NO155997B - Anvendelse av en stoepeform av en herdet blanding for stoeping av lettmetaller ved temperaturer under 982 o c. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår anvendelse av en støpeform av en •herdet blanding, som eventuelt er blitt herdet ved hjelp av en prosess som ikke er en brenningsprosess, av et aggregat, et polyisocyanat og en aminpolyol, hvor aggregatet utgjør minst 90 vekt% av blandingen, for støping av lettmetaller ved temperaturer under 982°C.

I den anvendte støpeform inngår således harpiksholdige bindemidler som utgjøres av blandinger av på amin baserte polyoler og polyisocyanater. Disse midler eller blandinger kan herdes ved anvendelse av en gassformig katalysator. Bindemidlene er istand til å binde sand og andre støpeaggregater under dannelse av former eller kjerner for støping av lettmetaller, spesielt aluminium. Kjernene og formene fremstilt under anvendelse av disse bindemidler oppviser en overlegen sammenfallbarhet eller tømmingsevne når de anvendes ved lave støpetemperaturer.

Urethankaldboksbindemidler for anvendelse ved binding

av aggregater som er nyttige for støpekjerner og -former, er kjente. I US patentskrift nr. 3409579 er et eksempel på et slikt kaldboksbindemiddel og bruk av dette for fremstilling av kjerner og former for støperiformål beskrevet.

Et kaldboksbindemiddelsystem for støperiformer er beskrevet heri med en aminpolyol som en bestanddel av bindemidlet. Det antas at bruken av én aminpolyol i et kaldbokssystem er som sådan et fremskritt innen området støpebindemidler.

Dessuten er ikke-brennende urethanbindemidler for anvendelse ved binding av aggregater som er nyttige som støpe-kjerner og -former, kjente. I US patentskrift 3676392 er gitt et eksempel på et slikt ikke-brennende bindemiddel og bruk av dette for fremstilling av kjerner og former for anvendelse i støperier.

Urethanbindemidler fremstilt ved å kombinere en alifatisk aminpolyol med et polyisocyanat er blitt beskrevet i japansk patent 684534 og i japansk patentsøknad 49-10569. Slike bindemidler som er beskrevet i de to ovennevnte japanske referanser, er dessuten blitt spesifikt beskrevet for anvendelse som støpebindemidler. Disse japanske referanser tilskriver former og kjerner fremstilt under anvendelse av hovedpolyol/ polyisocyanatbindemidlet æren for utmerket tømming eller sammenfallbarhet. Det forekommer ingen lære i de japanske referanser angående bruk av et på aminpolyol basert urethanbindemiddel for støping av lettmetaller.

Dfen foreliggende oppfinnelse er delvis basert på amino-polyolers autokatalytiske art. Et ikke-brennende ("no bake") bindemiddelsystem for anvendelse i støpeformer er her beskrevet og kan være et tokomponentsystem istedenfor et typisk urethan-ikke-brennende-system hvori minst tre komponenter anvendes.

Selv om den autokatalytiske egenskap representerer et betydelig teknisk fremskritt, er den foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til et slikt system, men kan også for visse utførelsesformers vedkommende omfatte en innarbeidet katalysator.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter også et annet meget viktig særtrekk. Et lenge følt behov innen støpeindustrien har vært å skaffe et ikke-brennende og et kaldkassebindemiddel for fremstilling av støpestykker av lettmetaller, som aluminium og magnesium. De kjente ikke-brennende og kaldkassebindemidler var ikke istand til å gi kjerner og former for støping av disse lettmetaller og med de nødvendige kjerne- og formegenskaper og dessuten god tømmingsevne. Når det anvendes tilstrekkelig bindemiddel til å oppnå en tilstrekkelig styrke og slitasjefasthet, vil kjernene og formene ikke lett brytes ned ved støpe-temperaturene for lettmetaller. Dette innebærer at slike kjerner og former hadde en dårlig tømmingsevne. Et foreliggende problem har vært å skaffe et bindemiddel som på den ene side gir sterke, ikke-skjøre kjerner og former og som på den annen side brytes lett ned ved støpetemperaturen for aluminium og magnesium slik at de lett kan tømmes.

Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at et urethanbindemiddel dannet i form av reaksjonsproduktet mellom et polymert isocyanat og en aminbasert polyol kan anvendes for fremstilling av kjerner og former. Bindemidlet kan herdes hurtig under anvendelse av en gassformig tertiær aminkatalysator. Det har vist seg at en polyol som er reaksjonsproduktet mellom en aminforbindelse og et alkylenoxyd, kan kombineres med et polymert isocyanat for fremstilling av et ikke-brennende eller et kaldkassebindemiddel som når det blandes med sand eller andre egnede aggregater for anvendelse i støperier og herdes, danner kjerner og former som har utmerkede arbeidsegenskaper, dvs. styrke, slitasjefasthet og uskjørhet. Disse egenskaper er kombinert med utmerket tømmingsevne når de anvendes ved støping av ikke-jernmetaller. Denne kombinasjon av gode arbeidsegenskaper og en utmerket tømmingsevne er spesielt viktig og sær-preget når bindemidlet anvendes for fremstilling av kjerner som skal brukes ved lavtemperaturstøping. En katalysator kan anvendes for å herde komponentene i bindemiddelsystemet. Egnede katalysatorer for kaldkassebindemidlet er gassformige tertiære aminer eller aminer som kan innføres i form av en damp. Trimethylamin, dimethylethylamin og triethylamin er foretrukne katalysatorer. En katalysator er ikke nødvendigvis en komponent i det ikke-brennende bindemiddelsystem. Egnede katalysatorer kan imidlertid anvendes i det ikke-brennende bindemiddel og er foretrukne sammen med visse aminpolyoler dersom en hurtig herding er nødvendig.

