 g Magnesiumoxid werden mit 150 g Quarzsand vermischt, worauf 3 g einer wäßrigen Lösung von Polyacrylsäure (PAA) mit einer Konzentration von 40"_n zugesetzt werden. Das verwendete Magnesiumoxid besitzt eine Kristallgröße D in der (200)-Richtung von 234 Ä. Die Mischung wird verknetet. Es wird eine Testprobe aus der Mischung durch Füllen einer Form gemäß JIS Z 2604 hergestellt. Man läßt die Probe bei 4 Stunden, isoliert gegenüber der Atmosphäre, stehen, worauf die Grünlestigkeit gemessen wird. Getrennt wird eine Testprobe nach der gleichen Methode, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, hergestellt und auf eine Eisenplatte, die auf 1000° C erhitzt wird, während einer Zeitspanne von 5 Minuten gestellt. Die Probe wird dann von der Eisenplatte entfernt, zerstoßen und nach einem Verrühren zur Bewirkung einer Homogenisierung chemisch analysiert. Die Verluste an PAA, MA und Wasser betragen 0,435 g. 0,725 g bzw. 1,65 g. Dem Sand werden nach dem Zerstoßen 0,725 g MA, 1,09 g einer 40'Wgen PAA-Lösung und 1,0 g Wasser zugesetzt. Die erhaltene Mischung wird verknetet und zu einer Testprobe durch Füllen einer Form mit dieser Mischung nach der vorstehend beschriebenen Methode verformt, worauf die Grünfestigkeit nach der vorstehend beschriebenen Methode ermittelt wird. Diese Methode wird vier weitere Male wiederholt, wobei jedesmal die Grünfestigkeit gemessen wird. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle II hervor.

Tabelle Il

Anzahl .
der Wiederholungen

Grünfestigkeil, 6,06 7,34 4,33 3,72 5,10 4,56
kg/cm²

Wie aus der Tabelle II ersichtlich ist, wird keine merkliche Verminderung der Grünlestigkeit sogar nach einer fünfmaligen Wiederholung beobachtet. Daraus kann geschlossen werden, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Praxis hervorragend eignet.

Beispiel 3

1600 g Quarzsand, 20 g einer 20%igen wäßrigen Lösung von Polyacrylsäure und 32 g Zitronensäure werden vermischt, worauf jeweils 12 g Magnesiumoxid (MgO) mit verschiedenen Kristallgrößen (D) in der (200>-Rlchtung gemäß Tabelle III zugesetzt werden. Dann erfolgt ein Vermischen. Testproben werden durch Füllen von Formen mit den Mischungen unmittelbar nach dem Vermisehen sowie nach 5, 10 und 20 Minuten dauerndem Stehenlassen nach dem Vermischen nach der JIS-Z-2604-Methode, wie sie zur Herstellung von Testproben verwendet wird, hergestellt. Dann läßt man die Proben bei gewöhnlicher Temperatur während 24 Stunden stehen, worauf sie auf die Grünfestigkeit getestet werden. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle III hervor. Die Magnesiumoxidarten mit den gewünschten Kristallgrößen werden durch Brennen hergestellt.

Tabelle 111

Vergleichsheispiel ;i

Beispiel b Beispiel c Beispiel d

Vergleichsbeispiel e

Kristallgrülie von MgO (I))

200 A

240

270

300

360

IO

(iründrucklcstigkeit (kg/cm·¹) nach

0 nun 5 mm IO min 20 min

C.,75	5,50	1,50	0,25
8.55	8,20	8.75	7.65
1,21	12,74	15.29	14,52
3,85	3,52	3,55	3,45
0,15	0,10	_	_

Wie aus der Tabelle ill ersichtlich Ist, ergibt die Sandmasse des Vergleichsbeisplels a, die unter Einsatz eines Magnesiumoxids mit einer Kristallgröße (D) von 200 und 360Ä hergestellt worden Ist, wobei die Mischung nach einem Stehenlassen während IO Minuten oder mehr anschließend an das Mischen verlormt worden 1st. eine merklich verminderte Festigkeit Im Vergleich zu den Testproben, die unmittelbar nach dem Vermischen hergestellt worden sind, während im Falle der Beispiele b, c und d. In welchen Magnesiumoxide mit Kristallgrößen (D) von 240, 270 bzw. 300 A verwendet werden, die Festigkeit einer jeden Testprobe, die 20 Minuten nach dem Vermischen hergestellt worden Ist, sich nicht so stark von der Festigkeit einer entsprechenden Probe unterscheidet, die unmittelbar nach dem Vermischen hergestellt worden ist. Im Falle des Vergleichsbeisplels e, in welchem das_ceingesetzte Magnesiumoxid eine Kristallgröße (D) von Ä besitzt, besitzt die Testprobe, die direkt nach dem Vermischen hergestellt worden ist, keine ausreichende Festigkeit. Im Falle des Vergleichsbeispiels a ist ein Fülien der Form nur unter Schwierigkelten möglich, mit Ausnahme der Masse, die unmittelbar nach dem Vermischen anfällt.

