DE2952595C2 - Gießereiformstoffgemisch und dessen Verwendung - Google Patents
Gießereiformstoffgemisch und dessen VerwendungInfo
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Description
Die Gießereiformen bestehen vorwiegend aus Sand, der im allgemeinen mehr als 90 Gcw.-% der Gesamtmasse
darstellt.
Die Formen werden aus diesem Sand gebildet, nachdem der Sand mit Mitteln gemisch! wird, die den
Sandkörnern eine Kohäsion verleihen, die ausreichend ist zur Handhabung der derartig erhaltenen Formen.
Die Mischung der verschiedenen Ausgangsprodukte kann in einer Mischvorrichtung, beispielsweise vom Typ ψ.
GF (Mixmuller, Typ SlM-OOF) vorgenommen werden, in die die verschiedenen Ausgangsprodukte nacheinan- f|
der eingebracht werden und wobei die Mischung so durchgeführt wird, daß das F.ndprodukt so homogen wie |»
möglich ist.
Der Fachmann kennt insbesondere drei Verfahren, um die Kohäsion der Sandkörner herbeizuführen.
Dem ersten Verfahren entsprechend, auch »Silikatverfahren« genannt, wird der Sand mit einem verhältnismäßig
großen Anteil an Silikat gemischt, wobei dieser Anteil mehrere Gewichtsprozent beträgt, worauf die so
erhaltene Mischung mit Hilfe einer schwachen Säure, insbesondere CO2 behandelt wird, um die Erstarrung des
kieselsäuregel herbeizuführen, wobei dies zu hohen Härtewerten führt, die bei der Herstellung von komplizierten
Formen vom Fachmann gewünscht werden.
Dem zweiten Verfahren entsprechend, auch »Zement- oder Silikoaluminat-Verfahren« genannt, werden
Mischungen des nachfolgend angegebenen Typs hergestellt:
Sand 100 Gewichtsprozent
Zement 6 bis 12 Gewichtsprozent
Wasser 6 bis 12 Gewichtsprozent
Bei dem dritten Verfahren kommt ein weiteres Bindemittel in Anwendung, welches im allgemeinen aus einem
Stärkeprodukt besteht; es werden Mischungen des nachfolgend angegebenen Typs hergestellt:
Sand lOOGcw.-n/o
Bindemittel des Typs Ton oder Bentonit 3 Gcw.-"<O
weiteres Bindemittel (Stärke) I Gcw.-°/o
Wasser 3 Gcw.-%
Hierbei ist es wichtig, daß die Kohäsion der Sandkörner sofort nach Bildung der Formen eintritt.
Um dieses Bedürfnis zu veranschaulichen, sagt der Fachmann, daß die Gießereiformen im »grünen Zustand«
test sein müssen, in anderen Worten, eine genügende »Griinfcstigkcii« aufzuweisen haben; diese Grünfestigkeit
muß so groß sein, daß die Formen ohne nachteilige Beschädigungen gehandhabt werden können.
Die unter Anwendung des dritten Verfahrens hergestellten Formen haben des öfteren eine Grünfestigkeit, die
dem Gießereifachmann genügt und entsprechen demzufolge der ersten eine Reihe von Anforderungen, die
nachfolgend aufgezählt sind und die zur Beurteilung der zur Herstellung von Gießereiformen vorgesehenen
Zusammensetzungen dienen.
Um festzustellen, ob eine gegebene Zusammensetzung der obengenannten ersten Anforderung (Grünfestigkeit)
entspricht, wird die gegebene Zusammensetzung in Form eines zylindrischen rormkörpers gebracht und in
dieser Form einem Feststampfen unterworfen, wobei der so erhaltene zylindrische Formkörper als eine zufriedenstellende
Grünfestigkeit aufweisend angesehen wird, sofern er sofort eine Druckfestigkeit aufweist, welche
einem Wert von 320—350 g/cm-' entsprich;. Diese Druckfestigkeil kann mit Hilfe einer Vorrichtung des Typs G F
(des Typs SPRA) festgestellt werden; sie wird an zylindrischen Prüflingen festgestellt, deren Durchmesser 50 mm
beträgt und deren Höhe 50.8 mm beträgt, wobei diese Prüflinge IM g wiegen.
ti Einer zweiten Anforderung entsprechend muß die gegebene Zusammensetzung aus Sand und den anderen
Ausgangsprodukicn nicht allzu klebrig sein, weil sie sonst schwer /u bearbeiten wäre und insbesondere an dem
bei der Herstellung der Form in Anwendung kommenden Bauteil aus Hol/ oder aus Plastikmatcrial ankleben
würde. Dieses Ankleben würde das Ablösen von Teilen der Form verursachen und dies insbesondere an den
Stellen, wo die Form kompliziert ist.
Einer dritten Anforderung entsprechend darf die gegebene Mischung nicht zu trocken sein, da sonst die
kleineren oberflächlichen Reparaturen, die im allgemeinen notwendig sind, nicht durchgeführt werden könnten.
