-
Bindemittel zum Herstellen von Gießereiformen und Kernen Wie bekannt,
werden als Form- und Kernsande für Gießereizwecke Gemische aus Ltnbildsamen Stoffen,
bildsamen Tonen und Wasser verwendet. So werden für diese Zwecke z. B. Quarz, Sinterinagncsia,
Kortind, gebrauchte Gießereisande (sog. Altsand) u. dgl. unbildsatne Stoffe finit
Wasser und mehr oder weniger quellfäbigeit Tonen eingebunden. Besonders wichtig.
ist bei derartigen Form- und Kerlsanelen, daß sie eine möglichst hohe Grün- und
Trockenfestigkeit bei gleichzeitiger hoher Gasdurchlässigkeit und .geringem \\@
asserzusatz unterhalb der Klebgrenze unter Vern-eilduig möglichst geringer Anteilnicngcli
an tonigeln Bindemittel aufweisen. Die.3c Forderungeit erfüllen im wesentlichen
nur die lioc:hquellfäbigeil Dentonite und solchen ähnlichen Erden, also liocli(Iticllfahige
sog. Bcntotlittotle.
-
I.s ist ferner bekannt, für die Verstellung von Kernen für Stahl-
tind I:isetigußrolire eine blasse Eins Schamotte und' kerainischrin Ton bzw. Kaollillttnll
zu verwenden. Bezüglich des letzteren ist dabei auch schon \ urgeschlagen
worden, ihn nicht in gemahlenem, tro'kkenem oder in Wasser aufgelöstem Zustande
der Schamotte .beizugeben, sondern ihn zun iiclist durch die bekannten alkalischen
und anderen l;lektr oljrtzlisätze 1n gießbaren Zustand überzuführen und erst in
dieser Form mit dec Schamotte zusammenzubringen, um so eint gleichmäßigere Durchmischung
ztt ermöglichen.
-
Iss ist weiterhin bekannt, zum Herstellen von Formen und Kernen für
Gießer cizwecke hassen zu verwenden, welche weder einen Zusatz an *Bentonitton noch
einen Zusatz an keramischen "Ionen enthalten, sondern welche aus ()uarzsand, Leinöl,
\latigan,tilierox#%-d, Glaubersalz, Firnis sowie Sikkativ bestehen und denen zur
Verseiftnig der Ü1-, - Firnis-und Sikkativstolfe Kaliunicarbonat beigegeben ist,
oder welche aus Quarzsand, hydraulischem Kalk und \\'asscrt-las sowie Zusätzen von
geliischtein Kalle, \\@ismuti@cil.@, Glaubersalz, Kali ulid \@'assc:- bestehen.
-
Ferner ist es auch bekannt, Einbettungsmas#en aus Izerauiisclien,.beim
].>rennen erhärtenden
Stoffen. wie Toll, Kaolin. Lehm. 1-lausit
u. dgl., ferner Verbindungen, welche mit Phosphorsäureionen unter Bildung eines
bei gewöhnlicher Temperatur erhärtenden I'ho:phates reagieren, wie Otvcie, Hydroty-cle,
Phosphate. Carhonate. Acetate. Formiate u. dgl. der l:rdallcalien, des Aluminiums,
Eisens, Kupfers, Zinks und Kadmiums, sowie praktisch all:alifreien Stoffen, welche
-in Gegenwart eines Lösungsmittels Phosphor= #aureionen ergeben, wie Phosphorsäure,
lösliehe Salze derselben u. dz'., herzustellen.
-
Alle diese bekannten Vorschläge sehen also entweder überhaupt keine
Alkalizusätze vor oder empfehlen sogar ausdrücklich die Alkalifreiheit der Mischungsbestandteile
oder verwenden Mkaliverbindungen nur als Elektrolytzusätze von öligen u. dgl. Bestandteilen
nichttonhaltiger 'lassen. -.\nderseits ist aber auch bekannt, daß man die Quellfähigkeit
von Bentonittonen durch einen Zusatz wasserlöslicher Verbindungender Alkalien. wie
z. B. Hydroxyde, Carbonate, Chloride. Sulfate, Phosphate und ähnlichen, wesentlich
steigern kann. Auf diese Weise hat man Bentonittone mit einer dem Ausgangston gegenüber
z. B. um das sechs- bis achtmal größeren Quellfähigkeit herstellen können, so daß
bereits ein Zusatz weniger Prozente solchen Tones zu unplastischenMasseil eine innige
Einbindung ermöglichte, wie z. B. bei Formsandmassen im Gießereiwesen.
-
Gemäß,der Erfindung wurde nun die überraschende Feststellung gemacht,
daß durch einen solchen Zusatz wasserlöslicher Verbindungen der Alkalien, wie z.
B. Hydroxyde, Carbonate, Chloride, Sulfate, Phosphate und ähnlichen, zum Bentonitton
zunächst zwar sowohl dessen Quellfähigkeit als auch die Scherfestigkeit des Gießeneisandes
erhöht wird, da,ß darüber hinaus nach Erreichung der höchsten Ouellfähigkeit aber
bei weiterer Steigerung der Zusätze all solchen wasserlöslichen Verbindungen der
Alkalien nur noch die Scherfestigkeit gesteigert wird, die Quellfähigkeit dagegen
abnimmt. Unter Ausnutzung dessen kann malt daher gemäß der Erfindung ein aus mit
Wasser angemachten Bentonittonen bestellendes Bindemittel zum Herstellen voll Gicbereiformcn
und Kernen, das besonders grolle Festigkeit erzielen läßt und damit den eingangs
erwähnten, an Form- und Kernsande zu stellenden Anforderungen in besonders vorteilhafter
Weise gerecht wird, da-durch schalen, daßman dem Bentonitton über die zur
1?rrcichung der höchsten Quellf@iliigkeit etwa zugefügten Mengen hinaus einige Hundertteile
einer oder mehrerer wasserlöslicher Verbindungen der Alkalien, wie z. B. I-ydroxyde,
Carbonate, Chloride, Stil-Mine solche Steigerung der Festigkeit tritt bei allen
so behandelten Bentonittonen, also sowohl ausländischen als auch inländischen Lentonittonen
auf_. welche man bisher allenfalls nur in ihrer Quellfähigkeit zu steigern versucht
hat und welche gemäß der Erfindung nunmehr auch noch darüber hinaus. und
zwar leinsichtlich der damit erzielbaren hesti;keiten, verbessert werden können.
