NO155383B

NO155383B - Formdeler, fremgangsmaate ved deres fremstilling og anvendelse av formdelene.

Info

Publication number: NO155383B
Application number: NO801411A
Authority: NO
Inventors: John J Gardikes
Original assignee: Ashland Oil Inc
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1986-12-15
Also published as: SE8003483L; AT382096B; AU518833B2; NO801411L; JPS5922614B2; ES8105169A1; BE883311A; IT8022054A0; ATA255880A; JPS564622A; CA1159585A; MA18830A1; IT1131180B; KR830002434B1; SE449954B; GB2050400B; DK170552B1; NO155383C; AU5798080A; MX155006A

Abstract

Bindemiddelmateriale inneholdende en fenolharpiks, et polyisocyanat, en tørrende olje og en herderkomponent som innbefatter et flytende polyisocyanat. Det beskrives også formningsmaterialer, hvor bindemiddelmaterialet anvendes i en mengde av inntil 40 vekt%, beregnet på mengden av ballastmateriale. Videre beskrives en fremgangsmåte ved fremstilling av støpeformer og -kjerner, hvor bindemiddelmaterialet anvendes i en mengde av inntil 10 vekt%, beregnet på mengden av ballastmateriale, samt en fremgangsmåte ved støping av metaller, spesielt ikke-ferrometaller, såsom aluminium, under anvendelse av stpeformene og -kjernene. Det tas sikte på å oppnå gode utrystningsegenskaper av støpeformene og -kjernene ved støping av metaller med relativt lavt smeltepunkt, såsom aluminium.

Description

Denne oppfinnelse angår formdeler, en fremgangsmåte ved deres fremstilling og anvendelse av formdelene.

US patentskrifter nr. 3 409 579 og 3 676 392 beskriver bindemiddelmaterialer som markedsføres som topakningssystemer, innbefattende en harpikskomponent i den ene pakning og en herderkomponent i den annen pakning. Harpikskomponenten omfatter en oppløsning av fenolharpiks i organisk oppløsnings-middel. Herderkomponenten omfatter et flytende polyisocyanat med minst to isocyanatgrupper pr. molekyl. Innholdet i de to pakninger blandes sammen, for deretter å blandes med sandaggregatet, eller også blandes pakningene etter hverandre med sandaggregatet. Den sistnevnte metode foretrekkes. Når en homogen fordeling av bindemidlet på sandpartiklene er oppnådd, bibringes den erholdte støpeblanding en ønsket form. I henhold til US patentskrift nr. 3 409 579 herdes den formede gjenstand ved at et gassformig tertiært amin bringes til å passere gjennom denne. I henhold til US patentskrift nr. 3 676 392 oppnåes herdningen ved hjelp av en base med en pK^-verdi i området fra 7 til 11, bestemt etter en metode beskrevet av D.D. Perrin i "Dissociation Constants of Organic Bases in Agueous Solution" (Butterworths, London 1965). Basen kan være innlemmet i harpikskomponenten, eller også kan den innføres som en tredje komponent i et trepaknings-bindemiddelsystem, som i separate pakninger inneholder harpikskomponenten, herderen og basen.

I såvel US patentskrift nr. 3 409 579 som US patentskrift nr. 3 676 392 er de foretrukne fenolharpikser benzyl-etherharpikser. Disse er kondensasjonsprodukter av en fenol med den generelle formel:

hvor A, B og C er hydrogen, hydrocarbonradikaler, oxyhydro-carbonradikaler eller halogen, med et aldehyd av den generelle formel R'CHO, hvor R' er hydrogen eller et hydrocarbon-

radikal méd i 8 carbonatomer, fremstilt i væskefase under praktisk talt vannfrie betingelser ved en temperatur under ca. 130°C og i nærvær av katalytiske konsentrasjoner av et metallion oppløst i reaksjonsmediet. Fremstillingen og karak-teriseringen av disse harpikser beskrives mer detaljert i US patentskrift nr. 3 485 797.

I den foretrukne form har disse harpikser den generelle formel:

hvor R er hydrogen eller en fenolisk substituent som beskrevet i US patentskrifter nr. 3 409 579, 3 676 392 og 3 485 797, i meta -stilling i forhold til den fenoliske

hydroxylgruppe, og hvor videre summen av m og n er minst 2

og forholdet mellom m og n er minst 1, og hvor X er en ende-gruppe som er hydrogen eller methylol, idet molforholdet mellom methylol- og hydrogenendegruppene-er...minst;_l.

Fenolharpikskomponenten i bindemiddelmaterialet anvendes som ovenfor nevnt vanligvis i form av en oppløsning i et organisk oppløsningsmiddel.

Den annen komponent eller pakning i det nye bindemiddelmateriale omfatter et alifatisk, cycloalifatisk eller

. aromatisk polyisocyanat, som fortrinnsvis har fra 2 til 5 isocyanatgrupper. Om så ønskes, kan blandinger av polyisocyanater anvendes. I henhold til en mindre foretrukken utførel-sesform kan man anvende isocyanatprepolymerer dannet ved omsetning av et overskudd av polyisocyanat med en flerverdig alkohol, f.eks. en prepolymer av toluendiisocyanat og ethylenglycol. Blant egnede polyisocyanater kan nevnes de alifatiske polyisocyanater, såsom hexamethylendiisocyanat, alicykliske polyisocyanater, såsom 4,4'-dicyclohexylmethandi-isocyanat, og aromatiske polyisocyanater, såsom 2,4'- og 2,6-toluendiisocyanat, difenylmethyldiisocyanat og dimethylderivater derav. Andre eksempler på egnede polyisocyanater

er 1, 5-naf thalendiisocyanat, trif enylmethantriisocyanat, xylyl1-. endiisocyanat, samt methylderivater derav, polymethylpolyfenol-isocyanater, klorfenylen-2,4-diisocyanat og lignende. Selv om alle polyisocyanater reagerer med fenolharpiksen under dannelse av en forgrenet polymerstruktur, er de foretrukne polyisocyanater aromatiske polyisocyanater og spesielt difenylmethandiisocyanat, trifenylmethantriisocyanat og blandinger av disse.

Polyisocyanatet anvendes i tilstrekkelig høy konsentra-sjon til at det oppnåes herdning av fenolharpiksen. Vanlig-

vis anvendes polyisocyanatet i en mengde i området fra 10 til 500 vekt% polyisocyanat, beregnet på vekten av fenolharpiksen. Fortrinnsvis anvendes fra 20 til 300 vekt% polyisocyanat, beregnet på samme basis. Polyisocyanatet anvendes i flytende form. Det flytende polyisocyanat kan anvendes i ufortynnet form. Faste eller viskøse polyisocyanater anvendes i form av oppløsninger i organiske oppløsningsmidler, hvor oppløsnings-midlet er tilstede i en mengde av inntil 80 vekt% av opp-løsningen .

Selv om det oppløsningsmiddel som anvendes i kombina-sjon med enten fenolharpiksen eller polyisocyanatet eller for begge komponenter, ikke i noen nevneverdig grad deltar i reaksjonen mellom isocyanatet og fenolharpiksen i nærvær av herderen, kan det påvirke reaksjonen. Således begrenser forskjellen i polaritet mellom polyisocyanatet og fenolharpiksen valget av oppløsningsmiddel i hvilket begge komponenter er blandbare. En slik blandbarhet er nødvendig for å oppnå full-stendig omsetning og herdning av bindemidddelmaterialene. Polare oppløs-ningsmidler av enten protisk eller aprotisk type er gode oppløsningsmidler for fenolharpiksen men har begrenset blandbarhet med polyisocyanatene . Aromatiske oppløsningsmidler er, selv om de er blandbare med polyisocyanatene, mindre blandbare med fenolharpiksene.

