DE2205437A1 - - Google Patents
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Description
^ in Gußkern kann als ein Teil aus geformtem Sand und Bindemittelr.icitericü. aefiniert werden, der zur Ausbildung eines Innenteils eines Metallgußstücks benötigt wird. Ein Gußkern muß verschiedenen Anforderungen genügen. Er muß im allgemeinen sehr schnell härten, er rnui.-i der Wasch- und Verbrennungswirkung eines heißen Metallstroms widerstehen können, er muß das freie Entweichen von Gasen zulassen, or muß dem Metallgußstück eine Innenkontur verleihen, er muß eine gonügenae Zugfestigkeit aufweisen, damit er nicht zerbrochen wird, während or gehandhabt oder eingesetzt wird, und schließlich muß er leicht ausgeschüttelt werden können, nachdem das Metallgußstück erhärtet ist.^ in cast core can be made as a part of molded sand and binder ricitericü. to be defined for the formation of an inner part a metal casting is required. A cast core must meet various requirements. He must harden very quickly in general, he rnui.-i of the washing and burning effects of a hot stream of metal be able to resist, it must allow the free escape of gases, or must give the metal casting an inner contour, it must have one gonügenae have tensile strength so that it is not broken, while or being handled or used, and finally it must be easy to shake after the metal casting is hardened.
Um ulfjseri Erfordernissen zu genügen, ist auf dem Gebiet der GußtechnLk seit langern Sand mit einem geeigneten Bindemittel verwendet worden. Ein Bindemittel kann man als einen Teil der Gußkernmasse ijoi'inLoren, der ein Zusarrinionhaften der Sandteilchen bewirkt. In derIn order to meet specific requirements, sand with a suitable binder has long been used in the field of casting technology. A binding agent can be used as part of the casting core mass, which causes the sand particles to adhere to one another. In the
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nachfolgenden Beschrabung schliesst der Ausdruck "Bindemittel" alle organischen Bestandteile der Gußkernmasse ein.the following description includes the expression "binder" all organic constituents of the cast core mass.
Zahlreiche Bindemittel sind von der Industrie auf dem Gebiet der Gußtechnik benutzt worden. Eines der ältesten bekannten Bindemittel ist das Getreidekornölbindemittel. Der Hauptnachteil dieses Systems liegt in der erforderlichen langen Härtungszeit. Zur Zeit ist bei der Verwendung von automatischen Vorrichtungen mit hoher Geschwindigkeit ein schnell härtendes Bindemittel sehr erwünscht.Numerous binders have been used by the casting industry. One of the oldest known binders is the grain oil binder. The main disadvantage of this system lies in the long curing time required. At the moment is at a fast setting binder is highly desirable for the use of high speed automatic machines.
Ein anderer Kernbindemitteltyp wird aus phenolischen Harzen hergestellt. Wegen der hohen Kosten solcher Harze wird das Bindemittel nur zum Binden einer Hülle und nicht als in dem gesamten Kern wirkendes Bindemittel benutzt. Die Verwendung von Bindemitteln vom phenolischen Harztyp -führt zu Gußkernen, die die Neigung haben, einem Ausschütteln zu widerstehen, nachdem das Metallgußstück erhärtet ist, insbesondere beim Vergiessen von niedrig schmelzenden nicht-eisenhaltigen Leikerungen. Ausserdem könnten die erforderlichen Härtungszeit und die Zugfestigkeiten der erhaltenen Gußkerne verbessert werden.Another type of core binder is made from phenolic resins. Because of the high cost of such resins, the binder will only act to bind a shell and not act throughout the core Used binders. The use of binders of the phenolic resin type -leads to casting cores which have the tendency to withstand shaking after the metal casting hardens especially when casting low-melting, non-ferrous emulsions. In addition, the necessary Curing time and tensile strengths of the cast cores obtained can be improved.
Ein dritter Kernbindemitteltyp ist das Harnstoff-Formaldehyd-Getreide-Bindemittel. Dieses System erfordert, dass genügend Wasser vorhanden ist, damit der Gußkern genügend "grüne Festigkeit oder Naßfestigkeit" besitzt, um seine Form zu erhalten, bis er in einem Ofen angeordnet wird. Das Vorhandensein von Wasser in der erforderlichen Menge erhöht die Härtungszeit. Ausserdem führt dieses Bindemittel zu einem Kern, der bei Berührung mit bei hoher Temperatur schmelzenden Metallen, wie z.B. Gußeisen, zu schnell zusammenbricht. Ein anderes Problem ist bei dem aus diesem Bindemittel hergestellten Kern durch den Mangel an Feuchtigkeitsbeständigkeit gegeben. Der Mangel an Feuchtigkeitsbeständigkeit führt dazu, daß der Kern seine Festigkeit verliert, wenn er einer Atmosphäre mit hoher Feuchtigkeit ausgesetzt wird.A third type of core binder is the urea-formaldehyde-grain binder. This system requires that enough water be present to give the casting core enough "green strength" or "green" strength Wet Strength "has to maintain its shape until it is placed in an oven. The presence of water in the required Amount increases the hardening time. In addition, this binder leads to a core that, on contact with, is at high temperature melting metals, such as cast iron, collapse too quickly. Another problem is with that made from this binder manufactured core given by the lack of moisture resistance. The lack of moisture resistance leads to that the core loses its strength when exposed to a high humidity atmosphere.