Harpiksmaterialene for den herdede blanding anvendt ifølge oppfinnelsen finner anvendelse i forbindelse med et to-delt materiale eller system. Den første del utgjøres av amino-polyolen og den annen del av polyisocyanatet. Begge deler foreligger i flytende form og i alminnelighet som oppløsninger i organiske oppløsningsmidler. Når de anvendes, dvs. når urethan-bindemidlet dannes, kombineres aminpolyoldelen og polyisocyanat-delen og anvendes for det beregnede formål. Når bindemidlene anvendes for kjerner og former, foretrekkes det først.å blande én del med et støpeaggregatmateriale, som sand. Derefter til-settes den annen del eller komponent, og efter at det er blitt oppnådd en jevn fordeling av bindemidlet på aggregatet, dannes den erholdte støpeblanding eller formes til den ønskede form. Det formede produkt kan straks settes tilside og vil herde under dannelse av en kjerne eller form ved værelsetemperatur. Bindemidlene som anvendes er i alminnelighet i en viss grad autokatalytiske. Dette innebærer at straks aminpolyolen og isocyanatet er blitt kombinert, vil polyolens reaktivitet overfor isocyanatet være slik at reaksjonen vil forløpe hurtig nok til at en katalysator ikke vil være nødvendig. Aminpoly-olens og polyisocyanatets reaktivitet overfor hverandre er avhengig av polyolens reaktivitet. Det formede produkt kan også herdes under dannelse av en kjerne eller form ved å bringe det formede produkt i kontakt med en gassformig katalysator.

Til tross for den kjensgjerning at de her anvendte bindemidler er autokatalytiske, kan flytende aminkatalysatorer °9 metalliske i katalysatorer som er kjente innen urethanteknologien, anvendes fo de ikke-brennende bindemidler. Det bør bemerkes at i enkelte tilfeller vil bruk av en katalysator sammen mi aminpolyol- og polyisocyanatkomponentene være gunstig og foretrukket. Ved val.g av en egnet katalysator kan betingelsene for kjernefremstillingsprosessen, f.eks. bearbeidingstiden og tøm-mingstiden, reguleres efter ønske. I kommersiell praksis be-høver det ikke å være nødvendig å anvende en katalysator sammen med visse polyoler for å oppnå de ønskede produksjonshastigheter.

Gassformige aminkatalysatorer som er kjente innen kaldkasse-teknologien, kan også anvendes. Det virkelige herdetrinn kan oppnås ved å suspendere et tertiært amin i en inert gasstrøm og å lede gasstrømmen som inneholder det tertiære amin, med tilstrekke: trykk til at gassen vil trenge gjennom den formede gjenstand^jen-nom formen inntil harpiksen er blitt herdet. Bindemidlene som her anvendes krever usedvanlig korte herdetider for å gi aksepter-bar strekkfasthet som er en egenskap av meget stor kommersiell be-tydning. Optimale herdetider kan lett fastslås ved hjelp av fors? Da bare katalytiske konsentrasjoner av det tertiære amin er nød-vendige for å oppnå herding, vil en meget fortynnet strøm i alminnelighet være tilstrekkelig til å oppnå herdingen. Overskudd konsentrasjoner av det tertiære amin utover den konsentrasjon som er nødvendig for å forårsake herding, er imidlertid ikke skadelige for det erholdte herdede produkt. Strømmer av inert gass, f.eks. luft, carbondioxyd eller nitrogen, inneholdende 0,01-20 volum%

tertiært amin kan anvendes. Gassformige tertiære aminer kan som regel ledes gjennom formen som sådanne eller i fortynnet tilstand. Egnede tertiære aminer er gassformige tertiære aminer som trimethylamin. Tertiære aminer som under normale betingelser er væsker, som triethylamin, er imidlertid like egnede dersom de foreligger i forflyktiget tilstand eller suspendert i et gassformig medium og ledes gjennom formen. Selv om ammoniakk, primære aminer og sekundære aminer oppviser en viss aktivitet ved at de forårsaker en reaksjon ved værelsetemperatur, er de betraktelig dårligere sammenlignet med de tertiære aminer. Funksjonelt substituerte aminer, som dimethylethylanolamin, er

blant de tertiære aminer som ifølge oppfinnelsen kan anvendes som herdemidler. Funksjonelle grupper som ikke innvirker uheldig på virkningen av det tertiære amin, er hydroxylgrupper, alkoxy-grupper, amino- og alkylaminogrupper, ketoxygrupper eller thio-grupper etc.

De aminpolyoler som anvendes for å danne urethanbinde-midlene for anvendelsen ifølge oppfinnelsen, fremstilles vanlig-vis i form av reaksjonsproduktet mellom et alkylenoxyd og en aminforbindelse. Når betegnelsen "aminpolyol" her er anvendt, er det dermed ment å betegne slike reaksjonsprodukter, men uten at disse skal være begrenset til å være blitt fremstilt ved hjelp av en slik syntesemetode. I alminnelighet vil enhver polyol som inneholder minst én eller flere tertiære amingrupper falle inn under begrepet "aminpolyol". De alkylenoxyder som anvendes for å fremstille aminpolyolene er fortrinnsvis ethylenoxyd og propylenoxyd. Det synes imidlertid mulig også å anvende andre alkylenoxyder. Antall mol alkylenoxyd pr. mol aminforbindelse kan variere sterkt. Det antas at alkoxyleringsgraden ikke fratar den erholdte aminpolyol dens evne til å virke som bindemiddel.