Det er derfor hensiktsmessig å anvende kombinasjoner av opp-løsningsmidler og spesielt kombinasjoner av aromatiske og polare oppløsningsmidler. Egnede aromatiske oppløsningsmidler som er angitt i US patentskrift nr. 3 409 579, er benzen, toluen, xylen, ethylbenzen og blandede oppløsningsmidler med et aromatinnhold på minst 90% og et kokepunktsområde fra 138° til 232°C. Egnede polare oppløsningsmidler angis å være furfural, furfurylalkohol, Cellosolve-acetat, butyl-Cellosolve, butyl-Carbitol, diacetonalkohol og Texanol . Isoforon (CgH140) og andre cykliske ketoner har nylig vist seg å være utmerkede polare oppløsningsmidler for harpiksen. Kerosen og andre alifatiske oppløsningsmidler er også blitt benyttet som komponenter i oppløsningsmiddelsystemet. Mindre tilsetninger av slippmidler og vedheftningsfremmende midler (silanforbindelser) til oppløsningsmiddelsystemet har også vist seg anvendbare.

US patentskrift nr. 3 905 934 beskriver anvendelse av alkylestere av fthalsyre som oppløsningsmiddel for harpikskomponenten i bindemidler av den type som beskrives i ovennevnte US patentskrifter nr. 3 409 579 og 3 676 392. Alkyl-estrene av fthalsyre angis å forbedre styrken straks etter uttagningen fra formkassen, den endelige strekkfasthet og bestandigheten mot fuktighet for sandkjerner fremstilt under anvendelse av det ovenfor angitte benzyletherharpiks-polyisocyanat- materiale under anvendelse av o-fthalatalkylestere i stedet for isoforon som oppløsningsmiddel for harpiks-materialet.

US patentskrift nr. 3 632 844 beskriver tilsetning av fettsyrer til støpeblandinger inneholdende støpeballast-materiale, en fenolharpiks og et organisk polyisocyanat, såsom den type som beskrives i US patentskrifter nr. 3 409579 og 3 432 457. Fettsyrene tilsettes for redusere tendensen hos den herdede formede blanding til å feste seg til formen. Nevnte patentskrift angir videre at derivater av fettsyrene, såsom estere, amider, aminer og alkoholer, ikke er anvendbare, (se spalte 3, linjer 21 - 23).

US patentskrift nr. 3 255 500 beskriver støpeformer og -formdeler hvor bindemidlet omfatter en tørrende olje og 10 - 15 vekt% polyisocyanat, beregnet på vekten av den tørrende olje.

Siktemålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe nye formdeler som herder raskt, som utmerker seg ved gode styrke-egenskaper i herdet tilstand, og som i foretrukne utførelses-former utgjøres av støpeformer og -kjerner som ved støping av metaller med relativt lavt smeltepunkt, såsom aluminium, oppviser gode utrystningsegenskaper.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det således nye formdeler, fremstilt ved forming og herding av en formmasse av

(A) et formstoff på basis av sand og (B) inntil 40 vekt%, beregnet på mengden av formstoffet, av et bindemiddel på basis

av en ikke-vandig fenolharpiks fremstilt ved kondensasjon av en fenol av den generelle formel:

hvor A, B og C er hydrogen, halogenatomer eller hydrocarbon^ radikaler, med et aldehyd av den generelle formel R'CHO, hvor R<1> er et hydrogenatom eller et hydrocarbonradikal med 1-8

carbonatomer, og 10-500 vekti, beregnet på mengden av fenolharpiksen, av et væskeformig polyisocyanat med minst to isocyanatgrupper som tverrbindingsmiddel, samt eventuelt mindre mengder av andre konvensjonelle tilsatsmaterialer. Det karakteristisk nye ved disse formdeler er at 2-15 vekt% av bindemidlet utgjø-res av en tørrende olje.

Hittil har det relativt lave smeltepunkt for metaller

av ikke-ferrotype ikke vært tilstrekkelig høyt til å bryte ned herdede formmasser på basis av bindemiddelsystemene av den type som omtales i US patentskrifter nr. 3 409 579 og 3 676 392 i tilstrekkelig grad til å gi den grad av nedbryt-ning som er nødvendig for utrystning ved hjelp av enkle mekaniske krefter som det er praktisk å anvende ved kommersiell produksjon. Visse foretrukne formdeler som nu tilveiebringes, lar seg imidlertid nedbrytes og rystes ut av støpegods av metaller av ikke-ferrotype med relativt lavt smeltepunkt og spesielt aluminium, magnesium, kobber og kobberlegeringer, såsom messing. Slike foretrukne formdeler har derimot vist seg å ha dårlig erosjonsbestandighet ved gråjernsapplikasjo-ner. Andre, mindre foretrukne formdeler ifølge oppfinnelsen oppviser likevel god nedbrytningsevne og god evne til å utrys-tes når de anvendes for støping av metaller av ferrotype med

relativt høyt smeltepunkt, såsom jern og stål, som helles i formen ved en temperatur av ca. 1370°C. Dessuten kan de formdeler som oppviser dårlig erosjonsbestandighet, likevel anvendes for støping av gråjern og lignende når det foretas en kjernevaskning eller kjernebelegning. Eksempelvis kan kjerne-vaskemidler, såsom "Veiva Dri GGS" fra Ashland Oil, Inc.,

som er en oppslemning som inneholder et meget ildfast, iso-lerende keramisk materiale kombinert med grafitt, anvendes for slike formål, hvilket også gjelder for andre vaskemidler basert på keramiske materialer, vaskemidler basert på grafitt og vaskemidler på zirkoniumbasis.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det også en fremgangsmåte for fremstilling, av formdeler, ved hvilken et formstoff

(A) blandes med .inntil 40 vekt%, beregnet på mengden av formstoff et, av et bindemiddel (B) på basis av en ikke-vandig

fenolharpiks fremstilt yed kondensasjon av en fenol av den generelle formel:

hvor A, B og C er hydrogen, halogenatomer eller hydrocarbonradikaler, med et aldehyd av den generelle formel R'CHO, hvor R' er et hydrogenatom eller et hydrocarbonradikal med 1-8 carbonatomer, og 10-500 vekt%, beregnet på mengden av fenolharpiksen, av et væskeformig polyisocyanat med minst to isocyanatgrupper som tverrbindingsmiddel,samt eventuelt mindre mengder av andre vanlige tilsatsmaterialer, hvoretter den fremstilte masse formes og herdes . Det karakteristisk nye ved fremgangs-måten er at det i bindemidlet dessuten anvendes 2-15 vekt%, beregnet på bindemidlet, av en tørrende olje.

Sluttelig angår oppfinnelsen anvendelse av formdelene ifølge oppfinnelsen for støping av metaller med lavt smeltepunkt .

Eksempler på egnede tørrende oljer for oppfinnelsens formål er glycerider av fettsyrer inneholdende to eller flere dobbeltbindinger, hvorved de ved å eksponeres for luft kan absorbere oxygen for dannelse av peroxyder, som katalyserer polymerisasjonen av de umettede deler. Eksempler på noen naturlig forekommende tørrende oljer er soyabønneolje, sol-sikkeolje, ham<p>olje, linolje, treolje, oiticicaolje og fiske-oljer, samt dehydratisert ricinusolje og de forekjellige kjente modifikasjoner derav (f.eks. de varmebehandlede, luft-blåste eller oxygenblåste oljer, såsom blåst linolje og blåst soyabønneolje).

Som tørrende olje kan man videre anvende estere av ethylenisk umettede fettsyrer, såsom talloljeestere av fler-verdige alkoholer, såsom glycerol eller pentaerythritol,

eller énverdige alkoholer, såsom methylalkohol og ethylalkohol. Om så ønskes, kan blandinger av tørrende oljer anvendes. Den foretrukne tørrende olje for anvendelse i henhold til oppfinnelsen er linolje.