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Noch ein anderer Kernbindemitteltyp, der nach dem Stand der Technik bekannt ist, wird aus Furfurylalkohol und Harnstoff-Formaldehyd hergestellt, wie es z.B. in der USA-Patentsohrift 3 168 489 beschrieben ist. Diese Bindemittel wie auch die Harnstoff-Formaldehyd-Getreide-Bindemittel haben einen hohen Formaldehydgehalt,, wobei häufig so viel Harnstoff-Formaldehyd wie Furfurylalkohol oder Getreide vorhanden ist. Diese Bindemittel leiden unter der offensichtlichen Schwierigkeit, die durch das Bedienungspersonal gegeben ist, wenn eine grosse Menge von freiem Formaldehyd vorhanden ist. Daher besteht ein Bedürfnis, ein gutes Bindemittelsystem herstellen zu können, das nicht einen im wesentlichen hohen Formaldehydgehalt aufweist.Yet another type of core binder that is known in the art is known, is made from furfuryl alcohol and urea-formaldehyde manufactured, for example, in U.S. Patent No. 3,168,489 is described. These binders as well as the urea-formaldehyde-grain binders have a high formaldehyde content, with as much urea-formaldehyde as furfuryl alcohol or grain is present. These binders suffer from the obvious difficulty posed by the operator is given when a large amount of free formaldehyde is present. There is therefore a need for a good binder system to be able to produce that does not have a substantially high formaldehyde content.
Die Erfindung stellt ein neues und neuartiges Verfahren zur Verfügung, durch das die Probleme und Schwierigkeiten, die mitden bekannten Verfahren verbunden waren, überwunden werden.The invention provides a new and novel method available, which overcomes the problems and difficulties associated with the known methods.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines Gußkerns, der eine verbesserte Zugfestigkeit hat.The aim of the invention is to produce a cast core, the one has improved tensile strength.
Nach einem anderen Ziel der Erfindung soll eine Kernmasse geschaffen werden, die sehr schnell härtet, so dass sie zusammen mit einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden automatischen Vorrichtung verwendet werden kann.Another object of the invention is to provide a core mass which cures very quickly, so that they can be combined with a high-speed automatic device can be used.
Nach noch einem anderen Ziel der Erfindung soll ein Gußkern hergestellt werden, der der Wärme von einem hoch schmelzenden Metall widerstehen kann und dennoch, nachdem das Metallgußstück erhärtet ist, leicht ausgeschüttelt werden kann.Still another object of the invention is to produce a cast core that can withstand the heat of a refractory metal and yet after the metal casting hardens can be easily shaken out.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gußkerns aus Materialien, die im Vergleich zu vielen zur Zeit verwendeten Materialien relativ billig sind.Another object of the invention is to provide a casting core made from materials compared to many currently in use Materials are relatively cheap.
Nach noch einem weiteren Ziel der Erfindung soll ein Gußkern geschaffen werden, der seine Festigkeit in einer sehr feuchten Atmosphäre nicht verliert.It is still another object of the invention to provide a cast core that does not lose its strength in a very humid atmosphere.
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Diese Ziele der Erfindung werden durch ein Veüiahren zur Herstellung einer Gußkernmasse erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man-These objects of the invention are achieved through a method of manufacture a cast core mass is achieved, which is characterized in that that he-
a) ein rnonomeres Bindemittelgemisch aus 2 bis 10 Gew.-^ eines wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Gemischs, 97*9875 bis 89,5 Gew.-^ Furfurylalkohol, Wobei das wässrige Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% Wasser enthält, und aus 0,0125 bis 0,5 Gew.-% eines Silanbindemittels (Silan-coupling angent) der allgemeinen Formel - a) a binder rnonomeres mixture of 2 to 10 wt .- ^ an aqueous urea-formaldehyde mixture, 97 * 9875 to 89.5 wt .- ^ furfuryl alcohol, wherein the aqueous urea-formaldehyde mixture about 5 to about 25 wt. % water, and from 0.0125 to 0.5 wt -.% of a silane binding agent (silane coupling angent) of the general formula
X-R1-Si-(OR")7 XR 1 -Si- (OR ") 7
bildet, worin R1 eine kurzkettige Alkylengruppe mit etwa 3 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R" ein Rest ist, der Aryl, Alkyl, substituiertes Aryl oder Heteroalkyl sein kann, und X eine reaktionsfähige Gruppe ist, die Amino, Mercapto, Epoxy oder Glycidoxy sein kann,where R 1 is a short chain alkylene group of about 3 to 6 carbon atoms, R "is a radical which can be aryl, alkyl, substituted aryl, or heteroalkyl, and X is a reactive group which can be amino, mercapto, epoxy, or glycidoxy can,
b) ein Gemisch aus Sand und saurem Katalysator bildet, wobei der Sand und der saure Katalysator in einem solchen Anteil vermischt werden, dass, wenn 0,5 bis 5 Gew.->!i rnonomeres Bindemittel mit 99*5 bis 95 Gew.-% des Gemische aus Sand und saurem Katalysator vermischt werden, der saure Katalysator in einer Menge vonb) forms a mixture of sand and acidic catalyst, the sand and the acidic catalyst being mixed in such a proportion that if 0.5 to 5 wt .-> ! i rnonomeres binder with 99 * 5 to 95 wt -.% of the mixture of sand and acid catalyst are mixed, the acidic catalyst in an amount of
5 bis 50 Gew.-/£ des monomeren Bindemittels vorliegt, und5 to 50% by weight of the monomeric binder is present, and
c) 0,5 bis 5 Gew.-% des monomeren Bindemittels mit 99,5 bis 95 Gew.-% des Gemischs aus Sand und saurem Katalysator vermischt.the monomeric binder with 99.5 to 95 wt% - -.% of the mixture of mixed sand and acid catalyst c) 0.5 to 5 wt..