Aminforbindelsene som reagerer med alkylenoxyder under dannelse av aminpolyolene som kan anvendes i bindemidlene/ omfatter ammoniakk og mono- og polyaminoforbindelser med primære og sekundære aminonitrogenatomer. Spesielle eksempler på slike aminforbindelser omfatter alifatiske aminer, som primære alkylaminer, ethylendiamin, diethylentriamin og triethylentetra-min, cycloalifatiske aminer, aromatiske aminer som o-, m- og p-fenylendiaminer, eller anilin/formaldehydharpikser eller lignende aminer. Blandinger av de ovenfor angitte aminpolyoler kan også anvendes. Dessuten kan en blanding av aminpolyoler med andre polyoler, dvs. ikke-aminpolyoler, være anvendbar. Det antas generelt at aminholdige forbindelser er anvendbare for de her anvendte bindemidler, efter at de aminholdige forbindelser er blitt alkoxylert under dannelse av en polyol med to eller flere reaktive hydroxylgrupper.

Typen av den anvendte polyolkomponent innvirker på betingelsene ved kjernefremstillingsprosessen. Ved en kaldkasse-prosess, dvs. en prosess hvor sanden som er belagt med harpiks herdes ved å gasses med en aminkatalysator, er anvendbarhetstiden en viktig egenskap ved bindemidlet. Anvendbarhetstiden som svarer til arbeidstiden for et ikke-brenningssystem, er den tid under hvilken den harpiksbelagte sand kan anvendes. Efter at et bindemiddel er blitt fordelt på et aggregat, begynner bindemidlet å reagere. Efter en viss tid har denne reaksjon funnet sted i en slik grad at den harpiksbelagte sand ikke lenger kan anvendes. Den med bindemidlet belagte sand sies da å være "shot". Efter at sanden er blitt belagt med harpiks, er den tid som går med før sandblandingen er "shot", sandens anvendbarhetstid for et kaldkassesystem. Det har vist seg at ved anvendelse av aminpolyoler som er blitt initiert med aromatiske forbindelser,fås en over-raskende økning i anvendbarhetstiden for den harpiksbelagte sand. Dette uventede resultat er en stor fordel og betraktes som viktig.

Som nevnt ovenfor har det vist seg at det er gunstig

å blande en aminpolyol med en annen polyol eller en polyhydroxy-forbindelse som er istand til å reagere med et polyisocyanat. Denne gunstige virkning gir seg spesielt godt til kjenne ved de styrker som fås efter at bindemidlet er blitt utsatt for katalysatoren efter å ha blitt fjernet fra kassen. Spesielt foretrukne er hydroxyholdige fenoliske harpikser ifølge US patentskrift nr. 3485797 og som innen støperiindustrien er kjent som PEP-harpikser.

Den annen komponent av det nye bindemiddel-

materiale omfatter et alifatisk, cycloalifatisk eller aromatisk polyisocyanat fortrinnsvis med 2-5 isocyanatgrupper. Om ønsket kan blandinger av polyisocyanater anvendes. Isocyanatforpolymerer dannet ved å reagere et overskudd av polyisocyanat med en fler-

verdig alkohol, f.eks. en forpolymer av toluendiisocyanat og ethylenglycol, kan også anvendes. Egnede polyisocyanater om-

fatter de alifatiske polyisocyanater som hexamethylendiisocyanat, alicycliske polyisocyanater som 4,4'-dicyclohexylmethandiisocyanater, og aromatiske polyisocyanater som 2,4- og 2,6-toluendiisocyanat, difenylmethandiisocyanat eller dimethylderivatene derav. Ytter-ligere eksempler på egnede polyisocyanater er 1,5-nafthalendi-isocyanat, trifenylmethantriisocyanat, xylylendiisocyanat eller methylderivatene derav, polymethylenpolyfenylisocyanater eller methylderivatene derav, klorfenylen-2,4-diisocyanat eller lignende polyisocyanater. Selv om alle polyisocyanater reagerer med aminpolyolen under dannelse av en tverrbundet polymerstruktur, er de foretrukne polyisocyanater aromatiske polyisocyanater, og spesielt difenylmethandiisocyanat, trifenylmethantriisocyanat eller blandinger derav.

Polyisocyanatet anvendes i alminnelighet i tilnærmet

den støkiometriske mengde, dvs. i en konsentrasjon som er tilstrekkelig til å forårsake at aminpolyolen herder. Det er imidlertid mulig å avvike fra denne mengde innen visse grenser, og i enkelte tilfeller vil dette kunne føre til fordeler. Polyisocyanatet anvendes i alminnelighet i en mengde av 10-500 vekt%, basert på vekten av aminpolyolen. Fortrinnsvis anvendes 20-300 vekt% polyisocyanat, på samme basis. Polyisocyanatet anvendes i flytende form. Flytende polyisocyanater kan anvendes i fortynnet tilstand. Faste polyisocyanater eller polyisocyanater med høy viskositet anvendes i form av oppløsninger i organiske oppløs-ningsmidler, idet oppløsningsmidlet er tilstede i en- mengde av opp til 80 vekt% av oppløsningen.

