NO180331B - Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores - Google Patents

Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores Download PDF

Info

Publication number
NO180331B
NO180331B NO894792A NO894792A NO180331B NO 180331 B NO180331 B NO 180331B NO 894792 A NO894792 A NO 894792A NO 894792 A NO894792 A NO 894792A NO 180331 B NO180331 B NO 180331B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
sand
binder
weight
resin
solution
Prior art date
Application number
NO894792A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO180331C (en
NO894792L (en
NO894792D0 (en
Inventor
S Raja Iyer
Calvin K Johnson
Richard C Cooke
Original Assignee
Borden Inc
Acme Resin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from NO891444A external-priority patent/NO180330C/en
Publication of NO894792L publication Critical patent/NO894792L/en
Application filed by Borden Inc, Acme Resin Corp filed Critical Borden Inc
Priority to NO894792A priority Critical patent/NO180331C/en
Publication of NO894792D0 publication Critical patent/NO894792D0/en
Publication of NO180331B publication Critical patent/NO180331B/en
Publication of NO180331C publication Critical patent/NO180331C/en

Links

Landscapes

  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører en rå-satsblanding for anvendelse ved fremstilling av støperiformer og -kjerner, og den er karakterisert ved at den omfatter en blanding av (a) sand, hvor sanden omfatter minst 40 vekt% gjenvunnet sand og hvor den gjenvunne sand inneholder en alkalisk harpiksbinde-middelrest, idet resten blir etterlatt på overflatene av den gjenvunne sand etter at den på forhånd er avbundet som et formlegeme ved hjelp av en esterherdet alkalisk fenolharpiks og gjenvunnet fra formlegemet i form av frittstrømmende sandgranuler, (b) et bindemiddel som omfatter en vandig løsning av en alkalisk fenolharpiks som er herdbar ved omgivelsestemperatur med et esterherdemiddel valgt fra gruppen som består av laktoner, organiske karbonater, karboksylsyreestere og blandinger derav, hvor løsningen har et faststoffinnhold i området The invention relates to a raw batch mixture for use in the production of casting molds and cores, and it is characterized in that it comprises a mixture of (a) sand, where the sand comprises at least 40% by weight of reclaimed sand and where the reclaimed sand contains an alkaline resin binder -agent residue, the residue being left on the surfaces of the reclaimed sand after it has previously been bound as a mold body by means of an ester-cured alkaline phenolic resin and recovered from the mold body in the form of free-flowing sand granules, (b) a binder comprising an aqueous solution of an alkaline phenolic resin curable at ambient temperature with an ester curing agent selected from the group consisting of lactones, organic carbonates, carboxylic acid esters and mixtures thereof, the solution having a solids content in the range

33-47 vekt%, og 33-47% by weight, and

(c) et herdemiddel som er effektivt til å herde harpiksen i en mengde som er tilstrekkelig til å herde bindemidlet under omgivelsesbetingelser i den ønskede fasong. (c) a curing agent effective to cure the resin in an amount sufficient to cure the binder under ambient conditions into the desired shape.

Ved produksjon av støpeformer og kjerner fra sand hvor det anvendes et herdbart bindemiddel, er resirkulering av sanden noe som er økonomisk viktig å ta i betraktning. In the production of molds and cores from sand where a hardenable binder is used, recycling the sand is something that is economically important to take into account.

Sand-gjenvinning er den fysiske, kjemiske eller termiske behandling av et ildfast-aggregat slik at den kan anvendes om igjen. Ideelt er det intet tap av betydning av dens opprinnelige nyttige egenskaper som kreves for den aktuelle bruk. Sand recycling is the physical, chemical or thermal treatment of a refractory aggregate so that it can be used again. Ideally, there is no significant loss of its original useful properties required for the intended use.

I typiske støperi-operasjoner blir sanden samlet opp etter at et støpestykke er tatt ut fra en tømt form. Denne sand omfatter løse sandkorn, sandagglomerater og klumper av avbundet sand. In typical foundry operations, the sand is collected after a casting is removed from an emptied mold. This sand includes loose sand grains, sand agglomerates and clumps of bound sand.

Alle disse blir nedbrutt ved mekaniske innretninger til fritt-strømmende granuler. Disse granuler siktes slik at det produseres gjenvunnet sand som er ferdig for bruk om igjen. Dette er den enkleste form for sand-gjenvinning. Den gjenvunne sand fra denne prosess har i alminnelighet lag av brente og delvis brente bindemiddelfilmer som fremdeles kleber til den. Mengden av et slikt tilstedeværende organisk lag kan bestemmes ved en tap-på-antennelses (L.0.I)-bestemmelse. All of these are broken down by mechanical devices into free-flowing granules. These granules are sifted so that recycled sand is produced that is ready for use again. This is the simplest form of sand recycling. The reclaimed sand from this process generally has layers of burned and partially burned binder films still adhering to it. The amount of such an organic layer present can be determined by a loss-on-ignition (L.0.I) determination.

Den granulære sand kan forarbeides videre for fjerning av bindemiddel-restlaget enten ad mekanisk vei (sandskrubbere) eller termal vei (en roterende ovn). The granular sand can be further processed to remove the binder residue either mechanically (sand scrubbers) or thermally (a rotary kiln).

Det er således tre behandlinger som er tilgjengelige for gjenvinning av sand. Disse inkluderer mekaniske, våt- og varmebehandlings-prosesser. Den mekaniske behandlingsprosess involverer typisk å utsette sandgranulene for knusing, skrubbing eller andre typer av mekanisk sliping for å tilveiebringe partikler av ønsket størrelse, fjerne bindemiddelrester, tilveiebringe nye sandoverflater og/eller fjerne finstoff. Utstyret og prosessen som anvendes kan være avhengig av den ønskede partikkel-størrelse og jevnhet. There are thus three treatments available for sand recovery. These include mechanical, wet and heat treatment processes. The mechanical treatment process typically involves subjecting the sand granules to crushing, scrubbing or other types of mechanical grinding to provide particles of the desired size, remove binder residues, provide new sand surfaces and/or remove fines. The equipment and process used may depend on the desired particle size and uniformity.

Våtbehandlings-prosessene involverer vasking av sandgranulene med vann, avrenning av vaskevannet og tørking av den vaskede sand. The wet treatment processes involve washing the sand granules with water, draining the wash water and drying the washed sand.

I varmebehandlings-prosesser blir sanden oppvarmet til en temperatur på ca. 120°C eller høyere, slik at bindemiddelresten blir dekomponert eller brent. In heat treatment processes, the sand is heated to a temperature of approx. 120°C or higher, so that the binder residue is decomposed or burned.

De mekaniske behandlingsprosesser og varmebehandlings-prosesser har ikke vist seg særlig effektive med hensyn til å forbedre avbindingsegenskapene til gjenvunnet sand oppnådd fra støperikjerner og -former hvor bindemidlet er en ester-herdet alkalisk fenolharpiks. The mechanical treatment processes and heat treatment processes have not been shown to be particularly effective in improving the setting properties of reclaimed sand obtained from foundry cores and molds where the binder is an ester-cured alkaline phenolic resin.

Det er ønskelig å forsterke avbindingsaffiniteten og evnen hos brukt sand, gjenvunnet fra støperibruk, som er blitt avbundet med en ester-herdet alkalisk fenolharpiks, spesielt en sterkt alkalisk fenolharpiks, i den grad at bruksnivåer for slik gjenvunnet sand kan være så høy som 60% til 80% eller 90% i vekt i påfølgende støperioperasjoner. It is desirable to enhance the debonding affinity and capability of spent sand, recovered from foundry use, which has been debonded with an ester-cured alkaline phenolic resin, particularly a highly alkaline phenolic resin, to the extent that utilization levels for such recovered sand can be as high as 60% to 80% or 90% by weight in subsequent foundry operations.

Løsninger av alkaliske fenolharpikser med faststoffinnhold i området fra 33 til 47 vekt%, basert på vekten av løsningen, gir overlegne avbindingsegenskaper for brukt, gjenvunnet sand, sammenlignet med dem som oppnås ved anvendelse av lignende harpiksbindemiddel-løsninger ved konvensjonelle, høyere faststoffinnhold, og nevnte harpiksløsninger med lavere faststoffinnhold oppnår høyere strekkfastheter for harpiks-avbundne sandartikler slik som støperiformer eller kjerner laget av gjenvunnet sand. Solutions of alkaline phenolic resins with a solids content ranging from 33 to 47% by weight, based on the weight of the solution, provide superior binding properties for used reclaimed sand compared to those obtained using similar resin binder solutions at conventional, higher solids content, and said resin solutions with lower solids content achieve higher tensile strengths for resin-bonded sand articles such as casting molds or cores made from reclaimed sand.

US-patenter 4.474.904 (R.I. 1-1757), 4.468.359 (R.I. 1-1803) og 4.426.467 (R.I. 1-1804) har spesifisert flere trekk ved de respektive alkaliske, ester-herdbare fenolharpiks-bindemidler som ble ansett nødvendig for at de skulle kunne brukes med hell i støperiet, inklusive relativt høye faststoffinnhold, d.v.s. over 50%. U.S. Patents 4,474,904 (R.I. 1-1757), 4,468,359 (R.I. 1-1803) and 4,426,467 (R.I. 1-1804) have specified several features of the respective alkaline ester-curable phenolic resin binders considered necessary for them to be used successfully in the foundry, including relatively high solids contents, i.e. over 50%.

Foreliggende oppfinnelse anvender løsninger av alkaliske fenolharpiks-bindemidler som er herdbare med herdemidler som har esterfunksjonalitet, for avbinding av sand hvorav minst 40 vekt%, og fortrinnsvis 50-100 vekt%, mest foretrukket minst 60 til 80 vekt%, omfatter gjenvunnet sand, f.eks. sand som er gjenvunnet fra støperiformer hvor kappen er trukket av, eller fra kjerner, og gjenvunnet. Oppfinnelsen er nyttig for brukt sand som er blitt gjenvunnet og har "resterende alkalitet" som beskrevet nedenunder. The present invention uses solutions of alkaline phenolic resin binders that can be cured with curing agents that have an ester functionality, for debinding sand of which at least 40% by weight, and preferably 50-100% by weight, most preferably at least 60 to 80% by weight, comprises reclaimed sand, f .ex. sand recovered from foundry molds where the jacket has been pulled off, or from cores, and recovered. The invention is useful for used sand that has been reclaimed and has "residual alkalinity" as described below.

Harpiksbindemiddel-løsningene omfatter fra 33 og opp til 47 vekt% faststoff, basert på vekten av løsning, fortrinnsvis 35 til 45%, og mest foretrukket 38 til 42%. Dette vil si at harpiksbindemiddel-løsningene som er nyttige ved utførelse av foreliggende oppfinnelse har faststoffinnhold på fra 33 til 47% og fortrinnsvis fra 35 til 45%. Faststoffinnholdet bestemmes ved å oppvarme en 1,5 g prøve ved 135°C i 3 timer og så bestemme vekten av resten. Vekten av resten angis som faststoffinnhold. Denne metode for bestemmelse av faststoffinnholdet ble brukt for alle slike bestemmelser som er rapportert i denne beskrivelse. Bindemiddel-løsningene har generelt Brookfield-viskositetsverdier på 15 cP til 150 cP, bestemt ved hjelp av et Brookfield-viskosimeter modell RVF med spindel nr. 1 ved 20 opm og ved 25°C. Disse alkaliske fenolharpiks-bindemidler kan herde ved romtemperatur med herdemidler som har esterfunksjonalitet. The resin binder solutions comprise from 33 and up to 47% solids by weight, based on the weight of solution, preferably 35 to 45%, and most preferably 38 to 42%. This means that the resin binder solutions which are useful in carrying out the present invention have a solids content of from 33 to 47% and preferably from 35 to 45%. The solids content is determined by heating a 1.5 g sample at 135°C for 3 hours and then determining the weight of the residue. The weight of the residue is given as solids content. This method for determining the solids content was used for all such determinations reported in this specification. The binder solutions generally have Brookfield viscosity values of 15 cP to 150 cP, as determined using a Brookfield Viscometer model RVF with No. 1 spindle at 20 rpm and at 25°C. These alkaline phenolic resin binders can cure at room temperature with curing agents having ester functionality.