Mengden som anvendes av den tørrende olje, er fra 2 til 15 vekt%, fortrinnsvis fra 4 til 10 vekt%, beregnet på

den totale mengde komponenter i bindemiddelmaterialet.

De bindemiddelmaterialer som kan forbedres eller ut-nyttes for fremstilling av formdelene ifølge oppfinnelsen, er kjent i faget og er slike som inneholder en fenolisk harpiks og et polyisocyanat og likeledes visse fenolharpiks- og poly-isocyanatkombinasjoner som, hvilket vil bli redegjort for nedenfor, er foretrukne og ansees for å være nye.

Slike fenol/isocyanatbindemiddelsystemer underkastes reaksjon på eller omkring tidspunktet for deres anvendelse,

i nærvær av sand. Vanligvis blir de reaktive bestanddeler i slike bindemiddelmaterialer, solgt,transportert og lagret i separate pakninger (dvs. et kjernebindemiddel i multippel-pakning) for å unngå uønsket kvalitetsforringelse som følge av altfor tidlig reaksjon mellom komponentene. Oppløsnings-middel, katalysatorer, ulike tilsetningsmidler og andre kjente bindemidler kan eventuelt anvendes sammen med disse vesentlige bestanddeler, dvs. anvendes sammen med fenolharpiksen og isocyanatet.

En hvilken som helst fenolharpiks som i hovedsak er

fri for vann og er oppløselig i et organisk oppløsningsmiddel, kan anvendes. Slik uttrykket "fenolharpiks" eller"fenolisk harpiks" anvendes i denne tekst, er det ment å skulle definere et hvilket som helst polymert kondensasjonsprodukt som er-holdes ved omsetning av en fenol med et aldehyd. De ved fremstilling av fenolharpiksen anvendte fenoler er generelt alle fenoler som hittil er blitt benyttet ved fremstilling av fenolharpikser, og som ikke er substituert i noen av de to ortho-stillingene eller i en ortho-stilling og i para-stillingen, da slike usubstituerte stillinger er nødvendige for polymerisasjonsreaksjonen. Hvilket som helst og et hvilket som helst antall av de gjenværende carbonatomer i fenolringen kan være substituert. Substituenten eller substi-tuentenes art kan variere betydelig, idet det kun er nød-vendig at substituenten eller substituentene ikke forstyrrer polymerisasjonen av aldehydet med fenolen i ortho- og/eller para-stillingene. Blant substituerte fenoler som anvendes for fremstilling av fenolharpiksene, kan nevnes: alkylsubsti-tuerte fenoler, arylsubstituerte fenoler, cycloalkylsubsti-tuerte fenoler, alkenylsubstituerte fenoler, alkoxysubstituerte fenoler, aryloxysubstituerte fenoler samt halogensubstituerte fenoler, idet substituenteneinneholder 1-26, fortrinnsvis 1-9 carbonatomer. Konkrete eksempler på egnede fenoler er fenol, 2,6-xylenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xylenol, 3,4-xylenol, 2,3,4-trimethylfenol, 3-ethylfenol, 3,5-diethyl-fenol, p-butylfenol, 3,5-dibutylfenol, p-amylfenol, p-cyclo-hexylfenol, p-octylfenol, 3,5-dicyclohexylfenol, p-fenyl-fenol, p-crotylfenol, 3,5-dimethoxyfenol, 3,4,5-trimethoxy-fenol, p-ethoxyfenol, p-butoxyfenol, 3-methyl-4-methoxyfenol oq p-fenoxyfenol. Slike fenoler kan beskrives ved hjelp av den generelle formel:

hvor A, B og C er hydrogen, hydrocarbonradikaler, oxyhydro-carbonradikaler eller halogen.

Den foretrukne fenolkomponent er en blandinq av fenol med mono- og/eller dialkyl-orthosubstituerte fenoler, såsom 2,6-xylenol og orthocresol, idet orthocresol foretrekkes. Molforholdet fenol til nevnte orthosubstituerte fenoler er vanligvis fra 0,2:0,8 til 0,8:0,2, fortrinnsvis fra 0,3:0,7

til 0,7:0,3.

De aldehyder som omsettes med fenolen, kan innbefatte

et hvilket som helst av de aldehyder som hittil er blitt benyttet for fremstilling av fenolharpikser, såsom formaldehyd, acetaldehyd, propionaldehyd, furfuraldehyd og benzaldehyd. Vanligvis har de anvendte aldehyder formelen R'CH0, hvor R'

er hydrogen eller et hydrocarbonradikal med 1-8 carbonatomer. Det spesielt foretrukne aldehyd er formaldehyd. Vanligvis fåes der novolaker ut fra blandinger av fenoler og aldehyder med et molforhold mellom fenoler og aldehyder på fra 1:0,5 til 1:0,85.

De i bindemiddelmaterialene anvendte fenolharpikser

kan være enten resol- eller A-trinns-harpikser eller novolakharpikser. Resitolharpiksene eller B-trinns-harpiksene,

som er en mer høypolymerisert form for resolharpikser, er vanligvis uegnede. Den anvendte fenolharpiks må være flytende eller oppløselig i organisk oppløsningsmiddel. Oppløselighet i organiske oppløsningsmidler er ønskelig for at man skal kunne oppnå homogen fordeling av bindemidlet på ballastmaterialet. Det vesentlige fravær av vann i fenolharpiksen er ønskelig på grunn av den reaktivitet bindemiddelmaterialene ifølge oppfinnelsen har overfor vann. Slik uttrykkene "ikke-vandig" og "hovedsakelig vannfri" anvendes i denne tekst, er de ment å skulle definere en fenolharpiks som inneholder mindre enn 5% vann og fortrinnsvis mindre enn 1% vann, beregnet på harpiksens vekt. Blandinqer av fenolharpikser kan anvendes.

Selv om såvel resolharpiksene som novolakharpiksene

kan anvendes i bindemiddelmaterialene og ved blanding med polyisocyanater og et støpeballastmiddel samt herdning ved. anvendelse av katalysatorer danner kjerner med tilstrekkelig styrke og andre egenskaper som er gunstige ved industriell anvendelse, foretrekkes novolakharpiksene frem-

for resolharpiksene. Fremstillingen av novolakharpikser er kjent i faget og skal derfor ikke beskrives nærmere her. Fenolharpikskomponenten i bindemiddelmaterialet anvendes, som ovenfor omtalt, vanligvis i form av en oppløsning i et organisk oppløsningsmiddel. Arten og virkningen av oppløsnings-midlet vil bli beskrevet mer detaljert nedenfor. De mengder oppløsningsmiddel som anvendes, bør være tilstrekkelige til at der fåes et bindemiddelmateriale som muliggjør jevn over-trekking av ballastmåterialet og homogen omsetning av blandingen. De konkrete oppløsninqsmiddelkonsentrasjoner for fenolharpiksene varierer alt etter typen og molekylvekten av de fenolharpikser som anvendes. Vanligvis ligger imidlertid oppløsningsmiddelkonsentrasjonen i området opp til 80 vekt% av harpiksoppløsningen, fortrinnsvis i området fra 20 til 80 vekt%. Det er hensiktsmessig å holde viskositeten for den første komponent på en verdi som er lavere enn X-l på Gardner-Holst-skalaen.

Anvendelsen av de foretrukne fenolharpikser, (dvs. harpikser av novolaktypen fremstilt under anvendelse av de ortho-substituerte fenoler) gir ganske overraskende forbedrede utrystningsegenskaper ved anvendelse i forbindelse med støping av metaller med relativt lavt smeltepunkt (f.eks. et smeltepunkt på ca. 1090°C og lavere), såsom aluminium, kobber og kobberlegeringer, f.eks. messing, samtidig som de oppviser gode strekkfasthetsegenskaper og gode brukstidsegenskaper.