Selv om oppløsningsmidlet som anvendes sammen med aminpolyolen eller polyisocyanatet eller med begge' komponenter ikke i vesentlig grad tar del i reaksjonen mellom isocyanatet og aminpolyolen, kan det påvirke reaksjonen. Forskjellen i polaritet mellom polyisocyanatet og aminpolyolen begrenser således valget av oppløsningsmidler hvori begge komponenter er forenlige. En slik forenlighet er nødvendig for å oppnå en fullstendig reaksjon og herding av bindemiddelmaterialene. Polare

oppløsningsmidler av den protiske eller aprotiske type er gode opp-løsningsmidler for aminpolyolen. Det foretrekkes derfor å anvende oppløsningsmidler eller kombinasjoner av oppløsningsmidler hvori

oppløsningsmidlet eller oppløsningsmidlene for polyolen og for polyisocyanatet er forenlige efter blanding. Foruten oppløsnings-midlenes forenlighet med polyolen eller polyisocyanatet velges oppløsningsmidlene slik at det fås en lav viskositet, liten lukt,

et høyt kokepunkt og inerthet. Eksempler på slike oppløsnings-midler er benzen, toluen, xylen, ethylenbenzen eller blandinger derav. Foretrukne aromatiske oppløsningsmidler er oppløsnings-midler eller blandinger derav med et høyt aromatinnhold og med et kokepunkt innen området 137-385°C. De polare oppløsningsmidler bør ikke være ekstremt polare slik at de blir uforenlige når de anvendes sammen med det aromatiske oppløsningsmiddel. Egnede polare oppløsningsmidler er som regel slike som innen den angjeldende teknikk er blitt klassifisert som koplingsoppløsningsmidler, og omfatter furfural, "Cellosolve", glycoldiacetat, butyl-"Cellosolve"-acetat, isoforon eller lignende polare oppløsningsmidler. Det er også mulig at enkelte reaktive polyoler kan anvendes som oppløsnings-middel. Det bør dessuten bemerkes at vann har vist seg å være et egnet oppløsningsmiddel for aminpolyolen under visse betingelser.

Bindemiddelkomponentene kombineres og blandes derefter med sand eller et lignende aggregat for støpeformål under dannelse av blandingen for anvendelse i støperiet, eller blandingen

kan dannes ved i rekkefølge å blande

komponentene med aggregatet. Metoder for å fordele bindemidlet på aggregatpartiklene er velkjente for fagmannen. Bindemidlet kan eventuelt inneholde andre bestanddeler, som jernoxyd,

malte linfibre, trekornsorter, bek, mel av ildfaste materialer eller lignende bestanddeler. Aggregatet, f.eks. sand, utgjør som regel hovedbestanddelen og bindemiddelandelen en forholdsvis mindre mengde. Selv om den anvendte sand fortrinnsvis er tørr sand, kan en del fuktighet tolereres. Dette gjelder spesielt dersom det anvendte oppløsningsmiddel ikke er blandbart med vann eller dersom et overskudd av det for herdingen nødvendige polyisocyanat anvendes, da et slikt overskudd av polyisocyanat vil reagere med vannet, og vann er et nyttig oppløsningsmiddel for aminpolyolen.

Som angitt ovenfor anses den utmerkede tømmingsevne

eller sammenfallbarhet for kjerner fremstilt ved anvendelse av det her beskrevne bindemiddel, å være en betydelig oppdagelse. Bindemidlene nedbrytes lett slik at kjernen kan

skilles fra det støpte metall. For støpestykker med lav tempera-

tur, dvs. under 982°C, har tømmingen vært et vesentlig problem. Ikke-jernmetaller, omfattende aluminium og magnesium, støpes

i alminnelighet ved disse temperaturer. Dersom bindemidlet ikke brytes ned, vil dette føre til store vanskeligheter med å fjerne sanden fra støpestykket. Kjerner med dårlig tømmingsevne eller sammenfallbarhet, dvs. med lav nedbrytning av bindemidlet, krever således mer tid og energi for at sanden skal kunne fjernes fra støpestykket. En anvendelse av de her beskrevne bindemidler fører i en rekke tilfeller til en praktisk talt 100% tømming uten at ekstern energi må tilføres. Tømmingsforbedringen tilskrives tilstedeværelsen av aminpolyolen i bindemidlet. En fag-mann vil forstå at en hvilken som helst kjernes tømmingsevne i noen grad er avhengig av den bindemiddelmengde som er blitt anvendt for å binde sandpartiklene til en sammenhengende form.

Den anvendte prosentuelle mengde bindemiddel, basert på vekten av sanden, er avhengig av de ønskede kjerneegenskaper som er nødvendige for bindemiddelsysternet. Det vil forstås at efter-hvert som bindemiddelmengden i systemet øker, vil en økning av kjernens strekkfasthet i alminnelighet finne sted. Bindemiddelmengden kan derfor varieres innen rimelige grenser for å oppnå de ønskede bruksegenskaper. Et foretrukket mengdeområde for bindemidlet er 0,7-2,5 vekt%, basert på vekten av sanden. Det kan imidlertid være mulig å anvende så lav mengde som 0,5% og en så høy mengde som 10% bindemiddel og fremdeles oppnå egenskaper som er fordelaktige for visse anvendelser. Det er imidlertid også blitt iakttatt at når bindemiddelmengden øker, kan tømningsevnen avta ved de høyere mengder av bindemiddel.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet ved hjelp av de nedenstående eksempler hvori alle deler og alle prosenter er basert på vekt dersom intet annet er angitt.

Eksempel 1

En aminpolyol ble fremstilt ved å propoxylere 1,0 mol ethylendiamin med 4,2 mol propylenoxyd. En oppløsning av aminpolyolen med et faststoffinnhold på 40% ble fremstilt ved å opp-løse polyolen i en aromatisk oppløsningsmiddel som selges under handelsnavnet "Hisol 10". Denne oppløsnings betegnes som del I. En oppløsning av polymert isocyanat med et faststoffinnhold på 7 5% og basert på materialet som selges under handelsnavnet "Mondur MR", ble fremstilt under anvendelse av et aromatisk oppløs-ningsmiddel som også var "Hisol 10". Isocyanatoppløsningen betegnes som del II.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet siliciumdioxydsand, AFSGFN 66) ble fylt i et egnet blandeapparat. Del I ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg ble erholdt.

Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding ble erholdt. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat, nærmere bestemt et lite overskudd, for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt. 1,5% samlet bindemiddelmengde (like mengder av del I og del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol og polyisocyanat ble fylt i en kjernekasse, og standard strekkfasthets±>riketter som er kjent som "hundeben", ble laget. En arbeidstid på 5,5 minutter og en fjernelsestid på 8 minutter ble oppnådd. Strekkfasthetene efter 2, 4

og 24 timer var hhv. 21,1, 26,1 og 27,2 kp/cm<2>.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsunder-søkelser i forbindelse med støpestykker av aluminium. Syv strekkfasthetsbriketter ("hundeben") ble anbragt i en form. Formen om-fattet et innløpssystem. Formen var slik konstruert at den ga hule støpestykker med en metalltykkelse av ca. 6,35 mm på alle sider. En åpning var tatt ut ved den ene ende av støpestykket '

for å fjerne kjernen fra støpestykket. Smeltet aluminium med en temperatur av ca. 704°C og fremstilt fra aluminiumløpeblokker ble tappet i formen. Efter avkjøling i ca. 1 time ble s-tøpestykkene av aluminium brutt bort fra innløpssysternet og fjernet fra formen for tømmingsundersøkelse.

Tømminqsundersøkelser ble utført ved å anbringe et støpestykke i en beholder med en kapasitet på 3,79 liter. Beholderen ble anbragt på en agiteringsinnretning og omtumlet i 2 minutter. Vekten av sandkjernen som ble fjernet fra støpestykket på denne måte, ble sammenlignet med sandkjernens opprinnelige vekt og den prosentuelle tømming beregnet. Sand som var tilbake i støpe-stykket efter den ovenfor beskrevne agitering, ble fjernet ved at den ble avskrapt, og denne sandmengde ble også veid. Sandkjernen som var bundet med det ovenfor beskrevne bindemiddel av aminpolyol-polyisocyanat, falt sammen og strømmet ut av aluminiumstøpestykket uten å anvende agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. Tømminqen var 100%.

Eksempler 2- 6

Under anvendelse av de metoder som er beskrevet i eksempel 1, ble "hundeben"-prøvekjerner fremstilt under anvendelse av de komponenter og metoder som er angitt i den nedenstående liste og beskrevet nedenfor. Kjernene ble anvendt for tømmingsunder-søkelser under anvendelse av aluminiumstøpestykker som beskrevet i eksempel 1.

Kjerner fremstilt som beskrevet ovenfor ble iakttatt å falle sammen og strømme ut av støpestykket uten anvendelse av en agiteringsinnretning og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi.

<a>"Upjohn" er en triethanolaminkvalitet, dvs. ethoxylert ammoniakk.

"Quadrol" er en propoxylert ethylendiaminkvalitet med et mol-forhold 4:1.

Eksempel 7

En aromatisk aminpolyol ble fremstilt ved propoxylering av 1 mol m-fenylendiamin med 4,2 mol propylenoxyd. En oppløsning med et tørrstoffinnhold av 40% av den aromatiske aminpolyol ble fremstilt ved å oppløse polyolen i et alifatisk oppløsningsmiddel, nærmere bestemt butyl-"Cellosolve". Denne oppløsning betegnes som del I. En oppløsning av polymert isocyanat med tørrstoffinnhold av 75% og basert på "Mondur MR" ble fremstilt ved anvendelse av et aromatisk oppløsningsmiddel som selges under handelsnavnet "Hisol 10". Isocyanatoppløsningen betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat for fullstendig reaksjon med polyolenshydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet siliciumdioxydsand, AFSGFN 66) ble fylt i et egnet blandeapparat. Del I

ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg ble oppnådd. En urethankatalysator, triethylendiamin som selges under handelsnavnet "Dabco", var innarbeidet i del I. Denne katalysator er en velkjent urethankatalysator. 0,8% katalysator basert på vekten av del I ble anvendt. Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet inntil en homogen sandblanding ble oppnådd. 1,5% samlet bindemiddel (del I og del II), basert på sand, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol, katalysator og polyisocyanat ble fylt i en kjernekasse, og standard strekkprøvings-briketter, kjent som "hundeben", ble laget. Det ble oppnådd en arbeidstid på 70 minutter og en fjernelsestid på 110 minutter. Efter 24 timer var strekkfastheten 16,2 kp/cm 2.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømminqsunder-søkelser i forbindelse med aluminiumstøpestykker. Syv strekkfasthetsbriketter ("hundeben") ble anbragt i en form. Formen om-fattet et innløpssystem. Formen var laget for å gi hule støpe-stykker med en metalltykkelse av 6,35 mm på alle sider. Den ene av støpestykkets ender var forsynt med en åpning for å fjerne kjernen fra støpestykket. Smeltet aluminium med en temperatur av ca. 704°C og fremstilt fra aluminiumstøpeblokker ble tappet i formen. Efter avkjøling i ca. 1 time ble aluminiumstøpestykkene brutt bort fra innløpssystemet og fjernet fra formen for å utsettes for en tømmingsundersøkelse-*-

Tømmingsundersøkelsene utføres ved å anbrinae et støpestykke i en beholder med en kapasitet på 3,7 9 liter. Beholderen anbringes på en agiteringsinnretning og omtumles i 2 minutter. Vekten av sandkjernen som fjernes fra støpestykket på denne måte, sammenlignes med den opprinnelige vekt av sandkjernen, og en prosentuell tømming beregnes. Sand som er tilbake i støpe-stykket efter den ovenfor beskrevne agitering, fjernes ved av-skraping og blir også veid. Sandkjernen som var bundet med det ovenfor beskrevne bindemiddel av aminpolyol-polyisocyanat-katalysator, falt sammen og fløt ut fra aluminiumstøpestykket uten anvendelse av agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. Tømmmngen var 100%.