Det "effektive" faststoffinnhold i bindemiddel-løsningen i rå-satsblandingen i henhold til oppfinnelsen er fra 33 til 47 vekt%, basert på vekten av nevnte løsning. Dette "effektive faststoff"-innhold oppnås ved anvendelse av de beskrevne bindemiddel-løsninger eller ved anvendelse av en mer konsentrert bindemiddel-løsning (d.v.s. én som har et høyere faststoffinnhold enn 33 opp til 47%) med fortynningsvann, når råmaterialblandingen dannes. The "effective" solids content in the binder solution in the raw batch mixture according to the invention is from 33 to 47% by weight, based on the weight of said solution. This "effective solids" content is achieved by using the described binder solutions or by using a more concentrated binder solution (i.e. one having a higher solids content than 33 up to 47%) with dilution water, when the raw material mixture is formed.

Ved anvendelse av rå-satsblandingen i henhold til oppfinnelsen formes den til den ønskede konfigurasjon. Bindemidlet tillates deretter å herde. Fenolharpiksen er som nevnt en alkalisk fenolharpiks, og et herdemiddel med esterfunksjonalitet initierer herding under omgivelsesbetingelser. Alternativt kan en blanding av sand og bindemiddel-løsning gasses med et esterfunksjonelt herdemiddel i damp- eller gass-form, slik at har<p>iksen herder. When using the raw batch mixture according to the invention, it is shaped into the desired configuration. The binder is then allowed to harden. As mentioned, the phenolic resin is an alkaline phenolic resin, and a curing agent with ester functionality initiates curing under ambient conditions. Alternatively, a mixture of sand and binder solution can be gassed with an ester-functional hardener in steam or gas form, so that the resin hardens.

Betegnelsen "gjenvunnet sand" slik den her benyttes, refererer til sand som er blitt formet til en harpiks-avbundet fasong med et alkalisk harpiksbindemiddel, deretter gjenvunnet for bruk om igjen i form av fritt-strømmende sandgranuler. Disse fritt-strømmende granuler har rester av det alkaliske bindemiddel som er festet til overflaten. The term "reclaimed sand" as used herein refers to sand that has been formed into a resin-bonded shape with an alkaline resin binder, then reclaimed for use again in the form of free-flowing sand granules. These free-flowing granules have remnants of the alkaline binder attached to the surface.

Oppfinnelsen ble utviklet for anvendelse sammen med brukt sand som på forhånd var blitt avbundet med et esterherdet alkalisk fenolbindemiddel. Slik på forhånd avbundet sand kan, når den er gjenvunnet, bli brukt omigjen slik den er sammen med et ester-herdbart alkalisk fenolharpiksbindemiddel, men de harpiks-avbundne artikler som således dannes, er generelt karakterisert ved strekkfasthetsverdier som er lavere enn hva som er ønskelig. Dette menes å være forårsaket av nærvær av en rest på de brukte sandkorn. Denne rest synes å bestå av flere forskjellige komponenter, men den som er av betydning med hensyn til å ha innvirkning på strekkfastheten, menes å være et alkalisilikat. Hvis det alkaliske fenolharpiks-bindemiddel som tidligere var benyttet, var en kaliumfenolharpiks, så ville resten omfatte kaliumsilikat. Andre alkaliske silikater menes å bli produsert av andre alkaliske harpikser. The invention was developed for use with used sand that had previously been bound with an ester-cured alkaline phenol binder. Such prebonded sand, when recovered, can be reused as is with an ester-curable alkaline phenolic resin binder, but the resin-bonded articles thus formed are generally characterized by tensile strength values that are lower than desirable . This is believed to be caused by the presence of a residue on the used sand grains. This residue appears to consist of several different components, but the one of importance in terms of having an effect on the tensile strength is believed to be an alkali silicate. If the alkaline phenolic resin binder previously used was a potassium phenolic resin, then the residue would comprise potassium silicate. Other alkaline silicates are believed to be produced from other alkaline resins.

Mens identiteten til resten, som menes å være på overflatene av sandkornene, ikke er kjent med visshet, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et praktisk hjelpemiddel for å anvende gjenvunnet brukt sand med en ester-herdbar alkalisk fenolharpiks for å danne harpiks-avbundne sandfasonger som har akseptable strekkfasthetsverdier, til tross for nærvær av slike rester. Oppfinnelsen viser seg feilaktig å være enkel når den er kjent, men var ikke lett å utvikle: den innebærer anvendelse av ester-herdbare alkaliske fenolharpiks-bindemidler i vandige løsninger ved lavt faststoffinnhold, d.v.s. fra 33 til 47%, fortrinnsvis fra 35 til 45% i vekt. For lettvint henvisning i det følgende refereres den gjenvunne sand, som oppfinnelsen er anvendelig på, til som sand gjenvunnet fra en fasong som tidligere var avbundet med et alkalisk bindemiddel eller som sandgranuler som har rest-alkalitet, eller som sand som på sin overflate har en vann-fjernbar rest. Det menes også at minst en del av resten på overflaten av sanden er alkalisk silikatmateriale. Følgelig kunne den gjenvunne sand også bli referert til som sand som på sin overflate har rester som omfatter et alkalisk silikat. Disse alternative uttrykk for referanse til den gjenvunne sand er passende på grunn av usikkerhet med hensyn til grunnen til de dårlige strekkfastheter som observeres med gjenvunnet, tidligere alkaliharpiks-avbundet sand, selv om det ikke er noen uvisshet angående forbedringen i strekkverdier som oppnås under anvendelse av foreliggende oppfinnelse. While the identity of the residue believed to be on the surfaces of the sand grains is not known with certainty, the present invention provides a practical means of using reclaimed spent sand with an ester-curable alkaline phenolic resin to form resin-bonded sand shapes having acceptable tensile strength values , despite the presence of such residues. The invention is deceptively simple when known, but was not easy to develop: it involves the use of ester-curable alkaline phenolic resin binders in aqueous solutions at low solids, i.e. from 33 to 47%, preferably from 35 to 45% by weight. For easy reference in the following, the reclaimed sand, to which the invention is applicable, is referred to as sand reclaimed from a shape that was previously bound with an alkaline binder or as sand granules that have residual alkalinity, or as sand that has on its surface a water-removable residue. It is also believed that at least part of the residue on the surface of the sand is alkaline silicate material. Accordingly, the reclaimed sand could also be referred to as sand having on its surface residues comprising an alkaline silicate. These alternative terms of reference to the reclaimed sand are appropriate because of uncertainty as to the reason for the poor tensile strengths observed with reclaimed, previously alkali-resin-bonded sand, although there is no uncertainty regarding the improvement in tensile values obtained using present invention.

Gjenvunnet sand kan tillages for anvendelse i utførelse av oppfinnelsen ved mekaniske og varmegjenvinnings-prosesser, slik de nå er kjent på fagområdet. Slike prosesser kan anvendes for å produsere gjenvunne sandgranuler av en størrelse som svarer til en siktfordeling på ca. 25-140, som definert i American Foundrymen Society<*>s Handbook, "Molds and Cores", s. 4.2-4.5. En vibrerende mølle er typisk det mekaniske hjelpemiddel som anvendes for å danne de fritt-strømmende sandgranuler som følger utrysting av den løse sand fra en støpeform. Recycled sand can be prepared for use in carrying out the invention by mechanical and heat recovery processes, as they are now known in the field. Such processes can be used to produce recycled sand granules of a size that corresponds to a sieve distribution of approx. 25-140, as defined in the American Foundrymen Society<*>'s Handbook, "Molds and Cores", pp. 4.2-4.5. A vibrating mill is typically the mechanical aid used to form the free-flowing sand granules that follow the shaking out of the loose sand from a mould.

Støperisand eller andre ildfaste materialer som anvendes ved produksjon av støperiformer og -kjerner er generelt silisium-dioksyd-sand, kvarts, kromitt-sand, zirkonium-sand eller olivin-sand, og kan være strand-sand, innsjø-sand, sand fra sandbanker, men mange andre slike materialer kunne bli anvendt. Casting sand or other refractory materials used in the production of casting forms and cores are generally silicon dioxide sand, quartz, chromite sand, zirconium sand or olivine sand, and can be beach sand, lake sand, sand from sandbanks , but many other such materials could be used.

Det er viktig å identifisere kilden for bindemiddelrestene som er til stede på den gjenvunne sand for å bestemme hva slags gjenvinnings- og påfølgende bruks-prosesser som vil gi de beste resultater. Bindemiddelrester som viser seg å ha en skadelig effekt på affiniteten til gjenvunnet sand for et fenolharpiks-bindemiddel spesielt er de rester som finnes på sand som er brukt i en støpeform eller kjerne avbundet ved ester-herdede alkaliske fenolharpikser påført i en vandig løsning etter metallstøping. Slike bindemidler er ofte blitt herdet med herdemidler som har esterfunksjonalitet, som det her refereres til som "esterherdende midler". Spesifikke eksempler på "esterherdende midler" blir beskrevet mer spesielt nedenunder. Der hvor disse herdemidler anvendes, størkner bindemidlet typisk og herder under omgivelsesbetingelser. It is important to identify the source of the binder residues present on the reclaimed sand in order to determine what kind of recycling and subsequent use processes will give the best results. Binder residues found to have a detrimental effect on the affinity of reclaimed sand for a phenolic resin binder in particular are those residues found on sand used in a mold or core bound by ester-cured alkaline phenolic resins applied in aqueous solution after metal casting. Such binders have often been cured with curing agents having ester functionality, referred to herein as "ester curing agents". Specific examples of "ester curing agents" are described more particularly below. Where these curing agents are used, the binder typically solidifies and cures under ambient conditions.

Den gjenvunne brukte sand, som oppfinnelsen befatter seg med, er sand som tidligere er blitt avbundet med en fenolharpiks oppnådd ved omsetning av en fenol, f.eks. fenol, kresoler, resorcinol, 3,5-xylenol, bisfenol A, andre substituerte fenoler, eller blandinger derav, med slike aldehyder som formaldehyd, acetaldehyd eller furfuraldehyd. Foretrukne reaktanter er fenol og formaldehyd benyttet i et molforhold mellom fenol og formaldehyd som ligger i området fra 1:1 til 1:3 og mer foretrukket 1:1,5 til 1:2,8. The reclaimed used sand, with which the invention is concerned, is sand that has previously been debonded with a phenolic resin obtained by reacting a phenol, e.g. phenol, cresols, resorcinol, 3,5-xylenol, bisphenol A, other substituted phenols, or mixtures thereof, with such aldehydes as formaldehyde, acetaldehyde or furfuraldehyde. Preferred reactants are phenol and formaldehyde used in a molar ratio between phenol and formaldehyde that is in the range from 1:1 to 1:3 and more preferably 1:1.5 to 1:2.8.

Foretrukne alkaliske materialer som anvendes for å kondensere disse fenolharpikser inkluderer natriumhydroksyd, kaliumhydroksyd, litiumhydroksyd og blandinger derav, idet kaliumhydroksyd er mest foretrukket. En del av det alkaliske materiale kan tilveiebringes ved å benytte, istedenfor en del av alkalimetallhydroksydet, et toverdig metallhydroksyd, f.eks. magnesiumhydroksyd og kalsium-hydroksyd. De foretrukne alkaliske fenolharpikser har et alkali: fenol-molforhold i området 0,2:1 til 1,2:1. Preferred alkaline materials used to condense these phenolic resins include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and mixtures thereof, with potassium hydroxide being most preferred. Part of the alkaline material can be provided by using, instead of part of the alkali metal hydroxide, a divalent metal hydroxide, e.g. magnesium hydroxide and calcium hydroxide. The preferred alkaline phenolic resins have an alkali:phenol molar ratio in the range of 0.2:1 to 1.2:1.