Es ist tatsächlich fast immer notwendig, mit einem Spachtel kleine oberflächliche Fertigungsarbeiten durchzuführen.
Um diese Fertigungsarbeiten zuzulassen, muß die Mischung während einer genügenden Zeit verformbar sein.
Die Neigung zum Austrocknen einer gegebenen Mischung ist schwer zu beurteilen; in dieser Beurteilung liegt
eine vierte Anforderung. Das Austrocknen verursacht verständlicherweise eine gewisse Verwitterung der Form
und dies insbesondere unter Einfluß eines Stoßes oder eines Schlages oder auch einer brutalen Handhabung. Zur
Beurteilung dieser Besonderheit wird ein Prüfling der weiter oben angegebenen Definition entsprechend schräg,
d. h. mit einem Winkel von 30° mit Bezugnahme zur Senkrechten einem Schlag- oder Stoßversuch unterworfen,
wobei der Schlag oder Stoß durch den Fall von 750 g Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 1 mm hervorgerufen
wird, wobei diese Stahlkugeln aus einer Höhe von 20 cm fallen. Der durch diese Kugeln hervorgerufene
Schlag löst einen gewissen Anteil der Mischung aus der die Form besteht ab, wobei dieser Anteil gewogen wird.
Die Mischung wird als zufriedenstellend angesehen, wenn der von dem Formprüfling abgefallene Teil so gering
wie möglich ist.
Die Form soll so lange wie möglich weder kleben, noch verwittern, um die Arbeit im Gießereiwerk zu
erleichtern, wobei sich gleichzeitig nach und nach die Druckfestigkeit erhöht.
Einer fünften Anforderung entsprechend wird das Verhalten einer gegebenen Mischung gegenüber der
Wasserkondensitrdng beurteilt, die während des Einsatzes der Form auftritt. Während des Gießereivorgangs
tritt im oberen, inneren Teii der Form Wasserdampf auf, der von der in der Mischung vorhandenen Feuchtigkeit
herrührt, wobei diese Feuchtigkeit beim Kontakt mit dem flüssigen Metall verdampft. Der Dampf durchquert
daraufhin den Sand und kondensiert sich im allgemeinen in einer Entfernung von 5 bis 6 mm von der Oberfläche.
Trotz der Anwesenheit dieser zusätzlichen Menge Wasser muß die Zusammensetzung genügend fest bleiben,
damit die etwa 5 bis 6 mm dicke in der Kondensierungsgegend liegende Schicht sich nicht ablöst und in das
geschmolzene Metall fällt; der wichtigste Nachteil einer derartigen Verschmutzung des Metalls di?rch die
Zusammensetzung wären die Anwesenheit von Kieselsäure im fertigen Gießereiteil und die Nichtbeachtung der
gewünschten Formen dieses Teils.
Diese letzte Eigenschaft der Zusammensetzungen zur Herstellung von Gießereiformen wird im allgemeinen
mit Hilfe eines Apparats des Typs GF beurteilt, wobei dieser Apparat so ausgebaut ist, daß er ermöglicht, einen
zylindrischen PrüL.ig mit einem Gewicht von 150 g und einem Durchmesser von 50 mm, der nach drei Feststammschlägen
erhalten worden ist und der stehend getestet wird, einem Dampfstrom zu unterwerfen, wobei
dieser Dampfstrom 320"C warm ist und von oben nach unten gerichtet ist. Dieser Dampf kondensiert sich in dem
Prüfling insbesondere in einer Entferrung von etwa 5 mm von der Oberfläche, wodurch örtlich der Feuchtigkeitsgehalt
bis auf 17— 19% steigt. Dies entspricht in etwa den industriellen Bedingungen. Dieser Prüfling wird
daraufhin einem Zugtest unterworfen; der Prüfling zerreißt dann in der Gegend der höchsten Kondensation. Die
Zerreißfestigkeit wird ausgedrückt in g/cm2. Sie muß höher als 20 g/cm·' sein, damit der Prüfling als zufriedenstellend
angesehen wird.
In der Praxis werden die für die oben angegebenen Anforderungen erzielten Werte nicht r.bsolik viederholbar
erreicht und dies insbesondere dann, wenn das in Anwendung kommende Bindemittel, beispielsweise der
Bentonit, eine nur mittelmäßige Qualität aufweist.
So wird es bei einer Verringerung der Kohäsion oder Grünfestigkeit der Zusammensetzung zur Herstellung
der Gießereiformen sehr schnell unmöglich, die erhaltene Form zu benutzen, da sie bei der Handhabung zu
zerbrechlich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gießereiformstoffgemisch des letztgenannten Typs
hinsichtlich der geschilderten Eigenschaften und insbesondere der Grünfestigkeit zu verbessern.
£ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man in dem beschriebenen Gießereiformstoffge-
P misch einen Teil der Stärke durch zumindest einen der Stoffe der aus den Silikaten, den Silikoaluminaten und den
|i Zementen bestehenden Gruppe ersetzt.
ψ. Gegenstand der Erfindung ist daher ein Gicßerciformsi.offgemisch, bei dem die Kohäsion der Sandkörner mit
|;; Hilfe eines Teilgemischcs aus 3 Gew.-% Bindemittel des Typs Ton oder Bentonit und aus 1 Gew.-% eines auf
ϊ:\ Stärke basierten Bindemittels bewerkstelligt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Teilgemisch 1 bis
pi 50Gew.-% desauf Stärke basierten Bindemittels durch zumindest ein Mittel aus der Gruppe umfassend Silikate.
'?' Silikoaluminate und Zemente ersetzt ist, wobei die Gesamtmenge der Menge des üblichen auf Stärke basierten
Bindemittels entspricht. Hierbei können die genannten Gew.-%-Zahlen im Bereich der üblichen Produktionsto-
ψ) leranzen schwanken.
^i Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des vorstehend definierten Formstoffgemisches zur
: Herstellung von Gießereiformen.
Zwar war aus der GB-PS 14 79 856 bereits ein Gicßerciformsioffgcmisch bekannt, das in etwa dem vorste-
U hend als »erstes Verfahren« bezeichneten «Stand der Technik entspricht und bei dem die Zusammensetzung für &o
:■', Gießereiformen mehrere Gewichtsprozente eines Bindemittels aus 90 bis 70% Silikat und 10 bis 30% Stärke
enthält. Zusammensetzungen dieser Art weisen somit einen relativ hohen Anteil an Silikat auf, wenn man noch
berücksichtigt, daß gemäß den Beispielen der GB-PS insgesamt etwa 5 bis b Gew.-% Bindemittel, bezogen auf
das gesamte Formgemisch, eingesetzt werden, was zu einer völlig anderen Konsistenz führt. Mit derartigen
Zusammensetzungen kann jedoch nicht der erfindungsgemäß cr/iclbarc, nachstehend näher erläuterte Syner- b5
gismus im Hinblick auf die Griinfestigkeii erzielt werden. In Anbetracht der unterschiedlichen Zusammenset-':
zungcn vermochte dieser Stand der Technik auch keinen Hinweis auf den erfindungsgemäß erzielbaren Synergismus
zu geben. Dies gilt auch unter Berücksichtigung von Dr. F. Roll. Hundbuch der Gießereitechnik, 2. Band.
2. Teil, Seiten 1 bis 3 und Seiten 246 bis 259, Springer-Verlag, 1963, woraus ein Zusatz von Silikaten, Silikoaluminaten
und Zementen zur Erhöhung der Grünfestigkeit an sich bekannt ist.
Die nachfolgende Beschreibung sowie die Beispiele erläutern die Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsfonnen.
Bei der Herstellung der für Gießereiformen bestimmten Zusammensetzungen werden die verschiedenen
Bestandteile der Zusammensetzungen beispielsweise nacheinander, wie weiter oben angegeben, in den Sand
eingebracht oder es wird eine Vormischung des auf Stärke basierenden Bindemittels und des erfindungsgemäß
zuzusetzenden Silikats, Silikoaluminats oder Zements hergestellt
Ein Vertivier für die Silikoaluminate sind die Calcium-Silikoaluminate.
ίο Die zur Anwendung kommenden Stärkederivate sind in der Kälte lösliche Stärken, die beispielsweise durch
Gelatinierung von Rohstärken oder von modifizierten Stärken herrühren, unter denen insbesondere Weizenstärke,
Maisstärke. Kartoffelmehl, an Amylopektin reiche wachsartige Maisstärke sowie Sorghostärke und
Mischungen derselben erwähnt werden können. Bevorzugt eingesetzt werden Bindemittel auf Basis einer
vorgelatinierten Stärke, wobei diese Stärke durch Vorgclatinierung von rohen oder modifizierten Stärken
stammt, wobei als Stärken Weizenstärke, normale Maisstärke, Kartoffelmehl. Waxymaisstärke. reich an Amylopektin,
Sorghostärke und Mischungen aus diesen verwendet werden.
Durch Ersatz eines selbst geringen Bruchteils des stärkehaltigen üblichen Bindemittels duTch eine entsprechende
Menge zumindest eines der oben angegebenen erfindungsgemäß eingesetzten Komponenten ergibt sich
eine interessante und unvorhersehbare Synergie im Zusammenhang mit mehreren der oben angegebenen
Anforderungen und insbesondere im Zusammenhang mit der Grünfestigkeit. Die Synergie wird in den nachfolgenden Beispielen veranschaulicht.
Bei einer bevorzugten Herstellung de<, Gießereiformstoffgemisches wird Portland-Zement zu in der Kälte
löslichen stärkehaltigen Produkten beigemischt, wobei der Anteil Zement in dem Gemisch »stärkehaltiges
Bindemitte! plus Zement« bei 1 bis 50% und bevorzugt bei 5 bis 25% liegt.