Eksempler 8- 11

Under anvendelse av de metoder som er beskrevet i eksempel 7, ble "hundeben"-prøvekjerner fremstilt under anvendelse av de komponenter og metoder som er beskrevet nedenfor. Kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser under anvendelse av aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 7.

Kjerner fremstilt som beskrevet ovenfor ble iakttatt å falle sammen og flyte ut fra støpestykket uten anvendelse av en agiteringsinnretning og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi.

(1) 50% fenylpropylpyridin og 50% av et lithiumsalt av en carboxyl-syre <c>"Pluracol 767" er et handelsnavn for en propoxylert aromatisk

aminbasert polyol.

"Pluracol 795" er et handelsnavn for en ethoxylert aromatisk

aminbasert polyol,

e en blanding av "Hisol 10" og kerosen.

Eksempel 12

En aromatisk aminpolyol ble fremstilt ved å propoxylere

1 mol o-fenylendiamin med 4,2 mol propylenoxyd. En oppløsning av den aromatiske aminpolyol med et tørrstoffinnhold av 40% ble fremstilt ved å oppløse polyolen i isoforon. Denne oppløsning betegnes som del I. Et polymert isocyanat, "Mondur MR", betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet siliciumdioxydsand, AFSGFN 66) ble fylt i et egnet blandeapparat. Del I ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg ble oppnådd. En 33%-ig oppløsning i dipropylenglycol av en urethankatalysator, nærmere bestemt triethylendiamin som er tilgjengelig i handelen under handelsnavnet "Dabco", var innarbeidet i del I. Katalysatoren er en velkjent urethankatalysator. 1,0% katalysator ble anvendt, basert på vekten av del I. Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding ble oppnådd. 1,5% samlet bindemiddel (55% del I og- 45% del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol, katalysator og polyisocyanat ble fylt i en kjernekasse, og standard strekkfasthetsbriketter som er kjente som "hundeben", ble laget. Det ble oppnådd en arbeidstid på 9 minutter og en fjernelsestid på 20 minutter. Strekkfast-

heten efter 2 timer og 24 timer var hhv. 20,5 og 22,0 kp/cm 2.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser

i forbindelse med aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 7. Tømmingen var 100% uten å anvende agiteringsinnretningen og uten til-førsel av ekstern mekanisk energi.

Eksempler 13- 15

Ved anvendelse av de i eksempel 12 beskrevne metoder ble "hundeben"-prøvekjerner fremstilt under anvendelse av de nedenfor beskrevne komponenter og metoder. Kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser i forbindelse med aluminiumprøvestykker, som beskrevet i eksempel 12.

(X) en blanding av butyl-"Cellosolve"-acetat (40%) og "Hisol 10" (20%).

Kjerner fremstilt som beskrevet ovenfor viste seg å falle sammen og fl^te ut fra støpestykket under anvendelse av en agiteringsinnretning og ved tilførsel av ekstern mekanisk energi.

Eksempel 16

En aminpolyol ble fremstilt ved å propoxylere 1,0 mol m-fenylendiamin med 6,0 mol propylenoxyd. En oppløsning av aminpolyolen med et tørrstoffinnhold av 4 0% ble fremstilt ved å oppløse polyolen i en blanding av oppløsningsmiddel 40% isoforon, 16,5% av et aromatisk oppløsningsmiddel og 3,5% kerosen. Oppløsningen betegnes som del I. En polymer isocyanatoppløsning med tørrstoffinnhold av 75% og basert på "Mondur MR" ble fremstilt under anvendelse av det aromatiske oppløsningsmiddel "Hisol 10". Isocyanatoppløsningen betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet siliciumdioxydsand, AFSGFN 66) ble fylt i egnet blandeapparat. Del I ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg ble oppnådd. Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding ble oppnådd. 1,5% samlet bindemiddel (like mengder av del I og del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol og polyisocyanat ble blåst inn i

et vanlig kjernehulrom eller en kasse for fremstilling av standard strekkfasthetprøvekjerner ("hundeben"). Prøvekjernene ble herdet ved at de ble utsatt for en tertiær aminkatalysator. Aminkatalysatoren som var dimethylethylamin, ble suspendert i carbondioxyd

som er en inert bærergass. Kjernene ble utsatt for aminkatalysatoren i ca. 20 sekunder (gasstid) og ble holdt i kjernekassen i 10 minutter (oppholdstid) før kjernene ble fjernet fra kassen. Strekkfasthetene i kp/cm 2 var 1,8 ut fra kassen, 5,1 efter 1 time og 9,5 efter 24 timer.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser

sammen med aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 12. Sandkjernen som var bundet med aminpolyol-polyisocyanatbinde-

midlet beskrevet ovenfor falt sammen og fløt ut fra aluminiumstøpe-stykket uten bruk av agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. Tømmingen var 100%.

Eksempler 17- 21

Under anvendelse av metodene beskrevet i eksempel 16 ble prøve-kjerner fremstilt og undersøkt under anvendelse av de komponenter og metoder som er angitt i den nedenstående liste og beskrevet nedenfor.