Im spezielleren werden die Ziele der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gußkernmasse erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass manMore particularly, the objects of the invention are provided by a method for the production of a cast core mass, which is characterized in that one
a) ein monomeres Bindemittelgemisch aus 2 bis 10 Gew.-^ eines wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Gemischs, 97,9875 bis 89,5 Gew.-^ Furfurylalkohol, wobei das wässrige Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% Wasser enthält, und 0,0125 bis 0,5 Gew.-^ eines Silanbindemittels der allgemeinen Formel - a) a monomeric binder mixture from 2 to 10 wt .- ^ an aqueous urea-formaldehyde mixture, 97.9875 to 89.5 wt .- ^ furfuryl alcohol, wherein the aqueous urea-formaldehyde mixture about 5 to about 25 wt. Contains% water, and 0.0125 to 0.5 wt .- ^ of a silane binder of the general formula
X-R1-X-Si-(OR"),XR 1 -X-Si- (OR "),
bildet, worin R* eine kurzkettige Alkylengruppe mit etwa j5 bis 6 Kohlenstoffatomen, R" Aryl, Alkyl, substituiertes Aryl oder Hetero-forms, wherein R * is a short-chain alkylene group with about j5 to 6 Carbon atoms, R "aryl, alkyl, substituted aryl or hetero-
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alkyl ist und X Amino, Mei'capto, Epoxy oder Glycidoxy sein kann,is alkyl and X can be amino, mei'capto, epoxy or glycidoxy,
b) ein Gemisch aus 5700 bis 3979 Gewichtsteilen Sand und 1 bis 100 Gewichtsteilen von saurem Katalysator bildet undb) a mixture of 5700 to 3979 parts by weight of sand and 1 to 100 parts by weight of acid catalyst forms and
c) 0,5 bis 5 Gew,->ü des monomeren Bindemittels mit 95 bis 99,5 Gew.->j des Gemischs aus Sand und saurem Katalysator vermischt.c) 0.5 to 5% by weight of the monomeric binder with 95 to 99.5 Wt .-> j of the mixture of sand and acid catalyst mixed.
Die Erfindung enthält die Verwendung von 2 bis 10 Gew.-% von wässrigem Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch bei der Bildung eines monomeren Bindemittels.The invention includes the use of 2 to 10 wt -.% Of aqueous urea-formaldehyde mixture in the formation of a monomeric binder.
