EP1050354A1 - Formbare exotherme Zusammensetzung und Speiser daraus - Google Patents
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- EP1050354A1 EP1050354A1 EP00108925A EP00108925A EP1050354A1 EP 1050354 A1 EP1050354 A1 EP 1050354A1 EP 00108925 A EP00108925 A EP 00108925A EP 00108925 A EP00108925 A EP 00108925A EP 1050354 A1 EP1050354 A1 EP 1050354A1
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Classifications
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Definitions
- an exothermic Provide feeder heating To improve food efficiency, it is common to use an exothermic Provide feeder heating.
- food wrappings, food inserts, Feeder caps and / or heating pads made from exothermic molding compounds manufactured which are inserted into the mold and in contact with the Generate melt heat.
- the heat is given off on the basis of a aluminothermic or similar reaction of the exothermic reaction Composition.
- the exothermic feed heating causes the metal stays fluid longer and thus improves the sealing supply of the casting.
- the known exothermic compositions of the type mentioned typically comprise an easily oxidizable metal such as aluminum, Magnesium or silicon.
- They further comprise an oxidizing agent for the easily oxidizable metal, e.g. Iron oxide, manganese dioxide, sodium nitrate or potassium nitrate.
- an oxidizing agent for the easily oxidizable metal e.g. Iron oxide, manganese dioxide, sodium nitrate or potassium nitrate.
- an exothermic composition comprises as essential Filler component a particulate filler such as sand and / or Fireclay and / or coke semolina.
- the known exothermic compositions for the production of food serving casings include feeder inserts, feeder caps and / or heating pads also a binder such as water glass, a synthetic resin or Strength.
- exothermic compositions can develop their desired effect, the skilled person strives to determine the time difference between reaching one sufficient temperature and ignition for the ignition of the exothermic reaction actual ignition of the exothermic composition as low as possible hold. Usually, he therefore sets the components of the known exothermic compositions also fluoride-containing salts whose Presence early ignition of the exothermic composition after adjustment guaranteed the ignition temperature.
- the object of the present invention to be an exothermic one Specify composition that has no or - in comparison with the usual exothermic compositions - at least one significantly reduced Amount of fluorine-containing compounds included.
- the Performance of the exothermic composition to be provided Performance of conventional (fluorine-containing) compositions is not inferior.
- an inventive Composition feeders can be made that have no or only include small, ecologically acceptable amounts of fluorine compounds and nevertheless have a reasonable ignition and burning behavior.
- fluorine-free (comparative) feeders produced for this purpose otherwise the same composition - but without a share in the above Carbonates, bicarbonates or oxalates - distinguish the invention Feeder from a better ignition and burning behavior.
- Preferred carbonates are lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium and Barium carbonate.
- bicarbonates sodium bicarbonate is preferred.
- oxalates sodium, potassium, calcium and strontium oxalate prefers.
- the exothermic compositions according to the invention can be used in particular then produce easily igniting feeders if the proportion of Carbonates of the first or second main group and / or hydrogen carbonates the first or second main group and / or oxalates of the first or second main group is at least 1% by weight. This applies in particular to the aforementioned preferred carbonates, hydrogen carbonates and oxalates.
- exothermic compositions of the invention typically comprise no fluorine-containing compounds at all. In exceptional cases, however, it is sensible, in addition to the present carbonates, bicarbonates and / or oxalates one or more fluorine-containing compounds to use.
- the amount of fluoride in such an exothermic The composition should then be less than 0.5% by weight, advantageously may even be less than 0.1% by weight.
- proportion of fluoride should be kept low on surface defects on castings become. It is therefore advantageous to use the proportion of fluoride to be chosen at least smaller than the total amount of carbonates, Hydrogen carbonates and oxalates of the first and second main groups; but preferably the proportion of fluoride in the substance does not exceed Value of one tenth of the total amount of carbonates, bicarbonates and oxalates of the first and second main groups.
- An easily oxidizable metal can be used in an exothermic according to the invention Composition of any metal suitable for this purpose can be used. However, exothermic compositions are preferred in which this is easy oxidizable metal comprises aluminum and / or magnesium and / or silicon.