Kjerner fremstilt som beskrevet ovenfor viste seg å falle sammen og flyte ut fra støpestykket uten bruk av en agiteringsinnretning og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. (1) en blanding av isoforon (40%) , aromatisk oppløsningsmidler (16,5%), og kerosen (3,5%) (2) en blanding av et aromatisk oppløsningsmiddel som selges under handelsnavnet "Texaco Solvent 7545" (19%), og kerosen (6%).

Eksempel 22

En aminpolyol ble fremstilt ved å propoxylere 1,0 mol m-fenylendiamin med 8,0 mol propylenoxyd. En fenolisk polyol som selges under handelsnavnet "PEP"-harpiks, ble tilsatt til aminpolyolen for dannelsen av en polyolblanding. Forholdet mellom o-aminpolyol og ikke-aminpolyol var 2:1. En oppløsning av polyolblandingen med 60% tørrstoff ble fremstilt ved å oppløse polyolblandingen i isoforonoppløsninsmiddel. Denne oppløsning betegnes som del I. En oppløsning av polymert isocyanat med tørrstoffinnhold av 75%

og basert på "Mondur MR" ble fremstilt under anvendelse av en opp-løsningsmiddelblanding bestående av 19% "Texaco 7545", et aromatisk oppløsningsmiddel, og 6% kerosen. Isocyanatoppløsningen betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet sand, AFS3FN 66) ble fylt i et egnet blandeapparat. Del I ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg var blitt oppnådd. Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding var blitt oppnådd. 1,5% samlet bindemiddel (44% av del I og 56% av del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol og polyisocyanat ble blåst inn i

et vanlig kjernehulrom eller -kasse for fremstilling av standard strekkfasthetbriketteprøvekjerner ("hundeben"). Hundebenprøve-kjernene ble herdet ved at de ble utsatt for en tertiær aminkatalysator. Aminkatalysatoren som var dimethylethylamin, var suspendert i carbondioxyd som er en inert bærergass. Kjernene ble utsatt for aminkatalysatoren i ca. 5 sekunder (gasstid) og ble holdt i kjernekassen i 1 minutt (oppholdstid) før de ble fjernet fra kassen. Strekkfasthetene i kp/cm 2 var 4,1 straks efter at kjernene var blitt fjernet fra kassen, 14,1 efter 1 time og 14,5

på det tidspunkt støpingen ble foretatt.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser forbindelse med aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 12. Sandkjernen som var bundet med det ovenfor beskrevne aminpolyol-polyisocyanatbindemiddel falt sammen og strømmet ut fra aluminiumstøpestykket uten anvendelse av agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. Tømmingen var 100%.

Eksempler 23 og 24

"'"En aminbasert polyol som antas å være ethoxylert og aromatisk.

Sandkjernen som var bundet med aminpolyolen erholdt ved propoxylering av "Curithane 103", en anilinformaldehydharpiks, falt sammen og strømmet ut fra aluminiumstøpestykket uten å anvende agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern energi. Samd.kjernen som var basert på "Pluracol 735", ble omtumlet for å oppnå den angitte utrystingsgrad.

Eksempel 25

En aminpolyol ble fremstilt ved å propoxylere 1,0 mol ethylendiamin med 8,0 mol propylenoxyd. En oppløsning av aminpolyolen med et tørrstoffinnhold av 50% ble fremstilt ved å oppløse polyolen i en oppløsningsmiddelblanding av 30% isoforon, 16,5% av et aromatisk oppløsningsmiddel og 3,5% kerosen. Denne oppløsning betegnes som del I. En oppløsning av et polymert isocyanat og med et tørrstoffinnhold av 75% og basert på "MondurMR" ble fremstilt under anvendelse av et aromatisk oppløsningsmiddel, "Texaco 7545"

(19%), og kerosen (6%). Isocyanatoppløsningen betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde av polyisocyanatet for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket, finkornet siliciumdioxydsand, AFSGFN 66) ble fylt i et egnet biandeapparat. Del I ble blandefc'med sanden inntil et jevnt belegg ble oppnådd. Del II

ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding ble oppnådd. 1,5% samlet bindemiddel (lik.e mengder av del I og del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol og polyisocyanat ble blåst inn i

et vanlig kjernehulrom eller -kasse for fremstilling av standard strekkfasthetbrikettprøvekjerner ("hundeben"). Hundebenprøve-kjernene ble herdet ved at de ble utsatt for en tertiær aminkatalysator som var trimethylamin. Kjernene ble utsatt for aminkatalysatoren i ca. 10 sekunder (gasstid) og ble holdt i kjernekassen i 5 minutter (oppholdstid) før kjernene ble fjernet fra kassen. Strekkfastheten i kp/cm 2 var 15 minutter efter gassingen 5,6 og 9,5 efter 24 timer.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser sammen med aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 12. Sandkjernen som var bundet med det ovenfor beskrevne aminpolyol-polyisocyanatbindemiddel, falt sammen og strømmet ut fra aluminium-støpestykket uten å bruke agiteringsinnretningen og uten tilførsel av ekstern mekanisk energi. Tømmingen var 100%

Eksempel 26

En oppløsning av fenolisk polyol som selges under handels-

navnet "PEP" harpiks^ed et tørrstof f innhold av 58,5% ble frem-

stilt ved å oppløse polyolen i "Hisol 10". Denne oppløsning betegnes som del I. En oppløsning av et polymert isocyanat med et tørrstoffinnhold av 75% og basert på "MondurMR" ble fremstilt under anvendelse av en oppløsningsmiddelblanding bestående av 19%

"Texaco 7545", et aromatisk oppløsningsmiddel, og 6% kerosen. Isocyanatoppløsningen betegnes som del II. En tilnærmet støkiometrisk mengde polyisocyanat for fullstendig omsetning med polyolens hydroxylgrupper ble anvendt.