De mer vanlig benyttede alkaliske fenolharpiks-bindemidler vil ha en Brookfield-viskositet på 75-250 cP, ved en konsentrasjon på 53-58% i vann, under anvendelse av et Brookfield-viskosimeter modell RVF med spindel nr. 1 ved 20 opm og ved 25"C. Bindemiddel-løsningene som anvendes ved oppfinnelsen har faststoffinnhold på 33 til 47 vekt%, fortrinnsvis 35 til 45 vekt%, mest foretrukket 38 til 42 vekt%. The more commonly used alkaline phenolic resin binders will have a Brookfield viscosity of 75-250 cP, at a concentration of 53-58% in water, using a Brookfield viscometer model RVF with a #1 spindle at 20 rpm and at 25"C. The binder solutions used in the invention have a solids content of 33 to 47% by weight, preferably 35 to 45% by weight, most preferably 38 to 42% by weight.

Egnede fenolharpikser har generelt en vektmidlere molekylvekt større enn ca. 500 og mindre enn ca. 2500, mer foretrukket større enn 700, mest foretrukket i området 700 til 2000, bestemt ved gelgjennomtrengnings-kromatografi (GPC). I den foretrukne GPC-metode, som her benyttes, oppløses harpiksprøven i tetrahydrofuran (THF), nøytraliseres så med IN saltsyre. Det således dannede salt fjernes ved filtrering, og den filtrerte overstående flytende harpiksløsning kjøres på et GPC-apparat for å bestemme MV. Apparatet inkluderte en Waters modell 6000A-pumpe, en Waters modell R401 differansial-brytningsindeks-detektor, en Waters modell 73 0 Data Modul, PL Gel am 10 /im kolonner, porøsiteter henholdsvis 10<4>, 500 og 50 Ångstrøm-enheter, og en Rheodyne modell 70-10 prøve-sløyfe-injektor utstyrt med en 100 /il sløyfe og et 0,5 /xm in-line-filter beliggende mellom injektoren og den første kolonne. Suitable phenolic resins generally have a weight average molecular weight greater than approx. 500 and less than approx. 2500, more preferably greater than 700, most preferably in the range of 700 to 2000, determined by gel permeation chromatography (GPC). In the preferred GPC method, which is used here, the resin sample is dissolved in tetrahydrofuran (THF), then neutralized with IN hydrochloric acid. The salt thus formed is removed by filtration, and the filtered supernatant liquid resin solution is run on a GPC apparatus to determine MV. The apparatus included a Waters Model 6000A pump, a Waters Model R401 Differential Refractive Index Detector, a Waters Model 73 0 Data Module, PL Gel am 10 /m columns, porosities of 10<4>, 500 and 50 Angstrom units, respectively, and a Rheodyne model 70-10 sample loop injector equipped with a 100 µl loop and a 0.5 µm in-line filter located between the injector and the first column.

For å bestemme MV for en vandig alkalisk resol er metoden som følger: Oppløs 1 g harpiks i 10 ml metanol. Juster pH til 7 på et pufret pH-meter med IN saltsyre. Tilsett 10 ml ustabilisert THF og fortsett røringen for å sikre at all harpiks er i løsning. Tillat eventuelt utfelt salt å sette seg og overfør 500 /il av den overstående væske til en 5 ml prøveglassbeholder. Fjern løsnings-midlet under vakuum i minimum av tid (ca. 5 min.) og ved en temperatur på 35°C. Tilsett 1 ml mobil fase og filtrer. To determine the MV of an aqueous alkaline resol, the method is as follows: Dissolve 1 g of resin in 10 ml of methanol. Adjust the pH to 7 on a buffered pH meter with IN hydrochloric acid. Add 10 mL of unstabilized THF and continue stirring to ensure all resin is in solution. Allow any precipitated salt to settle and transfer 500 µl of the supernatant to a 5 ml test tube. Remove the solvent under vacuum for a minimum of time (approx. 5 min.) and at a temperature of 35°C. Add 1 ml mobile phase and filter.

Primær kalibrering av kolonnene utføres med fenol, og de oligomerer som dannes ved omsetning av 2,4<1->dihydroksydifenylmetan med formaldehyd ved et molforhold på 1-5:1 med svovelsyre-katalysatorer og en temperatur på 120°C i 3 0 min. Dette gir enkelt-topper for opp til 8-ring-forbindelser (MV 850). Over dette ekstrapoleres kalibreringskurven. Primary calibration of the columns is carried out with phenol, and the oligomers formed by reacting 2,4<1->dihydroxydiphenylmethane with formaldehyde at a molar ratio of 1-5:1 with sulfuric acid catalysts and a temperature of 120°C for 30 min . This provides single peaks for up to 8-ring connections (MV 850). Above this, the calibration curve is extrapolated.

Så snart kolonnene er kalibrert med primære standarder, kan harpikser kjøres og deres vektmidlere molekylvekter bli oppnådd. Én av disse prøver kan velges som sekundær standard for å kontrollere dag-til-dag oppbinding ikke bare av retensjonstider, men av beregnede molekylvektgjennomsnitt. Once the columns are calibrated with primary standards, resins can be run and their weight average molecular weights obtained. One of these samples can be selected as a secondary standard to check day-to-day binding not only of retention times, but of calculated molecular weight averages.

En standard harpiksløsning bør bli injisert hver gang GPC-systemet startes, og gjentas inntil overensstemmende retensjonstider og molekylvekter blir oppnådd. Hvis kalibreringen er tilfredsstillende, så kan prøver kjøres. Hvis resultatene er overensstemmende, men varierer fra dem som er forventet, og det ikke er noen lekkasjer eller innfangede luftbobler i systemet, så bør kolonnene bli rekalibrert med primære standarder. A standard resin solution should be injected each time the GPC system is started, and repeated until consistent retention times and molecular weights are achieved. If the calibration is satisfactory, then samples can be run. If the results are consistent but vary from those expected, and there are no leaks or trapped air bubbles in the system, then the columns should be recalibrated with primary standards.

Noen av de foretrukne fenolharpikser som anvendes i for-bindelse med foreliggende oppfinnelse, er de sterkt alkaliske fenolharpikser som f.eks. beskrevet i US-patenter nr. 4.474.904 og 4.468.359. Det bemerkes at i disse patenter er alkalitets-innholdet i harpiksene uttrykt på bakgrunn av molforholdet mellom kaliumhydroksyd og fenol, og at kaliumhydroksyd er beskrevet som det mest foretrukne alkali. Molforholdet KOH:fenol for de foretrukne kalium-alkaliske harpikser for anvendelse ved utførelse av foreliggende oppfinnelse faller i området fra 0,2:1 til 1,2:1. Some of the preferred phenolic resins used in connection with the present invention are the strongly alkaline phenolic resins such as e.g. described in US Patent Nos. 4,474,904 and 4,468,359. It is noted that in these patents the alkalinity content of the resins is expressed on the basis of the molar ratio between potassium hydroxide and phenol, and that potassium hydroxide is described as the most preferred alkali. The molar ratio of KOH:phenol for the preferred potassium-alkaline resins for use in practicing the present invention falls in the range of 0.2:1 to 1.2:1.

Den bindemiddel-løsning som er anvendelig ved utførelse av foreliggende oppfinnelse er en vandig løsning av en alkalisk fenol/formaldehyd-harpiks hvor The binder solution which is applicable in carrying out the present invention is an aqueous solution of an alkaline phenol/formaldehyde resin where

(i) faststoffinnholdet er i området fra 33 til 47%, fortrinnsvis 35-45% og mer foretrukket 38-42%, (ii) den vektmidlere molekylvekt (MV) er 500-2500, fortrinnsvis 700-2000 og mer foretrukket 800-1700, (iii) formaldehyd:fenol-molforholdet er fra 1:1 til 3:1, fortrinnsvis 1,2:1 til 2,6:1, (iv) alkali:fenol-molforholdet er fra 0,2:1 til 1,2:1, fortrinnsvis 0,6:1 til 1,2:1, (v) det anvendte alkali omfatter natriumhydroksyd, kaliumhydroksyd og blandinger av dem, (vi) løsningen eventuelt inneholder et silan i en mengde av 0,05-3,0 vekt% regnet på den vandige harpiksløsning, og (vii) harpiksen kan herdes ved romtemperatur med C^j-alkyl-formiater, organiske estere dannet av C^-C^-karboksyl-syrer og én- og flerverdige alkoholer og lavmolekylære laktoner inklusive butyrolakton, propiolakton, kaprolakton og blandinger derav. (i) the solids content is in the range from 33 to 47%, preferably 35-45% and more preferably 38-42%, (ii) the weight average molecular weight (MV) is 500-2500, preferably 700-2000 and more preferably 800-1700 , (iii) the formaldehyde:phenol molar ratio is from 1:1 to 3:1, preferably 1.2:1 to 2.6:1, (iv) the alkali:phenol molar ratio is from 0.2:1 to 1, 2:1, preferably 0.6:1 to 1.2:1, (v) the alkali used comprises sodium hydroxide, potassium hydroxide and mixtures thereof, (vi) the solution optionally contains a silane in an amount of 0.05-3, 0% by weight calculated on the aqueous resin solution, and (vii) the resin can be cured at room temperature with C^j-alkyl formates, organic esters formed from C^-C^-carboxylic acids and mono- and polyhydric alcohols and low molecular weight lactones inclusive butyrolactone, propiolactone, caprolactone and mixtures thereof.

Der hvor bindemiddel-løsningen inkluderer et silan, tilsatt for det formål å forbedre strekkfastheten til støpeformene eller kjernene som produseres av dem, kan silankonsentrasjonen være så lav som 0,05 vekt%, basert på vekten av bindemiddel-løsningen. Høyere konsentrasjoner av silan gir større forbedringer i styrke opp til mengder på ca. 0,6 vekt% basert på vekten av bindemiddel-løsningen. Anvendelse av silankonsentrasjoner ved høyere nivåer, selv om det er nyttig, foretrekkes ikke, på grunn av høyere omkostninger. I tillegg, fordi ett foretrukket silan som ofte anvendes er et aminoalkylalkoksysilan, som inneholder nitrogen, kan anvendelse av overskudd av silan øke risikoen for nålestikk-defekter i støpestykket, og av denne grunn anvendes ikke mengder over 3 vekt% basert på vekten av bindemiddel-løsning. Where the binder solution includes a silane, added for the purpose of improving the tensile strength of the molds or cores produced therefrom, the silane concentration may be as low as 0.05% by weight, based on the weight of the binder solution. Higher concentrations of silane give greater improvements in strength up to amounts of approx. 0.6% by weight based on the weight of the binder solution. The use of silane concentrations at higher levels, although useful, is not preferred, due to higher costs. In addition, because one preferred silane that is often used is an aminoalkyl alkoxy silane, which contains nitrogen, the use of excess silane can increase the risk of pin-prick defects in the casting, and for this reason, amounts above 3% by weight based on the weight of binder are not used. solution.