Wässrige Harnstoff-Formaldehyd-Gemische sind im Handel erhältlich. Ein Beispiel ist 11UtF. Concentrate 85", das von der Nitrogen Division von der Allied Chemical & Dyo Corporation, South Point, Ohio, verkauft wird. Ein anderes wässriges Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch wird von E.I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, hergestellt und unter der Bezeichnung "Urea-Formaldehyd 25-60" vertrieben. Andere Beispiele für wässrige Harnstoff-Formaldehyd-Gemische sind "Sta-Form 60" von Georgia-Pacific Company, Portland, Oregon, "UF-85" und "UF-78" von Borden Chemical Division, Borden, Inc., New York, New York, "Agrimine" von Reichhold Chemical Inc., White Piaines, New York, "Formourea 60" von Montecatini Edison, Italien, und "Formol 55" von Badische Anilin- & Soda-Fabrik, Deutschland. Es wird angenommen, dass der Formaldehyd, der Harnstoff und die von diesen irn Gleichgewichtszustand vorhandenen Reaktionsprodukte, die in aen wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Gomirjchen vorliegen, in den folgenden Gleichgewichtszuständen vorhanden sind}Aqueous urea-formaldehyde mixtures are available commercially. An example is 11 UtF. Concentrate 85 ", which is sold by the Nitrogen Division of Allied Chemical & Dyo Corporation, South Point, Ohio. Another aqueous urea-formaldehyde mixture is sold by EI du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware, prepared and under the designation "Urea-Formaldehyde 25-60." Other examples of aqueous urea-formaldehyde mixtures are "Sta-Form 60" from Georgia-Pacific Company, Portland, Oregon, "UF-85" and "UF-78" from Borden Chemical Division, Borden, Inc., New York, New York, "Agrimine" from Reichhold Chemical Inc., White Piaines, New York, "Formourea 60" from Montecatini Edison, Italy, and "Formol 55" from Badische Anilin- & Soda-Fabrik, Germany. It is assumed that the formaldehyde, the urea and the reaction products of these in an equilibrium state, which are present in an aqueous urea-formaldehyde mixture, are present in the following equilibrium states}
NH2CONH2 + HCHO £ NHgCONHCHgOH
NH0CONHCH0OH + HCHO ^ HOCH0NHCONHCH0Oh
HOCH2NHCONHCH2Oh + IICHO ^ HOCH2NHCON(Ch2OH)2
HOCH2NHCON(CH2Oh)2 + HCHO ^ (H0CH2)2NC0N(CH2OIl)2.NH 2 CONH 2 + HCHO £ NHgCONHCHgOH
NH 0 CONHCH 0 OH + HCHO ^ HIGH 0 NHCONHCH 0 Oh HIGH 2 NHCONHCH 2 Oh + IICHO ^ HIGH 2 NHCON (Ch 2 OH) 2 HIGH 2 NHCON (CH 2 Oh) 2 + HCHO ^ (H0CH 2 ) 2 NC0N (CH 2 OIl) 2 .
Di*. voriitehonden Formeln für die Gleichgewichtszustände erläutern, v<a5i unter dom Ausdruck "ein nicht-polymerisiertes wässriges Gei/,!:;ch von Formaldehyd, Harnstoff und Im Gleichgewichtszustand davonTue *. explain previous formulas for the states of equilibrium, v <a5i under the expression "a non-polymerized aqueous gel /,!:; ch of formaldehyde, urea and in the equilibrium state thereof
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vorlmndene Reaktionsprodukte" zu verstehen 1st.existing reaction products "is to be understood.
Solche Harnstoffmoleküle in den vorstehend angegebenen Formeln für die Gleichgewichtszustände mit mehr als einem gebundenen Methylolrest werden manchmal als Polymethylolharnstoffe bezeichnet. Es ist schwer, zwischen den verschiedenen Polymethylolharnstoffen in den wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Gemischen zu unterscheiden. Aus diesem Grunde wird die Zusammensetzung der wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Lösung in Gewichtsprozenten Harnstoff und Formaldehyd angegeben. Eine typische Analyse eines wässrigen Harnstoff-Formaldehyd-Gemischs von Allied Chemical ("U.F. Concentrate-85") ergab 59 Gew.-% Formaldehyd, 26 Gew.-% Harnstoff und etwa 15 Gew.-% Wasser.Such urea molecules in the formulas given above for the equilibrium states with more than one bound methylol radical are sometimes referred to as polymethylolureas. It is difficult to distinguish between the different polymethylolureas in the aqueous urea-formaldehyde mixtures. For this reason, the composition of the aqueous urea-formaldehyde solution is given in percentages by weight of urea and formaldehyde. A typical analysis of an aqueous urea-formaldehyde mixture from Allied Chemical ( "UF Concentrate-85") gave 59 wt -.% Of formaldehyde, 26 wt -.% Urea and about 15 wt -.% Water.
Das vorstehend beschriebene wässrige Harnstoff-Formaldehyd-Gemiscli kann etwa 5 bis etwa 25 Gew.-;£ Wasser enthalten.The aqueous urea-formaldehyde mixture described above may contain from about 5 to about 25% by weight of water.
Das hier beschriebene wässrige Harnstoff-Forrnaldehyd-Gemisch kann in einer Menge von 2 bis 10 Gew.-% vorhanden sein. Bei der oberen Konzentration des wässrigen Harnstoff-Formaldehyds, d.h. bei 10 % und darüber, beginnt, sich ein Formaldehydgeruch zu entwickeln, durch den das Bindemittel für Personen, die damit in Berührung kommen, ungeeignet ist. Nach der Erfindung wird daher ein wässri-The described here aqueous urea Forrnaldehyd mixture can be in an amount of 2 to 10 wt - be present.%. At the upper concentration of the aqueous urea-formaldehyde, ie at 10 % and above, a formaldehyde odor begins to develop, which makes the binder unsuitable for people who come into contact with it. According to the invention, therefore, an aqueous
die ges Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch verwendet, bei dem ernstenthe total urea-formaldehyde mixture used in the serious
Probleme nicht auftreten, die normalerweise mit der Verwendung von Formaldehyd verbunden sind.Problems normally associated with the use of formaldehyde do not arise.
