DE743602C

DE743602C - Binder for foundry molds and cores

Info

Publication number: DE743602C
Application number: DER112277D
Authority: DE
Inventors: Dr Emil Dreher; Dr Franz Hummel
Original assignee: Dr F Raschig GmbH
Current assignee: Dr F Raschig GmbH
Priority date: 1942-02-26
Filing date: 1942-02-26
Publication date: 1943-12-29

Description

Bindemittel für Gießereiformen und -kerne _'11; Bindemittel für Sande zur Herstellung 111011 Gußkernen und Gußformeii wurden bislier hauptsächlich trocknende und Halbtrocknende Öle, natürliche Harze, Peche, Stiirke und andere Leimstoffe, Abkömmlinge der Cellulose, anorganische hydraulische Bindemittel, Tone u. dgl. und auch sog. Sulfitlauge verwendet. Diese Bindemittel werden teilweise unverdünnt oder in Lösung oder Eniu!-sion verarbeitet. Es gibt Bindemittel, die schon an der Luft durch Lufttrocknung dein Sand eine gewisseFestigkeit verlcilien, andere aber, die erst durch Einbrennen ihre Wirkteig :i(s 13indeniittel zeigen. Meistens aber ver-, langen die Bindeinittcl für ihre endgültige, ;lein Guß standhaltende Erhärtung eine mehr öder weniger ltolie Erhitzung. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, liärtbare Kunstliarze zu verwenden, wobei ein besonderes Verfahren darauf berulit, daß, umcrkrustungen an der Oberfläche zu vermeiden, dein Kunstharz Graphit zugesetzt wird. Die -Menge des jeweils zuzusetzendenEindetnittels richtet sich nach Giessen Wirksamkeit. Diese Fonnmassen werden bekanntlich unter Zumischen geeigneter -Mittel zurErhöhung derGeschmeidigkeit aufbereitet.Binders for foundry molds and cores _'11; Binders for sands For the production 111011 cores and molds have been mainly drying ones up to now and semi-drying oils, natural resins, pitch, starch and other glue substances, Derivatives of cellulose, inorganic hydraulic binders, clays and the like and so-called sulphite liquor is also used. These binders are partially or undiluted processed in solution or Eniu! -sion. There are binders that are already in the air drying your sand in the air gives it a certain strength, but others that their active dough only through baking: i (s 13indiittel show. Long the binding agent for its final hardening that can withstand a casting more or less ltolie heating. It has also been suggested that it can be clarified To use synthetic resins, whereby a special process is based on the fact that encrustations to avoid adding graphite to your synthetic resin on the surface. The amount of the detergent to be added depends on the effectiveness of the casting. These It is known that molding compounds are mixed in with suitable agents to increase the suppleness processed.

Gegenstand vier vorliegenden Erfindung bildet einverfahren zur Herstellung von Kernen und Formen für Gießereizwecke, wobei als Bindemittel für die Sande bzw. Formniassen Kondensationsprodukte aus Lirininsulfosäuren bzw. deren Salzen und sonstigen Abwandlungsprodukten und vorzugsweise FOrnialdeh)-d oder Forinaldchyd abgebenden Stoffen verwendet werden. Die Kondensation. die zu diesen Stoffen führt, inuß unter allen Uniständen auf eine Art und Weise durchgeführt werden, daß sich die Aldehyde mit denLigninkörpernumsetzen. DieseReaktionsfähigkeit wird entweder durchVorbchandlung der Ligninsulfosättren in Abwesenheit von Aldehyden finit starken Basen und nachtraulicher Kondensation mit Aldelivden oder aber durch Kondensation der nicht vorbehandelten I.igninstilfosiiure in stark basischem Medium crrcicht. Die Aldeliycie können absatzweise oder ununterbrochen zugegeben werden. Die liasisc:le @tn cien#ation i.t für das I3iritlt@-veriTiögen cer Konden>ationsprodukte eritscheidend. Durch die 1londensation mit Aldehyden wird die Sulfitlauge chemisch abgewandelt. Die I,7,ondensation kann auch in Gegenwart von Lösungsmitteln, Eniulgatoren, I'lastitiziert-n,r-;tnitteltt, Bindemitteln oder in Anwesenheit anderer mit Aldehyden verharzbarer Motte vorgenommen werden. Es können auch 7u,:;:itze, die dem Enderzeugnis eine besondere wasserabstoßende Fähigkeit verleihen, initverwendet werden, beispielsweise Üle, @\'achse. harze, thermoplastische oder w<irnichärt@are Kunststoffe.The subject matter of the present invention is a process for the production of cores and molds for foundry purposes, whereby condensation products of lirininsulfonic acids or their salts and other modification products and preferably formaldehyde or formaldehyde-releasing substances are used as binders for the sands or molds. The condensation. which leads to these substances, must be carried out under all conditions in such a way that the aldehydes react with the lignin bodies. This reactivity is eliminated either by pretreating the lignin sulfosate in the absence of aldehydes finitely strong bases and afterward condensation with aldelivden, or by condensation of the untreated lignin stilfosate in a strongly basic medium. The aldeliycia can be added intermittently or continuously. The liasisc: le @tn cien # ation it is decisive for the I3iritlt @ -veriTiögen cer condensation products. The sulphite liquor is chemically modified by the condensation with aldehydes. The condensation can also be carried out in the presence of solvents, emulsifiers, plasticized, binders or in the presence of other aldehydes resinatable moths. 7u,:;: itze, which give the end product a special water-repellent ability, can also be used, for example Üle, @ \ 'achse. resins, thermoplastic or unhardened plastics.

