DE3305745A1 - Verfahren zur herstellung eines glanzkohlebildners fuer giessereizwecke - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines glanzkohlebildners fuer giessereizweckeInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung eines Glanzkohlebildners
für Gießereizwecke
Bei der Fertigung von Gießerei-Formteilen werden dem
Formstoff (z. B. Quarzsand) häufig noch Glanzkohlebildner zugegeben.
Dabei handelt es_sich um Stoffe, die beim Erhitzen kohlenwasserstoffhaltige
Gase abgeben, welche in der reduzierenden Atmosphäre des Formenhohlraumes unter Bildung von Glanzkohlenstoff
vercracken. Dieser Glanzkohlenstoff verhindert eine Benetzung der Formstoffoberfläche durch das flüssige Gießmetall.
Wohl der bekannteste Glanzkohlebildner ist Steinkohlenstaub, der aber verschiedene Nachteile hat, beispielsweise einen
verhältnismäßig hohen Schwefelgeha]t besitzt und auch verhältnismäßig
hohe Rückstände an Asche und Koks ergibt. Deshalb werden in neuerer Zeit zunehmend zur Glanzkohlebildung andere Stoffe eingesetzt,
bei denen diese Nachteile nicht oder nicht so stark vorhanden sind, nämlich Peche und Bitumina einschließlich der Destillationsrückstände
von Resorcin, Dimethylterephthalat und ähnlichen Substanzen, Melassen, Öle wie Mineralöl, Teeröl und Anthracenöl,
Kunststoffe wie Polystyrol, Polyäthylen und Polypropylen, sowie auch Naturharze und Kunstharze wie Holzharze, Erdölharze
(Petrolharze), Cumaronharze, Indenharze, Phenolharze und
Polyesterharze.
Von diesen Glanzkohlebildnern kann Polystyrol als das
am besten geeignete Material angesehen werden, denn es verbindet die Vorteile eines hohen C-Gehalts und eines vernachlässigbaren
Schwefelgehalts mit dem (insbesondere für Umlaufsande wichtigen)
Vorteil äußerst geringer Rückstände an Asche und Koks. Mohr ηIn
99% des Polystyrols gehen in flüchtige Bestandteile über, so daH
das Vermögen zur Glanzkohlebj 1 dung ganz ausgezeichnet j st. Dennoch
konnte sich Polystyrol bislang in der Praxis noch nicht η 1:.;
BAD ORIGINAL
COPY]
Glanzkohlebildner durchsetzen, weil es zumeist nicht in der erforderlichen
Korngröße zur Verfüg-ung steht.
Glanzkohlebildner für den Gießereieinsatz sollen möglichst gleichmäßige Korngrößen unterhalb 0,7 mm und vorzugsweise
im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm aufweisen. Das im Markt angebotene
Polystyrol liegt normalerweise in Form von Perlen vor, die aber eine sehr ungleichmäßige Körnung mit Korngrößen bis zu 3 mm und
mehr besitzen. Diese Perlen sind ohne Zerkleinerung auf das erforderliche Korngrößenspektrum für den Gießereieinsatz nicht
oder nur bedingt geeignet. Es ist aber nicht möglich, Polystyrol mit üblichen Mahlaggregaten wie Hammermühlen, Prallmühlen oder
Stiftmühlen zu bearbeiten, weil sich ein zerrissenes faserartiges Mahlprodukt ergibt, das nicht mehr frei fließbar ist, die Mühlen
verschmiert und sie in kürzester Zeit zusetzt. Eine Vermahlung des Polystyrols könnte allenfalls bei Temperaturen im Bereich des
flüssigen Stickstoffs erfolgen, was aber für den Einsatz dieses Materials als Glanzkohlebildner viel zu teuer wäre.
Aus diesem Grunde werden in der Gießereipraxis überwiegend die anderen Typen der eingangs genannten Glanzkohlebildner
verwendet, die sich auch (mit Ausnahme von Polyäthylen und Polypropylen, die ähnliche Schwierigkeiten wie Polystyrol verursachen)
verhältnismäßig gut auf die erforderliche Korngröße bringen lassen, sofern sie nicht flüssig sind. Allerdings besitzen viele
dieser anderen Typen von Glanzkohlebildnern verhältnismäßig niedrige Erweichungspunkte, was zur Folge hat, daß das feinteilige
Material in den Gießereisilos, in denen Temperaturen bis zu 6O0C herrschen können, sehr leicht zusammenbackt. Schon sehr
kleine Klumpen beeinträchtigen die Eignung des Materials für den praktischen Einsatz, und eine ausgedehntere Klumpenbildung, die
im Extremfall sogar zur vollständigen Verfestigung des Materials, führen kann, setzt das Silo außer Betrieb.