Um Bedingungen, die so weitgehend wie möglich den Bedingungen im Gießbetrieb ähnlich sind, nachzuahmen, werden die gemäß Beispiel c hergestellten Testproben auf eine Eisenplatte gestellt, die auf 1000⁰C erhitzt wird, wobei die Stellfläche der Proben in einem direkten Kontakt mit der Eisenplatte steht. Die Proben werden auf dieser Platte 5 Minuten stehen gelassen und dann abkühlen gelassen. Nachdem die Proben abgekühlt sind, werden sie mit Wasser besprüht. Eine gewisse Zeltspanne nach dem Besprühen erhalten sie ihre stabilen Formen bei. Im Verlaufe der Zeit zerfallen sie jedoch mehr und mehr. Eine Stunde nach dem Besprühen mit Wasser zerfallen sie leicht durch bloßes Berühren mit der Hand. Die erhaltene Sandniasse wird für eine erneute Verwendung getrocknet und gesiebt. Eine wäßrige Polyacrylsäurelösung und Zitronensäure werden diesem Sand zugesetzt, worauf Sandformen nach der vorstehend beschriebenen Methode hergestellt werden, die dann auf ihre Grünlestigkeil getestet werden. Die Fesilgkeiiswerte sind praktisch die gleichen, wie sie in der Tabelle für Beispiel c angegeben sind. Mehrfache Wiederholungen dieser Wiederverwendung bedingen nur geringfügige Änderungen der Grünfestigkeit.

Die zur Messung der Größe (D) eingesetzte Vorrichtung hat die Bezeichnung Gelger Flex D-3F und wird von der Firma Rigaku Denki K.K. in den Handel gebracht.

Meßbedingungen:

35 KV, 10 mA. Cu Ka-Strahlen. die durch einen Nikkei (Ni!-Filter monochromatisch gemacht worden sind; Wellenlänge der Röntgenstrahlen (Λ) = 1,5418 λ

Beispiele 4, 5 und 6
sowie Vergleichsbeispiel 1, 2 und 3

Gemäß Tabelle IV werden Maleinsäureanhydrid (MA). TrlmellHhsäure (TMA) oder Zitronensäure (CA) und Wasser zu 200 g Quarzsand gegeben, worauf die zwei Arten von Magnesiumoxid (MgO) mit verschiedenen Kristallgrößen (D) jeweils zugesetzt werden. Dann schließt sich ein Vermischen an. Testproben werden durch Füllen von Formen mit der Mischung 0 (Null) sowie 20 oder 25 Minuten nach dem Vermischen nach der JIS-Z-2604-Methode, die zur Herstellung von Testproben angewendet wird, hergestellt, worauf man die Testproben bei gewöhnlicher Temperatur 24 Stunden stehen läßt und sie dann auf ihre Grünfestigkeit testet. Die Ergebnisse gehen aus der Tabelle IV hervor.

Tabelle IV

Heispiel Nr.
Vcrgleichsbeispiel Nr.

Menge des Quarzsandes (ui

C'arbox) Isäure,
Menge (g)

Größe (D) von MgO (A)

Menge (g)

Menge des Wassers (g) Gründruckfestigkeit (kg/cm²)

F_u F_2U

F;₍i oder F₂₅ F₀

	4	2	5	3	200
1		200		200	CA
200	200	TMA	200	CA	5.0
MA	MA	3.0	TMA	5.0	270
4,0	4,0	200	3.0	200	2.0
200	270	1.5	270	2,0	2.0
2,0	2,0	1,5	1,5	2,0	10.5
2,0	2,0	4,81	1,5	5,04
0,25	5,75		5,10		9.7
0,25	5,20	0,1		0.20	0.92
		0,02	4.55	0,04
0,05	0,91	0,89

Fn, Fin und F:< sind die Gründrucklestigkeiten lür die Proben, die 0. 20 und 25 Minuten nach dem Vermischen ausgeformt worden sind.

Wie aus der Tabelle IV ersichtlich ist, zeigen im Falle der Beispiele 4, 5 und 6. bei denen das Magnesiumoxid eine Kristallgröße (D) von 270 A besitzt, die Testproben, die 20 Minuten oder 25 Minuten nach dem Vermischen hergestellt worden sind, einen geringen Unterschied der Grünfestigkeit im Vergleich zu den Proben, die direkt nach dem Vermischen hergestellt worden sind, wahrend im Falle der Vergleichsbeispiele I, 2 und 3, in denen das Magnesiumoxid eine kristaiigröße (D) von 200 A besitzt, die Testproben, die 20 oder 25 Minuten nach dem Vermischen erzeugt worden sind, eine merkliche Abnahme der Grünfestigkeil im Vergleich zu den Proben zeigen, die unmittelbar nach dem Vermischen hergestellt worden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Gießereisandmischung aus Gießereiformsand, einer Carbonsäure, ,viagnesiumoxid und Wasser, gc- -, kennzeichnet durch

1 Gew.-Teil eines Gießereilormsandes

0,0015 bis 0.2 Gew.-Teile einer Carbonsaure

0,001 bis 0,05 Gew.-Teile Magnesiumoxid

einer Größe von '"

220 bis 320 A in der (200)-Kristal!richtung

und 0,005 bis 0,5 Gew.-Teile Wasser.

2. Gießereisandmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,0006 bis ι. 0,055 Gew.-Teile eines Carboxylgruppen enthaltenden Polymeren, bezogen auf I Gew.-Teil eines Gießereilormsandes, aufweist.