DE1045050B - Trockene, rieselfaehige Formmasse mit waermehaertenden Eigenschaften - Google Patents

Trockene, rieselfaehige Formmasse mit waermehaertenden Eigenschaften

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DE1045050B
DE1045050B DEC13601A DEC0013601A DE1045050B DE 1045050 B DE1045050 B DE 1045050B DE C13601 A DEC13601 A DE C13601A DE C0013601 A DEC0013601 A DE C0013601A DE 1045050 B DE1045050 B DE 1045050B
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Germany
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drying oils
mass according
mixed
granular materials
producing
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DEC13601A
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Inventor
Manfred Lottermoser
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ELLY CRONING GEB BOERNSEN
Original Assignee
ELLY CRONING GEB BOERNSEN
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/20Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
    • B22C1/24Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of oily or fatty substances; of distillation residues therefrom

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

  • Trockene, rieselfähige Formmasse mit wärmehärtenden Eigenschaften Die Erfindung betrifft eine aus körnigem Material, insbesondere Quarzsand, und wärmehärtenden Bindemitteln bestehende trockene, rieselfähige Formmasse für Gießereizwecke.
  • Werden Formen oder Kerne für Gießereizwecke nach dem Maskenformverfahren, das in Amerika und England Shell molding process genannt wird, hergestellt, so benötigt man hierzu körnige Formmassen, die trocken sind, gut rieseln und beim Erwärmen zunächst klebfeucht werden, um nach intensiverer Erwärmung auszuhärten.
  • Formmassen mit derartigen Eigenschaften erzielt man, indem man inerte körnige Materialien, zumeist Quarzsand, mit wärmehärtenden Bindemitteln vermischt oder umhüllt.
  • Als wärmehärtende Bindemittel werden bisher wärmehärtende Kunstharze, wie sie durch Kondensation von Phenolen mit Aldehyden entstehen, wie auch wärmehärtende Gemische gewisser Pecharten mit Schwefel verwendet.
  • Ferner sind Bindemittel, die auf Polyisocyanaten, Polyaminen und Salzen hochmolekularer mehrbasischer Säuren beruhen, vorgeschlagen worden. Von diesen hat jedoch bisher noch keins Eingang in die Praxis gefunden. Die Gründe hierfür sind zu hoher Preis, ungünstige Aushärtebedingungen, zu geringe Festiglzeiten und metallurgische Nachteile der Formen.
  • Die mit den zuerst erwähnten wärmehärtenden Kunstharzen hergestellten Formmassen liefern in jeder Hinsicht einwandfreie und sehr feste Formen, jedoch ist der hohe Preis der wärmehärtenden Kunstharze nachteilig.
  • Die mit den an zweiter Stelle genannten Pech-Schwefel-Gemischen hergestellten Formmassen sind sehr billig, und sie ergeben metallurgisch einwandfreie Formen, deren Festigkeiten jedoch nicht ganz an die anit wärmehärtenden Kunstharzen hergestellten Formen heranreichen.
  • Erfindungsgemäß wird nun als wärmehärtendes Bindemittel ein Gemenge von Oxydationsprodukten trocknender 251e einerseits und elementarem Schwefel andererseits verwendet. Die damit hergestellte Formmasse vereinigt in sich hohe Festigkeit und gute metallurgische Eigenschaften der erhaltenen Formen bei niedrigem Preis. Oxydationsprodukte von trocknenden Ölen und Schwefel als Bindemittel sind schon in Form von Kernölen vorgeschlagen, führen jedoch zu plastischen und klebrigen Formmassen. Außerdem sind dabei die Oxydationsprodukte der trocknenden Öle und Schwefel behandelt, enthalten also gebundenen Schwefel, der mit .den Oxydationsprodukten in Reaktion getreten ist. Für die Herstellung einer trockenen und rieselfähiben Formmasse mit -wärmehärtenden Eigenschaften darf aber vor der Verwendung der Formmasse eine Reaktion zwischen Schwefel und Oxydationsprodukten nicht eingetreten sein, denn diese Reaktion wird zur Wärmehärtung benutzt, .darf also erst während der Verwendung im Kontakt mit dem heißen Modell eintreten.