BAD
► * β
Es besteht somit ein erheblicher Bedarf an einem preis-
werten Glanzkohlebildner für Gießereizwecke, der möglichst wenig Rückstände bildet, ein hohes Vermögen zur Glanzkohlebildung
besitzt, ohne Schwierigkeiten zu frei fließfähigen Produkten mit dem erforderlichen Korngrößenspektrum vermählen werden kann und
auch bei höheren Temperaturen silierfähig bleibt. Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Glanzkohlebildners
auf der Basis von Polystyrol zur Verfügung gestellt. '"
Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch,
daß das Polystyrol bei Temperaturen von 200 - 28O0C mit
mindestens einem anderen Glanzkohlebildner aus der Gruppe der Peche, Bitumina, Öle, Naturharze und Kunstharze homogen verschmolzen
wird und das erhaltene Material nach dem Erkälten und nach einer Grobzerkleinerung in üblichen Mahlaggregaten auf eine
Korngröße unterhalb von 0,7 mm gemahlen wird.
Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß ein mit diesen anderen Glanzkohlebildnern als Additiv molekular
vermischtes Polystyrol auch schon bei verhältnismäßig geringen Mengen des Additivs so stark versprödet, daß es sich in
üblichen Mahlaggregaten ohne Schwierigkeiten verarbeiten läßt. Ein solches Ergebnis war in keiner Weise vorhersehbar, weil die
als Additiv zugesetzten anderen Glanzkohlebildner einen gegenüber Polystyrol deutlich tieferen Erweichungspunkt haben und auch
keine eigene Sprödigkeit zu besitzen brauchen. Somit wäre eher zu erwarten gewesen, daß diese Additive die Mahleigenschaften des
Polystyrols noch verschlechtern statt verbessern würden.
Ein weiterer überraschender Aspekt der Erfindung besteht darin, daß selbst verhältnismäßig hohe Zusatzmengen eines
für sich nicht silierfähigen Additivs zu einem einwandfrei silierfähigen Produkt führen. Damit ist auch die Möglichkeit der
Verarbeitung größerer Mengen von solchen Stoffen gegeben, die
-D —
wegen ihrer mangelhaften Silierfähigkeit bislang nicht oder nur
mit Schwierigkeiten als Glanzkohlebildner eingesetzt werden konnten.
Besonders vorteilhaft wirkt sich bei der Erfindung die Tatsache aus, daß nicht mehr auf vorgefertigte, üblicherweise aus
frischem Material hergestellte Polystyrolperlen zurückgegriffen
zu werden braucht™~sonäerri" nunmehr" auch"beliebiges --Abfall-Materi
al eingesetzt werden kann. Gerade bei Polystyrol gibt es häufig größere Mengen an (z. B. gefärbten) Abfällen, die für einen Recycling-Prozeß
nicht mehr geeignet und daher preisgünstig sind. Das gleiche gilt auch für die Additive, die aus preisgünstigen
Abfallquellen entnommen werden können.
Die dem Polystyrol zugesetzten Mengen an Additiv liegen in einem sehr weiten Bereich. Sie hängen etwas von der Art des
Additivs ab und werden in der Praxis auch dadurch mitbestimmt, welche speziellen Anforderungen an den Glanzkohlebildner gestellt
werden und welche Stoffe jeweils am preisgünstigsten zur Verfügung stehen. Wenn beispielsweise billiges Abfall-Polystyrol vorhanden
ist und die Additive hinzubescha-fft werden müssen, wird
die Menge an Additiven zweckmäßig so gering gehalten, daß sich gerade noch die erforderliche Mahlbarkeit einstellt. Das ergibt
für die Menge an Additiv eine weitere Grenze von 10 Gew.% (bezogen auf das fertige Produkt) und einen bevorzugten Bereich von
20 - ^O Gew.%. Wenn umgekehrt ein billiges Additiv (z. B. Phenolharz-Abfall)
vorhanden ist, das verbraucht werden soll, aber wegen mangelnder Silierfähigkeit oder wegen zu hoher Rückstände
nicht allein verwendet werden kann, läßt sich die zugesetzte ι
Menge an Additiv auch ohne weiteres steigern, wobei durchaus eine j
obere Grenze bis zu 90 Gew.% Additiv in Betracht kommen kann. Bei j Ölen als Additiv ist die obere Grenze allerdings niedriger und ;
liegt bei maximal ^O Gew.%. Vorzugsweise werden Öle im Gemisch ;
mit einem anderen Additiv und in einer Menge bis zu 25 Gew.% eingesetzt. .