"Wedron 5010" sand (vasket og tørket,finkornet sand, AFSGFN 66) ble fylt i et egnet blandeapparat. Del I ble blandet med sanden inntil et jevnt belegg ble oppnådd. Del II ble tilsatt til den belagte sand og blandet med denne inntil en homogen sandblanding ble oppnådd. 1,8% samlet bindemiddel (like mengder av del I og av del II), basert på vekten av sanden, ble anvendt.

Blandingen av sand, polyol og polyisocyanat ble blåst inn i

et vanlig kjerneformhulrom eller -kasse for fremstilling av standard strekkfasthetsbrikettprøvekjerner ("hundeben"). Hunde-benprøvekjernene ble herdet ved at de ble utsatt for en tertiær aminkatalysator. Denne som var dimethylethylamin, var suspen-

dert i carbondioxyd som er en inert bærergass. Kjernene ble utsatt for aminkatalysatoren i ca. 1 sekund (gasstid) og ble straks tatt ut av kjernekassen. Strekkfasthetene i kp/cm var 12,8 straks efter (1 minutt) at de var fjernet fra kassen, 15,8

efter 4 timer og 20,9 efter 20 timer.

"Hundeben"-kjernene ble anvendt for tømmingsundersøkelser

i forbindelse med aluminiumstøpestykker, som beskrevet i eksempel 1<2.> Sandkjernen som var bundet med bindemidlet av fenolisk harpiks-polyisocyanat beskrevet ovenfor var ikke tømt ut efter agiteringen. Tømmingen var dermed 0%. En sammenligning av dette eksempel med de tidligere eksempler viser de fordeler som oppnås hva gjelder tømming når en aminpolyol anvendes for et kaldkassesystem, i forhold til andre polyoler som anvendes for et kaldkassesystem når lavtemperaturstøpestykker fremstilles.

Den foreliggende oppfinnelse angår således anvendelse av en støpeform av en herdet blanding hvori inngår et bindemiddel som i herdet tilstand gir støpeformer, f.eks. kjerner, som efter støping av lettmetaller lett lar seg frigjøre fra støpe-godset ved tømming på grunn av de utmerkede tømmingsegenskaper som bindemidlet gir de dermed fremstilte støpeformer. Disse er på sin side meget fordelaktige for anvendelse ved støping av hule, lette brukskunst- eller kulturgjenstander på grunn av de utmerkede tømmingsegenskaper som kan tilskrives det beskrevne bindemiddel.

Claims (18)

1. Anvendelse av en støpeform av en herdet blanding, som eventuelt er blitt herdet ved hjelp av en prosess som ikke er en brenningsprosess, av et aggregat, et polyisocyanat og en aminpolyol, hvor aggregatet utgjør minst 90 vekt% av blandingen, for støping av lettmetaller ved temperaturer under 9 8 2°C.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor blandingen dessuten inneholder en katalysator for dannelse av urethan.

3. Anvendelse ifølge krav 1 eller 2, hvor polyisocyanat anvendes i en mengde av 20-300 vekt%, basert på vekten av aminpolyolen, og at det anvendes en samlet mengde av polyisocyanat og aminopolyol av 0,7-2,5 vekt% av aggregatet.

4. Anvendelse ifølge krav 1-3, hvor det som den nevnte aminpolyol anvendes en aminpolyol som innbefatter minst én forbindelse bestående av triethanolamin eller et reaksjonsprodukt av propylenoxyd med et amin bestående av diethylentriamin, triethylentetraamin eller ethylendiamin, eller blandinger derav.

5. Anvendelse ifølge krav 2-4, hvor det som katalysator anvendes triethylendiamin.

6. Anvendelse ifølge krav 1-5, hvor det som aggregat anvendes tørket sand.

7. Anvendelse ifølge krav 1-3 eller 5-6, hvor det som aminpolyol anvendes et reaksjonsprodukt av en aminforbindelse og et alkylenoxyd.

8. Anvendelse ifølge krav 7, hvor det som aminforbindelse anvendes ammoniakk.

9. Anvendelse ifølge krav 7, hvor det som aminforbindelse anvendes et aromatisk amin.

10. Anvendelse ifølge krav 7, hvor det som aminforbindelse anvendes et alifatisk amin.

11. Anvendelse ifølge krav 7, hvor det som alkylenoxyd anvendes propylenoxyd.

12. Anvendelse ifølge krav 7, hvor det som alkylenoxyd anvendes ethylenoxyd.

13. Anvendelse ifølge krav 1-12, hvor polyisocyanatet anvendes i form av en oppløsning i et organisk oppløsnings-middel .

14. Anvendelse ifølge krav 1-13, hvor aminpolyolen anvendes i form av en oppløsning i et organisk oppløsningsmiddel.

15. Anvendelse ifølge krav 1-13, hvor aminpolyolen anvendes i form av en oppløsning i vann.

16. Anvendelse ifølge krav 1-15, hvor det som den nevnte polyol anvendes en polyol som i det vesentlige består av en aminpolyol og en fenolisk harpiks.

17. Anvendelse ifølge krav 1-15, hvor det som den nevnte polyol anvendes en polyol som omfatter en aminpolyol og en ikke-aromatisk hydroxyforbindelse.

18. Anvendelse ifølge krav 1-17, hvor aluminium støpes.