  • Es ist bekannt, daß trocknende Öle, insbesondere Leinöl, durch chemische Abbindung von Sauerstoff, also durch Oxydation, in einen festen Zustand übergehen können. Es ist ebenfalls bekannt, daß diese trocknenden Öle auch Schwefel unter Verfestigung chemisch binden können. Untersucht man jetzt, wie sich beide Arten von Reaktionen überlagern können, dann stellt man fest, daß die trocknenden Öle nach weitestgehender Oxydation noch zusätzlich Schwefel abbinden können und daß die festen Oxydationsprodukte thermoplastisch sind, während sie durch das zusätzliche Abbinden von Schwefel in unschmelzbare Substanzen übergeführt werden. Diese für trocknende Öle charakteristischen Reaktionsfolgen haben bisher noch keinerlei Anwendung für Gießereizwecke gefunden, und auf ihnen basiert die beanspruchte Formmusse.
  • Im einfachsten Falle stellen sie Gemische aus inerten körnigen Materialien, z. B. aus trockenem Quarz-Sand, mit pulverförmigem Schwefel und gepulverten Oxydationsprodukten trocknender 51e dar. Ein festes Oxydationsprodukt beispielsweise des Leinöls erhält man in bekannter Weise durch Durchblasen von Luft durch das heiße Ö1 und eire im Anschluß an die Erstarrung durchführende Nachoxydation mit Salpetersäure.
  • Verkürzungen der Aushärtezeiten, Festigkeitssteigerungen, Verbesserung der Vermahlungseigenschaften, der metallurgischen Eigenschaften und Preissenkung erzielt man, wenn man den trocknenden Ölen vor oder nach der Oxydation durch Zusammenschmelzen Bitumina oder bitumenähnliche Substanzen zusetzt. Die zusetzbaren Mengen sind begrenzt. Überschreitet man diese Grenzen,.die von der Art des trocknenden Öles und der Art de's jeweiligen Zusatzes abhängen, so tritt Verschlechterung der genannten Eigenschaften ein. Die optimalen Zusatzmengen an Bitumina oder bitumenähnlichen Substanzen müssen für die jeweiligen Rohstoffe durch Vorversuche bestimmt werden.
  • Bequemere Verfahren zur Oxydation der trocknenden Öle, als es das Durchblasen von Luft unter Erhitzung darstellt, lassen sich anwenden, wenn die trocknenden Öle in feinverteilter Form mit großer freier Oberfläche vorliegen:- Dieses erreicht man am zweckmäßigsten, indem man die körnigen Materialien mit den trocknenden Ölen mischt, so daß die einzelnen Körner mit dünnen Schichten der trocknenden Öle umhüllt sind und eine große freie Oberfläche durch die körnige Struktur einer derartigen Mischung gegeben ist. Hat man in den trocknenden Ölen vorher in bekannter Weise Sikkative, beispielsweise etwa 1 % Kobaltresinat, gelöst, so werden die Ölfilme auf den Körnern durch Auslagern an der Luft oxydiert, die Mischung verfestigt sich und ist, nachdem sie unter Zusatz von pulverförmigem Schwefel bis zur Vereinzelung der Körner verkollert worden ist, verwendbar. Der Schwefel kann auch vor der Oxydation der trocknenden Öle oder vor deren Beimischung mit dem körnigen Material vermischt werden; dadurch wird er an die Körner fixiert, und die fertige Formmasse ist völlig staubfrei. Dieses ist im Hinblick auf sauberes Arbeiten und auf die Vermeidung von Staubverpuffungen, die bei Vorhandensein von freiem Schwefelstaub in der Formmasse bei Berührung mit überhitzten Modellen auftreten können, durchaus erwünscht.