COPY
Ira Prinzip können bei der Erfindung alle Glanzkohlebildner aus der Gruppe der Peche, Bitumina, Öle, Naturharze und
Kunstharze verwendet werden, sofern sie sich mit Polystyrol zu einer homogenen Schmelze verschmelzen lassen. Dabei sind im Interesse
einer geringen Rückstandsfreiheit des fertigen Produkts solche Stoffe zweckmäßig, die ihrerseits nur geringe Rückstände
an Koks und Asche ergeben. Außerdem hat sich gezeigt, daß Additive mit mehr oder weniger starker aromatischer Struktur häufig
eine bessere Wirkung zeigen als rein aliphatisch strukturierte Additive. Typische Beispiele für geeignete Additive sind bei den
Pechen und Bitumina Teerpech, Tallpech, Sulfatpech und die Destillationsrückstände
organischer Substanzen wie Dimethylterephthalat, bei den Ölen Mineralöl (Altöl), Anthracenöl und Tallöl,
sowie bei den Harzen Kohlenwasserstoffharze aus Teerölen (wie Cumaron- und Indenharze) oder aus Erdölen (Petrolharze) und Phenolharze,
insbesondere Phenolharz-Abfälle.
Der erfindungsgemäß hergestellte Glanzkohlebildner kann
für sich allein oder im Gemisch mit bekannten und üblichen Zuschlagstoffen
wie Holzmehl, Perlit, Vermiculit, Stärke, Kieselgur, Flugasche, Steinkohlenstaub und/oder Bentonit in den Harniel
gebracht werden und stellt ein frei fließfähiges Produkt c. auch bei höheren Temperaturen silierfähig ist und das sich in der
Gießereitechnik überall dort einsetzen läßt, wo ein Glanzkohlebildner benötigt oder gewünscht wird. Ein typisches Einsatzgebiet
ist beispielsweise die Verwendung bei bentonitgebundenen Formsanden,
insbesondere Grünsanden.
Je nach dem zugesetzten Additiv liegt die Ausbeute du
Glanzkohlenstoff bei etwa 40 - 55 Gew.%, bezogen auf das eingesetzte
Produkt. Die Einsatzrnenge kann 0,5-5 Gew.% betragen,
bezogen auf den Formstoff.
Zahlreiche Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt. Allen Beispielen
liegt dabei ein Polystyrol mit einem Erweichungspunkt von 17O0C zugrunde. In den Tabellen sind Art und Menge des Additivs
angegeben. In allen Fällen wurde das Polystyrol mit dem Additiv bzw. mit den Additiven bei 25O0C homogen verschmolzen, und das
erhaltene Material wurde nach dem Erkalten und nach einer Grobzerkleinerung in einer üblichen Mühle ohne besondere Vorkehrungen
auf eine gleichmäßige Korngröße unterhalb 0,7 mm gemahlen. Dabei
ergab sich in allen Fällen ein ausgezeichnet mahlbares und auch bei Temperaturen von 6O0C problemlos silierfähiges Produkt.
Soweit in einigen Fällen auch noch die Erweichungspunkte des fertigen Produktes gemessen wurden, ist zu erkennen, daß
selbst große Zusatzraengen eines Additivs mit niedrigem Erweichungspunkt
(z. B. Beispiel E 2) den Erweichungspunkt des fertigen Produkts nur um rund 250C erniedrigen. Lediglich bei Ölen ist
die Erniedrigung des Erweichungspunktes des fertigen Produkts etwas stärker, was mit ein Grund für die niedrigere Obergrenze der
Zusatzmenge bei ölen ist.