Obwohl nach der Erfindung die Verwendung von gamma-Aminopropyltriäthoxysilan in dem monomeren Bindemittel der Erfindung bevorzugt wird, kommen andere geeignete Silanbindemittel in Betracht, zu denen z.B. die folgenden gehören:Although according to the invention the use of gamma-aminopropyltriethoxysilane in which the monomeric binder of the invention is preferred, other suitable silane binders come into consideration, which include, for example, the following:
gamma-Mercaptopropyltrimethoxysilan,gamma-mercaptopropyltrimethoxysilane,
N-beta-(Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan,N-beta- (aminoethyl) -gamma-aminopropyltrimethoxysilane,
beta-0,4-Epoxyoyclohexyl)äthyltrimethoxysilan,beta-0,4-epoxyoyclohexyl) ethyltrimethoxysilane,
gamma-Glycldoxypropyltrimethoxysilan,gamma-glycldoxypropyltrimethoxysilane,
gamma-Aminopropyltriphenoxysilan,gamma-aminopropyltriphenoxysilane,
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gamma-Aminopropyltribenzyloxysilan, gamma-Aminopropyltrifurfuroxysilan, gamma-Aminopropyltri(o-chlorphenoxy)silan,gamma-aminopropyltribenzyloxysilane, gamma-aminopropyltrifurfuroxysilane, gamma-aminopropyltri (o-chlorophenoxy) silane,
gamma-Aminopropyltri(p-chlorphenoxy)silan undgamma-aminopropyltri (p-chlorophenoxy) silane and
gamma-Aminopropyltri(tetrahydrofurfuroxy)silan.gamma-aminopropyltri (tetrahydrofurfuroxy) silane.
Das monomere Bindemittelgemisch der Erfindung enthält ausserdem 8-9,5 bis 97,9875 Gew.-% Furfurylalkohol. Es wird hervorgehoben, dass der FurfuryMkohol monomer sein muss, und zwar im Gegensatz zu polymerisiertem Furfurylalkohol, Furfurylalkoholharzen und kondensiertem Furfurylalkohol. Es wird ausserdem betont, dass das Bindemittelgemisch der Erfindung monomer ist und keine wesentlichen Mengen von polymerisierten Bestandteilen enthält.The monomeric binder mixture of the invention further comprises 8-9.5 to 97.9875 wt -.% Furfuryl alcohol. It is emphasized that the furfuryl alcohol must be monomeric, in contrast to polymerized furfuryl alcohol, furfuryl alcohol resins and condensed furfuryl alcohol. It is also emphasized that the binder mixture of the invention is monomeric and does not contain any substantial amounts of polymerized components.
Zu der Erfindung gehört das Herstellen eines Gemisclis aus Sand und saurem Katalysator, das mit dem monomeren Bindemittelgemisch vermischt werden soll. Der saure ,Katalysator muss mit dem Sand in einer solchen Menge vermischt werden, dass, wenn 0,5 bis 5 Gew.-^ monomeres Bindemittel mit 99,5 bis 95 Gew.-% des Gemischs aus dem Sand und dem sauren Katalysator vermischt werden, der saure Katalysator in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% des monomeren Bindemittels vorhanden ist. Im allgemeinen kann dieses durch Vermischen von 37OO bis 3979 Gewichtsteilen Sand mit 1 bis 100 Gewichtsteilen von dem sauren Katalysator bewirkt werden. Die von dem sauren Katalysator in dem Gemisch aus Sand und Katalysator verwendete Menge schwankt innerhalb des angegebenen Bereichs je nach dem verwendeten Sandfcyp und ausserdem je nach den gewünschten Härtungseigenschaften. Sande mit einem hohen Tongehalt können einen grossen Säurebedarf haben und erfordern mehr sauren Katalysator. Im allgemeinen kann irgendein saurer Katalysator verwendet werden, wie z.B. Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure, Ammoniumchlorid, Ammoniumtrichloracetat, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat. Eine Lösung aus 70 % Toluolsulfonsäure in Wasser oder eine 85 $ige Lösung von Phosphorsäure in Wasser sind besonders gut für eine Verwendung als Katalysator bei dem Verfahren der Erfindung geeignet.The invention includes the production of a mixture of sand and acidic catalyst which is to be mixed with the monomeric binder mixture. The acidic catalyst must be mixed with the sand in an amount such that, when 0.5 to 5 wt .- ^ monomeric binders with 99.5 to 95 wt -% are mixed with the mixture of the sand and the acid catalyst. , the acidic catalyst in an amount of 5 to 50 wt -% of the monomeric binder is present.. In general, this can be accomplished by mixing 3700 to 3979 parts by weight of sand with 1 to 100 parts by weight of the acidic catalyst. The amount of the acidic catalyst used in the mixture of sand and catalyst varies within the specified range depending on the type of sand used and also depending on the hardening properties desired. Sands with a high clay content can have high acid requirements and require more acidic catalyst. In general, any acidic catalyst can be used such as toluenesulfonic acid, phosphoric acid, ammonium chloride, ammonium trichloroacetate, ammonium phosphate, ammonium sulfate and ammonium nitrate. A solution of 70 % toluenesulfonic acid in water or an 85% solution of phosphoric acid in water are particularly well suited for use as a catalyst in the process of the invention.