  • Bei der eben beschriebenen Arbeitsweise zur Herstellung der -beanspruchten Formmasse kann an den relativ kostspieligen Sikkativen dadurch eingespart werden, daß man sie nicht in den trocknenden Ölen löst, sondern in einem billigen, leicht flüchtigen Lösungsmittel, etwa in Tetralin oder in einem Gemisch aus Tetralin und Dekalin, und diese Lösung, nachdem die körnigen Materialien mit den trocknenden Ölen überzogen worden sind, dem Ganzen zumischt. Verfährt man in dieser Weise, so brauchen lediglich die Oberflächen der mit den trocknenden Ölen umhüllten Körner von ,der Sikkativlösung benetzt zu werden, womit für eine Einleitung der Oxydation von der Außenseite der Ölfilme auf den Körnern her gesorgt ist.
  • Benutzt man die Luft unter Vermittlung von Sikkativen als Oxydationsmittel für die auf die Körner aufgebrachten trocknenden Öle, so ist eine Ausbreitung des Mischgutes an der Luft notwendig. Will man den hiermit verbundenen Platzbedarf mindern, so können in die aus den körnigen Materialien und den trocknenden Ölen bestehenden Mischungen auch flüssige Oxydationsmittel, die nicht wie die Sikkative nur sauerstoffübertragend, sondern sauerstoffabgebend wirken, eingearbeitet werden. Als solche haben sich besonders günstig wässerige Lösungen von Kaliumpermanganat erwiesen, sofern man ihnen ein Netzmittel zusetzt. Auch läßt sich das Kaliumpermanganat ganz oder teilweise durch ändere sauerstoffabgebende Verbindungen, wie Bichromate, Perverbindungen usw. ersetzen. Besonders zeitsparend verfährt man; wenn man Kaliumpermanganat in Azeton löst.
  • Ausführungsbeispiele 1. 84 kg trockener Quarzsand (30 % - feiner als 0,1 mm; alles feiner als 0,3 mm; Schlämmstoffgehalt unter 1 1/o) werden mit 3,35 kg Schwefelpulver (alles feiner als 0,06 mm) vermischt, und dieser Mischung wird in einem Kollergang oder in einem Kernsandmischer ein heilfies Gemisch von 1,92 kg sikkativfreiem Leinöl mit 2,88 kg Braunkohlenteerhartpech (Krämer-Sarnow-Erweichungspunkt 90 bis 100° C) bis zur völligen Homogenität zugemischt. Darauf läßt man eine Lösung von 100 g Kaliumpermanganat in der zur Lösung erforderlichen Menge Azeton oder in 1,8 1 Wasser bei laufender Mischmaschine in dünnem Strahl zufließen. Verwendet man die wässerige Kaliumpermanganatlösung, so werden diesen 1,81 noch 10 g Pril (Netzmittel der Böhme-Fett-Chemie) zugefügt. Das Mischgut ist nach 1 bis 2 Tagen infolge Oxydation des Leinöls völlig durchgehärtet und wird nunmehr in einem Kollergang bis zur Vereinzelung der Körner vermahlen. Dieses Formmaterial härtet, wenn man es auf 280 bis 300° C heiße Modelle aufbringt, je nach Schichtdicke in 45 bis 120- sec aus, und das erhaltene Formmaterial besitzt, sofern die Formmasse lediglich unter Anwendung der Schwerkraft aufgestreut worden ist, Biegefestigkeiten von 35 bis 45 kg/cm2.
  • 2. Die im ersten Ausführungsbeispiel angewendete Kaliumpermanganatlösung kann durch 0;81 einer handelsüblichen Kobaltresinatlösung ersetzt werden.