- an oxidizing agent for the easily oxidizable metal can in one exothermic composition according to the invention any of those for this purpose suitable oxidizing agents are used.
- suitable oxidizing agents are used.
- iron oxide, manganese dioxide, sodium nitrate or potassium nitrate or Mixtures of two or more of the substances mentioned are used.
- sands As a filler for the exothermic composition according to the invention in particular sands, chamottes, coke flour, aluminum oxides, aluminosilicates or mixtures of the substances mentioned are used.
- Particularly well-insulating feeders can be obtained from exothermic compositions in which the filler comprises a proportion of a substance which has a bulk density of less than 0.5 g / cm 3 .
- Binders for the exothermic composition according to the invention all common binders into consideration. Binders are particularly preferred such as water glass, resin (phenol-formaldehyde resin, polyurethane resin) or Strength.
- the proportions of the components of the exothermic composition according to the invention can be varied in a wide range.
- metal preferably has a proportion of between 10 and 40% by weight
- Oxidizing agent for the easily oxidizable metal a proportion between 10 and 30% by weight
- the particulate filler has a proportion between 30 and 80 % By weight
- the binder a proportion of up to 25% by weight.
- the total amount of carbonates, bicarbonates and oxalates of the first and the second main group should not exceed 15% by weight.
- An exothermic composition was made from 32% by weight aluminum 12% by weight potassium nitrate 10 wt% iron oxide 6% by weight lithium carbonate 40% by weight filler mixture (chamotte, sand, coke semolina), 100 wt .-% total (without binder), as well as additional 17% by weight of water glass (as a binder; percentage based on the total amount of the other constituents of the composition).
- the exothermic composition became a feeder cap in the usual way shaped and the binder cured. This feeder cap was used Casting a cast iron. It became a qualitative received high quality casting.
- composition Carried out analogously to embodiment 1, but a composition was produced from 30% by weight aluminum 10% by weight potassium nitrate 16% by weight iron oxide 6% by weight sodium oxalate 38% by weight filler mixture (chamotte, sand, coke semolina) 100 wt .-% total, as well 12% by weight of water glass (as a binder; percentage based on the total amount of the other constituents of the composition).
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Abstract
Beschrieben wird eine formbare exotherme Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie. Neben den für derartige Zusammensetzungen üblichen Bestandteilen, nämlich einem leicht oxidierbaren Metall, einem Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall, einem partikulären Füllstoff und einem Bindemittel umfaßt die Zusammensetzung noch einen Anteil an einem oder mehreren Carbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder einem oder mehreren Hydrogencarbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder einem oder mehreren Oxalaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe. Die beschriebenen exothermen Zusammensetzungen umfassen typischerweise keine fluorhaltigen Verbindungen. Ihr Zünd- und Brennverhalten ist dennoch akzeptabel.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft formbare exotherme Zusammensetzungen für
die Gießereiindustrie, umfassend
- ein leicht oxidierbares Metall,
- ein Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall,
- einen partikulären Füllstoff und
- ein Bindemittel.
Bei der Herstellung von metallischen Formteilen in der Gießerei wird
flüssiges Metall in eine Gießform eingefüllt und erstarrt dort. Der
Erstarrungsvorgang ist mit einer Verringerung des Metallvolumes verbunden
und es werden deshalb regelmäßig Speiser, d.h. offene oder geschlossene
Räume in oder an der Gießform eingesetzt, um das Volumendefizit bei der
Erstarrung des Gußstücks auszugleichen und so eine Lunkerbildung im
Gußstück zu verhindern. Speiser sind mit dem Gußstück bzw. mit dem gefährdeten
Gußstückbereich verbunden und befinden sich für gewöhnlich oberhalb
und/oder an der Seite des Formhohlraums.
Zur Verbesserung der Speiserwirksamkeit ist es üblich, eine exotherme
Speiserbeheizung vorzusehen. Hierzu werden Speiserumhüllungen, Speisereinsätze,
Speiserkappen und/oder Heizkissen aus exothermen Formmassen
hergestellt, die in die Form eingesetzt werden und in Berührung mit der
Schmelze Wärme erzeugen. Die Wärmeabgabe erfolgt dabei aufgrund einer
aluminothermischen oder ähnlichen Umsetzungsreaktion der exothermen
Zusammensetzung. Die exotherme Speiserbeheizung bewirkt, daß das Metall
länger flüssig bleibt und verbessert somit die Dichtspeisung des Gußstücks.
