DE2064700A1 - Molding material set for foundry sands - Google Patents

Description

Schulung Metall Chemie nv Frankfurt a.M., den 27.11.1970 Hengelo-0 / Holland Dr.Ml/HWiTraining in metal chemistry nv Frankfurt a.M., November 27, 1970 Hengelo-0 / Holland Dr.Ml/HWi

prv.N.0.· 6 5 7 0 SMCprv.N.0. 6 5 7 0 SMC

Formstoff zusatz für G-ießereisande.Molding additive for foundry sands.

Die Erfindung betrifft den Zusatz von Harzen, die als Kohlenwasserstoffpolymere in Form sog. Petrolharze bei der Erdöldestillation gewonnen werden, zu Formmassen für Gießereizwecke unter Verwendung üblicher Bindemittel.The invention relates to the addition of resins acting as hydrocarbon polymers in the form of so-called petroleum resins are obtained from petroleum distillation, into molding compounds for Foundry purposes using common binders.

Es ist bekannt, Formsanden, die zur Herstellung von Gußformen bestimmt sind, kohlenstoffhaltige Zusätze neben üblichen Bindemitteln wie z.B. Bentonit» zuzugeben. Hierdurch soll eine Trennung zwischen Metalloberfläche und Formstoff mit dem Ziel der Herstellung möglichst glatter und fehlerfreier Gußoberflächen bewirkt werden.It is known, molding sands, which are used for the production of casting molds are intended to add carbon-containing additives in addition to the usual binders such as bentonite ». This is intended to create a separation between the metal surface and the molding material with the aim of producing it as smoothly and as possible flawless cast surfaces are effected.

Nach dem Stand der Forschung beruht die Wirkung kohlenstoffhaltiger Zusätze auf der unter den Bedingungen der Gießhitze stattfindenden teilweisen Verflüchtigung und der anschlieasenden Abscheidung von Glanzkohlenstoff aus der Gasphase. Der Glanzkohlenstoff bewirkt dann die Trennung zwischen Metall und Formstoff, da er wechselseitige Reaktionen unterbindet. Unter diesen Voraussetzungen ist neben dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen die Menge des sich bildenden ulanzKOhlenstoffa ein wesentliches Qualitätsmerkmal der kohlenstoffhaltigen Formstoffzusätze. Als derartige Zusatzatoffe zu Formmassen sind solche aus natürlichem und synthetischem Kohlenstaub am meisten verbreitet. Andere bekannte VorschlägeAccording to the state of research, the effect is based on carbon Additions to the partial volatilization taking place under the conditions of the casting heat and the subsequent leasing Deposition of lustrous carbon from the gas phase. The lustrous carbon then causes the separation between Metal and molding material, as it prevents mutual reactions. Under these conditions is next to the salary in terms of volatile constituents, the amount of ulanzKOhlenstoffa that is formed is an essential quality feature of the carbonaceous constituents Molding additives. As such additives in relation to molding compounds, those made from natural and synthetic coal dust are the most common. Other known suggestions