  • 3. Eine Mischung aus 3 Gewichtsteilen Leinöl, 2 Gewichtsteilen Holzöl -und 5 Gewichtsteilen bei Raumtemperatur springharten Stearinpechs wird bis zur ersten leichten Blasenbildung erhitzt und über 3 bis 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Während dieser Zeit läßt man einen stetigen Strom vorgeheizter Luft durch die Mischung streichen und bringt hinterher die erkaltete Masse in Salpetersäure, die aus einem Volumteil rauchender Salpetersäure und 2,5 bis 3 Volumteilen Wasser besteht, und läßt die Masse hierin so lange kochen, bis eine entnommene Probe bei Raumtemperatur springharte Konsistenz aufweist. Dann kocht man die Masse in einer wässerigen Kreidesuspension so lange, bis die Salpetersäure abgestumpft ist. Die luftgetrocknete Masse wird dann mit 40 bis 60 Gewichtsprozent ihres Eigengewichtes Schwefel vermahlen. Das Mahlgut muß eine Körnung feiner als 0,06 mm besitzen, und es wird mit der 10- bis 20fachen Menge trockenen Quarzsandes gemischt.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Aus körnigem Material, insbesondere Quarzsand, und wärmehärtenden Bindemitteln bestehende trockene, rieselfähige Formmasse für Gießereizwecke, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtende Bindemittel aus einem Gemenge von Oxydationsprodukten trocknender Öle einerseits und elementarem Schwefel andererseits besteht.
  2. 2. Trockene, rieselfähige Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsprodukte -trocknender Öle einen Gehalt an Bitumina und bzw. oder bitumenähnlicher Substanzen besitzen.
  3. 3. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die trocknenden Öle mit Bitumina und bzw. oder bitumenähnlichen Substanzen vermischt und dann erst oxydiert werden.
  4. 4. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Oxydationsprodukte trocknender Öle als auch der Schwefel in Pulverform den körnigen Materialien beigemischt werden.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die körnigen Materialien mit den Oxydationsprodukten trocknender Öle umhüllt und mit pulverförmigem Schwefel vermischt werden.
  6. 6. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung der körnigen Materialien mit den Oxydationsprodukten trocknender Öle derart erfolgt, daß die körnigen Materialien zunächst mit trocknenden Ölen vermischt und diese danach erst oxydiert werden.
  7. 7. Verfahren. zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß den körnigen Materialien vor dem Umhüllen mit den Oxydationsprodukten trocknender Öle pulverförmiger Schwefel beigemischt wird, um in der fertigen Formmasse freien Schwefelstaub zu vermeiden. B.
  8. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der den körnigen Materialien beigemischten trocknenden Öle dadurch erfolgt, daß man diese Mischung mit flüssigen Oxydationsmitteln vermischt.
  9. 9. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssige Oxydationsmittel Lösungen oxydierender Verbindungen in leichtflüchtigen Lösungsmitteln, z. ß. eine Lösung von Kaliumpermanganat in Azeton, verwendet werden.
  10. 10. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssige Oxydationsmittel wäßrige, Netzmittel enthaltende Lösungen oxydierender Verbindungen, wie z. B. Permanganate, Bichromate, Perverbindungen, oxydierende Säuren, verwendet werden.
  11. 11. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation der den körnigen Materialien beigemischten trocknenden Öle durch Auslagernlassen an der Luft unter Vermittlung von Sikkativen, wie z. B. Lösungen von Kobaltresinat oder Manganresinat in Tetralin, geschieht.
  12. 12. Verfahren zum Herstellen einer Masse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Einsparung von Sikkativ dieses nicht den trocknenden Ölen zugesetzt wird, sondern erst, nachdem die körnigen Materialien mit den trocknenden Ölen vermischt worden sind, dem Ganzen beigemischt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 386 062.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1131849B (de) * 1957-02-28 1962-06-20 Rheinstahl Eisenwerke Gelsenki Formstoffmischung fuer die Herstellung von Formmasken

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE386062C (de) * 1921-11-18 1923-12-01 M Melamid Dr Verfahren zur Herstellung von Kernoel

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