Es können weiterhin verschiedene andere Zusatzmittel in Anwendung kommen, wobei diese Zusatzmittei
einen Einfluß auf die oben angegebenen prozentualen Verhältnisse haben können.
Diese Zusatzmittel können unter den üblicherweise bei Zementen verwendeten Zusatzmitteln ausgewählt
werden. In diesem Zusammenhang seien Plastifizierungsmittel. Luftentfernungsmittel, Fließmittel, Schaummittel,
Frostschutzmittel und insbesondere Miael zur Beschleunigung oder zur Verlangsarnung der Abbindezeit, die
dem Gießereifachmann gut bekannt sind, erwähnt.
Es ist wichtig, zu unterstreichen, daß in allen Fällen die obengenannte vielseitige Synergie beibehalten wird.
Die Mischung der verschiedenen Ausgangsprodukic kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden und
insbesondere bei etwa 20° C unter konditionierter Atmosphäre (relative Feuchtigkeit: 65 plus oder minus 2%).
Im Rahmen einer Anzahl Vergleichsversuche kommt die nachfolgende Zusammensetzung in Anwendung:
Saud 100 Gewichtsteile
40 Bentonil 3 Gewichtsteile·)
auf Stärke basierendes Bindemittel 1 Gcwichlstcil*)
Wasser 3 Gewiehtstcile*)
*) Diese Mengen können in der Praxis von den angegebenen Werten, wie weiter oben angegeben, abweichen.
Der zur Anwendung kommende Bcntonit ist ein klassischer Bentonit (beispielsweise vom Typ »RL 691«).
Das auf Stärke basierende Bindemittel besteht in den verschiedenen Versuchen entweder nur aus einer
pregelatinisierten Stärke, die in der Kälte löslich ist. oder allein aus Portland-Zement, oder aus verschiedenen
Mischungen aus Stärke und Portland-Zemcnt.
Aus dieser Mischung werden unter konditionierter Atmosphäre (65% relative Feuchtigkeit ±2%,20°C + 1.
spätestens am Ende des Vermischens der verschiedenen Ausgangsproduktc) Prüflinge hergestellt und zwar mit
Hufe von drei Feststammstößen in einem Apparat des Typs SPRA.
Die so erhaltenen Prüflinge wiegen 158 g. haben einen Durchmesser von 50 mm und eine Höhe von 50 mm.
Die Grünfestigkeit dieser Prüflinge wird sofort mit Hilfe des oben definierten Apparats vom Typ GF festgestellt.
Folgende Ergebnisse wurden aufgezeichnet:
Auf Stärke basicrcnics Bindemittel, bestehend aus
60 100% Stärkeprodukt
95% Stärkeprodukt+ 5% Poriland-Zcmcni
90% Slärkcprodukt+ 5% Portland-Zcmcnt 85% Stärkeprodukt + 10% Portlund-Zcmcni
75% Slärkcprodukt +25% Portland-Zcmcnt
b-, 50% .Starkeprodukt + 50% Portlandzement
25% Stärkeprodukl + 75% Portland-Zemcnt 100% Portland-Zcmcnt
| (ifünfesligkeil | g/cm2 |
| 349 | g/cm2 |
| 358 | g/cm2 |
| 391 | g/cm2 |
| 399 | g/cm2 |
| 407 | g/cm2 |
| 444 | g/cm2 |
| 428 | g/cm2 |
| 404 |
Aus den vorhergehenden technischen Daten geht hervor, dall bei 25"/» Zement, entsprechend 0,25 Anteile für
Anteile Sand, eine Verbesserung der Grünfestigkeit von 58 g/cm·' erzielt wird; bei 50% Zement, entsprechend
0,5 Anteile Zement für 100 Anteile Sand, wird eine Verbesserung von 95 g/cm-' erzielt. Bei größeren
Prozentsätzen geht die Grünfcstigkcit zurück
Aus diesen technischen Angaben gehl demzufolge die durch die erfindungsgcmäßcn Mischungen erzielte
Synergie klar hervor.
Man kann diesen technischen Daten entnehmen, daß der b;'stc Anteil an Zement bei 5Ου/ο im Verhältnis zu
dem auf Stärke basierenden Bindemittel liegt.
Weiterhin kann durch »Anfühlen« festgestellt werden, daß bis zu 50% Zement in dem auf Stärke basierenden
Bindemittel der Sand plastisch bleibt und seine Klebefähigkeit der vorgesehenen Benutzung angepaßt bleibt. Bei
höheren Prozentsätzen wird er zu trocken und zu zerbrechlich oder verwiticrbar.
Zur Bestätigung dieser Tatsache wird der oben beschriebene Verwitterungsiest durchgeführt. Nach dem Fall
der 750 g Stahlkugeln werden folgende Substanzverlustc festgestellt.