Den annen komponent i bindemiddelmaterialet

omfatter et alifatisk, cycloalifatisk eller aromatisk polyisocyanat, som fortrinnsvis har fra 2 til 5 isocyanatgrupper.

Om så ønskes, kan blandinger av organiske polyisocyanater anvendes. Blant egnede polyisocyanater kan nevnes de alifatiske polyisocyanater, såsom hexamethylendiisocyanat, alicykliske polyisocyanater, såsom 4,4<1->dicyclohexylmethandiisocyanat, samt aromatiske polyisocyanater, såsom 2,4'- og 2,6-toluendiisocyanat, difenylmethyldiisocyanat,og dimethylderivater derav. Andre eksempler på egnede polyisocyanater er 1,5-nafthalen-diisocyanat, trifenylmethantriisocyanat, xylylendiisocyanat og methylderivater derav, polymethylenpolyfenylisocyanater, klorfenylen-2,4-diisocyanat og lignende. Selv om alle polyisocyanater reagerer med fenolharpiksen under dannelse av en forgrenet polyraerstruktur, er de foretrukne polyisocyanater aromatiske polyisocyanater. Spesielt foretrekkes difenylmethandiisocyanat, trifenylmethantriisocyanat og blandinger av disse. Også blandinger av isocyanater kan anvendes.

Polyisocyanatet anvendes i tilstrekkelig høy konsentra-sjon til å avstedkomme herdning eller tverrbidning av fenolharpiksen. Vanligvis anvendes polyisocyanatet i en mengde i området fra 10 til 500 vekt% polyisocyanat, beregnet på

vekten av fenolharpiksen. Fortrinnsvis anvendes fra 20 til 300 vekt% polyisocyanat, beregnet på samme basis. Polyisocyanatet anvendes i flytende form. Flytende polyisocyanater kan anvendes i ufortynnet form. Faste eller viskøse polyisocyanater anvendes i form av oppløsninger i organiske oppløs-ningsmidler, idet oppløsningsmidlet er tilstede i en mengde av inntil 80 vekt% av oppløsningen. Aller helst anvendes isocyanatet i støkiometrisk mengde ca. 20%, beregnet på de tilgjengelige hydroxylgruppene i fenolharpiksen.

Forskjellen i polaritet mellom polyisocyanatet og fenolharpiksene begrenser valget av oppløsningsmidler i hvilke begge komponenter er blandbare. En slik blandbarhet eller kombinerbarhet er nødvendig for at man skal kunne oppnå full-stendig omsetning og herdning av bindemiddelmaterialene ifølge oppfinnelsen. Polare oppløsningsmidler av enten protisk eller aprotisk type er gode oppløsningsmidler for fenolharpiksen, men er bare i begrenset utstrekning blandbare med polyisocyanatene. Selv om aromatiske oppløsningsmidler er blandbare med polyisocyanatene, er de mindre blandbare med fenolharpiksene. Det er derfor hensiktsmessig å anvende kombinasjoner av oppløsningsmidler og spesielt kombinasjoner av aromatiske og polare oppløsningsmidler. Egnede aromatiske opp-løsningsmidler er benzen, toluen, xylen, ethylbenzen og blandinger av disse. Foretrukne aromatiske oppløsningsmidler er blandede oppløsningsmidler som har et aromatinnhold på minst 90% og et kokepunktsområde på 138° - 232°C. De polare opp-løsningsmidler bør ikke være ekstremt polare, slik at de blir ikke-blandbare med det aromatiske oppløsningsmiddel. Egnede polare oppløsningsmidler er vanligvis slike som i faget klassifiseres som koblingsoppløsningsmidler. Eksempler på slike er furfural, furfurylalkohol, Cellosolve-acatet, butyl-Cellosolve, butyl-Carbitol, diacetonalkohol og Texanol .

Den ovenfor omtalte tørrende olje kan ansees å utgjøre endel av oppløsningsmiddelkomponenten i materialet.

Dessuten kan oppløsningsmiddelkomponenten innbefatte flytende dialkylestere, såsom dialkylfthalat av den type som beskrives i US patentskrift nr. 3 905 934. Slike har fortrinnsvis strukturformelen:

hvor R-^ og R2 er alkylradikaler med 1-12 carbonatomer, idet det totale antall carbonatomer i R-gruppene ikke overstiger 16. Fortrinnsvis er R^ og R^ alkylradikaler med 3-6 carbonatomer, idet det totale antall carbonatomer i R^ og R2 er mellom 6 og 12. Således kan i ovenstående strukturformel hver av de to grupper R være methyl , ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, isobutyl, n-pentyl-isopentyl, hexyl, iso-hexyl, heptyl, isoheptyl, octyl, isooctyl og andre isomerer av de nevnte grupper.

Blant andre dialkylestere kan nevnes dimethylglutarat, såsom det som markedsføres av Du Pont under handelsnavnet "DBE-5", dimethyladipat markedsført av Du Pont under handelsnavnet "DBE-6", dimethyisuccinat, og blandinger av slike estere, som markedsføres av Du Pont under handelsnavnet DBE, samt diaikyladipater og succinater med alkoholer med inntil 12 carbonatomer.

Bindemiddelmaterialene føres i handelen fortrinnsvis som topakningssystemer med fenolharpiksen i den ene pakning og isocyanatkomponenten i den annen pakning sammen med den tørrende olje. Vanligvis slåes bindemiddelkomponentene sammen før de blandes med sand eller lignende ballastmateriale for dannelse av formningsblandingen. Imidlertid kan man også

danne blandingen ved at komponentene etter tur blandes med ballastmaterialet. Metoder for å fordele bindemidlet på ballastpartiklene vil være velkjente for fagmannen på området. Blandingen kan eventuelt inneholde også andre komponenter, såsom jernoxyd, malte linfibere,trecerealer, bek, malte ildfaste materialer og lignende.

Når man fremstiller en vanlig støpeform eller -kjerne, har det anvendte ballastmateriale tilstrekkelig stor partikkel-størrelse til å bibringe støpeformen eller -kjernen tilstrekkelig porøsitet til å tillate unnvikelse av flyktige stoffer fra formen eller kjernen under støpeoperasjonen. Slik uttrykket "støpeform eller -kjerne" anvendes i dette tilfelle,

er det ment å skulle omfatte former og kjerner som har tilstrekkelig porøsitet til å tillate unnvikelse av flyktige stoffer under støpeoperasjonen. Vanligvis har minst ca.80 vekt% og fortrinnsvis ca. 90 vekt% av det ballastmateriale som anvendes i støpeformer eller -kjerner en midlere partikkel-størrelse som ikke er større enn 50 mesh (Tyler) (297/um) og som ikke er mindre enn 150 mesh (Tyler) (105^um). Ballastmaterialet for former og kjerner har fortrinnsvis en midlere størrelse mellom 50 mesh (297/um) og 150 mesh (Tyler) (105 um). Det foretrukne ballastmateriale for anvendelse i støpeformer og -kjerner er kiselsand, hvor minst 70 vekt% og fortrinnsvis minst 85 vekt% av sanden er siliciumdioxyd. Blant andre egnede ballastmaterialer kan nevnes zirkon, olivin, aluminosilikatsand, kromittsand og lignende.