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schliessen auch den Gebrauch von Braunkohlenataub, Torfmehl und vor allem von pulverisiertem Hartpech ein, wobei diese Stoffe meistens in Kombination mit Kohlenstaub zur Anwendung kommen. Über den Einsatz von Kohlenstaub und Gemischen mit Kohlenstaub sind verschiedene Nachteile bekannt. Wegen des niedrigen Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen und insbesondere wegen der massigen Glanzkohlenstoffbildung, die etwa 10 bis 20 Prozent der Zusatzmenge beträgt, sind verhältnismässig hohe Zusatzmengen zwischen 3 und 10 $> zum Formstoff erforderlich, um glatte Gußoberflächen zu erreichen. Diese hohen Zusatzmengen und die im Sand zurückbleibenden Koksrückstände führen zu einer Verstaubung des Formsandes und erhöhen den Bindemittelverbrauch und bei Naßgußsanden den Wasserbedarf. Die beim Gießprozess während der Verkokung entstehenden Gase wirken sich darüber hinaus wegen ihres Schwefelgehalts desaktivierend auf den Bindeton aus. Ausserdem tragen die frei werdenden Gase in starkem Maße zur Luftverunreinigung in der Gießerei bei. Die Entstehung schädlicher Gase hat auch den Einsatz von Peohen stark eingeschränkt. Es ist ferner bekannt, Polystyrolsohaum, der zu feinem Pulver aufgemahlen ist, als Zusatz zu Kernsanden für den gleichen Zweck als Kohlenstoffträger zu verwenden und auch um ein Wachsen des Kerns zu vermeiden (DOS 1 558 109). Wegen des überaus groasen Schüttvolumens des gemahlenen Polystyrolschaums stösst das Einmischen in den Kern- bzw. formsand auf grosse Schwierigkeiten. Außerdem machen die nach dem Verbrennen dieses Materials im Kernsand zurückbleibenden Poren das Anbringen von Schutzüberzügen notwendig.also include the use of lignite dust, peat meal and, above all, of pulverized hard pitch, these substances mostly being used in combination with coal dust. Various disadvantages are known about the use of coal dust and mixtures with coal dust. Because of the low content of volatile constituents, and in particular because of the massive lustrous carbon, which is about 10 to 20 percent of the amount of addition, high addition amounts of 3-10 $> are comparatively necessary for the molding material, to achieve smooth casting surfaces. These high added amounts and the coke residues left in the sand lead to a build-up of dust in the molding sand and increase the consumption of binding agent and, in the case of wet casting sands, the need for water. The gases generated during the casting process during coking also have a deactivating effect on the binding clay due to their sulfur content. In addition, the gases released are a major contributor to air pollution in the foundry. The creation of harmful gases has also severely restricted the use of peohen. It is also known to use polystyrene foam, which is ground to a fine powder, as an additive to core sands for the same purpose as a carbon carrier and also to prevent the core from growing (DOS 1 558 109). Because of the extremely large bulk volume of the ground polystyrene foam, mixing it into the core or molding sand encounters great difficulties. In addition, the pores remaining in the core sand after this material is burnt make it necessary to apply protective coatings.

Schliesslich ist es bekannt, bei der Erdöldestillation anfallende Harze für die Herstellung von Formeandmischungen einzusetzen. In diesen Formmassen liegt das Harz als Überzug der Sandkörner vor, wobei dieser harzumhüllte Sand in besonderen wärmeverbrauchenden Verfahren mit Hilfe vonFinally, it is known to use resins obtained during petroleum distillation for the production of form and mixes. In these molding compounds, the resin is present as a coating on the sand grains, this resin-coated sand in special heat-consuming processes with the help of

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Lösungsmitteln oder in einem Schmelzprozess des Harzes hergestellt wird ( USP 2 481 006, 2510 220). Da die Hsrzschichten nach dem Aufbringen auf die Sandkörner aneinander kleben, ist neben der Wärmebehandlung zurHerstellung des Überzuges noch ein Zerkleinerungsvorgang erforderlich, um gebrauchsfertige Formmassen zu erhalten. Liese Formmassen werden mit relativ hohen Harzgehalten angegeben und ihre Herstellung ist mit verhältnismässig hohen Kosten verbunden. Insbesondere für die Aufbereitung tongebundener Naßgußsande haben diese Formmassen daher keinen Eingang in die G-ießereipraxis gefunden.Solvents or in a melting process of the resin is produced (USP 2,481,006, 2,510,220). Since the resin layers stick to one another after being applied to the grains of sand, heat treatment is required for manufacture The coating still requires a comminution process in order to obtain ready-to-use molding compounds. Liese Molding compositions are given with relatively high resin contents and their production is relatively high tied together. In particular for the preparation of clay-bound wet casting sands, these molding compounds therefore have no input found in foundry practice.

Zur Überwindung dieser Nachteile sieht die Erfindung einen einfach und wirtschaftlich verarbeitbaren Formsandzusatz für die Herstellung von Gießformen oder -kernen unter Verwendung von Sand und üblichen Bindemitteln mit einem Gehalt an Petrolharz vor. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Petrolharz in feinteiliger Form vorliegt.To overcome these disadvantages, the invention provides a molding sand additive that can be processed easily and economically for the production of casting molds or cores using sand and common binders with a content of petroleum resin. The invention is characterized in that the petroleum resin is in finely divided form is present.