Et silan, hvis det anvendes, er vanligvis effektivt med hensyn til å øke strekkfastheten til støperiformen eller kjerne-produktet. Passende silaner inkluderer slike som tilsvarer formel R1 Si (OR) n, hvor R<*> er en C2-C6-alkylengruppe, bundet til en amino-, epoksy-, merkapto, glycidoksy-, ureido-, hydroksy-, hydroksy-C,-^-, alkylamino-, amino-C^-C^-alkylamino-, C2-C6-alkenyl- eller C2-C6-alkenylkarboksy-gruppe, og gruppene R kan være like eller forskjellige og er valgt blant C^-Cg-alkyl- og CpC^-alkoksysubstituerte 0.,-C^-alkylgrupper. A silane, if used, is usually effective in increasing the tensile strength of the mold or core product. Suitable silanes include those corresponding to the formula R1 Si (OR) n, where R<*> is a C2-C6 alkylene group, attached to an amino-, epoxy-, mercapto, glycidoxy-, ureido-, hydroxy, hydroxy-C ,-^-, alkylamino-, amino-C^-C^-alkylamino-, C2-C6-alkenyl or C2-C6-alkenylcarboxy group, and the groups R may be the same or different and are selected from C^-Cg -alkyl- and C 1 -C 4 -alkyl-substituted 0, -C 1 -alkyl groups.

Også inkludert er slike aminoalkylalkoksysilaner som har den generelle formel Also included are those aminoalkyl alkoxysilanes having the general formula

hvor n er et helt tall på 2-4, R<1> er en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer og fenyl, R2 er en alkylgruppe med 1-4 karbonatomer og x er 0 eller 1. Spesifikke eksempler på slike silaner som tilsvarer en av de ovennevnte formler inkluderer: where n is an integer of 2-4, R<1> is an alkyl group with 1-4 carbon atoms and phenyl, R2 is an alkyl group with 1-4 carbon atoms and x is 0 or 1. Specific examples of such silanes which correspond to a of the above formulas include:

gamma-aminopropyltrimetoksysilan, gamma-aminopropyltrimethoxysilane,

gamma-aminoprolyltrietoksysilan (Silan A-1100), gamma-aminoprolyltriethoxysilane (Silan A-1100),

gamma-aminobutyltrietoksysilan, gamma-aminobutyltriethoxysilane,

gamma-aminopentyltrietoksysilan, gamma-aminopentyltriethoxysilane,

gamma-aminopropyldietoksymetylsilan, gamma-aminopropyldiethoxymethylsilane,

gamma-aminopropyldietoksyetylsilan, gamma-aminopropyldiethoxyethylsilane,

gamma-aminopropy1dietoksyfeny1s i1an, gamma-aminopropyldiethoxyphenys i1ane,

delta-aminobutyldietoksyfenylsilan, delta-aminobutyldiethoxyphenylsilane,

delta-aminobutyldietoksymetylsilan og delta-aminobutyldiethoxymethylsilane and

delta-aminobutyldietoksyetylsilan. delta-aminobutyldiethoxyethylsilane.

De alkaliske fenolharpiksbindemiddel-løsninger som er nyttige ved utførelse av foreliggende oppfinnelse kan herdes med ester-herdemidler. Slike som er foretrukket inkluderer laktoner, organiske karbonater, karboksylsyreestere og blandinger derav. Disse typer viser esterfunksjonaliteten som er nødvendig for "ester-herding" av fenolharpiksen. The alkaline phenolic resin binder solutions useful in the practice of the present invention can be cured with ester curing agents. Those that are preferred include lactones, organic carbonates, carboxylic acid esters and mixtures thereof. These types exhibit the ester functionality necessary for "ester curing" of the phenolic resin.

Generelt er lavmolekylære laktoner egnet, f.eks. gamma-butyrolakton, valerolakton, kaprolakton, /3-propiolakton, /3-butyrolakton, /3-isobutyrolakton, /3-isopentylakton, gamma-isopentylakton og delta-pentylakton. Karboksylsyreestere som er egnet inkluderer slike med kort og middels kjedelengde, d.v.s. In general, low molecular weight lactones are suitable, e.g. gamma-butyrolactone, valerolactone, caprolactone, /3-propiolactone, /3-butyrolactone, /3-isobutyrolactone, /3-isopentylactone, gamma-isopentylactone and delta-pentylactone. Carboxylic acid esters which are suitable include those of short and medium chain length, i.e.

ca. C,-C10-alkyl, enverdige eller flerverdige alkoholer med kort eller middels lengde, d.v.s. C^-C^-karboksylsyrer. Spesifikke karboksylsyreestere inkluderer n-butylacetat, etylenglykol-diacetat, triacetin (glycerol-triacetat), dimetylglutarat og dimetyladipat. about. C1-C10 alkyl, monohydric or polyhydric alcohols of short or medium length, i.e. C^-C^-carboxylic acids. Specific carboxylic acid esters include n-butyl acetate, ethylene glycol diacetate, triacetin (glycerol triacetate), dimethyl glutarate, and dimethyl adipate.

Av de organiske karbonater inkluderer de som er egnet, propylenkarbonat, etylenglykolkarbonat, glycerolkarbonat, 1,2-butandiolkarbonat, 1,3-butandiolkarbonat, 1,2-pentandiolkarbonat og 1,3-pentandiolkarbonat. Of the organic carbonates, those suitable include propylene carbonate, ethylene glycol carbonate, glycerol carbonate, 1,2-butanediol carbonate, 1,3-butanediol carbonate, 1,2-pentanediol carbonate and 1,3-pentanediol carbonate.

Bindemidlet kan også bli herdet ved gassing med et esterfunksjonelt herdemiddel, f.eks. en lavmolekylær karboksylsyre-ester, fortrinnsvis et av C^-Cj-alkylformiatene, inklusive metylformiat og etylformiat. Gassings-herdemidlet blir fortrinnsvis dispergert i en bærergass som en damp eller en aerosol. Denne bærergass må være inert ved det at den bør ikke reagere med alkylformiat-herdemidlet eller ha en ugunstig effekt på herde-reaksjonen eller en annen egenskap ved produktet. Passende bærergass-eksempler inkluderer luft og nitrogen. The binder can also be cured by gassing with an ester-functional curing agent, e.g. a low molecular weight carboxylic acid ester, preferably one of the C 1 -C 1 alkyl formates, including methyl formate and ethyl formate. The fumigation hardener is preferably dispersed in a carrier gas such as a vapor or an aerosol. This carrier gas must be inert in that it should not react with the alkyl formate curing agent or have an adverse effect on the curing reaction or any other property of the product. Suitable carrier gas examples include air and nitrogen.

Den relative flyktighet for alkylformiatene forenkler deres anvendelse som gassings-herdemidler. Dette er spesielt tilfelle for metylformiat som er en flyktig væske med kokepunkt ved atmosfæretrykk på ca. 31,5°C. Ved omgivelsestemperaturer er den tilstrekkelig flyktig til at passering av en bærergass gjennom det flytende metylformiat gir en konsentrert metylformiat-damp. Etyl-og propylformiater er mindre flyktige enn metylesteren, da de har kokepunkter i området 54-82°C ved atmosfæretrykk. The relative volatility of the alkyl formates facilitates their use as gassing curing agents. This is particularly the case for methyl formate, which is a volatile liquid with a boiling point at atmospheric pressure of approx. 31.5°C. At ambient temperatures, it is sufficiently volatile that passing a carrier gas through the liquid methyl formate produces a concentrated methyl formate vapor. Ethyl and propyl formates are less volatile than the methyl ester, as they have boiling points in the range 54-82°C at atmospheric pressure.

Konsentrasjonen av formiatester i bærergassen er fortrinnsvis minst 0,2 vol%. Den totale mengde av alkylformiat som anvendes, vil typisk være fra 10 til 110%, fortrinnsvis 15-35%, i vekt av fenolharpiksløsningen. Den tid som kreves for adekvat gassing er avhengig av størrelsen og kompleksiteten av kjernen eller støpeformen og av den spesielle harpiks som anvendes. Den kan være så kort som 0,1 sek., men er mer vanlig i området fra 1 sek. til 1 min. Gassingsmetodene er beskrevet mer spesielt i US-patentskrift nr. 4.468.359. The concentration of formate esters in the carrier gas is preferably at least 0.2 vol%. The total amount of alkyl formate used will typically be from 10 to 110%, preferably 15-35%, by weight of the phenolic resin solution. The time required for adequate gassing depends on the size and complexity of the core or mold and on the particular resin used. It can be as short as 0.1 sec., but is more common in the range from 1 sec. to 1 min. The gassing methods are described more specifically in US Patent No. 4,468,359.

Bindemiddel-løsningene som her er beskrevet, er spesielt egnet for avbinding av gjenvunnet sand. Gjenvunnet sand skjelnes fra ny eller pristinsand ved det at den er gjenvunnet fra en støperiform eller -kjerne som kappen er fjernet fra etter bruk i en metallstøpeprosess. Det er den varme som merkes under metallstøpingen som menes å utvikle bindemiddelrestene som menes å være ansvarlige for å redusere strekkverdiene til harpiks-avbundne fasonger laget av den gjenvunne sand med ester-herdbare alkaliske fenolharpiks-bindemidler, og det kan være kilden til rest-alkalitet. The binder solutions described here are particularly suitable for binding reclaimed sand. Recycled sand is distinguished from new or virgin sand by the fact that it has been recovered from a casting mold or core from which the casing has been removed after use in a metal casting process. It is the heat felt during metal casting that is believed to develop the binder residues that are believed to be responsible for reducing the tensile values of resin-bonded shapes made from the reclaimed sand with ester-curable alkaline phenolic resin binders, and may be the source of residual alkalinity .

Bindemiddel-løsningen som anvendes i disse rå-satsblandinger omfatter fortrinnsvis en høy-alkalisk fenolharpiks i løsning, anvendt i en mengde som er tilstrekkelig til å binde sanden med den klebemiddelbinding som er nødvendig for anvendelse ved fremstilling av en støperiform eller -kjerne. Mengden av bindemiddel-løsning er typisk i området fra 0,5 til 8 vekt% av harpiksløsning, basert på vekten av den anvendte sand, når faststoffinnholdet i harpiksløsningen er fra 33 og opp til 47%. Foretrukne mengder av bindemiddel-løsningen faller generelt under ca. 2 vekt% av den anvendte sand. The binder solution used in these raw batch mixtures preferably comprises a highly alkaline phenolic resin in solution, used in an amount sufficient to bind the sand with the adhesive bond necessary for use in the manufacture of a casting mold or core. The amount of binder solution is typically in the range from 0.5 to 8% by weight of resin solution, based on the weight of the sand used, when the solids content of the resin solution is from 33 and up to 47%. Preferred amounts of the binder solution generally fall below approx. 2% by weight of the sand used.

Den tredje komponent i disse rå-satsblandinger er et herdemiddel valgt fra gruppen som består av laktoner, karboksylsyreestere, organiske karbonater og blandinger derav, som herder bindemidlet ved omgivelsestemperatur. Herdemidlet er til stede i en mengde som er tilstrekkelig til å herde nevnte bindemiddel, med foretrukne konsentrasjoner av herdemiddel som faller i området fra 10 til 110 vekt% basert på vekten av bindemiddel-løsning. The third component in these raw batch mixtures is a curing agent selected from the group consisting of lactones, carboxylic acid esters, organic carbonates and mixtures thereof, which cures the binder at ambient temperature. The curing agent is present in an amount sufficient to cure said binder, with preferred concentrations of curing agent falling in the range of 10 to 110% by weight based on the weight of binder solution.

Rå-satsblandingen kan dannes ved å kombinere og blande disse komponenter for å tilveiebringe en i det vesentlige ensartet blanding. Dette kan oppnås med enkle laboratoriemiksere, kontinuerlige høyhastighetsmiksere eller annet konvensjonelt utstyr. Alternativt kan sand- og bindemiddel-blandingen bli blandet og dannet til en ønsket fasong, og herdemidlet kan innføres i gass- eller damp-form. Når rå-satsblandingen er ferdig ved gassing av en blanding av sand og herdbart bindemiddel med et herdemiddel, er herdemidlet fortrinnsvis et C,-C3-alkylformiat, anvendt i en mengde av ca. 10 til 110 vekt% basert på vekten av herdbar bindemiddel-løsning. The raw batch mixture can be formed by combining and mixing these components to provide a substantially uniform mixture. This can be achieved with simple laboratory mixers, continuous high speed mixers or other conventional equipment. Alternatively, the sand and binder mixture can be mixed and formed into a desired shape, and the hardener can be introduced in gas or vapor form. When the raw batch mixture is finished by gassing a mixture of sand and hardenable binder with a hardener, the hardener is preferably a C1-C3 alkyl formate, used in an amount of approx. 10 to 110% by weight based on the weight of curable binder solution.