-
Der Zusatz, der wasserlöslichen Verbindungen der Alkalieil kann z.
B. in der Weise erfolgen, daß sie entweder nach der Troclcnullg der Dentonittone
bei deren 'Iahten in fester Form zugegeben oder erst im Gießereibetrieb während
der Vermischung des Bentonittones finit dem Sand, Korund, SinterinagneSia,Altsand
oder sonstigen unbildsamen Stot'feti zugefügt oder z. B. in Wasser gelöst zugesetzt
werden, sei es gemeinsam mit oder nach Zugabe der zur Erreichung der höchsten Quellfähigkcit
etwa zugefügten «Mengen hinaus.
-
Die Zusatzmengen der wasserlösliclicii \'crbindungen der Alkalien
können in verhältnismäßig -,veiten Grenzen' schwanken und richten sich insbesondere
nach der Art und etwaigen Kombination der verwendeten Alkaliverbindungen
und sonstigen Bestandteile. insbesondere der jeweils verwendeten Brntonittone
sowie der jeweils angestrebtem Festigkeitssteigerung, wofür die betreffenden Optimalwerte
durch '':leine Vorversuche jeweils leicht ermittelt werden können.
-
Welche überraschenden Vorteile hinsieht-'ich der Festigkeitssteigerung
gemäß der vorliegenden Erfindung möglich sind, zeigen die in den beiliegenden Abb.
i bis 3 gegebenen Kurvenbilder. Im einzelnen veranschaulicht dabei Abb. i die Abhängigkeit
der Scherfestigi:eit trockenvonGießereisandmischungen mit 60;o Bentonit und 60;o
Wasser sowie der Quellfähigkeit eines natürlichen Ca-Bentonites vom Zusatz wasserlöslicher
Verbindungen der Alkalien und Abb. z die entsprechende Abhängigkeit der Scherfestigkeit
trocken voll Gießereisandmischungen mit ebenfalls Gote Bentonit und 6% Wasser, jedoch
einem allderen als \Taturerzeugnis jeweils etwas verschieden anfallenden Ausgangsbentanit,
sowie der Qucllfälligkeit dieses natürlichen Ca-Bentonites vom Zusatz wasserlöslicher
Verbindungen der Alkalien, während Abb.3 die Abhängigkeit der Scherfestigkeit trocken
voll Gießereisandinischungen mit ebenfalls 64i5 rentonit und 60;'o Wasser sowie
der Quellfäliigkeit eines natürlichen norc1ameril:ai@-schen Na-Bentonites vom Zusatz
wasserlöslicher Verbindungen der Alkalien veranschaulicht. In allen gegebenen Kurvenbildern
bedeutet <Maliei a die Menge des Zusatzes wasserwichtsprozenten.
auf
t oo g Bcntonit berechnet, b die Duellfähigkeit (Enslinwert) in Gramm auf-enommenen
U'assers ie ioo - bei i io° .getrockneten Bentonits und c dieScherfestigkeit in
g,lcm= der -, Stunden hei r50= getrock-»eten Mischungen.
-
Wie aus den _1bb. i und 2 licrvorgeht, steigt zunächst finit
wachsendem Alkalisalzzusatz sowohl. die Scherfestigkeit trocken als auch die Quellfähigkeit
des natürlichen Ca-Bentnnits, bis je nach dessen.jeweiliger Herkunft und Beschaffenheit
ein Maximum der (')uellf'ihigkeit (in den dargestellten Fällen bei etwa 60'o bzw.
bei etwa ,10/1o. Alkalisalzzusatz) erreicht ist. Bei weiterem Alkalisalzzusatz zeigt
dann nur noch die Scherfestigkeit trokken eine steigende \ eigung, während -die
t,)uellfähigkeit absinkt.
-
Sinngemäß das gleiche geht aus Abb.3 für natürlichen nordamerikanischen
\a-Bentonit hervor, indem bei Zusatz von z. B. Natriumsulfat oder \atriumchlorid
dessenQuellfäliigkeit sofort absinkt, die Scherfestigkqit trocken dagegen eine steigende
Neigtuig zeigt und auch bei eiüern Zusatz von \Tatriumcarbonat eine solche, und
zwar ein ausgesprochenem Maße, auftritt, während die Duellfähigkeit zunächst allerdings
auch noch eine geringe Steigerung erfährt, um dann auch in diesem Falle nicht mehr
zuzunehmen. Es lassen sich also in allen Fällen durch den Zusatz einiger Hundertteile
einer oder mehrerer wasserlöslicher Verbindungen der A llcalicn zum Bcntonitton
über die zur Erzielung clcr-liöclisten Quellfäliigkcit etwa zulrfiigteli N-lengen
hinaus beachtliche Steigerungen cler Scherfestigkeit trocken und damit für die Herstellung
von Gießer eiformen und hei-ncti die vorerwälinten, hiermit verbundenen Vorteile
erzielen.