Die bekannten exothermen Zusammensetzungen der eingangs genannten Art
umfassen typischerweise ein leicht oxidierbares Metall wie Aluminium,
Magnesium oder Silizium.
Sie umfassen weiter ein oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall,
z.B. Eisenoxid, Mangandioxid, Natriumnitrat oder Kaliumnitrat.
Für gewöhnlich umfaßt eine exotherme Zusammensetzung als wesentlichen
Füllstoffbestandteil einen partikulären Füllstoff wie Sand und/oder
Schamotte und/oder Koksgrieß.
Die bekannten exothermen Zusammensetzungen zur Herstellung von Speiserumhüllungen,
Speisereinsätzen, Speiserkappen und/oder Heizkissen umfasssen
zudem noch ein Bindemittel wie Wasserglas, ein synthetisches Harz oder
Stärke.
Damit exotherme Zusammensetzungen ihre erwünschte Wirkung entfalten können,
ist der Fachmann bestrebt, die Zeitdifferenz zwischen dem Erreichen einer
für die Zündung der exothermen Reaktion ausreichenden Temperatur und dem
tatsächlichen Zünden der exothermen Zusammensetzung möglichst gering zu
halten. Üblicherweise setzt er deshalb den genannten Bestandteilen der
bekannten exothermen Zusammensetzungen noch fluoridhaltige Salze zu, deren
Anwesenheit ein frühes Zünden der exothermen Zusammensetzung nach Einstellen
der Zündtemperatur gewährleistet.
Aus Gründen eines verbesserten Umweltschutzes ist es jedoch erstrebenswert,
den Fluorgehalt derartiger exothermer Zusammensetzungen zu verringern.
Dabei muß allerdings sichergestellt sein, daß trotz der Abwesenheit oder
verringerten Konzentration von Fluor in einer solchen Zusammensetzung ihr
Zünd- und Brennverhalten den Erfordernissen des jeweiligen Anwendungsfalles
genügt.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine exotherme
Zusammensetzung anzugeben, die gar keine oder - im Vergleich mit den
üblichen exothermen Zusammensetzungen - zumindest eine deutlich reduzierte
Menge an fluorhaltigen Verbindungen umfaßt. Dabei sollte allerdings die
Leistungsfähigkeit der bereitzustellenden exothermen Zusammensetzung der
Leistungsfähigkeit üblicher (fluorhaltiger) Zusammensetzungen nicht
nachstehen.
Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch eine formbare exotherme Zusammensetzung
der eingangs genannten Art, die einen Anteil an
- einem oder mehreren Carbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder
- einem oder mehreren Hydrogencarbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder
- einem oder mehreren Oxalaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe umfaßt.
Überraschend hat sich nämlich gezeigt, daß sich aus einer erfindungsgemäßen
Zusammensetzung Speiser herstellen lassen können, die keine oder nur
geringe, ökologisch akzeptable Mengen an Fluorverbindungen umfassen und
dennoch ein passables Zünd- und Brennverhalten besitzen. Im Vergleich mit
zu diesem Zweck hergestellten, ebenfalls fluorfreien (Vergleichs-)Speisern
ansonsten gleicher Zusammensetzung - aber ohne einen Anteil an den genannten
Carbonaten, Hydrogencarbonaten oder Oxalaten - zeichnen sich die erfindungsgemäßen
Speiser durch ein besseres Zünd- und Brennverhalten aus.
Bevorzugte Carbonate sind Lithium-, Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Calcium- und
Bariumcarbonat.
Unter den Hydrogencarbonaten ist Natriumhydrogencarbonat bevorzugt.
Und unter den Oxalaten sind Natrium-, Kalium-, Calcium- und Strontiumoxalat
bevorzugt.
Aus den erfindungsgemäßen exothermen Zusammensetzungen lassen sich insbesondere
dann leichtzündende Speiser herstellen, wenn der Anteil an
Carbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder Hydrogencarbonaten
der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder Oxalaten der ersten oder
zweiten Hauptgruppe mindestens 1 Gew.-% beträgt. Dies gilt insbesondere für
die vorgenannten bevorzugten Carbonate, Hydrogencarbonate und Oxalate.