Bindemiddel-løsningen i rå-satsblandingen har et "effektivt" faststoffinnhold på fra 33 til 47 vekt% basert på den totale vekt av bindemiddel-løsning deri pluss eventuelt løsningsmiddel som er satt til rå-satsblandingen som fortynner bindemiddel-løsningen. Egnede løsningsmidler kan være vann eller et organisk løsnings-middel som er løselig i vann, f.eks. metanol, etanol, en glykol, furfurylalkohol, blandinger av disse og lignende. The binder solution in the raw batch mixture has an "effective" solids content of from 33 to 47% by weight based on the total weight of binder solution therein plus any solvent added to the raw batch mixture which dilutes the binder solution. Suitable solvents can be water or an organic solvent which is soluble in water, e.g. methanol, ethanol, a glycol, furfuryl alcohol, mixtures of these and the like.

Denne "effektive" faststoffkonsentrasjon for bindemiddel-løsningen kan oppnås ved å benytte en bindemiddel-løsning med lavt faststoff eller ved å benytte en bindemiddel-løsning med høyt faststoff i kombinasjon med et separat løsningsmiddel som tilsettes og som vil redusere faststoffinnholdet i bindemiddel-løsningen. Så snart fortynningsløsningsmidlet og bindemiddel-løsningen settes til sanden og blandes, vil et "effektivt" faststoffinnhold på 33 til 47% bli realisert, og en forbedring i avbindingsegenskaper vil bli realisert i forhold til rå-satsblandinger som inneholder gjenvunnet sand og bindemiddel-løsninger ved konvensjonelle faststoffinnhold på over 50 vekt%. This "effective" solids concentration for the binder solution can be achieved by using a binder solution with low solids or by using a binder solution with high solids in combination with a separate solvent that is added and which will reduce the solids content of the binder solution. As soon as the diluent solvent and binder solution is added to the sand and mixed, an "effective" solids content of 33 to 47% will be realized, and an improvement in debonding properties will be realized over raw batch mixes containing reclaimed sand and binder solutions at conventional solids content of over 50% by weight.

Fremgangsmåte for fremstilling av støperikjerner og - former, hvor det gjøres effektiv bruk av gjenvunnet sand Procedure for the production of foundry cores and molds, where recycled sand is used effectively

En rå-satsblanding som beskrevet ovenfor blir fremstilt ved å kombinere og blande sand, en bindemiddel-løsning og herdemiddel. Et fortynningsløsningsmiddel kan også innføres for å tilveiebringe det nødvendige "effektive" faststoffinnhold for bindemiddel-løsningen i råmaterialblandingen. A raw batch mixture as described above is prepared by combining and mixing sand, a binder solution and hardener. A diluent solvent may also be introduced to provide the necessary "effective" solids content for the binder solution in the raw material mixture.

Rå-satsblandingen blir så formet til ønsket fasong før herding. For å få den ønskede fasong kan alle komponentene i rå-satsblandingen, d.v.s. sand, bindemiddel-løsning og herdemiddel, bli blandet og etterpå formet. Alternativt kan sanden og bindemiddel-løsningen bli blandet, formet og etterpå gasset med et esterfunksjonelt herdemiddel. Bindemidlet stivner og herder ved omgivelsesbetingelser. The raw batch mixture is then shaped into the desired shape before curing. To get the desired shape, all the components of the raw batch mixture, i.e. sand, binder solution and hardener, are mixed and then shaped. Alternatively, the sand and binder solution can be mixed, shaped and then gassed with an ester-functional curing agent. The binder hardens and hardens under ambient conditions.

Eksempler Examples

Foreliggende oppfinnelse skal nå illustreres ved de følgende eksempler. I disse eksempler, og ellers i beskrivelsen, er alle deler og forhold i vekt, og alle temperaturer er i °C med mindre annet uttrykkelig er angitt. The present invention will now be illustrated by the following examples. In these examples, and elsewhere in the description, all parts and ratios are by weight, and all temperatures are in °C unless otherwise expressly stated.

Eksempel 1 Example 1

Fremstilling av bindemiddel- løsninger med lavt faststoffinnhold Production of binder solutions with a low solids content

I dette eksempel fremstilles bindemiddel-løsninger for vurdering, ut fra en kommersielt tilgjengelig ester-herdbar alkalisk fenolharpiks-bindemiddel-løsning, ALpHASET 9000 harpiks som selges av Borden, Inc. Denne bindemiddel-løsning refereres til i disse eksempler som "standardharpiks 1". In this example, binder solutions for evaluation are prepared from a commercially available ester-curable alkaline phenolic resin binder solution, ALpHASET 9000 resin sold by Borden, Inc. This binder solution is referred to in these examples as "standard resin 1".

Harpiksløsninger A til E, fremstilt av standardharpiks 1 ved fortynning, har forskjellig faststoffinnhold som er nyttig ved utførelse av foreliggende oppfinnelse. Kontrollharpiks 1 er en bindemiddel-løsning som har et 30,2% faststoffinnhold, d.v.s. under det nyttige område som er foreskrevet for utførelse av oppfinnelsen. Resin solutions A to E, prepared from standard resin 1 by dilution, have different solids contents which are useful in carrying out the present invention. Control resin 1 is a binder solution that has a 30.2% solids content, i.e. below the useful range prescribed for carrying out the invention.

ALpHASET 9000 harpiksbindemiddel-løsningen som anvendes (standardharpiks 1) hadde et faststoffinnhold på ca. 54 vekt%. Denne harpiks oppnås ved omsetning av fenol og formaldehyd i et fenol:formaldehyd-molforhold på ca. 1:1,8. Kaliumhydroksyd:fenol-molforholdet for denne harpiks er ca. 0,85:1. Harpiksløsningen inneholder gamma-aminopropyltrietoksysilan i en mengde av ca. The ALpHASET 9000 resin binder solution used (standard resin 1) had a solids content of approx. 54% by weight. This resin is obtained by reacting phenol and formaldehyde in a phenol:formaldehyde molar ratio of approx. 1:1.8. The potassium hydroxide:phenol mole ratio for this resin is approx. 0.85:1. The resin solution contains gamma-aminopropyltriethoxysilane in an amount of approx.

0,4 vekt% basert på vekten av harpiksløsningen. Brookfield-viskositeten til denne harpiksløsning falt innen området fra ca. 100 til ca. 150 cP, målt på et Brookfield-viskosimeter modell RVF med spindel nr. 1, ved 20 opm og ved 25"C. 0.4% by weight based on the weight of the resin solution. The Brookfield viscosity of this resin solution fell within the range of ca. 100 to approx. 150 cP, measured on a Brookfield Viscometer model RVF with No. 1 spindle, at 20 rpm and at 25"C.

Mengdene av standardharpiks 1 og vann som anvendes for å produsere bindemiddel-løsningene av harpiksløsninger A til E resp. kontrollharpiks 1, er angitt nedenunder i tabell 1, sammen de resulterende faststoffinnhold, alle bestemt ved den metode som er beskrevet ovenfor. For å lage harpiks C ble standardharpiks 1 ytterligere fortynnet med 5,3 vekt%, basert på den totale vekt av bindemiddel-løsningen, av en 4 0%ig løsning i vann av gamma-aminopropyltrietoksysilan, for oppnåelse av et endelig vanninnhold på 21,1%. The amounts of standard resin 1 and water used to produce the binder solutions of resin solutions A to E resp. control resin 1, are listed below in Table 1, together with the resulting solids content, all determined by the method described above. To make resin C, standard resin 1 was further diluted with 5.3% by weight, based on the total weight of the binder solution, of a 40% aqueous solution of gamma-aminopropyltriethoxysilane, to obtain a final water content of 21, 1%.

Disse harpiksløsninger anvendes i de etterfølgende eksempler for å produsere testkjerner. These resin solutions are used in the following examples to produce test cores.

Eksempel 2 Example 2

Fremstilling av ytterligere bindemiddel- løsninger med lavt faststoffinnhold Production of additional binder solutions with a low solids content

I dette eksempel ble det fremstilt en bindemiddel-løsning for vurdering, av en annen kommersielt tilgjengelig ester-herdbar alkalisk fenolharpiks-bindemiddel-løsning, BETASET 9500, som selges av Borden, Inc. Denne harpiks ble fremstilt ved omsetning av fenol og formaldehyd i et molforhold på ca. 1:2 og med et kaliumhydroksyd:fenol-molforhold for denne harpiks på ca. 0,8:1. Denne harpiksbindemiddel-løsning inneholder gamma-aminopropyltrietoksysilan i mengden ca. 0,4 vekt%. Brookfield-viskositeten til denne harpiksbindemiddel-løsning falt i området fra ca. 75 til 100 cP, bestemt ved den metode som er beskrevet i eksempel 1. Denne bindemiddel-løsning hadde et faststoffinnhold på ca. 57% og betegnes som "standardharpiks 2". In this example, a binder solution was prepared for evaluation of another commercially available ester-curable alkaline phenolic resin binder solution, BETASET 9500, sold by Borden, Inc. This resin was prepared by reacting phenol and formaldehyde in a molar ratio of approx. 1:2 and with a potassium hydroxide:phenol molar ratio for this resin of approx. 0.8:1. This resin binder solution contains gamma-aminopropyltriethoxysilane in the amount of approx. 0.4% by weight. The Brookfield viscosity of this resin binder solution fell in the range of approx. 75 to 100 cP, determined by the method described in example 1. This binder solution had a solids content of approx. 57% and is designated as "standard resin 2".

Harpiks F, fremstilt ved for-tynning av standardharpiks 2, representerer en bindemiddel-løsning for anvendelse ved oppfinnelsen. Harpiks F ble fremstilt slik at den inneholdt 77,7 vekt% av standardharpiks 2-løsning og 22,3 vekt% tilsatt vann. Faststoffinnholdet for harpiks F var 44,3%. Resin F, produced by diluting standard resin 2, represents a binder solution for use in the invention. Resin F was prepared so that it contained 77.7% by weight of standard resin 2 solution and 22.3% by weight of added water. The solids content for resin F was 44.3%.

Både harpiks F og standardharpiks 2 ble anvendt ved fremstilling av testkjerner i påfølgende eksempler for å illustrere noen av de foretrukne utførelsesformer av denne oppfinnelse. Both resin F and standard resin 2 were used in the preparation of test cores in subsequent examples to illustrate some of the preferred embodiments of this invention.

Eksempel 3 Example 3

Fremstilling av en bindemiddel- løsning med lavt faststoffinnhold hvor harpiksen er kondensert med blandede alkalier av natrium og kalium Preparation of a binder solution with a low solids content where the resin is condensed with mixed alkalis of sodium and potassium

I dette eksempel ble bindemiddel-løsningen fremstilt som følger. Ca. 27,3 vektdeler fenol ble veid i en trehalskolbe utstyrt med rører, termometer og kjøler. Til denne trehalskolbe ble det tilsatt ca. 14,9 vektdeler av en 50%ig natriumhydroksyd-løsning i vann. Innholdet ble blandet, og etter tilsetning av natriumhydroksydet ble ca. 34,9 vektdeler av en 50%ig formaldehyd-løsning i vann tilsatt i løpet av et tidsrom ved 65°C. Så snart alt formaldehyd var tilsatt, ble temperaturen hevet til ca. 92°C inntil viskositeten nådde 800 cP til 1000 cP. Temperaturen ble så nedsatt til ca. 72°C til 74°C, og blandingen ble omsatt videre inntil en viskositet på ca. 8000 til 9000 cP ble oppnådd. In this example, the binder solution was prepared as follows. About. 27.3 parts by weight of phenol were weighed into a three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and condenser. To this wooden flask was added approx. 14.9 parts by weight of a 50% sodium hydroxide solution in water. The contents were mixed, and after adding the sodium hydroxide, approx. 34.9 parts by weight of a 50% formaldehyde solution in water added over a period of time at 65°C. As soon as all the formaldehyde had been added, the temperature was raised to approx. 92°C until the viscosity reached 800 cP to 1000 cP. The temperature was then reduced to approx. 72°C to 74°C, and the mixture was reacted further until a viscosity of approx. 8000 to 9000 cP were obtained.