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Bei Durchführung der Erfindung wird das monomere Bindemittelgemisch zuerst durch Vermischen der Komponenten, wie es oben beschrieben ist, hergestellt. Ausserdem werden der Sand und der saure Katalysator in dem obenbeschriebenen Mengenverhältnis zubereitet. Dann wird das monomere Bindemittelgemisch mit dem Gemisch aus Sand und saurem Katalysator vermischt. In diesem Gemisch macht das monomere Bindemittel 0,5 bis 5 Gew.-# des Gemischs aus, während das Gemisch aus Sand und saurem Katalysator die restlichen 99*5 bis 95 Gew.-% des Gemischs ausmacht.In practicing the invention, the monomeric binder mixture is first prepared by mixing the components as described above. In addition, the sand and the acidic catalyst are prepared in the proportions described above. The monomeric binder mixture is then mixed with the mixture of sand and acidic catalyst. In this mixture, the monomeric binder makes 0.5 to 5 wt .- # from the mixture while the mixture of sand and acid catalyst, the remaining 99 * 5 to 95 wt -.% Makes up the mixture.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele weiter1 erläutert, aber nicht begrenzt. Die Beispiele 3> 5* 7 und 9 stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.The invention is illustrated further by the following examples 1, but not limited. Examples 3> 5 * 7 and 9 represent preferred embodiments of the invention.
In den Beispielen werden bestimmte Eigenschaften der Gußkerne vergleichen, um den durch die Erfindung erzielten Fortschritt aufzuzeigen. Wenn die Zugfestigkeit als Vergleichsmethode benutzt wurde, wurde der Test nach der Standardmethode durchgeführt, die in dem Abschnitt 13 von dem Foundry Sand Handbook, 7· Auflage, I963, von der American Foundry Society, Inc., Des Piaines, Illinois, beschrieben ist. Wenn die Ritzhärte als Vergleichsmethode genommen wurde, so wurde dieser Test nach dem Abschnitt 16 der gleichen Veröffentlichung durchgeführt.In the examples, certain properties of the cast cores are compared to demonstrate the progress made by the invention. When tensile strength was used as a comparative method, the test was conducted by the standard method described in Section 13 of the Foundry Sand Handbook, 7th Edition, 1963, of the American Foundry Society, Inc., Des Piaines, Illinois. When the scratch hardness was taken as the comparative method, this test was carried out according to Section 16 of the same publication.
Das bei jedem Versuch verwendete Harnstoff-Formaldehyd-Gemisch war ein Harnstoff-Formaldehyd-Konzentrat vom Typ 85.The urea-formaldehyde mixture used in each experiment was a type 85 urea-formaldehyde concentrate.
Bei den Beispielen bei denen die Lebensdauer des Kerns vergleichend getestet wurde, wurde davon ausgegangen, dass die Lebensdauer die Anzahl Minuten ist, in der mehr als 6 Kompressionen auf eine Probe ausgeübt werden, um die gleiche Stauchlänge zu erreichen, wie es 3 Kompressionen ursprünglich erzielen würden.In the examples where the service life of the core is compared was tested, it was assumed that the service life is the number of minutes in which more than 6 compressions applied to a specimen to achieve the same compression length as 3 compressions would originally achieve.
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Eine bestimmte Menge Kieselsaures and. wurde abgewogen und beiseite gelegt. Danach wurde eine bestimmte Menge Furfurylalkoholbindemittel, die 2 Gew.-% Kieselsäuresand entsprach, abgemessen und beiseite gelegt. Danach wurde eine 70 ;£ige Lösung von· Toluolulfonsaure in Wasser, die 17 Gew.-% Furfurylalkoholbindemittel entsprach, mit dem Kieselsäuresand vermischt. Nachdem der Sand und die- Säure vollsbündig vermischt worden waren, wurde das Furfurylalkoholbindemittel vollständig eingemischt. Kerne wurden aus diesem Material hergestellt, die bei Umgebungstemperaturen 2 bis 5 Stunden härten konnten und dann über Nacht bei einer relativen· Feuchtigkeit von 23 % gehalten wurden. Ein aus diesem GemischA certain amount of silica and others was weighed out and set aside. Then, a certain amount Furfurylalkoholbindemittel to 2 wt -.% Silica sand corresponded measured and set aside. £ solution of · Toluolulfonsaure in water containing 17 wt -% Furfurylalkoholbindemittel corresponded mixed with the silica sand, after which a 70 was.. After the sand and acid were mixed completely flush, the furfuryl alcohol binder was mixed in completely. Cores were made from this material which were allowed to cure at ambient temperatures for 2 to 5 hours and then held overnight at a relative humidity of 23 % . One from this mixture
2 hergestellter Kern hatte eine Zugfestigkeit von 19,4 kg/cm und eine Ritzhärte von 92. Wenn dieses Material bei einer relativen Feuchtigkeit von 95 % über Nacht gehalten und aus diesem Material ein Gußkern hergestellt wurde, hatte dieser eine Zugfestigkeit von 5 kg/cm und eine Ritzhärte von 8j5. Die Lebensdauer eines aus diesem Gemisch hergestellten Kerns betrug 11 Minuten. Dieses ■ Beispiel erläutert nicht die Erfindung, sondern dient nur zum Vergleich eines Kerns, der mit einem Furfurylalkoholbindemittel hergestellt worden ist.2 produced core had a tensile strength of 19 4 kg / cm and a hardness of 92. When this material was maintained at a relative humidity of 95% overnight, and produced a casting core from this material had this a tensile strength of 5 kg / cm and a scratch hardness of 8j5. The life of a core made from this mixture was 11 minutes. This example does not explain the invention, but rather serves only to compare a core made with a furfuryl alcohol binder.