Die erfindungsgemäßen exothermen Zusammensetzungen umfassen typischerweise
überhaupt keine fluorhaltigen Verbindungen. In Ausnahmefällen ist es aber
sinnvoll, zusätzlich zu den erfindungsgemäß anwesenden Carbonaten, Hydrogencarbonaten
und/oder Oxalaten eine oder mehrere fluorhaltige Verbindungen
einzusetzen. Der Stoffmengenanteil an Fluorid in einer solchen exothermen
Zusammensetzung sollte dann kleiner als 0,5 Gew.-%, vorteilhafterweise
sogar kleiner als 0,1 Gew.-% sein.
Insbesondere aus ökologischen Gründen, aber auch zur Vermeidung von
Oberflächenfehlern an Gußteilen sollte der Anteil an Fluorid klein gehalten
werden. Es ist deshalb vorteilhaft, den Stoffmengenanteil an Fluorid
zumindest kleiner zu wählen als den Gesamt-Stoffmengenanteil an Carbonaten,
Hydrogencarbonaten und Oxalaten der ersten und zweiten Hauptgruppe;
vorzugsweise überschreitet der Stoffmengenanteil an Fluorid aber nicht den
Wert von einem Zehntel des Gesamt-Stoffmengenanteils an Carbonaten, Hydrogencarbonaten
und Oxalaten der ersten und zweiten Hauptgruppe.
Als leicht oxidierbares Metall kann in einer erfindungsgemäßen exothermen
Zusammensetzung jedes für diesen Zweck geeignete Metall eingesetzt werden.
Bevorzugt sind jedoch exotherme Zusammensetzungen, bei denen das leicht
oxidierbare Metall Aluminium und/oder Magnesium und/oder Silizium umfaßt.
Als Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall kann in einer
erfindungsgemäßen exothermen Zusammensetzung jedes der für diesen Zweck
geeigneten Oxidationsmittel eingesetzt werden. Vorteilhafterweise werden
jedoch Eisenoxid, Mangandioxid, Natriumnitrat oder Kaliumnitrat oder
Mischungen aus zwei oder mehr der genannten Substanzen eingesetzt.
Als Füllstoff für die erfindungsgemäße exotherme Zusammensetzung können
insbesondere Sande, Schamotten, Koksgrieße, Aluminiumoxide, Alumosilikate
oder Mischungen der genannten Stoffe eingesetzt werden.
Besonders gut isolierende Speiser lassen sich aus exothermen Zusammensetzungen
erhalten, in denen der Füllstoff einen Anteil an einer Substanz
umfaßt, die eine Schüttdichte von weniger als 0,5 g/cm3 besitzt.
Als Bindemittel für die erfindungsgemäße exotherme Zusammensetzung kommen
alle üblichen Bindemittel in Betracht. Besonders bevorzugt sind Bindemittel
wie Wasserglas, Harz (Phenol-Formaldehyd-Harz, Polyurethan-Harz) oder
Stärke.
Die Anteile der Bestandteile der erfindungsgemäßen exothermen Zusammensetzung
lassen sich in weiten Bereichen variieren. Das leicht oxidierbare
Metall hat aber vorzugsweise einen Anteil zwischen 10 und 40 Gew.-%, das
Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall einen Anteil zwischen 10
und 30 Gew.-%, der partikuläre Füllstoff einen Anteil zwischen 30 und 80
Gew.-% und das Bindemittel einen Anteil von bis zu 25 Gew.-%.
Die Gesamtmenge an Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Oxalaten der ersten
und zweiten Hauptgruppe sollte 15 Gew.-% nicht überschreiten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Die Beispiele beziehen sich auf exotherme Formmassen, die mit
Wasserglas gebunden werden. Es können aber natürlich auch andere Bindemittel,
beispielsweise die oben als bevorzugte Bindemittel genannten,
verwendet werden.