Etter at denne viskositet var oppnådd, ble harpiksløsningen avkjølt, og ca. 14,4 deler vann, 3,8 vektdeler etanol, samt 2 vektdeler av en 50%ig kaliumhydroksydløsning i vann ble tilsatt og blandet. Mens løsningen avkjølte seg, ble ca. 0,8 vekt% av Silan A-1100 tilsatt. Denne ferdige bindemiddel-løsning hadde en viskositet på ca. 163 cP, målt ved den metode som ble anvendt i eksempel l, et faststoffinnhold på 51% og en geltid på ca. 9 min. og 40 sek. Denne bindemiddel-løsning blir identifisert i eksemplene her som "kontrollharpiks 2". After this viscosity was achieved, the resin solution was cooled, and approx. 14.4 parts of water, 3.8 parts by weight of ethanol, and 2 parts by weight of a 50% potassium hydroxide solution in water were added and mixed. While the solution cooled, approx. 0.8% by weight of Silan A-1100 added. This finished binder solution had a viscosity of approx. 163 cP, measured by the method used in example 1, a solids content of 51% and a gel time of approx. 9 min. and 40 sec. This binder solution is identified in the examples herein as "control resin 2".

Harpiks G ble fremstilt ved å fortynne kontrollharpiks 2 for å danne en bindemiddel-løsning for anvendelse ved oppfinnelsen. Harpiks G var sammensatt av ca. 80 vekt% av kontrollharpiks 2 og 20 vekt% av tilsatt vann og hadde et faststoffinnhold på 37,3 vekt%. Resin G was prepared by diluting control resin 2 to form a binder solution for use in the invention. Resin G was composed of approx. 80% by weight of control resin 2 and 20% by weight of added water and had a solids content of 37.3% by weight.

Eksempel 4 Example 4

Fremstilling av testkjerner med gjenvunnet sand Production of test cores with reclaimed sand

Dette eksempel viser anvendelse av bindemiddel-løsninger med lavt faststoffinnhold ved anvendelse ved oppfinnelsen ved dannelse av testkjerner med gjenvunnet sand og sammenligner strekkfasthetene til disse testkjerner med dem som oppnås ved anvendelse av lignende harpiksbindemiddel-løsninger som har mer vanlige faststoff innhold. This example shows the use of binder solutions with a low solids content when used in the invention when forming test cores with reclaimed sand and compares the tensile strengths of these test cores with those obtained by using similar resin binder solutions that have more common solids content.

Ved fremstilling av testkjernene ble en sandmengde på During the production of the test cores, a quantity of sand was added

ca. 1500 til 2500 g satt til en Hobart-kjøkkenmikser for hver test og kontrollprøve som er beskrevet nedenunder. Sanden ble bragt til en temperatur på ca. 25°C, og ca. 1,5 vekt% av en bindemiddel-løsning, basert på sandvekten, ble satt til sanden og blandet inn i ca. 1 min. Bindemiddel-løsningen og sanden som ble benyttet i hver test og kontrollprøve er beskrevet mer spesielt nedenunder. about. 1500 to 2500 g was added to a Hobart food mixer for each test and control sample described below. The sand was brought to a temperature of approx. 25°C, and approx. 1.5% by weight of a binder solution, based on the sand weight, was added to the sand and mixed in approx. 1 min. The binder solution and sand used in each test and control sample are described more specifically below.

Etter innblandingen i bindemiddel-løsningen ble ca. 25 vekt% triacetin-herdemiddel, basert på vekten av anvendt bindemiddel-løsning, tilsatt og blandet inn i 40 sek. til. After mixing in the binder solution, approx. 25% by weight of triacetin hardener, based on the weight of the binder solution used, added and mixed in for 40 sec. to.

Etter blanding ble råmaterialblandingen som således var produsert, anvendt umiddelbart for å danne standard American Foundrymen Society's 2,54 cm hundeben-strekkverdi-briketter i en Dietert 696 kjernekasse. Kjernene ble herdet ved romtemperatur, og prøvene ble brukket opp ved følgende tilnærmede intervaller: 1 time, 2 timer, 4 timer og 24 timer, etter fremstilling av kjernene. Strekkstyrkemålinger ble gjort ved hjelp av en Dietert Universal Sand Strength Machine 400-1, utstyrt med Tensile Core Strenght Accessory 610-N. Gjennomsnittsverdier for ca. 3 til 4 strekkstyrkemålinger ble bestemt. After mixing, the raw material mixture thus produced was used immediately to form the standard American Foundrymen Society's 2.54 cm dog bone tensile value briquettes in a Dietert 696 core box. The cores were cured at room temperature, and the samples were broken open at the following approximate intervals: 1 hour, 2 hours, 4 hours and 24 hours, after making the cores. Tensile strength measurements were made using a Dietert Universal Sand Strength Machine 400-1, equipped with Tensile Core Strength Accessory 610-N. Average values for approx. 3 to 4 tensile strength measurements were determined.

Den gjenvunne sand som ble brukt i dette eksempel var gjenvunnet fra støperiformer og -kjerner som var brukt ved støping av jern eller stål. Den gjenvunne sand inneholdt en bindemiddelrest som stammet fra en ALpHASET 9000 harpiks som var herdet med triacetin-herdemiddel. Støperiformene eller -kjernene, som den gjenvunne sand ble oppnådd fra, ble befridd for kappen etter bruk i en metallstøpeprosess ved å vibrere støpeformen eller kjernen for å løsne sand og oppbryte eventuelle store klumper med en vibrerende mølle. De frittstrømmende sandgranuler som ble oppnådd, ble underkastet tørrsliping i en enhet produsert av Redford Carver Foundry Products, Sherwood, Oregon. Den oppnådde sand hadde partikkelstørrelser som tilsvarte en American Foundrymen<*>s Society's siktfordeling på ca. 48,7 Grain Fineness og et tap ved antennelsesverdi (LOI) på 0,80. The reclaimed sand used in this example was reclaimed from foundry molds and cores used in the casting of iron or steel. The recovered sand contained a binder residue derived from an ALpHASET 9000 resin cured with triacetin curing agent. The molds or cores, from which the reclaimed sand was obtained, were stripped of their casing after use in a metal casting process by vibrating the mold or core to loosen sand and break up any large lumps with a vibrating mill. The free-flowing sand granules obtained were subjected to dry grinding in a unit manufactured by Redford Carver Foundry Products, Sherwood, Oregon. The sand obtained had particle sizes corresponding to an American Foundrymen<*>s Society sieve distribution of approx. 48.7 Grain Fineness and a Loss on Ignition (LOI) of 0.80.

For å illustrere fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse ble det laget testkjerner ved å anvende den gjenvunne sand sammen med de bindemiddel-løsninger som er beskrevet i eksempel 1 som harpiks A og standardharpiks 1, for å tilveiebringe henholdsvis test A og kontrollprøve A. Råmaterialblandinger og testkjerner ble fremstilt som beskrevet ovenfor, og de gjennomsnittlige strekkfasthetsverdier for disse testkjerner er rapportert nedenunder i tabell 2, sammen med prosent forbedring som ble observert i strekkstyrker hos hundeben laget i overensstemmelse med oppfinnelsen (d.v.s. hundeben fra test A). Antall timer som er rapportert i tabellen representerer timer etter at testkjernene ble laget. To illustrate the method according to the present invention, test cores were made by using the reclaimed sand together with the binder solutions described in example 1 as resin A and standard resin 1, to provide respectively test A and control sample A. Raw material mixtures and test cores were prepared as described above, and the average tensile strength values for these test cores are reported below in Table 2, along with the percent improvement observed in the tensile strengths of dog bones made in accordance with the invention (i.e., dog bones from Test A). The number of hours reported in the table represents hours after the test cores were made.

Dataene i tabell 2 viser at test A-bindemiddel-løsningen, som har faststoffinnhold under konvensjonelle nivåer, dvs. under 45%, tilveiebragte forbedrede strekkfasthetsverdier for testkjerner laget av gjenvunnet sand. The data in Table 2 show that the test A binder solution, which has solids content below conventional levels, ie below 45%, provided improved tensile strength values for test cores made from reclaimed sand.

Eksempel 5 Example 5

Fremstilling av testkjerner med pristinsand Production of test cores with pristin sand

Dette eksempel sammenligner strekkfastheten til testkjerner laget med (1) en konvensjonell bindemiddel-løsning og (2) en bindemiddel-løsning med faststoffinnhold under 45%, sammen med pristinsand. This example compares the tensile strength of test cores made with (1) a conventional binder solution and (2) a binder solution with solids content below 45%, together with prisin sand.

Testkjerner ble laget i overensstemmelse med den metode som er beskrevet i eksempel 4. Den anvendte pristinsand ble vasket og tørket og hadde en partikkelstørrelse som tilsvarte en American Foundrymen Society's siktfordeling på ca. 52 Grain Fineness. Test cores were made in accordance with the method described in Example 4. The virgin sand used was washed and dried and had a particle size corresponding to an American Foundrymen Society sieve distribution of approx. 52 Grain Fineness.

Bindemiddel-løsningene som ble anvendt var de som er beskrevet i eksempel 1 som harpiks A og standardharpiks 1. De ble anvendt for å tilveiebringe henholdsvis test B og kontroll B. Testkjernene inneholdt ikke noe gjenvunnet sand som sådan. Dette eksempel illustrerer ikke foreliggende oppfinnelse, men tas med for sammenligningsformål. Etter oppnåelse av rå-satsblandingene i overensstemmelse med metodene i eksempel 4 ble testkjerner laget og testet som beskrevet i eksempel 4. De gjennomsnittlige strekkfasthetsverdier som er beregnet ut fra de observerte verdier er rapportert i tabell 3, med prosent endringer (tap) i strekkfasthetsverdier angitt for testkjernene som ble laget. The binder solutions used were those described in Example 1 as resin A and standard resin 1. They were used to provide test B and control B respectively. The test cores did not contain any reclaimed sand as such. This example does not illustrate the present invention, but is included for comparison purposes. After obtaining the raw batch mixtures in accordance with the methods of Example 4, test cores were made and tested as described in Example 4. The average tensile strength values calculated from the observed values are reported in Table 3, with percent changes (losses) in tensile strength values indicated for the test cores that were made.

Dataene i tabell 3 illustrerer at lavere faststoffinnhold i bindemiddel-løsninger av alkaliske fenolharpiks-bindemidler gir lavere og mindre tilfredsstillende strekkfastheter for testkjerner produsert av pristinsand. The data in Table 3 illustrate that lower solids content in binder solutions of alkaline phenolic resin binders give lower and less satisfactory tensile strengths for test cores produced from pristine sand.

Eksempel 6 Example 6

Fremstilling av testkjerner med en alternativ gjenvunnet sand Preparation of test cores with an alternative reclaimed sand

Dette eksempel illustrerer at forbedringen i strekkfasthet som ble oppnådd med de beskrevne bindemiddel-løsninger ikke er begrenset til en spesiell type gjenvunnet sand. This example illustrates that the improvement in tensile strength achieved with the described binder solutions is not limited to a particular type of reclaimed sand.