Når man fremstiller en kjerne eller form for presisjons-støping, har den overveiende del, og vanligvis minst 80%,

av ballastmaterialet en midlere partikkelstørrelse som ikke er større enn 150 mesh (Tyler) (105 um), og som fortrinnsvis ligger mellom 325 mesh (Tyler) (44 um) og 200 mesh (Tyler)

(74/um). Fortrinnsvis har minst 90 vekt% av ballastmaterialet for presisjonsstøpeformål en partikkelstørrelse som ikke er større enn 150 mesh (Tyler) (105 um), og som fortrinnsvis ligger mellom 325 mesh (44/um) og 200 mesh (74/um). De foretrukne ballastmaterialer som anvendes for presisjonsstøpefor-

mål, er smeltet kvarts, zirkonsand, magnesiumsilikatsand,

såsom olivin, og aluminosilikatsand.

Former eller kjener for presisjonsstøping skiller seg

fra former og kjerner av vanlig sandtype deri at ballastmaterialet i former og kjerner for presisjonsstøping kan pakkes tettere sammen enn ballastmaterialet i former og kjerner av vanlig sandtype. Derfor må former og detaljer for presisjons-støping oppvarmes, før de anvendes, for å avdrive flyktige stoffer som er tilstede i formningsmaterialet. Dersom det flyktige materiale ikke fjernes fra en form eller kjerne for presisjonsstøping før den anvendes, vil damp eller gass som dannes under støpingen, komme til å diffundere inn i det smeltede metall, fordi formen har relativt liten porøsitet. Dampdiffusjonen ville derved forringe jevnheten av overflaten

av det presisjonsstøpte gods.

Ved fremstilling av et ildfast materiale, såsom et keramisk materiale, har en overveiende del, og minst 80vekt%,

av det anvendte ballastmateriale en midlere partikkelstørrelse som er mindre enn 200 mesh (Tyler) (74^,um) og fortrinnsvis ikke større enn 325 mesh (Tyler) (44^um). Fortrinnsvis har minst 90 vekti av ballastmaterialet for et ildfast materiale en midlere partikkelstørrelse som er mindre enn 200 mesh (Tyler) (74^um) og fortrinnsvis ikke større enn 325 mesh (Tyler)

(44^um). Det ved fremstilling av det ildfaste materiale anvendte ballastmateriale må oppvise evne til å motstå de herdetempera-turer, som f.eks. kan være høyere enn 815°C, som kreves for å avstedkomme sintring. Eksempler på egnede ballastmaterialer som anvendes for fremstilling av ildfaste produkter, er de keramiske materialer, såsom ildfaste oxyder, carbider, ni-trider og silicider, såsom aluminiumoxyd, blyoxyd, kromoxyd, zirkoniumoxyd, siliciumdioxyd, siliciumcarbod, titalnitrid, bornitrid, molybdendisilicid og carbonholdige materialer,

såsom grafitt. Blandinger av ballastmaterialer kan også anvendes, når dette ønskes, deriblant blandinger av metaller og de keramiske materialer.

Eksempler på korn med slipevirkning for fremstilling

av slipeartikler, er aluminiumoxyd, siliciumcarbid, borcarbid,

korund, granat, smergel og blandinger av disse. Kornstørrel-sen er den vanlige ifølge normene oppstilt av United States Bureau of Standards. Disse slipematerialer og deres anvendelse for spesielle arbeider er velkjente for fagmannen på området og forandres ikke i de slipeartikler som kan fremstilles '.

ved hjelp av oppfinnelsen. Dessuten kan uorganiske fyllmaterialer anvendes sammen med slipekornene ved fremstil-

ling av slipeartikler. Det foretrekkes at minst 85% av de uorganiske fyllmaterialer har en midlere partikkelstørrelse som ikke er større enn 200 mesh (Tyler) (74^um). Aller helst bør minst 95% av det uorganiske fyllmateriale ha en partikkelstør-relse som ikke er større enn 200 mesh (Tyler) (74^um). Eksempler på uorganiske fyllmaterialer er kryolitt, flusspat, siliciumdioxyd og lignende. Når et uorganisk fyllmateriale anvendes sammen med slipekornene, er det vanligvis tilstede i en mengde av fra 1 til 30 vekt%, beregnet på totalvekten av slipe-korn og uorganisk materiale.

Selv om det anvendte ballastmateriale fortrinnsvis er tørt, kan det inneholde små mengder fuktighet, såsom inntil ca. 3% eller sogar mer, beregnet på ballastmaterialets vekt.

I formningsmaterialet utgjør ballastmaterialet hoved-bestanddelen, mens bindemidlet utgjør en relativt liten andel. Ved fremstilling av former og kjerner med vanlig sand er mengden av bindemiddel vanligvis ikke større enn 10 vekt%,

idet den som oftest ligger i området fra 0,5 til 7 vekt%, beregnet på vekten av ballastmaterialet. Som oftest utgjør bindemidlets andel fra 0,6 til 5 vekt%, beregnet på vekten av ballastmaterialet, ved fremstilling av former og kjerner av vanlig sandtype. For støping av metaller med lavt smeltepunkt, hvor utrysting og nedbryting er viktige faktorer, anvendes fortrinnsvis fra 0,6 til 1,5 vekt%, beregnet på vekten av ballastmaterialet, i former og kjerner av vanlig sandtype.

I former og kjerner for anvendelse ved presisjons-støping er mengden av bindemiddel vanligvis ikke større enn

ca. 40 vekt%, og den er normalt i området fra 5 til 20 vekt%, beregnet på vekten av ballastmaterialet.

Ved bruk av ildfaste materialer er mengden av bindemiddel vanligvis ikke større enn ca. 40 vekt%, og normalt er den i området fra 5 til 20 vekt%, beregnet på vekten av ballast-

materialet.

For fremstilling av slipeartikler er mengden av bindemiddel vanligvis ikke større enn 25 vekt%, og normalt er den i området fra 5 til 15 vekt%, beregnet på vekten av slipe-materialet eller -kornene.

Skjønt det anvendte ballastmateriale fortrinnsvis er tørt, kan et fuktighetsinnhold på inntil ca. 1 vekt%- beregnet på vekten av sanden, tolereres. Dette gjelder spesielt dersom det anvendte oppløsningsmiddel ikke er blandbart med vann, eller dersom et overskudd av det for herdning nødvendige polyisocyanat anvendes, ettersom et slikt overskudd av polyisocyanat reagerer med vannet.

Formningsblandingen bibringes den ønskede form, hvoretter den kan herdes. Herdning avstedkommes enten ved at man bringer et tertiært amin til å passere gjennom den formede blanding, slik dette er beskrevet i US patentskrift 3 409 579, eller ved innvirkning av en basekatalysator som tidligere er blitt innlemmet i blandingen, slik dette beskrives i US patentskrift nr. 3 676 392.

Et verdifullt tilsetningsmiddel for bindemiddelmaterialene for fremstilling av formdeler jfølge oppfinnelsen er for visse typer av sand et silan av den generelle formel:

hvor R<1> er et hydrocarbonradikal og fortrinnsvis er et alkylradikal med 1-6 carbonatomer, og R er et alkylradikal, et alkoxysubstituert alkylradikal eller et alkylaminsubstituert alkylradikal, hvor alkylgruppene har 1-6 carbonatomer. Når det ovennevnte silan anvendes i konsentrasjoner mellom 0,1 og 2%, beregnet på mengden av fenolisk bindemiddel og herder, forbedrer det systemets fuktighetsbestandighet. Noen eksempler på kommersielt tilgjengelige silaner er Dow Corning Z6040 <®> og Union Carbide A-187 <®> (gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilan); Union Carbide A-1100 ^ (qamma-■■ aminopropyltriethoxysilan) ; Union Carbide A-1120 ^ (N-[3-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan); og Union

Carbide A-1160 (ureidosilan).