Es wurde eine exotherme Zusammensetzung hergestellt aus
| 32 Gew.-% Aluminium |
| 12 Gew.-% Kaliumnitrat |
| 10 Gew.-% Eisenoxid |
| 6 Gew.-% Lithiumcarbonat |
| 40 Gew. -% Füllstoffgemisch (Schamotte, Sand, Koksgrieß), |
| 100 Gew.-% Gesamt (ohne Bindemittel), sowie zusätzlich |
| 17 Gew.-% Wasserglas (als Bindemittel; Prozentangabe bezogen auf die Gesamtmenge der sonstigen Bestandteile der Zusammensetzung). |
Die exotherme Zusammensetzung wurde auf übliche Weise zu einer Speiserkappe
geformt und das Bindemittel ausgehärtet. Diese Speiserkappe wurde beim
Abgießen eines Gußstücks aus Eisen eingesetzt. Es wurde ein qualitativ
hochwertiges Gußstück erhalten.
Durchführung analog Ausführungsbeispiel 1, jedoch wurde eine Zusammensetzung
hergestellt aus
| 30 Gew.-% Aluminium |
| 10 Gew.-% Kaliumnitrat |
| 16 Gew.-% Eisenoxid |
| 6 Gew.-% Natriumoxalat |
| 38 Gew.-% Füllstoffgemisch (Schamotte, Sand, Koksgrieß) |
| 100 Gew.-% Gesamt, sowie |
| 12 Gew.-% Wasserglas (als Bindemittel; Prozentangabe bezogen auf die Gesamtmenge der sonstigen Bestandteile der Zusammensetzung). |
Aus der exothermen Zusammensetzung wurde analog Ausführungsbeispiel 1 eine
Speiserkappe hergestellt. Diese Speiserkappe wurde beim Abgießen eines
Gußstücks aus Eisen eingesetzt. Es wurde ein qualitativ hochwertiges
Gußstück erhalten.
Claims (13)
- Formbare exotherme Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern für die Gießereiindustrie, umfassendein leicht oxidierbares Metall,ein Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall,einen partikulären Füllstoff undein Bindemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammensetzung einen Anteil aneinem oder mehreren Carbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe
und/odereinem oder mehreren Hydrogencarbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe
und/odereinem oder mehreren Oxalaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe umfaßt. - Formbare exotherme Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Lithiumcarbonat und/oder Natriumcarbonat und/oder Kaliumcarbonat und/oder Magnesiumcarbonat und/oder Calciumcarbonat und/oder Bariumcarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat und/oder Natriumoxalat und/oder Kaliumoxalat und/oder Calciumoxalat und/oder Strontiumoxalat umfaßt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Carbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder Hydrogencarbonaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe und/oder Oxalaten der ersten oder zweiten Hauptgruppe mindestens 1 Gew.-% beträgt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichet, daß die Zusammensetzung einen Anteil an Fluorid umfaßt, der kleiner ist als 0,5 Gew.-%.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung einen Stoffmengenanteil an Fluorid umfaßt, der kleiner ist als der Gesamt-Stoffmengenanteil an Alkali- und Erdalkali-Carbonaten, -Hydrogencarbonaten und -Oxalaten.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht oxidierbare Metall Aluminium und/oder Magnesium und/oder Silizium umfaßt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel für das leicht oxidierbare Metall Eisenoxid und/oder Mangandioxid und/oder Natriumnitrat und/oder Kaliumnitrat umfaßt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehecen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff Sand und/oder Schamotte und/oder Koksgrieß und/oder Aluminiumoxid und/oder ein Alumosilikat umfaßt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstoff einen Anteil an einer Substanz umfaßt, die eine Schüttdichte von weniger als 0,5 g/cm3 besitzt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Wasserglas, ein Harz oder Stärke umfaßt.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung umfaßt:10 - 40 Gew.-% des leicht oxidierbaren Metalls,10 - 30 Gew.-% des Oxidationsmittels für das leicht oxidierbare Metall,30 - 80 Gew..-% des partikulären Füllstoffs und bis zu 25 Gew.-% des Bindemittels.
- Formbare exotherme Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmenge an Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Oxalaten der ersten und zweiten Hauptgruppe in der Zusammensetzung weniger als 15 Gew.-% beträgt.
- Speiser zur Dichtapeisung von Gußstücken, herstellbar aus einer formbaren exothermen Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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