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Form- und Kernsandbindemittel Für die Herstellung von Sandgießformen,
insbesondere auch zur Herstellung der Formkerne für dünnwandige Gußstücke, war es
bisher üblich, dem Formsand Bindemittel, wie Leinöl, Dextrin,1Melasse, Sulfitablauge
u. dgl., in kleiner Menge zuzufügen und nach der Herstellung der Gießformen, insbesondere
der Gießkerne, dieselben bei so hoher Temperatur zu behandeln, daß durch das beigemengte
Bindemittel infolge der Trocknung eine Verfestigung der Sandform eintrat.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, als Bindemittel für genannten Zweck
Kunstharze, wie z. B. Alkydharze, Phenolharze u. dgl., zu verwenden. Auch diese
Verfahren erfordern eine Erhitzung der damit hergestellten Gießformen auf Temperaturen
oberhalb i50°, sei es zwecks Erhärtung des Harzes oder zwecks Vertreibung der mitverwendeten
Lösungsmittel. Abgesehen davon ist es bisher nicht gelungen, auf dieser Grundlage
technisch brauchbare Sandgießformen herzustellen. Diese haben sich vor allem darum
nicht bewährt, da leicht Verkrustungen an der Oberfläche des Gußstückes auftreten,
die diesem ein mattes und stumpfes Aussehen verleihen. Ferner weisen die mit diesen
Kunstharzen erzielten Kerne zum Teil ungenügende Festigkeitseigenschaften auf.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Sandgießformen unter Verwendung
von thermoplastischen Bindemitteln, sei es in Form von wässerigen Dispersionen oder
von Lösungen in organischen
Lösungsmitteln, herzustellen, wobei
angeblich die Verwendung höherer Temperaturen bei der Herstellung der Formen vermieden
werden kann. Die thermoplastische Natur der Bindemittel hat zur Folge, daß die damit
hergestellten Gießkerne in der Hitze nicht formbeständig sind. Ferner schließen
diese Verfahren naturgemäß die Herstellung größerer Gießformen .aus, da hierbei
die Entfernung des Lösungs- bzw. Dispersionsmittels bei gewöhnlicher Temperatur
viel zu lange Zeit erfordert. Insbesondere sind solche Verfahren für geschlossene
Kernformen wegen der zu geringen Verdunstungsmöglichkeiten des Lösungs- bzw. Dispersionsmittels
nicht verwendbar.
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Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß für die Herstellung
von iSandgießformen, insbesondere Gießkernen, solche Bindemittel hervorragend geeignet
sind, welche Aldehyd-Kondensationsprodukte von Aminotriazinen enthalten.
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Zweckmäßig werden den Bindemitteln weiterhin Substanzen beigefügt,
welche .die Elastizität; die Plastizität und :die Festigkeit der :Gießformen, insbesondere
der Gießkerne; erhöhen; wie z: B. Dextrin; Sulfitablauge, Kirschkerngummi, Traubenkernöl
u. dgl: Als besonders: wertvoll haben sich hierbei solche Zusätze erwiesen, die
Aldehyd-Kondensationsprodukte von Carbamiden, insbesondere Harnstoff, enthalten.
An Stelle eines besonderen Zusatzes von Carbamidharz. zum Aminotriazinharz können
auch Mischharze verwendet werden, welche entweder durch getrennte oder gemeinsame
Kondensation von Aminotriazinen und Carbamiden mit Formaldehyd hergestellt werden.
Die Beimischung der Kondensationsprodukte bzw. der diese enthaltenden Bindemktel
zum Formsand erfolgt vorzugsweise durch einfache Beigabe in Pulverform. .Um die
Plastizität des mit dem Bindemittel versetzten Formsandes zu erhöhen, kann es zweckmäßig
sein, demselben geringe Mengen Wasser zuzusetzen.
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Die Menge der Aminotriazin-Aldehyd-Kondensationsprodukte kann in ziemlich
weiten Grenzen schwanken.. In vielen Fällen ,genügt schon r Volum-Prozent derselben.
In andern Fällen empfiehlt es sich, deren Menge auf einige Volumprozente zu erhöhen.