Diese neuen Bindemittel für Kerne und Forinen geben, mit Sanden vermischt, je nach dem ihnen verliehenen makromolekularen Zustand Sande mehr oder weniger hoher Bildsanikeit. In Fällen, in denen die Bildsamkeit nicht genügt, kann sie durch geeignete andere bekannte Stoite, wie Ouellton, durch Stärke oder durch wasserlösliche Cellulosederivate, durch 01z u. dgl. verbessert werden. In all diesen Fällen ist jedoch eine richtige Auswahl zu treffen, weil gewisse Plastifizierungsmittel dieTrockenfestigkeit derKerne herabmindern. Diese neuen Bindemittel geben nun überraschenderweise hohe Trockenfestigkeiten, nachdem die aus ihnen hergestellten Formen und Kerne auf übliche Weise, beispielsweise i bis 2 Stunden, iln Ofen vorzugsweise bei igo bis 200° gehärtet worden sind. Die Zusammensetzung der Sande kann praktisch beliebig sein. In allen Fällen zeigen die beschriebenen neuen Bindemittel bei verhältnismäßig geringen Zusätzen, die kaum über denen trocknender Üle oder sonstiger bekannt guter Kernbindemittel zu liegen brauchen, hohes Bindevermögen. Es können mit ihnen auch andere geeignete Bindemittel organischer oder anorganischer Natur gleichzeitig verarbeitet werden, wobei natürlich von Fall zu Fall die Trocknungstemperatur und Zeit entsprechend angepaßt werden rnuß. Beispielsweise ist es auch möglich, Stoffe initzuverwenden, die nach ihrer Erhärtung wasserabweisend werden, die Kerne also wasserfest machen.These new binders for kernels and forins, mixed with sands, give depending on the macromolecular state bestowed on them, sands are more or less higher Bildsanikeit. In cases where malleability is insufficient, it can be replaced by suitable other well-known substances, such as ouellton, through starch or through water-soluble cellulose derivatives, can be improved by 01z and the like. In all of these cases, however, is a correct one Selection to be made because certain plasticizers reduce the dry strength of the cores diminish. These new binders now surprisingly give high dry strengths, after the molds and cores made from them in the usual way, for example 1 to 2 hours, preferably in an oven at igo to 200 °. the The composition of the sands can be practically any. In all cases they show described new binders with relatively small additives that hardly to lie above those of drying oils or other known good core binders need high binding capacity. Other suitable binders can also be used with them organic or inorganic nature can be processed at the same time, being natural the drying temperature and time can be adjusted accordingly from case to case nut. For example, it is also possible to use substances which, according to their Hardening become water-repellent, i.e. making the cores water-resistant.