15
100% Stärkeprodukt 2,83%
50% Stärkeprodukt + 50% Portlandzement 2,8b%
100% Portland-Zemcnt 3,64%
Aus diesen Zahlen geht hervor, daß nicht über 50% Zement dem auf Stärke basierenden Bindemittel zugefügt
werden sollten.
Im Zusammenhang mit derselben Zusammensetzung und mit Hilfe von identischen Prüflingen wird die
Feuchtigkeitsfeitigkeit bei erhöhter Feuchtigkeit festgestellt und zwar bei einer Temperatur von 320* C und mit
Hilfe eines Dampfstroms wie weiter oben beschrieben. Der Dampfstrom ermöglicht das Abbinden des Zements
und folgende Ergebnisse werden aufgezeichnet:
100% Stärkeprodukt 19,5 g/cm2
90% Stärkeprodukt+ 10% Portland-Zement 21,0 g/cm2
75% Stärkeprodukt + 25% Portland-Zement 23,2 g/cm2
50% Stärkeprodukt+ 50% Portland-Zement 25,1 g/cm2
25% Stärkeprodukt + 75% Portland-Zement 24,3 g/cm2
100% Portland-Zement 22.4 g/enrr
Die gleiche Synergie wie weiter oben angegeben wird festgestellt.
Durch die Kondensierung des Dampfes wird der Zement abgebunden, wodurch der Verlust an Zugfestigkeit des klassischen auf Stärke basierenden Bindemittels ausgeglichen wird.
Durch die Kondensierung des Dampfes wird der Zement abgebunden, wodurch der Verlust an Zugfestigkeit des klassischen auf Stärke basierenden Bindemittels ausgeglichen wird.
Auch hier zeigen die technischen Daten, daß Prozentsätze an Zement über 50% zu vermeiden sind.
Von einem allgemeinen Standpunkt aus gesehen kann ein Verhältnis an Zement bis zu 50% im auf Stärke
basierenden Bindemittel empfohlen werden.
45 Beispiel 2
Es wird die Zusammensetzung nach Beispiel 1 übernommen, mit dem Unterschied, daß die Mischung bestehend
aus dem Sand und den anderen Ausgangsprodukten 24 Stunden lang stehengelassen wird, bei einer
Temperatur von 20 ± 1°C und unter einer Atmosphäre, die eine relative Feuchtigkeit von 65 ± 2% aufweist,
worauf die Prüflinge wie weiter oben angegeben hergestellt werden.
Daraufhin wird der Drucktest durchgeführt und zwar zur Feststellung der Grünfestigkeit der so erhaltenen
Prüflinge; folgende Ergebnisse wurden aufgezeichnet.
100% Stärkeprodukt 369 g/cm2
95% Stärkeprodukt+ 5% Portland-Zement 381 g/cm2
90% Stärkeprodukt+10% Portland-Zement 408 g/cm2
85% Stärkeprodukt + 15% Portland-Zement 428 g/cm2
75% Stärkeprodukl + 25% Portland-Zement 448 g/cm2
50% Stärkeprodukt + 50% Portland-Zement 478 g/cm2
25% Stärkeprodukl + 75% Portland-Zement 453 g/cm2
100% Portland-Zement 414 g/cm2
Eine Verbesserung von 74 g/cm1 bei 25"/» Zenieni und von !09 g/cm·1 bei 50% Zement wird festgestellt.
Hieraus geht hervor, daß die Anwesenheit des Wassers keinen nachteiligen Einfluß auf das Abbinden des
Zements hat. Alle Eigenschaften sind beibehalten. Es wird erneut bestätigt, daß ein Prozentsatz von 50% Zement
nicht überschritten werdensoll. Diese Grenze ist auch durch die beiden anderen Teste wie in Beispiel I bestätigt.
Die Versuche entsprechen denen des Beispiels 1, wobei jedoch als Bindemittel ein aus einer anderen Lieferung
stammender Bentonit vom Typ »RL 691« verwendet wird; dieser andere Bentonil hat bei den klassischen
Zusammensetzungen zu zu schwachen Ergebnissen geführt. Das in kaltem Wasser lösliche Stärkeprodukt
besteht erneut aus einer pregclatinicricn Stärke; ausgehend von verschiedenen Zusammensetzungen (Stärke
allein. Zement allein. Mischungen aus verschiedenen Anteilen Starke und Zement) werden unter geregelter
Atmosphäre (identisch mit der aus Beispiel I) die Prüflinge hergestellt und sofort nach der Herstellung der
Prüflinge wurde die Grünfestigkeit gemessen.