Praxisversuche haben ergeben, dass der erfindungsgemässe Zusatz von feinteiligem, insbesondere feingemahlenem Petrolharz zu Formstoffmischungen führt, die in einfachster Weise aufbereitet werden können und wegen der äusserst geringen Zusatzmenge an Petrolharz besonders wirtschaftlich sind.Practical tests have shown that the inventive Addition of finely divided, especially finely ground Petroleum resin leads to molding material mixtures that can be processed in the simplest way and because of the extremely small amounts of petroleum resin added are particularly economical.

Unter Petrolharzen werden makromolekulare Verbindungen aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffpolymere verstanden, die thermoplastischer Natur sind und bei der Erdöldestillation gewonnen werden, beispielsweise ringkondensierte Kohlenwasserstoffe, Der Schmelzbereich dieser Harze liegt zwischen 60 und 16O⁰C, das spezifische Gewicht liegt 'zwischen 1,07 und 1,16. Die Petrolharze haben weiterhin einen Aschegehalt von weniger als 0,2 <$>. Among petroleum resins macromolecular compounds from the group of hydrocarbon polymers are understood to be thermoplastic in nature and can be obtained in the distillation of petroleum, for example, fused-ring hydrocarbons, The melting range of these resins is between 60 and 16O ⁰ C, the specific gravity is' 1.07 to 1 , 16. The petroleum resins also have an ash content of less than 0.2 <$>.

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Die für die erfindungsgemäsae Verwendung geeigneten Petrolharze zeichnen eich durch eine hohe Glanskohlenstoffbildung aus. Diese liegt bei mindestens 40 i» und beträgt vorzugsweise 40 bis 90 #. Vergleichsweise liegt die Glanzkohlenstoffbildung bei üblichem Steinkohlenstaub hingegen nur bei etwa 10 $. Die Ermittlung dieser Gehalte erfolgt nach in der Giessereipraxis üblichen Prüfmethodea.The petroleum resins suitable for the use according to the invention are distinguished by a high level of glansocarbon formation. This is at least 40 % and is preferably 40 to 90 #. In comparison, the formation of lustrous carbon with normal hard coal dust is only around 10 $. The determination of these contents is carried out according to the test methods commonly used in foundry practice.

Der erfindung8gemässe Formsandzusatz weist eine Feinheit von weniger als 0,3 mm, vorzugsweise weniger als 0,15 mm auf. Dabei ist es nicht kritisch, ob das Petrolharzpulver als solches in die Formmasse eingebracht wurde oder im Gemisch mit anderen Zusatzstoffen wie Bentonit, oder ob stückiges Harz mit anderen Zuschlagstoffen zusammen auf die erforderliche Feinheit und gleichmäesige Verteilung gebracht wurde.The molding sand additive according to the invention has a fineness of less than 0.3 mm, preferably less than 0.15 mm. It is not critical whether the petroleum resin powder was introduced as such into the molding compound or in the Mixture with other additives such as bentonite, or lump resin together with other additives to the required fineness and uniformity Distribution was brought.

Neben dem Einsatz als Kohlenstoffträger in Formstoffmischungen, die für den einmaligen Einsatz bestimmt sind, eignet sich der erfindungsgemässe Zusatz in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in tongebundenen Naßgußsanden, die in einem Umlaufsystem laufend regeneriert werden. Durch Kombination mit anderen Zuschlagstoffen, beispielsweise mit Bentonit, lassen sich die dosiertechnischen Maßnahmen vereinfachen.In addition to being used as a carbon carrier in molding compounds intended for single use, the additive according to the invention is particularly advantageous for use in clay-bound Wet casting sands that are continuously regenerated in a circulation system. By combining it with other aggregates, For example, with bentonite, the dosing measures can be simplified.