Hva angår de i de nedenstående anvendte sandsorter

har det vist seg at Wedron 5010-kiselsand gir bedre styrke-verdier, og at de mer foretrukne bindemiddelmengder kan reduseres til ca. 0,7%, da dette er en "ren" rundkornig kiselsand. Port Crescent-sand og Manley IL-sand er innsjø-sand, som klassifiseres som skarpkantet sand. Selv om de forskjellige sandsorter vaskes og tørkes, inneholder de leireforurensninger. Større mengder bindemiddel kreves for innsjøsand enn for Wedron-sand for å oppnå ekvivalent styrke. Utrystninger, ved støping av aluminium er meget bedre for disse typer av innsjøsand enn for Wedron-sand, men overflate-finishen av aluminiumstøpegods er ikke like god.

Det har videre vist seg at fenolandelen og isocyanat-andelen i materialene bør ha viskositeter som ikke overskrider 1000 cP, og som fortrinnsvis er ca. 550 cP eller mindre, for å lette kontakten med ballastmaterialet. Dessuten bør bindemiddelmaterialet fortrinnsvis inneholde 35 - 50 vekt% totalt oppløsningsmiddel, deri innbefattet den tørrende olje. Videre er det viktig at fenoldelen og isocyanatdelen er blandbare med hverandre.

For ytterligere å illustrere oppfinnelsen gis de følgende eksempler. Alle mengdeangivelser i deler er å for-stå som vektdeler, såfremt ikke annet er angitt. I samtlige eksempler herdes prøvene ved hjelp av den såkalte "kald-kasse"-prosess under anvendelse av dimethylethylamin. Først illustreres imidlertid fremstillingen av anvendbare novolakpolymerer og polymerer av resoltypen.

Fremstilling av novolakharpikser

Følgende er en typisk fremgangsmåte som kan anvendes for fremstilling av novolakpolymerer for anvendelse i henhold til oppfinnelsen.

Tilsett fenolkomponenten, såsom fenol og o-cresol, samt formaldehyd, såsom en vandig oppløsning av formaldehyd (50%-ig) i en reaksjonsbeholder forsynt med rører, termo-meter og kondensator.

Foreta omrøring i noen minutter og tilsett en syre-katalysator, såsom oxalsyre. Fortsett omrøringen og mål så pH-verdien etter noen minutter. Denne pH-verdi bør fortrinnsvis være 0,9 - 1,1.

Varm opp til tilbakeløpstemperatur (f.eks. 100 - 102°C) og hold blandingen ved denne temperatur, inntil praktisk talt alt formaldehyd har reagert (0 - 0,5% fritt formaldehyd). Begynn avvanningen ved atmosfæretrykk og varm opp til ca. 165°C.

På dette punkt kan vakuum påsettes for å fjerne uomsatte fenoler, eller også kan harpiksen anvendes som den er.

En typisk metode for å fjerne de fleste uomsatte fenoler inne-bærer at man påsetter vakuum inntil temperaturen synker, f.eks. til 145°C. Tilfør deretter varme, fortsatt under vakuum, slik at temperaturen på ny øker til 160°C. Harpiksen blandes deretter med oppløsningsmiddel, hvorved den er klar til bruk.

Fremstilling av polymerer av resoltypen

Følgende er en typisk fremgangsmåte som kan anvendes for fremstilling av polymerer av resoltypen som egner seg for anvendelse i henhold til oppfinnelsen.

Tilsett fenolkomponenten, såsom fenol og o-cresol, formaldehydkomponenten, såsom 91%-ig paraformaldehyd, og

en orthodirigerende metallkatalysator, såsom sinkacetat, til en reaksjonsbeholder av den type som er beskrevet i eksempel A.

Varm opp blandingen til ca. 115°C og hold den ved

denne temperatur under tilbakeløpsbetingelser. Temperaturen synker når der dannes vann.

Fortsett kokingen med tilbakeløpskjøling, uavhengig

av reaksjonstemperaturen, inntil alt formaldehyd er blitt om-satt, eller inntil innholdet av fritt formaldehyd er mindre enn ca. 5%.

Varm opp blandingen under atmosfæriske avvannings-betingelser til ca. 125°C, inntil praktisk talt alt fritt formaldehyd har reagert.

Harpiksen kan på dette tidspunkt fortynnes med opp-løsningsmiddel, eller det kan påsettes vakuum for å fjerne de siste spor av vann og harpiksen deretter blandes med oppløs-ningsmiddel .

Eksempel 1

Ca. 3000 deler Port Crescent-sand blandes med ca. 16,1 deler fenolharpiksmateriale med ca. 50 vekt% av en fenolisk novolakharpiks av o-cresol, fenol og formaldehyd i et molforhold på 0, 5:0,5:0,675 ; ca. 33 vekt% "DBE-2 ;" ca. 15 vekt%

av et C6-C10-dialkyladipat; ca. 2% av"TXIB"(2,2,4-trimethyl-1,3-pentandioldiisobutyrat) ; og ca. 0,2% Dow Corning Z6040 ®

(gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilan) i ca. 2 minutter. Til denne blanding settes ca. 13,9 deler av et isocyanatmateriale med ca. 75 vekt%"Mondur MR"(blanding av difenylmethandiisocyanat og trifenylmethantriisocyanat); ca. 10 vekt% linolje; ca. 8,8% Texaco 7545 (et aromatisk oppløsningsmiddel med et opprinnelig kokepunkt (IBP) på ca. 225°C, 10% ved ca. 255°C; 50% ved ca. 265°C; 90% ved ca. 350°C og et tørt slutt-punkt ved 370°C); og ca. 6,2% kerosen, og det blandes i ca.

2 minutter.

Den erholdte formblanding presses ved luftblåsing til standardiserte AFS-strekkfasthetsprøvestykker (såkalte "hundeben") under anvendelse av standardmetoden.

De erholdte prøvestykker herdes deretter ved gassbe-handling med dimethylamin ils kund og gjennomblåses med luft i ca. 4 sekunder. De herdede prøver testes med hensyn til strekkfasthet og utrystning etter støping av aluminium.

"Hundeben"-kjernene anvendes ved utrystningsstudier ved støping av aluminium. Syv strekkfasthetsprøvestykker (hundeben) ble anordnet i en form. Formen inneholdt et gitter-system. Formen var konstruert slik at den ga hule støpestykker med en metalltykkelse på ca. 6,4 mm på alle sider. En åpning ved den ene ende av støpestykket var anordnet for fjerning av kjernen fra støpestykket. Smeltet aluminium av temperatur ca. 700°C fremstilt ut fra aluminiumråemner ble hellet i formen. Etter avkjøling i ca. 1 time ble aluminiumstøpestykkene brukket løs fra gittersystemet og fjernet fra formen for ut-rystningsforsøk.

Utrystningsforsøk utføres således, at man plasserer

et støpestykke i en 3,8 liter beholder. Beholderen plasseres på en rystemekanisme og utsettes for rystelser i 5 minutter. Vekten av den sandkjerne som fjernes fra støpestykket på denne måte, sammenlignes med den oporinnelige vekt 'av sandkjernen,

og den prosentvise utrystning beregnes. Sandrester i støpe-stykket etter den ovenfor beskrevne utrystning skrapes ut, og også disse veies. Det er å merke at den ovenfor beskrevne ut-rystningstest ikke er noen standardtest. Oppfinneren kjenner ikke til noen standardtest for måling av denne egenskap. Den anvendte test gir en pålitelig forestilling om nedbrytnings-evnen for et bindemiddel og er anvendbar for sammenligning av bindemidlers evne til å nedbrytes. For de angitte prosentinnhold gjelder naturligvis en viss feilmargin, men verdiene er likevel så pålitelige at man får en klar indikasjon av nedbryt-barheten.

Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er

ca. 5,5 kg/cm 2 , mens den etter ca. 1 time er ca. 7,2 kg/cm 2, etter ca. 3 timer ca. 7,4 kg/cm 2 og etter 6 dager og på tidspunktet for ihelling av metallet ca. 9,8 kg/cm 2. Det oppnåes 100%-ig utrystning fra aluminium.