100% Stärkcproduki allein
95% Stärkeprodukt + 5% Portland-Zement 90% Stärkeprodukt+ 10% Portland-Zement 85% Stärkeprodukt + 15% Portland-Zemcnt 75% Stärkeprodukt+ 25% Portland-Zemcnt
95% Stärkeprodukt + 5% Portland-Zement 90% Stärkeprodukt+ 10% Portland-Zement 85% Stärkeprodukt + 15% Portland-Zemcnt 75% Stärkeprodukt+ 25% Portland-Zemcnt
CirünfcMigkcit
JOb g/cm2
329 g/cm2
351 g/cm2
367 g/cm2
377 g/cm2
329 g/cm2
351 g/cm2
367 g/cm2
377 g/cm2
Die Verbesserungen sind bedeutend, da tatsächlich eine Verbesserung von 71 g/cm2 bei 25% Portland-Zcment
im auf Stärke basierenden Bindemittel erzielt wird, was sehr ausreichend ist; hieraus geht hervor, daß selbst
bei der schlechten Qualität des verwendeten Bentonits die Zusammensetzung benutzbar wird.
Die Versuche nach Beispiel 1 werden wiederholt und zwar un'.cr Benutzung eines Bindemittels des Typs
Bentonit »RL 690«; mit Hilfe dieses Bentonits wurden bei Benutzung eines klassischen auf Stärke basierenden
Bindemittels in etwa brauchbare Ergebnisse erzielt. Dieser Bentonil ist von dem nach Beispiel 1 sehr verschieden.
Die Prüflinge werden wie in den vorhergehenden Beispielen sofort nach Vorbereitung der Zusammensetzung
hergestellt. Diese Herstellung findet in einer konditioniertcn Atmosphäre und zwar bei 65% relativer Feuchtigkeit^
± 2%) und bei 20" C (± 1°) statt.
Der Grünfestigkeitstest führt zu folgenden Ergebnissen:
100% Stärkeprodukt
90% Stärkeprodukt + 10% Portland-Zemcnt 75% Stärkeprodukt+ 25% Portland-Zemcnt
50% Stärkeprodukt+ 50% Portland-Zemcnt 25% Stärkeprodukt+ 75% Portlandzement
100% Portland-Zemcnt
345.7 g/cm2 380,2 g/cm2 395,5 g/cm2
379,4 g/cm2 338,4 g/cm2 278.0 g/cm2
Aus diesen Ergebnissen geht hervor, daß bei Benutzung des oben identifizierten Bentonits der Höhepunkt der
Synergie nicht mit dem bei den anderen Bcntoniten erzieUcn zusammenfällt. Im vorliegenden Fall wird die beste
Verbesserung,d. h. 50 g/cm- bei 25% Zement erzielt.
Beispiel 2 wird wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, daß als Bindemittel der Bentonit nach Beispiel 4 zur
Verwendung kommt.
Der Druckfestigkeitstest führt zu folgenden Ergebnissen:
Grünfestigkeit
100% Stärkeprodukt
90% Stärkeprodukt+ 10% Porlland-Zcmenl 75% Stärkeprodukt + 25% Portland-Zcmcnt
50% Stärkeprodukt+ 50% Portland-Zemcnt 25% Stärkeprodukt+ 75% Portland-Zemcnt
100% Porlland-Zcmcni
353.2 g/cm2
405.3 g/cm2
427.4 g/cm* 394.0 g/cm2 316,6 g/cm2
294.3 g/cm2
29 52
In diesem Beispiel werden die besten Ergebnisse bei einem auf Stärke basierenden Bindemittel mit 25%
Zement erzielt.
Wie in Beispiel I, wird festgestellt, daß die Zusammensetzung, die bereits die Mischung Starkeprodukt + Zement
enthält, gelagert werden kunn.
Die Bedingungen des Beispiels 4, insbesondere derselbe Bcntonii werden übernommen. Alle anderen Bedingungen
sind die des Beispiels I, insbesondere was die Herstellung der Prüflinge betrifft.
In diesem Fall wird ein Nauiumsilikai mit einem Modul von 2,06 verwendet, welches als Pulver vorliegt; dieses
Pulver vermischt sich sehr leicht mit dem Sand oder mit dem aus Bentonit bestehenden Bindemittel oder auch
mil dem Slärkeprodukt, welches in kaltem Wasser löslich ist und welches erneut aus prcgelatinierter Stärke
besteht.
Es ergibt sich also, daß die Mischung, bestehend aus pregelaiinierier Stärke und Silikat, ein einsatzfähiges
Produkt darstellt, welches beispielsweise in einem Verhältnis von 1 Anteil für 100 Anteile Sand zum Einsatz is
kommen kann.