Testkjerner ble laget under anvendelse av de bindemiddel-løsninger som er beskrevet i eksempel 1 som harpiks B, harpiks C og standardharpiks 1 slik at man fikk henholdsvis test C, test D og kontroll C. Disse testkjerner ble laget og testet som beskrevet i eksempel 4. Test cores were made using the binder solutions described in example 1 as resin B, resin C and standard resin 1 so that test C, test D and control C were obtained respectively. These test cores were made and tested as described in example 4 .

Den gjenvunne sand ble gjenvunnet fra støperiformer og The recovered sand was recovered from foundry molds and

-kjerner anvendt for støping av metall fra et annet støperi enn den gjenvunne sand som ble benyttet i eksempel 4. Det bindemiddel som var anvendt ved fremstilling av disse støpeformer og kjerner var en Alphaset 9000 alkalisk fenolharpiks herdet med triacetin. Sanden ble mekanisk gjenvunnet fra støperiformene og -kjernene ved en American Foundrymen's Society siktstørrelse-fordeling på ca. 55,2 Grain Fineness. Den hadde en LOI på 1,14. cores used for casting metal from a foundry other than the reclaimed sand used in example 4. The binder used in the production of these molds and cores was an Alphaset 9000 alkaline phenolic resin hardened with triacetin. The sand was mechanically recovered from the foundry molds and cores at an American Foundrymen's Society sieve size distribution of approx. 55.2 Grain Fineness. It had an LOI of 1.14.

De gjennomsnittlige verdier for strekkfasthetene til testkjernene som ble laget ved hjelp av denne gjenvunne sand er vist nedenunder i tabell 4. The average values for the tensile strengths of the test cores made using this reclaimed sand are shown below in Table 4.

Dataene i tabell 4 illustrerer at forbedringer i strekkfasthet kan oppnås med bindemiddel-løsninger med lavt faststoffinnhold med gjenvunnet sand fra forskjellige kilder. The data in Table 4 illustrate that improvements in tensile strength can be achieved with low solids binder solutions with reclaimed sand from various sources.

Eksempel 7 Example 7

Fremstilling av testkjerner med gjenvunnet sand/ pristinsand-blandinger Production of test cores with reclaimed sand/pristine sand mixtures

Det ble fremstilt testkjerner med blandinger av gjenvunnet og pristinsand hvor det ble benyttet bindemiddel-løsninger ved lavt faststoffinnhold og ved konvensjonelt faststoffinnhold, for å illustrere fordelene ved foreliggende oppfinnelse når man arbeider med en blanding av pristinsand og gjenvunnet sand. Test cores were prepared with mixtures of reclaimed and virgin sand where binder solutions were used at low solids content and at conventional solids content, to illustrate the advantages of the present invention when working with a mixture of virgin sand and reclaimed sand.

Det ble laget testkjerner ved anvendelse av den bindemiddel-løsning som er beskrevet i eksempel 1, som harpiks B og standardharpiks 1 slik at man fikk henholdsvis test E og kontroll D. Den anvendte sand var en 80:20 blanding av gjenvunnet:pristinsand. Pristinsanden var vasket og tørket silisumdioksydsand. Disse testkjerner ble fremstilt og testet som beskrevet i eksempel 4. Den gjenvunne sand ble oppnådd fra et annet støperi enn kilden for den gjenvunne sand som er beskrevet i eksemplene 4 og 6. Den gjenvunne sand ble gjenvunnet fra støperiformer og -kjerner som ble anvendt ved støping av jern eller stål. Disse støperiformer og -kjerner inneholdt en bindemiddelrest fra et Alphaset 9000 harpiksbindemiddel som var herdet med triacetin, som beskrevet i eksempel 4. Test cores were made using the binder solution described in example 1, as resin B and standard resin 1 so that test E and control D were obtained respectively. The sand used was an 80:20 mixture of reclaimed: virgin sand. The virgin sand was washed and dried silicon dioxide sand. These test cores were prepared and tested as described in Example 4. The reclaimed sand was obtained from a foundry other than the source of the reclaimed sand described in Examples 4 and 6. The reclaimed sand was reclaimed from foundry molds and cores used at casting of iron or steel. These mold forms and cores contained a binder residue from an Alphaset 9000 resin binder cured with triacetin, as described in Example 4.

Støperiformene eller -kjernene ble befridd for kappen etter fjerning av støpestykket og rystet for fjerning av løse sand-partikler. Sanden ble så gjenvunnet mekanisk. Blandingen av pristinsand og gjenvunnet sand hadde en størrelsefordeling som tilsvarte en AFS siktfordeling på ca. 39,56 Grain Fineness og hadde en LOI på 0,3 69. The casting molds or cores were stripped of the jacket after removal of the casting and shaken to remove loose sand particles. The sand was then recovered mechanically. The mixture of virgin sand and reclaimed sand had a size distribution that corresponded to an AFS sieve distribution of approx. 39.56 Grain Fineness and had an LOI of 0.3 69.

De gjennomsnittlige verdier for strekkfasthetene og prosent forbedringer som ble oppnådd ved å anvende de beskrevne bindemiddel-løsninger er rapportert nedenunder i tabell 5. The average values for the tensile strengths and percent improvements achieved by using the described binder solutions are reported below in Table 5.

Dataene i tabell 5 illustrerer at bindemiddel-løsninger som her beskrevet gir forbedrede strekkfastheter for støperikjerner eller -former laget av blandinger av gjenvunnet sand og pristinsand. The data in Table 5 illustrate that binder solutions as described here provide improved tensile strengths for foundry cores or molds made from mixtures of reclaimed sand and virgin sand.

Eksempel 8 Example 8

Testkjerner fremstilt ved en dampherdemetode Test cores produced by a steam curing method

Damp-herdede testkjerner ble fremstilt ved hjelp av herdbare bindemiddel-løsninger med lavt faststoffinnhold og mer konvensjonelt faststoffinnhold, for å illustrere at fordelene ved foreliggende oppfinnelse kan realiseres med dampherdemetoder. Steam-cured test cores were prepared using curable binder solutions with low solids content and more conventional solids content, to illustrate that the advantages of the present invention can be realized with steam curing methods.

For å fremstille testkjernene ble ca. 1500-2500 g gjenvunnet sand, som anvendt i eksempel 4, tilsatt i en Hobart-kjøkkenmikser. Denne gjenvunne sand ble bragt til en temperatur på ca. 25°C. Bindemiddel-løsninger beskrevet i eksempel 2 som harpiks F og standardharpiks 2 ble benyttet i henholdsvis test F og kontroll E. For test F ble 1,8 vekt% harpiksløsning, basert på vekten av sand, satt til sanden og blandet i 2 min. I kontroll E ble 1,5 vekt%, basert på vekten av sanden, satt til sanden og blandet i 2 min. To produce the test cores, approx. 1500-2500 g of reclaimed sand, as used in example 4, added in a Hobart kitchen mixer. This reclaimed sand was brought to a temperature of approx. 25°C. Binder solutions described in example 2 as resin F and standard resin 2 were used in test F and control E, respectively. For test F, 1.8% by weight resin solution, based on the weight of sand, was added to the sand and mixed for 2 min. In control E, 1.5% by weight, based on the weight of the sand, was added to the sand and mixed for 2 min.

Da blandingen var fullstendig, ble den gjenvunne blanding av sand og bindemiddel-løsning blåst med en Redford Carver Core Blower (handelsnavn tilhørende Dependable Foundry Equipment Co., Sherwood, Oregon) ved et lufttrykk på 551,5 kPa overtrykk i 1/2 sek. inn i en 3-hulroms-kjernekasse, for å produsere Standard American Foundrymen Society's 2,54 cm hundeben-strekkverdi-briketter. Kjernekassen ble så gasset i 5 sek. med metylformiat-damper utviklet i en CerJet Gas Generator (handelsnavn tilhørende Dependable Foundry Equipment, Sherwood, Oregon). Etter gassing herdet kjernene under omgivelsesbetingelser. Strekkfasthets-målinger ble gjort ved hjelp av en Dietert universal sandstyrke-maskin 400-1, utstyrt med Tensile Core Strength Accessory 610-N. When mixing was complete, the recovered mixture of sand and binder solution was blown with a Redford Carver Core Blower (trade name of Dependable Foundry Equipment Co., Sherwood, Oregon) at an air pressure of 551.5 kPa gauge for 1/2 sec. into a 3-cavity core box, to produce the Standard American Foundrymen Society's 2.54 cm dogbone tensile value briquettes. The core box was then gassed for 5 sec. with methyl formate vapor developed in a CerJet Gas Generator (trade name of Dependable Foundry Equipment, Sherwood, Oregon). After gassing, the cores were cured under ambient conditions. Tensile strength measurements were made using a Dietert universal sand strength machine 400-1, equipped with Tensile Core Strength Accessory 610-N.

Selv om mengden av harpiks som ble anvendt i test F var større enn for kontroll E, var prosent harpiksfaststoff basert på sandvekt høyere for kontroll E (0,855) enn for test F Although the amount of resin used in Test F was greater than for Control E, percent resin solids based on sand weight was higher for Control E (0.855) than for Test F

(0,797). (0.797).

De gjennomsnittlige verdier for strekkfasthetene til testkjernene som ble laget er angitt nedenunder i tabell 6. The average values for the tensile strengths of the test cores that were made are given below in table 6.

Forbedringen i strekkfasthet som ble oppnådd med bindemiddel-løsningen med lavt faststoffinnhold indikerer at fordelene ved foreliggende oppfinnelse kan realiseres når gjenvunnet sand benyttes i en dampherde-produksjonsmetode. The improvement in tensile strength achieved with the low solids binder solution indicates that the advantages of the present invention can be realized when reclaimed sand is used in a steam curing production method.

Eksempel 9 Example 9

Fremstilling av testkjerner under anvendelse av bindemiddel-løsninger ved faststoffinnhold under 33 vekt% Production of test cores using binder solutions with solids content below 33% by weight

Dette eksempel illustrerer de nedre grenser for faststoffinnholdet i bindemiddel-løsninger. En sammenligning gjøres mellom strekkfastheter for testkjerner fremstilt med bindemiddel-løsninger som her beskrevet og slike som har lavere faststoffinnhold, d.v.s. under ca. 33%. This example illustrates the lower limits for the solids content in binder solutions. A comparison is made between tensile strengths for test cores made with binder solutions as described here and those with a lower solids content, i.e. under approx. 33%.

Testkjerner ble laget ved hjelp av de bindemiddel-løsninger som er beskrevet i eksempel 1 som harpiks D, harpiks E og kontrollharpiks 1 for å tilveiebringe henholdvis test Gl, Test cores were made using the binder solutions described in example 1 as resin D, resin E and control resin 1 to provide respectively test G1,

test G og kontroll G. Råmaterialblandingene ble fremstilt som beskrevet i eksempel 4 og herdet med triacetin. Den anvendte gjenvunne sand var som beskrevet i eksempel 4. Gjennomsnittlige verdier for strekkfasthet ble oppnådd fra 3-4 målte verdier og er rapportert i tabell 7 nedenunder. test G and control G. The raw material mixtures were prepared as described in example 4 and cured with triacetin. The reclaimed sand used was as described in Example 4. Average values for tensile strength were obtained from 3-4 measured values and are reported in Table 7 below.

Dataene i tabell 7 illustrerer at anvendelse av bindemiddel-løsninger som har faststoffinnhold som er så lavt som 30-31 vekt%, har en ugunstig effekt på strekkegenskaper til testkjerner laget med 100% gjenvunnet sand. The data in Table 7 illustrate that the use of binder solutions having solids content as low as 30-31% by weight has an adverse effect on the tensile properties of test cores made with 100% reclaimed sand.