In Formstoffmischungen, die erfindungsgemäss mit feinteiligem vorzugsweise feingemahlenem Petrolharz hergestellt werden, liegt das Harz in feinster Verteilung zwischen den Sandkörnern und den übrigen Sandbestandteilen in einer Menge von 0,15 bis 3 Prozent, bezogen auf das Gewicht der Formstoffmischung, vor, wobei im allgemeinen Mengen zwischen 0,2 und 1 $ sich am zweckmässigsten erwiesen haben. In Fällen, wo zur Aufbereitung der Formmasse nur sehr kurze Mi«chzeiten zur Verfügung stehen, kann es auch zweckmässig sein·» das zuvor zweckmässig gemahlene Petrolharz In Form wasseriger Aufschlämmung mit anderen Zuschlagstoffen, vornehmlich mit Bentonit, aufzubereitenIn molding mixtures, which are produced according to the invention with finely divided, preferably finely ground, petroleum resin, the resin is finely distributed between the sand grains and the other sand components in an amount of 0.15 to 3 percent, based on the weight of the molding mixture, with amounts generally between $ 0.2 and $ 1 have proven to be most appropriate. In cases where only very short processing times are available for the preparation of the molding compound, it can also be useful to prepare the previously suitably ground petroleum resin in the form of an aqueous suspension with other additives, primarily with bentonite

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und als Suspension dem Formsand zuzugeben.-5-
and add to the molding sand as a suspension.

Der erfindungsgemäss in erster Linie als Kohlenetoffträger wirkende Formsandzusatζ weist zur Herstellung von Giessereiformen und -kernen deutliche Vorteile auf. Neben der infolge der äusserst geringen Zusatzmengen """" gegebenen Wirtschaftlichkeit kann die Herstellung der Formstoffmischungen in einfachster Weise erfolgen. Dieses gilt besonders für umlaufende Naßgußsande, die normalerweise mit relativ kurzen Mischzeiten aufbereitet werden. Der Zusatz kann ohne weiteres gleichzeitig mit anderen Zusatzstoffen in die Formmasse eingemischt werden. Als erfindungsgemäss pulverförmiger Stoff ist der Formstoffzusatz mit anderen meist ebenfalls pulverförmigen Stoffen kombinierbar. Die geringe Zusatzmenge schafft in Verbindung mit der infolgedessen geringen Gasentwicklung bessere Arbeitsplatzbedingungen. Aus Laboratoriumsuntersuchungen ist beispielsweise abzuleiten, dass der Zusatz von pulverförmigen Petrolharzen in den erfindungagemässen Konzentrationen die für die Fehlerneigung von tongebundenen Formsanden massgebende Naßfestigkeit mitAccording to the invention, the molding sand additive, which acts primarily as a carbon carrier, is used for the production of Foundry molds and cores have clear advantages. In addition to the "" "" Given the economic efficiency, the molding material mixtures can be produced in the simplest possible manner. This applies particularly to circulating wet casting sands, which are normally processed with relatively short mixing times will. The additive can easily be mixed into the molding compound at the same time as other additives. As a powdery substance according to the invention, the molding additive is usually also powdery with others Fabrics can be combined. The small amount added creates in connection with the consequent low gas development better working conditions. From laboratory tests it can be deduced, for example, that the Addition of pulverulent petroleum resins in the concentrations according to the invention that are responsible for the tendency to error clay-bound molding sands with decisive wet strength

37 g/cm im Vergleich zu anderen bekannten Kohlenstoff-37 g / cm compared to other known carbon

trägern mit 24 bis 35 g/cm besonders günstig beeinflusst und die Schülpneigung des Sandes mit 11 # gegenüber 16 bi3 72 % besonders gering ist.with 24 to 35 g / cm, and the tendency of the sand to scoop is particularly low at 11 # compared to 16 to 72%.

In den nachstehenden Beispielen werden Formstoffmisohungen mit den erfindungsgemässen Zusatz angeführt.In the examples below, molding material mixtures are used listed with the addition according to the invention.

Beispiel 1example 1

Tongebundene Quarzsandmischung:Clay-bonded quartz sand mixture:

100 Gew.Teile Quarzsand, gewaschen, mittlere Korngrösse100 parts by weight of quartz sand, washed, medium grain size

ca. 0,26 mm 6 » Bentonitapprox. 0.26 mm 6 »bentonite

1 " P-.trolharz feiner 0,2 mm 3 " Wasser1 "P-.trol resin finer 0.2 mm 3 "water

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Beiapiel 2Example 2

Tongebundene Naßgußsandmischung für ein Umlaufsystemj 100 Gew.Teile Altsand enthaltend 0,25 $ Petrolharz 4 " Quarzaand,·gewaschen, mittlere KorngrösseClay-bound wet casting sand mixture for a circulation system 100 parts by weight of used sand containing $ 0.25 petroleum resin 4 "quartz edge, · washed, medium grain size

ca. 0,26 mmapprox. 0.26 mm

0,3 " Bentonit0.3 "bentonite

0,02 " Petrolharz feiner 0,150.02 "petroleum resin finer 0.15

Beispiel 3Example 3

Tongebundene Naßguß3andmischung für ein UmlaufsystemsClay-bonded wet casting sand mixture for a circulation system