Folgende Ergebnisse bezüglich der Grünfestigkeit wurden festgestellt:
100% Stärkeprodukt 345,7 g/cm2
90% Stärkeproduki + 10% Natriumsilikai 425.3 g/cm2
75% Stärkeprodukt + 25% Natriumsilikai 464,0 g/cm2
50% Stärkeproduki+ 50% Natriumsilikat 496,1 g/cm2 _>$
25% Stärkeprodu!ct + 75% Natriumsilikat J50.1 g/cm2
100% Natriumsilikat 250.4 g/cm2
Das Auftreten der Synergie ist noch klarer als bei der Benutzung von Portland-Zcment. Die Synergie ist sehr
stark und gestattet die Druckfestigkeitseigenschaften um 118 g/cm? bei 0.25 Anteilen Silikat und 0.75 Anteilen je
Stärkeprodukt zu verbessern, wobei diese Verbesserung bei 150 g/cm·' liegt, wenn die Mischung 0,5 Anteile
beider Produkte enthält und dies für 100 Anteile Sand.
Die Versuche sind identisch mit denen nach Beispiel 6. wobei der Bentonit von Beispiel 4 verwendet wird.
Ausgehend von:
100 Anteile Sand
3 Anteile Bentonit als Bindemittel 1 Anteil auf Stärke basierendes Bindemittel
3 Anteile Wasser,
3 Anteile Wasser,
werden Zusammensetzungen hergestellt, in denen die Zusammensetzung des auf Stärke basierenden Bindemittels
wechselt (Stärkeprodukt allein. Silikat allein, verschiedene Mischungen). Die so erhaltenen Zusammensetzungen
werden während 24 Stunden unter konditionierter Atmosphäre aufbewahrt und zwar bei 65% relative
Feuchtigkeit ±2% und bei 200C ± 1"C.
Nach dieser Lagerung werden aus den Zusammensetzungen Prüflinge hergestellt und zwar unter derselben
konditionieren Atmosphäre.
Sofort nach Herstellung dieser Prüflinge wird die Grünfestigkeil gemessen.
Die Ergebnisse sind wie folgt:
100% Stärkeprodukt 353,2 g/cm2
90% Stärkeprodukt+ 10% Natriumsilikat 471,1 g/cm2
75% Stärkeprodukt + 25% Natriumsilikat 506,6 g/cm2
50% Stärkeprodukt+ 50% Natriumsilikat 528,4 g/cm2
25% Stärkeprodukt+ 75% Natriumsilikat 369,8 g/cm2 eo
100% Natriumsilikat 2723 g/cm2
Die Verbesserungen sind noch betonler als vorhergehend. Bei einem Anteil an 25% Natriumsilikat im auf
Stärke basierenden Bindemittel wird eine Verbesserung von 153,3 g/cm2 erzielt Bei 50% Natriumsilikat steigt
die Verbesserung auf 175,2 g/cm2.
Diese Ergebnisse sind unvorherschbar und inibesondere konnte nicht vorausgesehen werden, daß das Natriumsilikat
m'.t dem Stärkeprodukt kombiniert den Prüflingen eine derartige Grünfestigkeit verleihen würde,
ohne daß die plastischen und »fetten« Eigenschaften der Zusammensetzungen, die für eine gute Bearbeitung der
Formeln notwendig sind, schlechter werden.
Die plastischen Eigenschaften können mit Hilfe des Zcrbrcchlichkeils- oder Verwiticrungstcsts festgestellt
werden. Wie weiter oben angegeben, führt das Austrocknen zum Verwittern des Prüflings. Folgende Ergebnisse
wurden aufgezeichnet:
Auf Stärke basierendes Bindemittel, bestehend aus Substan/vcrliisi
100% Stärkeprodukt 0.09%
ο 90% Stärkeprodukt+ 10% Nalriumsilikat. Modul 2.06 0,11%
75% Stärkeprodukt + 25% Natriumsilikat, Modul 2,06 0,14%
50% Stärkeprodukt + 50% Natriumsilikat, Modul 2,06 0,15%
25% Stärkeprodukt + 75% Natriumsilikat, Modul 2.0b 0,35%
100% Natriumsilikai. Modul 2.% 4.60%
Aus diesen Angaben geht hervor, daß die »fetten« Eigenschaften bis zu 50% beibehalten werden. Bei einem
höheren Prozentsatz geht diese Eigenschaft mehr und mehr verloren.
Die Bedingungen von Beispiel 1 werden übernommen, wobei jedoch der Portland-Zcment durch Nalriumsilikat
ersetzt wird.
Die Ergebnisse der Messung der Grünfestigkeit sind wie folgt:
Auf Stärke basierendes Bindemittel, bestehend ans Grünfestigkcit
100% Stärkeprodukt (pregelatinicrte Stärke) 330,9 g/cm2
90% Stärkeprodukt + 10% Natriumsilikat 440,6 g/cm2
75% Stärkeprodukt + 25% Natriumsilikat 504.5 g/cm2
50% Stärkeprodukt+ 50% Natriumsilikat 427.1 g/cm2
25% Stärkeprodukt + 75% Nalriumsilikat 362.6 g/cm2
100% Natriumsilikat. Modul 2,06 290.9 g/cm2
Wie im vorhergehenden Fall, sind die Verbesserungen bedeutend. Die Anwesenheit von Natriumsilikat ist
sehr vorteilhaft, insbesondere bei dem Verhältnis von 25%.