.Nach dein Guß verbrennt das neue Bindemittel genau wie jeder andere organische Binder, und der Sand rieselt aus den Gußstücken beim Putzen sehr leicht heraus. Es ist sogar nicht einmal erforderlich, die Kerne zu schwärzen. Geruchsbelästigungen durch Verbrennungsgase treten beim Guß nicht auf. Die Verwendung ligninhaltiger Stoffe in der Praxis der Kern- und Formherstellung ist an sich in verschiedenen Arten bekannt. Beispielsweise iver(lcn ligninhaltige Stoffe als Kern- und Fornisandzusatzmittel oder als Formpuder verwendet. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Sulfitcelltiloseablauhc tirttcr Zusatz voil I_(7clur<<l)fällun als Iäernbindeinittel zu verwenden. Weiter ist sie unter Zusatz von Stotten, die die in ihr enthaltene Feuciiti-keit zu binden vermögen, zu: 'Verwendung gekommen. Sulfitlauge gelangt auch zur @rhäilun@ der Bildsanikeit der Formsande in Ver'.@irt.iung mit eigentlichen Bindemitteln zur Verwendung. In all diesen Fällcii wird die Sultitla :ge bzw. werden die Ligninstilfos;iut'en in einer chemisch nicht abgewandelten Form angewendet. Die Sulfitlauge selbst verleiht bei ihrer alleinigen Verwendung Gußkernen wohl eine gewisse Standfestigkeit. nicht aber eine auch nur annähernd technisch erforderliche Trockenfestigkeit bzw. Druckfestigkeit. Es wurde in einer Versuchsreihe festgestellt, daß bei völlig gleichartigen Bedingungen die mit Sulfitlauge hergestellten Erzeugnisse gewöhnlich noch nicht einmal 1(_o der "Trockenfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisse aufweisen.After your casting, the new binder burns just like any other organic binders, and the sand easily trickles out of the castings when cleaning out. In fact, it isn't even necessary to blacken the kernels. Odor nuisance due to combustion gases do not occur during casting. The use of lignocentric Substances in the practice of core and mold manufacturing are in themselves different Species known. For example, iver (lignin-containing substances as core and mold sand additives or used as molding powder. It has also been proposed to drain sulphite cell silos tirttcr addition voil I_ (7clur << l) fall to be used as a binder. Further it is, with the addition of Stotten, the Feuciiti-keit contained in it able to bind, to: 'Use come. Sulphite liquor also reaches the @ rhäilun @ the image sanctity of the molding sands in admixture with actual binding agents Use. In all of these cases, the sultitla: ge or the lignin stilfos; iut'en applied in a chemically unmodified form. The sulphite liquor itself confers with their sole use cast cores probably a certain stability. not but also only approximately technically required dry strength or compressive strength. It was found in a series of tests that under completely identical conditions the products made with sulphite liquor usually not even 1 (_o the "dry strength of the products produced according to the invention.

Es ist möglich, die Eigenschaftswerte der Formen und Kerne abzuwandeln durch die Verwendung von Kondensationsprodukten. die hinsichtlich Art und Menge der Kondensationsmittel und Aldehyde sowie der Art und Herkunft der L:gninsulfosäuren und durch verschiedenartige Kondensationsbedingungen verändert sind. Es können daher diese neuen Erzeugnisse sowohl in dünnflüssigem, zähf1üSSigeni als auch plastisch schmelzbarem Zustand Verwendung finden, Ü-obei, wenn nötig, Wasser als Lösungsmittel eingesetzt wird.It is possible to modify the property values of the shapes and cores through the use of condensation products. those in terms of type and quantity the condensation agents and aldehydes as well as the type and origin of the L: gninsulfonic acids and are changed by various condensation conditions. It can therefore these new products both in thin, viscous and plastic forms Can be used in a fusible state, and if necessary, water as a solvent is used.

Die neuen Kernbindemittel haben sich als' wertvolle Austauschprodukte für die sonst aus fetten ölen oder anderen ausländischen Rohstoffen bzw. Knappstoffen bestehenden üblicherweise verwendeten Bindemittel erwiesen. Zu ihrer Herstellung finden ini j wesentlichen nur solche Stoffe Verwendung, die, wie Sulfitlauge, Formaldehyd und Alkalien, in Deutschland zur Verfügung stehen. Beispiel r Zunächst wird eine Harzlösung wie folgt hergestellt: 2001,9 36grädige Buchenholzsulfitlauge wc rden finit 6o 1 3nornialer Natronlauge während etwa io Stunden bei go bis itlo@ riekocht. t Durch diese Behandlung wird der Schwefelgehalt der Sulfitlauge an gebundenein Schwefel beträchtlich verringert.) Alsdann fügt nian 150 kg 30'/eigen Formaldehyd zu und kondensiert bei So bis ioo' unter Luftriihrting während ao bis 25 Stariden, bis der Aldehyd restlos gebunden ist. Danach entwässert nian unter Vacttum durch 1)estillatioti bis zu einem Trockcngelialt von etwa So°/a und verdünnt dann anschließend bis 6o °% Trockengehalt finit Wasser. Gewichtsteile dieser bei gewöhnlicher Temperatur zähviscoan, klebrigen Masse werden mit 8o .Gewichtsteilen trockenem Quarzsand und 2o Gewichtsteilen feuchtem Formsand innig vermischt.The new core binders have proven to be 'valuable replacement products for the binders usually used, which otherwise consist of fatty oils or other foreign raw materials or scarce materials. Essentially, only those substances are used for their production that are available in Germany, such as sulphite liquor, formaldehyde and alkalis. Example r First a resin solution is prepared as follows: 2001.9 36-degree beechwood sulphite liquor is boiled finitely 6o 1 3nornial sodium hydroxide for about 10 hours at go to itlo @ rie. This treatment considerably reduces the sulfur content of the bound sulfur in the sulphite liquor.) Then add 150 kg of 30% of its own formaldehyde and condense at so to 100% with air circulation for ao to 25 days, until the aldehyde is completely bound. Then nian dehydrates under Vacttum by 1) estillatioti up to a dry gelialt of about So ° / a and then subsequently dilutes finitely water up to 60 °% dryness. Parts by weight of this viscous, sticky mass at normal temperature are intimately mixed with 80 parts by weight of dry quartz sand and 20 parts by weight of moist molding sand.