E ksempel 2

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 20,2 deler av fenolharpiksmaterialet og ca.

17,3 deler av isocyanatmaterialet. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 7,7 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 10,1 kg/cm 2 , etter ca. 3 timer ca. 11,0 kg/cm<2>

og etter 6 dager og på tidspunktet for ihelling av metallet ca. 14,4 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 39%.

Eksempel 3

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 24,2 deler av fenolharpiksmaterialet og ca.

20,8 deler av isocyanatmaterialet. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 8,4 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 14,6 kg/cm 2 , etter ca. 3 timer ca. 14,9 kg/cm<2>

og etter 6 dager og på tidspunktet for ihelling av metallet ca. 18,8 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 24%.

Ek sempel 4

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 7000 vektdeler Manley lL-sand, ca. 52,5 vektdeler av fenolharpiksmaterialet og ca. 52,5 vektdeler av isocyanatmaterialet, som modifiseres ved tilsetning av ca. 0,5 vekt% fthaloylklorid. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 11,3 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 17,8 kg/cm 2 og etter 1 natt ca. 16,9 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er 100%. Materialet testes også med hensyn på benk-livslengde ("bench life") med følgende resultater: etter 1,5 timer en gjennomsnittlig, umiddelbar strekkfasthet på ca.

2 2

9,8 kg/cm og etter 1 natt ca. 15,6 kg/cm ; etter ca. 3 timer en gjennomsnittlig, umiddelbar strekkfasthet på ca. 8,6 kg/cm 2 og en middelverdi over natten på ca. 14,1 kg/cm 2; etter ca. 4,5 timer en gjennomsnittlig umiddelbar strekkfasthet på ca. 7,6 kg/cm 2 og over natten i gjennomsnitt ca. 11,8 kg/cm 2; etter 5,5 timer en gjennomsnittlig umiddelbar strekkfasthet på ca. 7,2 kg/cm 2og etter en natt gjennomsnittlig ca. 11,1 kg/cm 2; etter ca. 6,5 timer en gjennomsnittlig umiddelbar strekkfasthet på ca. 6,3 kg/cm og etter en natt gjennomsnittlig ca. 10,8 kg/cm 2.

E ksempel 5

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 3000 vektdeler Wedron 5010-sand, ca. 22,5 vektdeler av et fenolharpiksmateriale og ca. 22,5 vektdeler av isocyanatmaterialet. Fenolharpiksmaterialet inneholder ca. 50 vekt% av en fenolharpiks av orthocresol, fenol og formaldehyd i et molforhold på ca. 0,5:0,5:0,675, ca. 34 vekt% DBE-2, ca. 11 vekt% Texaco 7545 <®> og ca. 5 vekt% TXIB. Isocyanatmaterialet er det samme som i eksempel 1, bortsett fra at ca. 10 vekt% treolje anvendes i stedet for linolje. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 11,3 kg/cm , mens den etter 1 time ved 40° fuktighet er ca.

15,7 kg/cm 2, etter 1 time ved 80% fuktighet er ca. 13,2 kg/cm 2 og etter en natt ved 40% fuktighet er ca. 12,9 kg/cm<2 >og etter en natt ved ca. 80% fuktighet er ca. 4,4 kg/cm 2.

Eksempel 6

Eksempel 5 gjentas, bortsett fra at isocyanatmaterialet inneholder ca. 5 vekt% av treoljen og ca. 13,8 vekt% Texaco 7545<®.> Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 10,7 kg/cm 2 > mens den etter 1 time ved ca. 4 0% fuktighet er ca. 13,5 kg/cm 2, etter 1 time ved ca. 80% relativ fuktighet er ca. 13,0 kg/cm 2, etter henstand natten over ved ca. 40% relativ fuktighet er ca. 12,7 kg/cm 2 og etter henstand natten over ved ca. 80% fuktighet er ca. 4,8 kg/cm 2.

Ek sempel 7

Eksempel 6 gjentas, bortsett fra at fenolharpiksmaterialet også inneholder ca. 0,2 vekt% Dow Corning Z6040 dv. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 9,1 kg/cm 2, mens den etter ca. 1 time ved 40% fuktighet er 13,4 kg/cm 2, etter ca. 1 time ved 60% fuktighet er ca. 12,7 kg/cm 2, etter henstand natten over ved ca. 40% relativ fuktighet er 14,6

kg/cm 2 og etter henstand natten over ved 80% relativ fuktighet

2

er ca. 13,9 kg/cm .

En sammenligning mellom eksempel 8 og eksempel 7 viser den forbedrede fuktighetsbestandighet som oppnåes ved anvendelse av et silan.

EksemDel 8

b

Eksempel 7 gjentas, bortsett fra at isocyanatdelen av formningsmaterialet inneholder ca. 5 vekt% vegetabilsk olje og ca. 13,85vekt% Texaco 7545 . Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 8,7 kg/cm 2, mens den etter 1 time ved ca. 60% relativ fuktighet er ca. 7,9 kg/cm 2, etter 1 time ved omtrent 80% relativ fuktighet er ca. 6,3 kg/cm 2, etter henstand natten over ved ca. 40% relativ fuktighet er ca.

13,4 kg/cm 2og etter henstand natten over ved ca. 80% rela-

tiv fuktighet er ca. 12,3 kg/cm 2.

Eksempel 9

Eksempel 8 gjentas, bortsett fra at isocyanatdelen av ca. 8,8 vekt% 7545 (<R>) formningsmaterialet inneholder ca. 8,8 vekt% Texaco 7545

og ca. 10 vekt% soyabønneolje. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 8,9 kg/cm 2, mens den etter 1 time ved ca. 60% relativ fuktighet er ca. 11,3 kg/cm 2, etter 1 time ved ca. 80% relativ fuktighet er ca. 9,1 kg/cm 2, etter henstand natten over ved en relativ fuktighet på ca. 40% er ca. 17,6 kg/cm 2 og etter henstand natten over ved ca. 80% relativ

fuktighet er ca. 15,1 kg/cm 2.

Eksempel 10

Eksempel 9 gjentas, bortsett fra isocyanatdelen av formningsmaterialet inneholder ca. 5 vekt% soyabønneolje og ca. 13,8 vekt% Texaco 7545^. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 10,4 kg/cm^, mens den etter 1 time ved ca. 60% relativ fuktighet er ca. 10,9 kg kg/cm 2, etter 1 time ved ca. 80% relativ fuktighet er ca. 9,8 kg/cm^,

etter henstand natten over ved ca. 40% relativ fuktighet er ca. 15,5 kg/cm 2 og etter henstand natten over ved ca. 80% relativ fuktighet er ca. 13,6 kg/cm 2.

E ksempel 11

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 4000 g Wedron 5010-sand, mens isocyanatdelen av materialet inneholder ca. 17,5 vekt% linolje og ca. 1,3 vekt% Texaco 7545 ^\ Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 14,1 kg/cm <2>, mens den etter 1 time er ca. 18,6 kg/cm 2, etter henstand natten over ved 40% relativ fuktighet er ca. 21,3 kg/cm 2, etter henstand natten over ved ca. 78% relativ fuktighet er ca. 10,2 kg/cm 2, etter en natt ved ca. 92% relativ fuktighet er ca. 8,8 kg/cm 2 og etter en natt ved 100% relativ fuktighet er ca. 4,0 kg/cm 2. Da 1 times-prøvestykkene ble herdet ved 149°C i ca. 15 minutter, opp-viste de etter avkjøling en strekkfasthet på ca. 28,8 kg/cm 2.