B e i s ρ i e I 9
Es wird wie in Beispiel 8 vorgegangen, wobei jedoch die Mischung während 24 Stunden vor Herstellung der
Prüflinge gelagert wird.
Die Ergebnisse der Messungen der Grünfestigkeit sind wie folgt:
Auf Stärke basierendes Bindemittel, bestehend aus Grünfesiigkeit
100% Stärkeprodukt (prcgelatinierte Stärke) 356.6 g/cm2
90% Stärkeproduki + 10% Natriumsilikat, Modul 2,06 445,3 g/cm2
75% Stärkeprodukt + 25% Natriumsilikat. Modul 2.06 493.1 g/cm2
50% Stärkeprodukt + 50% Natriumsilikat, Modul 2.06 470,5 g/cm2
25% Stärkeprodukt + 75% Natriumsilikat. Modul 2.06 387.0 g/cm2
100% Natriumsilikat 339,5 g/cm2
Auch hier werden die besten Ergebnisse bei Zusammensetzungen erzielt, in denen das auf Stärke basierende
Bindemittel 25% Natriumsilikat umfaßt.
Es geht daraus hervor, daß die Lagerung der Zusammensetzungen sich nicht nachteilig auswirkt.
Es geht daraus hervor, daß die Lagerung der Zusammensetzungen sich nicht nachteilig auswirkt.
B e i s ρ i e I 10
Der Bentonit von Beispiel 4 wird erneut als Bindemittel benutzt.
Es wird die Mischung Sand-Bentonil-Stärkeprodukt (pregelalinicrte Stärke) und/oder Zement und/oder
Natriumsilikat vom Modul 2,06-Wasser hergestellt. Daraufhin werden sofort die Prüflinge unter den schon oben
angegebenen Bedingungen hergestellt. Diese Prüflinge werden im Trockenschrank während 2 Stunden bei
1050C behalten. Dieses Trocknen ist üblich. Es bezweckt, die Form »reifen« zu lassen. Ein anderer Weg zum
Reifen der Form besteht in einer Lagerung bei Raumtemperatur während 24 oder 48 Stunden. Dieser zweite
Weg führt im allgemeinen zu etwa dem selben Ergebnis wie der erste.
Nach dieser Behandlung wird die Druckfestigkeit gemessen und folgende Ergebnisse werden aufgezeichnet:
100% Stärkeprodukt
90% Stärkeprodukt+10% Portland-Zement 75% Stärkeprodukt+ 25% Portland-Zerneni
90% Stärkeprodukt+ 10% Natriumsilikat 75% Stärkeprodukt+ 25% Natriumsilikat
4125 g/cm2
4050 g/cm3
3375 g/cm2
3895 g/cm2
2875 g/cm2
4050 g/cm3
3375 g/cm2
3895 g/cm2
2875 g/cm2
Aus den Ergebnissen dieses Druckfestigkeitstests nach zwei Stunden Trockenschrank geht hervor, daß ein
Prozentsatz von 25% oder mehr an erfindungsgemäß eingesetzter Komponente im auf Stärke basierenden
Bindemittel zu einer Verringerung der Trockeneigenschaften der Formen führen kann.
Selbst wenn das Zufügen der verschiedenen erfindungsgemäß einzusetzenden Komponenten, insbesondere
der Zemente, einen gewissen Ausgleich dieser Verringerung ermöglicht, bleibt eine gewisse Tendenz zur
Verringerung, sobald die zur Anwendung kommenden Prozentsätze zu bedeutend werden.
Claims (4)
1. Gießereiformstoffgemisch. bei dem die Kohäsion der Sandkörner mit Hilfe eines Teilgemisches aus
3 Gew.-% Bindemittel des Typs Ton oder Bentonit und aus 1 Gew.-% eines auf Stärke basierten Bindemittels
bewerkstelligt ist. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Tcilgemisch 1 bis 50Gew.-% des auf
Stärke basierten Bindemittels durch zumindest ein Mittel aus der Gruppe umfassend Silikate. Silikoaluminate
und Zemente ersetzt ist, wobei die Gesamtmenge der Menge des üblichen auf Stärke basierten Bindemittels
entspricht.
2. Gießereiformstoffgemisch nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 25Gew.-% des auf
ίο Stärke basierten Bindemittels durch zumindest ein Mittel aus der Gruppe umfassend Silikate, Silikoaluminate
und Zemente ersetzt ist.
3. Gießereiformstoffgemisch nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß etwa 10Gew.-% des
auf Stärke basierten Bindemittels durch zumindest ein Mittel aus der Gruppe umfassend Silikate, Silikoaluminate
und Zemente ersetzt ist.
4. Verwendung des Gießereiformstoffgemisches gemäß Anspruch 1 bis 3 zur Herstellung von Gießereiformen.
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