Die Mengen der Zusätze bewegen sich im allgemeinen in ähnlichen Grenzen wie -diejenigen
der Aminotriazin-Kondensationsprodukte selbst. Sandformen, welche die Bindemittel
nach der Erfindung und gegebenenfalls Zusätze in den erwähnten Mengen enthalten,
werden nach erfolgter Nachbehandlung, sei es bei gewöhnlicher Temperatur oder in
der Wärme, sehr fest und können ohne weitere Ofenbehandlung sofort zum Gießen verwendet
werden. Die Verfestigung des mit den erwähnten Bindemitteln versetzten#Formsandes
beruht auf einer Härtung der Kondensationsprodukte. Um diese Härtung schon bei niedriger
Temperatur in kurzer Zeit durchfuhren zu können, empfiehlt es sich, dem Bindemittel
:Säuren oder säurebildende Substanzen, wie z. B. Ameisensäure, Phosphorsäure, Arnmoniümsalze
starker Säuren u. dgl., beizufügen. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen,
das eventuell für die Plastifizierung zugesetzte sowie bei der Härtung aus den Kondensationsprodukten
abgespaltene Wasser vor dem Gießen wieder aus den Sandformen zu entfernen bzw. zu
binden. Dies kann dadurch geschehen, daß man Substanzen zufügt, die auf chemischem
oder physikalischem Wege Wasser zu bilden vermögen, wie z. B. Phosphorpentoxyd oder
Silicagel. Im ersten Fäll wird mit dem Zusatz der Effekt erreicht, daß mit der Wasserbindung
gleichzeitig eine Säurebildung verbunden ist, wodurch gemäß obigen Ausführungen
eine wünschenswerte Beschleunigung der Härtung erzielt wird. Es kommen für diese
Zwecke nätur--gemäß keine basischen Stoffe in Betracht, da sonst bei der Gießtemperatur
eine Reaktion zwischen gewissen Bestandteilen des - Formsandes und den Zusatzstoffen
erfolgen kann, was zu einer Herabsetzung derHitzebeständigkeit des Formsandes führt.
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Auf die fertig gehärtete Form kann schließlich in bekannter Weise
eine Graphitschwärze aufgetragen werden.
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Gegenüber den bekannten Sandformen, insbesondere jenen, die mit Leinöl
als Bindemittel erhalten werden können, weisen die verfahrensgemäß erhaltenen folgende
Vorteile auf: Die Kernbüchsen müssen nicht mit Wasserfarbe angestrichen und können:
daher rascher in Betrieb ' genommen werden. Es kann mit kaltem Sand gearbeitet werden,
was die Kernbüchsen schont. Der Kern wird im Ofen nicht weich und hat selbst bei
längerer Erhitzung auf höhere Temperaturen (z6 Stunden 2oo° C) die Form vollständig
behalten und ist durchaus maßhaltig geblieben: Die Schwärze kann sofort nach dem
Auspacken der Form aufgebracht werden, weil das neue Kernbindemittel, im Gegensatz
zu Leinöl, nicht wasserabstoßend ist. Sobald die Schwärze angetrocknet hat, kann
das flüssige Metall eingegossen werden, ohne däß eine vorherige weitere Ofenbehandlung
stattfinden muß. Die Gasdurchlässigkeit der Kerne mit dem neuen Bindemittel ist
größer als bei Kernen; die mit Leinöl gebunden sind. Die Oberfläche des fertigen
Gußstückes wird sehr sauber und erfordert nur noch geringe Putzarbeit. Durch die
Wärmebeanspruchung beim Gießen läßt sich der Sand sehr leicht entfernen.
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Ganz allgemein darf noch beigefügt werden, daß durch die Verwendung
:der pulverförmigen Bindemittel ein wesentlich saubereres Arbeiten möglich ist als
mit dem mehr oder weniger klebrigen Leinöl. Dazu kommt, daß die synthetisch hergestellten
Bindemittel in . ihren Eigenschaften viel gleichmäßiger sind als das Leinöl, das
als Naturprodukt viel mehr vom Ausfall der Ernten abhängig ist und ganz verschiedene
Oxydationsstufen aufweisen kann, wodurch sein Verhalten in weiten Grenzen schwankt.
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Gegenüber den bekannten hitzehärtenden Bindemitteln besitzen die erfindungsgemäß
verwendeten den Vorteil, daß sie schon bei gewöhnlicher Temperatur gehärtet werden
können, so daß eine Hitzebehandlung der Gießformen nicht erforderlich ist.