Eksempel 10 Example 10

Fremstilling av testkjerner med bindemiddel- løsninger med lavt faststoffinnhold laget med blandede alkalier Production of test cores with binder solutions with low solids content made with mixed alkalis

Dette eksempel illustrerer at fordelene ved foreliggende oppfinnelse kan realiseres med bindemiddel-løsninger som har harpikser kondensert med en blanding av natrium- og kalium-alkalier. Det gjøres en sammenligning mellom strekkfastheter for testkjerner fremstilt med en bindemiddel-løsning som her beskrevet og et bindemiddel med et mer konvensjonelt faststoffinnhold. This example illustrates that the advantages of the present invention can be realized with binder solutions that have resins condensed with a mixture of sodium and potassium alkalis. A comparison is made between tensile strengths for test cores produced with a binder solution as described here and a binder with a more conventional solids content.

Testkjerner ble laget med de harpikser som er definert i eksempel 3 som harpiks G og kontrollharpiks 2 for å tilveiebringe henholdsvis test H og kontroll H. Den gjenvunne sand var den samme sand som er beskrevet i eksempel 4. Disse testkjerner ble fremstilt og testet som beskrevet i eksempel 4. Gjennomsnittlige strekkfasthetsverdier ble oppnådd fra 3 eller 4 målinger og er rapportert i tabell 8 nedenunder. Test cores were made with the resins defined in Example 3 as Resin G and Control Resin 2 to provide Test H and Control H, respectively. The recovered sand was the same sand described in Example 4. These test cores were prepared and tested as described in Example 4. Average tensile strength values were obtained from 3 or 4 measurements and are reported in Table 8 below.

Dataene i tabell 8 illustrerer at forbedringer i strekkfasthet kan oppnås hvor fenolharpiks-bindemidlet lages med en blanding av natrium- og kalium-alkalier. The data in Table 8 illustrate that improvements in tensile strength can be achieved where the phenolic resin binder is made with a mixture of sodium and potassium alkalis.

Eksempel 11 Example 11

Fremstilling av testkjerner med en to- komponent- bindemiddel-løsning Production of test cores with a two-component binder solution

Dette eksempel viser anvendelse av en to-komponent-bindemiddel-løsning ved forming av testkjerner, og de forbedringer i strekkfasthet som oppnås derved. Den gjenvunne sand var den samme sand som er beskrevet i eksempel 4. This example shows the use of a two-component binder solution when forming test cores, and the improvements in tensile strength that are achieved thereby. The recovered sand was the same sand described in example 4.

To-komponent-bindemiddel-løsningen i dette eksempel omfattet (1) standardharpiks 1 og (2) en mengde av fortynningsvann satt til sanden. Strekkfasthetene til de oppnådde kjerner ble sammenlignet mot testkjerner oppnådd ved anvendelse av standardharpiks 1 uten tilsatt fortynningsvann. The two-component binder solution in this example comprised (1) standard resin 1 and (2) an amount of dilution water added to the sand. The tensile strengths of the obtained cores were compared against test cores obtained using standard resin 1 without added dilution water.

Testkjernene ble fremstilt og testet som beskrevet i eksempel 4. Ca. 1,5 vekt% standardharpiks 1 ble satt til den gjenvunne sand for kontroll I og test I. I test I ble 0,2 vekt% vann, basert på den opprinnelige vekt av den gjenvunne sand, satt til den gjenvunne sand som en separat komponent. The test cores were produced and tested as described in example 4. Approx. 1.5% by weight of Standard Resin 1 was added to the reclaimed sand for Control I and Test I. In Test I, 0.2% by weight of water, based on the original weight of the reclaimed sand, was added to the reclaimed sand as a separate component .

Gjennomsnittlige strekkfasthetsverdier ble oppnådd fra 3 eller 4 målinger laget for hver kontroll og test, og de er rapportert nedenunder i tabell 9. Average tensile strength values were obtained from 3 or 4 measurements made for each control and test and are reported below in Table 9.

Dataene i tabell 9 viser at forbedrede strekkfastheter kan oppnås i testkjerner hvor den herdbare bindemiddel-løsning er sammensatt av to komponenter og faststoffinnholdet for de kombinerte komponenter faller under 50 vekt%. Mens vann ble anvendt som den annen komponent og fortynningsmiddel i dette eksempel, kunne det like godt være en silanløsning som ville være forventet å resultere i en ytterligere, del-forbedring i strekkfasthet. The data in Table 9 show that improved tensile strengths can be achieved in test cores where the hardenable binder solution is composed of two components and the solids content of the combined components falls below 50% by weight. While water was used as the second component and diluent in this example, it could just as easily be a silane solution which would be expected to result in a further partial improvement in tensile strength.

Konklusj on Conclusion on

I ovenstående beskrivelse og i eksemplene har bindemidlet vært en vandig løsning av en ester-herdbar alkalisk fenolharpiks. Sammenlignbare resultater kan oppnås når bindemidlet er en sur eller nøytral fenolharpiks, og herdemidlet og en kilde for alkalitet settes til harpiks/sand-miksen enten sammen eller separat. Kilden for alkalitet må gjøre bindemiddel-løsningen alkalisk for å gjøre esterherding effektiv. In the above description and in the examples, the binder has been an aqueous solution of an ester-curable alkaline phenolic resin. Comparable results can be obtained when the binder is an acidic or neutral phenolic resin, and the curing agent and a source of alkalinity are added to the resin/sand mix either together or separately. The source of alkalinity must render the binder solution alkaline for ester curing to be effective.

Claims (5)

1. Rå-satsblanding for anvendelse ved fremstilling av støperi-former og -kjerner, karakterisert ved at den omfatter en blanding av (a) sand, hvor sanden omfatter minst 4 0 vekt% gjenvunnet sand og hvor den gjenvunne sand inneholder en alkalisk harpiksbinde-middelrest, idet resten blir etterlatt på overflatene av den gjenvunne sand etter at den på forhånd er avbundet som et formlegeme ved hjelp av en esterherdet alkalisk fenolharpiks og gjenvunnet fra formlegemet i form av frittstrømmende sandgranuler, (b) et bindemiddel som omfatter en vandig løsning av en alkalisk fenolharpiks som er herdbar ved omgivelsestemperatur med et esterherdemiddel valgt fra gruppen som består av laktoner, organiske karbonater, karboksylsyreestere og blandinger derav, hvor løsningen har et faststoffinnhold i området 33-47 vekt%, og (c) et herdemiddel som er effektivt til å herde harpiksen i en mengde som er tilstrekkelig til å herde bindemidlet under omgivelsesbetingelser i den ønskede fasong.1. Raw batch mixture for use in the production of foundry molds and cores, characterized in that it comprises a mixture of (a) sand, where the sand comprises at least 40% by weight of reclaimed sand and where the reclaimed sand contains an alkaline resin binder- agent residue, the residue being left on the surfaces of the reclaimed sand after it has been previously bound as a mold by means of an ester-cured alkaline phenolic resin and recovered from the mold in the form of free-flowing sand granules, (b) a binder comprising an aqueous solution of an alkaline phenolic resin curable at ambient temperature with an ester curing agent selected from the group consisting of lactones, organic carbonates, carboxylic acid esters and mixtures thereof, the solution having a solids content in the range of 33-47% by weight, and (c) a curing agent effective to curing the resin in an amount sufficient to cure the binder under ambient conditions into the desired shape. 2. Rå-satsblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at sanden omfatter 50-100 vekt% gjenvunnet sand.2. Raw batch mixture as specified in claim 1, characterized in that the sand comprises 50-100% by weight of reclaimed sand. 3. Rå-satsblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at bindemidlet omfatter to separate komponenter som omfatter3. Raw batch mixture as stated in claim 1, characterized in that the binder comprises two separate components which comprise (1) en løsning av alkalisk fenolharpiks og(1) a solution of alkaline phenolic resin and (2) et løsningsmiddel for den alkaliske fenolharpiks, idet faststoff innholdet for komponentene, hvis de kombineres, faller i området fra 33 til 47%, basert på den kombinerte vekt av de to komponenter. (2) a solvent for the alkaline phenolic resin, the solids content of the components, if combined, falling in the range of 33 to 47%, based on the combined weight of the two components. 4. Rå-satsblanding som angitt i krav 3, karakterisert ved at de to komponenter i den herdbare bindemiddel-løsning omfatter (1) en løsning av alkalisk fenolharpiks som har et faststoffinnhold på mer enn 50 vekt%, og (2) en vannmengde som er tilstrekkelig til å tilveiebringe et faststoffinnhold for nevnte komponenter, når de kombineres, i området fra 33 til 47 vekt%. 4. Raw batch mixture as stated in claim 3, characterized in that the two components of the curable binder solution comprise (1) a solution of alkaline phenolic resin which has a solids content of more than 50% by weight, and (2) an amount of water which is sufficient to provide a solids content for said components, when combined, in the range of 33 to 47% by weight. 5. Rå-satsblanding som angitt i krav 1, karakterisert ved at det herdbare bindemiddel inneholder silan i en mengde på 0,05-3 vekt% basert på vekten av bindemiddel-løsning.5. Raw batch mixture as stated in claim 1, characterized in that the curable binder contains silane in an amount of 0.05-3% by weight based on the weight of binder solution.
NO894792A 1988-04-08 1989-11-30 Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores NO180331C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO894792A NO180331C (en) 1988-04-08 1989-11-30 Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17939188A 1988-04-08 1988-04-08
NO891444A NO180330C (en) 1988-04-08 1989-04-07 Process for making a molded article of resin bound sand
NO894792A NO180331C (en) 1988-04-08 1989-11-30 Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores

Publications (4)

Publication Number Publication Date
NO894792L NO894792L (en) 1989-10-09
NO894792D0 NO894792D0 (en) 1989-11-30
NO180331B true NO180331B (en) 1996-12-23
NO180331C NO180331C (en) 1997-04-02

Family

ID=27353096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO894792A NO180331C (en) 1988-04-08 1989-11-30 Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores

Country Status (1)

Country Link
NO (1) NO180331C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NO180331C (en) 1997-04-02
NO894792L (en) 1989-10-09
NO894792D0 (en) 1989-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4937918B2 (en) Binder composition comprising concentrated tannin and furfuryl alcohol and use thereof
NO824269L (en) CASTLE FORMS AND CORE.
US5190993A (en) Process to enhance the tensile strength of reclaimed sand bonded with ester cured alkaline phenolic resin using an aminosilane solution
NO180330B (en) Process for making a molded article of resin bound sand
KR20080072008A (en) Formaldehyde-free phenolic resin binder
EP0388145B1 (en) Phenolic resin compositions
US5354788A (en) Dialdehyde modified phenolic foundry sand core binder resins, processes for making same, and process for preparing foundry cores and molds employing same
JPH0686510B2 (en) Free-flowing particulate material containing modified phenolic resole resin for making foundry cores and molds
NO300162B1 (en) Method of treating free-flowing sand to improve the tensile strength of a hardened article made of resin binder and sand
US5238976A (en) Process to enhance the tensile strength of reclaimed sand bonded with ester cured alkaline phenolic resin
ES2209957T3 (en) RESOL BASED BINDING SYSTEM, WITH ALUMINUM AND BORO CONTENT.
AU771526B2 (en) Ester cured binders
NO180331B (en) Raw batch composition for use in the manufacture of molds and cores
US5234973A (en) Compositions for foundry molding processes utilizing reclaimed sand
CN107150103B (en) Mold molding set, mold molding sand composition, and method for producing same
WO2010117559A1 (en) Alkaline phenolic resole resin compositions and their use
NO300163B1 (en) Process for making a castor body
JPS63230761A (en) Phenolic resin binder
JPH07206955A (en) Resin for cement, laminate and impregnation, and low-impurity-content resol for abrasive binder
JPS5846375B2 (en) Self-hardening binder composition for castings
NZ232869A (en) Methylolated phenolic novolak resin composition and its use in foundry moulding compositions
JPH04253544A (en) Composition for casting mold
JPH0372371B2 (en)
JPS63227652A (en) Phenolic resin binder