Das Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, dass das Furfurylalkoholbindemittel durch ein Bindemittel ersetzt wurde, das aus 95 Gew.-^ Furfurylalkohol und 5 Gew.-# wässrigem Harnstoff- -Formaldehyd bestand. Ausserdern wurde die Toluolsulfonsäuremenge auf 20 Govj.-ji uets Bindemittel« erhöht. Kerne wurden aus diesem Gemisch hergestellt und konnten bei Umgebungstemperaturen 2 bis Stunden härten und wurden dann über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von j} % gehalten. Die Zugfestigkeit von einem dieserExample 1 was repeated with the exception, however, that the furfuryl alcohol binder was replaced by a binder which consisted of 95% by weight of furfuryl alcohol and 5% by weight of aqueous urea-formaldehyde. In addition, the amount of toluenesulfonic acid was increased to 20 govj.-ji uets of binder. Cores were made from this mixture and allowed to cure at ambient temperatures for 2 to hours and then were kept overnight at a relative humidity of j}% . The tensile strength of any of these
γι Ογι Ο
Gußkei-ne be tug 5,7 kg/cm'1", und die Ritzhärte war 83. Die Lebensdauer Uio.-Hii; Kernü betrug 13 Minuten. Dieses Beispiel erläutert ebenfalls nicht die Erfindung« .aonäorn dient nur zum VergleichThe casting was not 5.7 kg / cm ' 1 ", and the scratch hardness was 83. The service life Uio.-Hii; Kernu was 13 minutes. This example also does not explain the invention. Aonäorn is only for comparison
2 0 9 8 3 3 / G 8 2 S2 0 9 8 3 3 / G 8 2 p
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- 10 - Q 47- 10 - Q 47
eines Kerns, der aus einem Bindemittel hergestellt worden ist, das nur Furfurylalkohol und wässrigen Harnstoff-Formaldehyd enthielt. a core made from a binder containing only furfuryl alcohol and aqueous urea formaldehyde.
Eine bestimmte Menge Kieselsäuresand wurde abgewogen und beiseite gelegt. Danach wurde ein monomeres Bindemittel hergestellt, das aus etwa 97*9 Jo Furfurylalkohol, etwa 2 % wässrigem Harnstoff-Formaldehyd und 0,1 % gamma-Aminopropyltriäthoxysilan bestand. Eine Menge dieses Bindemittels, die 2 Gew.->^ Kieselsäuresand entsprach, wurde dann abgewogen und beiseite gelegt. Danach wurde eine 70 #ige Lösung von Toluolsulfonsäure in Wasser, die 17 Gew.-^ des monomeren Bindemittels entsprach, vollständig in den Kieselsäuresand eingemischt. Das Gemisch aus Sand und Säure wurde dann vollständig mit dem monomeren Bindemittel vermischt. Kerne wurden aus diesem Material hergestellt, die bei Umgebungstemperaturen 2 bis 3 Stunden härten konnten und dann über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 93 % gehalten wurden. Es wurde festgestellt, dass jeder dieser Gußkerne eine Zugfestigkeit von 21,4 kg/cm , eine Ritzhärte von 92 und eine Lebensdauer von 17 Minuten hatte. Dieses Beispiel liegt im Rahmen der Erfindung und erläutert eine besondere Ausführungsform der Erfindung.A certain amount of silica sand was weighed out and set aside. A monomeric binder was then produced which consisted of about 97 % furfuryl alcohol, about 2% aqueous urea-formaldehyde and 0.1 % gamma-aminopropyltriethoxysilane. An amount of this binder equal to 2% by weight of silica sand was then weighed out and set aside. Then a 70% solution of toluenesulfonic acid in water, which corresponded to 17% by weight of the monomeric binder, was completely mixed into the silica sand. The mixture of sand and acid was then completely mixed with the monomeric binder. Cores were made from this material which were allowed to cure at ambient temperatures for 2 to 3 hours and then held overnight at 93 % relative humidity. It was found that each of these casting cores had a tensile strength of 21.4 kg / cm, a hardness of 9 2, and a service life of 17 minutes. This example lies within the scope of the invention and explains a particular embodiment of the invention.