Von
den Verfahren, die thermoplastische Bindemittel bei gewöhnlicher Temperatur verwenden,
ist das vorliegende insbesondere dadurch ausgezeichnet, daß es erlaubt, Gießformen
herzustellen, die in der Hitze formbeständig sind. Ferner entfällt hierbei das zeitraubende
Verdunsten von Lösungs- oder Verdünnungsmitteln, so daß die Fertigstellung auch
großer Formen in der Kälte innerhalb kurzer Frist möglich ist.
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Von den Aldehyd-Kondensationsprodukten von Aminotriazinen eignen sich
für den Zweck des vorliegenden Verfahrens ganz besonders die Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukte,
beispielsweise die noch wasserlöslichen oder hydrophilen Kondensationsprodukte,
doch können natürlich auch andere Aldehyd-Kondensationsprodukte der Aminotriazinreihe
mit Vorteil benutzt werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne deren Umfang
zu beschränken. Die Arbeitsweise kann je nach dem gegebenen Fall ziemlich weitgehend
variieren. Die in den Beispielen erwähnten Teile sind Volumteile.
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Beispiel i Man stellt folgende iSandmischung her: ioo Teile reiner
Quarzsand mit einem Wassergehalt von 2 Volumprozent werden mit etwa 2,8 bis 3,3
Teilen eines trockenen, gemahlenen, wasserlöslichen, härtbaren Melamin-Formaldehyd-Kondensationsproduktes,
etwa 2,5 Teilen eines trockenen, gemahlenen, noch wasserlöslichen, härtbaren Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktes
und etwa o,72Teilen 85,°/oiger Ameisensäure in einer passenden Kernsandmischmaschine
gemischt. Der Zusatz der Kondensationsprodukte erfolgt gleich von Anfang an, der
der Ameisensäure erst nachdem die Mischung etwa 7 Minuten lang gelaufen ist. Die
gesamte Mischzeit beträgt etwa 9 bis io Minuten. Die Masse ist nun zur Herstellung
der Gießform bereit. Die weitere Verarbeitung ist die gleiche wie bei der Herstellung
der Gießkerne mit Leinöl als Bindemittel. Die Härtung der Formen kann bei gewöhnlicher
Temperatur vorgenommen werden. Stark beschleunigt wird die Härtung, wenn die Form
im Ofen auf Zoo bis 22o° C erhitzt wird.
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In den folgenden Beispielen werden einige weitere Mischungen angegeben,
die ähnlich wie in Beispiel i verarbeitet werden. Beispiel e ioo Teile Quarzsand,
4 Teile des in Beispiel i erwähnten Melamin-Formaldehyd-Kondensationsproduktes,
o,4 Teile konzentrierte Essigsäure und 1,4 Teile Wasser werden wie in Beispiel i
vermischt. Die Mischung wird entweder kurze Zeit im Ofen bei Zoo bis 22o° C oder
längere Zeit an der Luft bei gewöhnlicher Temperatur gehärtet.
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Beispiel 3 ioo Teile Ouarzsand, i Teil des in Beispiel i erwähnten
Melamin-Formaldehyd-Kondensationsproduktes, i Teil Dextrin, 0,24 Teile 85o/oiger
Ameisensäure, 1,2 Teile Wasser werden wie in Beispiel i gemischt. Die Mischung wird
bei Zoo bis 22o° C im Ofen gehärtet.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Verwendung von entwässernden
Zusätzen. Beispiel 4 ioo Teile Quarzsand, 1,5 Teile des in Beispiel i verwendeten
Melamin-Formaldehvd-Kondensationsproduktes, i Teil des in Beispiel i verwendeten
Harnstoff -Formaldehyd - Kondensationsproduktes, 0,25 Teile Phosphorpentoxyd
und 1,3 Teile Wasser werden wie in Beispiel i verarbeitet. Die Härtung wird
bei gewöhnlicher Temperatur vorgenommen. Beispiel s ioo Teile Ouarzsand, 1,5 Teile
Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt gemäß Beispiel i, i Teil Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt
gemäß Beispiel i, 0,25 Teile 85o/oige Ameisensäure, o,25 Teile Silicagel
und i,2 Teile Wasser werden wie in Beispiel i verarbeitet. Die Härtung wird bei
gewöhnlicher Temperatur an der Luft vorgenommen.