Die mit dieser Mischung hergestellten Kerne werden dann i bis 2 Stunden bei i30 bis 16o° im Ofen getrocknet. Die Prüfung der aus dieser Sandmischung hergestellten Kerne ergibt eine Grünfestigkeit von 14og1qcm und eine Bruchfestigkeit von 39 kg/qcm.The cores made with this mixture are then 1 to 2 hours dried in the oven at 130 to 16o °. The testing of the prepared from this sand mixture Cores have a green strength of 14og1 square cm and a breaking strength of 39 kg / square cm.

Beispiel 2 Zur Herstellung der Harzlösung werden Zoo kg Buchen-Fichtenholzsulfitlauge, 3oo kg 611oiger Äscherbrühe (Abfallprodukt aus der Gerberei- und Lederindustrie) mit ioo kg Formaldehyd, 3oojoig, .unter Einwirkung von 30.1 5normaler Natronlauge während 30 Stunden bei einer Temperatur von 9o bis ioo° unter Rühren nach Eindampfen und Einsfellen auf 5oojoigen Trockengehalt kondensiert.Example 2 To prepare the resin solution, zoo kg of beech spruce wood sulfite liquor, 300 kg of 611 oiger liming broth (waste product from the tannery and leather industry) with 100 kg of formaldehyde, 300 yuan, under the action of 30.1 5 normal sodium hydroxide solution for 30 hours at a temperature of 90 to 100 ° condensed with stirring after evaporation and skinning to 5oojoigen dry content.

6. Gewichtsteile dieser Harzlösung werden mit 8o Gewichtsteilen urigetrocknetem Quarzsand und 2o Gewichtsteilen angetrocknetem Formsand, i Gewichtsteil Quellstärke unter Zusatz des notwendigen Wassers vermischt und verknetet, bis die Harzlösung im Sande vollkommen verteilt ist.6. Parts by weight of this resin solution are mixed with 8o parts by weight of urigetitztem Quartz sand and 2o parts by weight of dried molding sand, 1 part by weight of swelling starch mixed with the addition of the necessary water and kneaded until the resin solution is completely distributed in the sand.

Die fertige Sandmischung stellt. einen überaus plastischen Kernsand dar, der in bezug auf das Stehvermögen .der Kerne die größten Anforderungen erfüllt. Er wird dann auf die übliche Weise zu Kernen verarbeitet, und die Kerne werden anschließend bei der obenerwähnten Temperatur im Ofen getrocknet. Die Prüfung der daraus hergestellten Kerne .ergibt eine Grünfestigkeit von 26o g j@cm und eine Bruchfestigkeit von 47 k'lqcm. ' Durch Behandlung der Kerne .mitAhspritzölen können die Oberflächen der Kerne in üblicher Weise wasserbeständig gemacht und höher erhärtet werden. An Stelle der 1Stärke können selbstverständlich auch zur Er4ielung besonderer Eigenschaften des Kern$andes andere Stoffe zugesetzt werden, wiej z. B. trocknende Öle. An Stelle des hier besphriebenen Harzers kann selbstverständlich ein anderes unter dieseAnmeldung fallendes Kondensationsprodukt verwendet werden, beispielsweise ein solches, wie es unter Beispiel i beschrieben ist.The finished sand mixture provides. an extremely plastic core sand, which meets the greatest requirements in terms of the stamina. of the cores. It is then made into cores in the usual way and the cores are then dried in the oven at the temperature mentioned above. The test of the cores produced therefrom gives a green strength of 26o gj @ cm and a breaking strength of 47 k'lqcm. 'May .mitAhspritzölen By treating the seeds, the surfaces of the cores in the usual manner to make it waterproof, and be hardened later. Instead of the starch, other substances can of course also be added to achieve special properties of the core, such as B. drying oils. Instead of the resin agent described here, another condensation product falling under this application can of course be used, for example one as described under example i.

Claims

PATENT CLAIM: Binder for casting molds and cores that hardens when heated, consisting of basic condensation products of lignosulfonic acids (sulfite liquor) with aldehyde alone or in the presence of solvents, emulsifiers, plasticizers or other substances that can be resinified with aldehydes. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following publications were considered in the granting procedure: German patents .... Nos. 173 686, 166 947 and 701 387.