Eksempel 12

Eksempel i ble gjentatt, bortsett fra at fcrmnings-blandingen inneholder ca. 3000 vektdeler Wedron 5010-sand, mens isocyanatdelen av materialet inneholder ca. 75 vekt% Isonate 143L (difenylmethandiisocyanat), ca. 5 vekt% linolje, ca. 13,8 vekt% Texaco 7545 ^ og ca. 6,2 vek# kerosen. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 7,9 kg/cm 2 , mens den etter 1 time er ca. 11,8 kg/cm 2, etter 2 timer er ca. 12,3 kg/cm 2 og etter 4 timer og på tidspunktet for ihelling av metallet er ca. 12,0 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 33%. I formningsmaterialet ifølge dette eksempel anvendes ca. 15,5 vektdeler av fenolharpiksmaterialet og ca. 14,5 vektdeler av isocyanatmaterialet.

Eksempel 13

Eksempel 12 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 12,4 vektdeler av fenolharpiksmaterialet og ca. 11,6 vektdeler av isocyanatmaterialet, og at isocyanatmaterialet inneholder ca. 10% linolje og ca. 8,8% aromatisk op<p>løsningsmiddel i form av"HiSol-10" i stedet for Texaco 7545 .Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 6,3 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 10,2 kg/cm 2 , etter 2 timer ca. 10,2 kg/cm 2, etter 4 dager og på tidspunktet for ihelling av metallet er ca. 10,6 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 93%.

Eksempel 14

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 3000 vektdeler Wedron 5010-sand, ca. 12,9 vektdeler av fenolharpiksmaterialet og 11,1 vektdeler av et isocyanatmateriale. Dette isocyanatmateriale inneholder ca.. 75 vekt%"Mondur MR," ca. 5 vekt% linolje, ca. 13,8 vekt% "HiSol-10" og ca. 6,2 vekt% kerosen. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 7,4 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 9,4 kg/cm 2 og etter 4 dager samt på tidspunktet for ihelling av metallet er ca. 10,4 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 32%.

E ksemp el 15

Eksempel 14 gjentas, bortsett fra at isocyanatdelen

av formningsmaterialet inneholder ca. 75 vekt% Papi 901 <®>

som isocyanat. Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 6,0 kg/cm 2, mens den etter 1 time er ca. 8,6

kg/cm 2 og etter 4 dager samt på tidspunktet for ihelling av metallet er ca. 9,8 kg/cm 2. Utrystningen f ra aluminium er ca. 26%.

Det kan tilføyes at en gjentagelse av ovenstående to eksempler under økninq av bindemiddelmengden til 1%, beregnet på vekten av sanden, resulterte i 0% utrystning fra aluminium. Sanden fra disse to eksemoler kunne imidlertid lett fiernes fra stønegodset med et minimum av mekaniske krefter, f.eks. ved slaa.-

Eksempel 16

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 2000 vektdeler Wedron 5010-sand, ca. 15 vektdeler av et fenolharpiksmateriale og ca- 15 vektdeler av isocyanatmaterialet. Fenolharpiksmaterialet inneholder ca.

45 vekt% av en fenolharpiks basert på fenol og formaldehyd i et molforhold på ca. 1:0,685, ca. 40 vekt%" DBE-2',' ca. 10 vekt% TXIB og ca. 5 vekt% furfurylalkohol. Den umiddelbare strekkfasthet er mindre enn 0,4 kq/cm 2 mens den etter 24

2

timer er ca. 9,8 kg/cm .

Ek sempel 17

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsmaterialet inneholder ca. 3000 vektdeler Wedron 5010-sand, ca. 16,1 vektdeler av fenolharpiksmaterialet og ca. 13,9 vektdeler av isocyanatmaterialet. Fenolharpiksmaterialet inneholder ca. 50 vekt% av en fenolisk novolakharpiks av 2,6-xylenol, fenol og formaldehyd i et molforhold på ca. 0,35:0,65:0,75, ca. 33 vekt% "DBE-2 " ca. 12 vekt% av et C,-C,A-dialkyladipat, ca. 5 vekt% butyl-Cellosolve-acetat og ca. 0,2 vekt% Dow Corning Z6040 Den gjennomsnittlige, umiddelbare strekkfasthet er ca. 6,3 kg/cm 2 , mens den etter 1 time er ca. 11,4 kg/cm 2. Utrystningen fra aluminium er ca. 35%.

Eksempel 18

Eksempel 1 gjentas, bortsett fra at formningsblandingen inneholder ca. 3000 vektdeler Wedron 5010-sand, ca. 23,7 vektdeler av et fenolharpiksmateriale og ca. 21,3 vektdeler av isocyanatmaterialet. Fenolharpiksmaterialet inneholder ca. 45 vekt% av en fenolisk novolakharpiks av en nonylfenol, fenol

og formaldehyd i et molforhold på ca. 0,2:0,8:0,7, ca. 40 vekt% "DBE-2',' ca. 10 vekt% Texaco 7545 og ca. 5 vekt% "TXIB" samt ca. 0,2 vekt% Dow Corning Z6040 ^\ Den gjennomsnittliqe, umiddelbare strekkfasthet er ca. 2,7 kq/cm 2, mens den etter 2 2

1 time er ca. 5,5 kg/cm og etter 24 timer ca. 9,6 kg/cm .

Claims

1. Formdeler, fremstilt ved forming og herding av en formmasse av (A) et formstoff på basis av sand og (B) inntil 40 vekti, beregnet på mengden av formstoffet, av et bindemiddel på basis av en ikke-vandig fenolharpiks fremstilt ved kondensasjon av en fenol av den generelle formel: hvor A, B og C er hydrogen, halogenatomer eller hydrocarbonradikaler, med et aldehyd av den generelle formel R'CH0, hvor R' er et hydrogenatom eller et hydrocarbonradikal med 1-8 carbonatomer, og 10-500 vekt%, beregnet på mengden av fenolharpiksen, av et væskeformig polyisocyanat med minst to isocyanatgrupper som tverrbindingsmiddel, samt eventuelt mindre mengder av andre konvensjonelle tilsatsmaterialer, karakterisert ved at 2-15 vekt% av bindemidlet utgjøres av en tørrende olje.

2. Formdeler ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved deres fremstilling er benyttet en novolakharpiks som fenolharpiks i bindemidlet .

3. Fremgangsmåte for fremstilling av formdeler, ved hvilken et formstoff (A) blandes med inntil 40 vekt%, beregnet på mengden av formstoffet, av et bindemiddel (B) på basis av en ikke-vandig fenolharpiks fremstilt ved kondensasjon av en fenol av den generelle formel: hvor A, B og C er hydrogen, halogenatomer eller hydrocarbonradikaler, med et aldehyd av den generelle formel R'CHO, hvor R' er et hydrogenatom eller et hydrocarbonradikal med 1-8 carbonatomer, og 10-500 vekt%, beregnet på mengden av fenolharpiksen, av et væskeformig polyisocyanat med minst to isocyanatgrupper som tverrbindingsmiddel,samt eventuelt mindre mengder av andre vanlige tilsatsmaterialer, hvoretter den fremstilte masse formes og herdes, karakterisert ved at det i bindemidlet dessuten anvendes 2-15 vekt%, beregnet på bindemidlet, av en tørrende olje.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel med et innhold av tørrende olje på 4-10 vekt%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som fenolharpiks anvendes en novolakharpiks.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som fenolharpiks anvendes en harpiks fremstilt ut fra o-cresol og fenol i et molforhold på fra 0,2:0,8 til 0,8:0,2.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som fenolharpiks anvendes en harpiks fremstilt ut fra fenol, o-cresol og formaldehyd i et molforhold på ca. 0,5:0,5:0,675.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel som dessuten inneholder et silan.

9. Anvendelse av formdelene ifølge krav 2 for støping av metaller med lavt smeltepunkt.