100 Gew.Teile Altsand, enthaltend 0,25 $ Petrolharz 4 " Quarsssand, gewaschen, mittlere Korngrösse100 parts by weight of used sand, containing $ 0.25 petroleum resin 4 "quartz sand, washed, medium grain size

ea. 0,26 mmea. 0.26 mm

0,3^2 " Formaandzusatz bestehend au©0.3 ^ 2 "Formaand addition consisting of ©

93 & Bentonit und 7 $> Petrolhars93 & Bentonite and $ 7> Petrolhars

Beispiel 4Example 4

Tongebundene Naßgußsandmischung für ein Umlaufsyatem mit besondere» Fliessbarkeitseigenschaften?Clay-bound wet casting sand mixture for a circulating syatem with special »flowability properties?

200 Gew.Teile Altsand, enthaltend 0,25 # Petrolharss 4 " Quarzsand , gewaschen, mittlere200 parts by weight of used sand, containing 0.25 # Petrolharss 4 "quartz sand, washed, medium

Korngrösse ca. 0,26 mmGrain size approx. 0.26 mm

0,34 " Formsand zusatz, bestellend aua0.34 "molding sand additive, ordered aua

86 i* Bentonit, 7 $ Petrolharz und 7 i> äelluloseprodukt. ^N 86 i * bentonite, 7 $ petroleum resin and 7 i> cellulose product. ^N

Beispiel 5
Kernsandmischung: Example 5
Core sand mixture:

100 Gew.Teile Quarzsand, gewaschen, mittlere Korngröss100 parts by weight of quartz sand, washed, medium grain size

ca. 0,26 mmapprox. 0.26 mm

3,5 " Wasserglas Giessereiqualität3.5 "water glass foundry quality

1 " Petrolhara feiner 0,15 am1 "Petrolhara finer 0.15 am

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Claims (5)

1) Formsandzusatz auf PetrolharzbasiB für die Herstellung von Gießformen und -kernen unter Verwendung von Sand und üblichen Bindemitteln, dadurch gekennzeichnet, dasa das Petrolharz in feinteiliger Fora vorliegt.1) Petroleum resin-based molding sand additive for production of casting molds and cores using sand and conventional binders, characterized in that the petroleum resin is present in finely divided form. 2) Formsandzusatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Petrolharz in einer Feinheit kleiner als 0,3 mm, vorzugsweise kleiner als 0,15 »nt vorliegt.2) molding sand additive according to claim 1, characterized in that that the petroleum resin is present in a fineness of less than 0.3 mm, preferably less than 0.15 »nt. 3) Formsandzusatz nach einem oder beiden Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Petrolharü in der Formstoffmischung in einer Menge von 0,15 bis 3 #, vorzugsweise von 0,2 bis 1 °/> vorliegt.3) Molding sand additive according to one or both of claims 1 and 2, characterized in that the petroleum resin is present in the molding material mixture in an amount of 0.15 to 3 #, preferably 0.2 to 1 ° /> . 4) Formsandzusatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das feinteilige Petrolharz mit anderen Sandzusätzen vermischt ist, insbesondere mit Bentonit.4) molding sand additive according to one or more of the claims 1 to 3, characterized in that the finely divided Petroleum resin is mixed with other sand additives, especially bentonite. 5) Formsandzusatζ nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dasB das Petrolharz ein mindestens 40 %, vorzugsweise 40 bis 90 $> Glanzkohlenstoff bildendes Petrolharz ist.5) molding sand additive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the petroleum resin is a petroleum resin which forms at least 40%, preferably 40 to 90% > lustrous carbon. 209831/0172 ^BAD original209831/0172 ^BA D original