DE2951502C2 - Gießereisandmischung - Google Patents
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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.
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.
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.
Anzahl .
der Wiederholungen
der Wiederholungen
Grünfestigkeil, 6,06 7,34 4,33 3,72 5,10 4,56
kg/cm2
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.
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.
Vergleichsheispiel ;i
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 dasceingesetzte 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
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.
Heispiel Nr.
Vcrgleichsbeispiel Nr.
Vcrgleichsbeispiel Nr.
Menge des Quarzsandes (ui
C'arbox) Isäure,
Menge (g)
Menge (g)
Größe (D) von MgO (A)
Menge (g)
Menge des Wassers (g) Gründruckfestigkeit (kg/cm2)
Fu
F2U
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 (2)
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.
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