Tabelle 1: Beispiele der Erfindung mit einem Additiv
Additiv Beispiel Zusatzmenge Erweichungspunkt
in Gew.% (EP) in 0C
Kohlenwasserstoffharz, A 1 aromatisch aus Erdöl, A 2
(EP 12O0C) A 3
30 | 167° |
40 | 156° |
60 | 150° |
70 | |
80 | |
Kohlenwasserstoffharz aus Teeröl (EP 850C) |
B • B |
1 2 |
50 70 |
149° |
Teerpech (EP i00°C) |
C C |
30 70 |
168° | |
Teerpech, synth. (EP 11O0C) | D | 70 | 156° |
Rückstand aus der | E 1 | •30 |
Destillation von | E 2 | 70 |
Dimethylterephthalat | ||
(EP 35pC) ' |
Olivenölpech F 20
Anthracenöl G 33 13I
Mineralöl/Altöl H 20
entwässert
Tabelle 2: Beispiele der Erfindung mit mehreren Additiven
Beispiel Additiv Zusatzmenge Erweichungspunkt
in Gew.% (EP) in 0C
I 1 KW-Harz gemäß B 25 Anthracenöl gemäß G 15
Γ 2 KW-Harz gemäß B 55
Anthracenöl gemäß G 15 130'
K 1 KW-Harz gemäß B 25 Phenolharz * 10
Mineralöl gemäß H 14
K 2 KW-Harz gemäß B 51 Phenolharz * 10
Mineralöl gemäß H 14 147'
* Abfälle eines Gießerei-Bindemittels auf Phenolharz-Basis '
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung eines Glanzkohlebildners für Gießereizwecke auf Basis von Polystyrol, dadurch gekennzeichnet,
daß das Polystyrol bei Temperaturen von 200 - 28O0C mit mindestens
einem anderen Glanzkohlebildner aus der Gruppe der Peche, Bitumina, Öle, Naturharze und Kunstharze homogen verschmolzen
wird und das erhaltene Material nach dem Erkalten und nach einer Grobzerkleinerung in üblichen Mahlaggregaten auf eine Korngröße
unterhalb von 0,7 mm gemahlen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der mindestens eine andere Glanzkohlebildner aus der Gruppe der Peche, Bitumina, Naturharze und Kunstharze ausgewählt und in solcher
Menge eingesetzt wird, daß die Gesamtmenge an Additiven 10 - 90 Gew.%, vorzugsweise 20 - HO Gew.%, bezogen auf das fertige
Produkt, beträgt.
3- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der mindestens eine andere Glanzkohlebildner aus der Gruppe der Öle ausgewählt und in einer Menge bis zu 40 Gew.%,
vorzugsweise bis zu 25 Gew.%, bezogen auf das fertige Produkt, eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß als anderer Glanzkohlebildner ein solcher mit
einem Gehalt an aromatisch strukturierten Substanzen eingesetzt wird.
COP^
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---|---|---|---|
DE19833305745 DE3305745A1 (de) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Verfahren zur herstellung eines glanzkohlebildners fuer giessereizwecke |
FR8402624A FR2541263B1 (fr) | 1983-02-17 | 1984-02-15 | Procede de fabrication d'un formateur de carbone brillant pour fonderie |
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---|---|---|---|
DE19833305745 DE3305745A1 (de) | 1983-02-17 | 1983-02-17 | Verfahren zur herstellung eines glanzkohlebildners fuer giessereizwecke |
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ID=6191253
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CH551236A (de) * | 1968-11-07 | 1974-07-15 | Reinshagen & Vogt Ravensberger | Formmassen fuer giessformen. |
DE2233138A1 (de) * | 1972-07-06 | 1974-01-24 | Wuelfing Lackwerke | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von pulverfoermigen nichtmetallischen produkten, insbesondere kunststoffpulvern |
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1983
- 1983-02-17 DE DE19833305745 patent/DE3305745A1/de active Granted
-
1984
- 1984-02-15 FR FR8402624A patent/FR2541263B1/fr not_active Expired
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---|---|
FR2541263A1 (fr) | 1984-08-24 |
FR2541263B1 (fr) | 1986-01-10 |
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