Das Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme jeaoch, dassder Kieselsäuresand durch Seesand ersetzt wurde und das Bindemittel aus 92 % Furfurylalkohol unc! 8 % wässrigem Harns to ff-Formaldehyd bestand. Ausserdem wurde die Katalysatormc-nge auf 25 Gew.-% des Bindemittels erhöht. Ein Gußkern wurde aus die.f.ei:: Gemisch hergestellt, der bei Umgebungstemperaturen 2 bis 3 ο runden härten konnte und dann über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 95 :/o gehalten wurde. Es wurde festgestellt, clasö der Kern eine Zugfestigkeit von 11,3 kg/cm hatte. Dieses Beispiel erläutert nicht Uie Erfindung, sondern dient nur air» Beispiel für ein Binde-Example 2 was repeated with the exception that the silica sand was replaced by sea sand and the binder made of 92 % furfuryl alcohol unc! 8 % aqueous urine consisted of ff formaldehyde. Furthermore, it was the Katalysatormc-nge to 25 wt -.% Of the binder increases. A casting core was made from die.f.ei :: mixture which could harden at ambient temperatures of 2 to 3 o rounds and was then kept overnight at a relative humidity of 95 : / o . It was found that the core had a tensile strength of 11.3 kg / cm. This example does not explain the invention, but serves only air »Example of a binding
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- 11 - Q, 47- 11 - Q, 47
mittel, das nicht das gamma-Aminopropyltriäthoxysilan enthält, Beispiel 5agent that does not contain gamma-aminopropyltriethoxysilane, Example 5
Das Beispiel 4 wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, dass 0,1 % des Furfurylalkohols durch 0,1 % gamma-Aminopropyltriäthoxysilan ersetzt wurde. Nachdem" der aus diesem Gemisch hergestellte Gußkern über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 93 % gehalten worden war, hatte er eine Zugfestigkeit von 19,3 kg/cmExample 4 was repeated with the exception that 0.1 % of the furfuryl alcohol was replaced by 0.1 % gamma-aminopropyltriethoxysilane. After "had been kept the casting core produced from this mixture overnight at a relative humidity of 93%, it had a tensile strength of 19 3 kg / cm
Dus Beispiel 4 wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, dass der Seesand durch Kieselsäuresand ersetzt wurde und die Toluolsulfonsäure durch eine 85 $ige Lösung von Phosphorsäure in Wasser ersetzt wurde. Nachdem ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 93 % gehalten worden war, wurde festgestellt, dass er eine Zugfestigkeit vonExample 4 was repeated with the exception, however, that the sea sand was replaced by silica sand and the toluenesulfonic acid was replaced by an 85% solution of phosphoric acid in water. After a cast core made from this mixture was kept at a relative humidity of 93 % overnight, it was found to have a tensile strength of
3*9 kg/cm hatte. Nachdem ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 20 bis 30 % gehalten worden war, wurde festgestellt, dass er eine Zugfestigkeit von 26,2 kg/cm hatte. Wie das Beispiel 4 erläutert dieses Beispiel nicht die Erfindung, sondern dient nur zum Vergleich eines Gußkerns, der mit einem unterschiedlichen Säurekatalysator hergestellt worden ist.3 * 9 kg / cm. After a core made from this mixture was kept at a relative humidity of 20 to 30 % overnight, it was found to have a tensile strength of 26.2 kg / cm. Like Example 4, this example does not explain the invention, but only serves to compare a casting core which has been produced with a different acid catalyst.
Das Beispiel 6 wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, dass 0,4 % Furfurylalkohol durch 0,4 % gamma-AminopropyItriäthoxysilan ersetzt wurde. Nachdem ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht bei einer reaktiven Feuchtigkeit von 93 % gehaltenExample 6 was repeated with the exception that 0.4 % furfuryl alcohol was replaced by 0.4 % gamma-aminopropyltriethoxysilane. After a casting core made from this mixture was kept overnight at a reactive humidity of 93 %
worden war, hatte er eine Zugfestigkeit von 28 kg/cm . Nachdem einaus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 20 bis 30 yZ gehalten worden war, hatteit had a tensile strength of 28 kg / cm. After a casting core made from this mixture had been kept overnight at a relative humidity of 20 to 30 yZ
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- 12 - Q 47- 12 - Q 47
er eine Zugfestigkeit von 40,9 kg/cm . Dieses Beispiel liegt im Rahmen der Erfindung und erläutert eine bevorzugte Ausführung form der Erfindung.he has a tensile strength of 40.9 kg / cm. This example is in the Framework of the invention and explains a preferred embodiment form the invention.
Das Beispiel 6. wurde wiederholt mit der Ausnahm- jedoch, dass die Menge von dem sauren Katalysator auf 30 Gew.-% des Bindemittels erhöht wurde. Ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern, der über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 93 % gehalten worden war, hatte eine Zugfestigkeit von 5*5 kg/cm1". Ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern, der über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 20 % gehalten worden war, hatte eine Zugfestigkeit von 29,3 kg/cm und eine Lebensdauer von 14 Minuten. Dieses Beispiel fällt nicht unter die Erfindung, sondern dient nur zum Vergleich eines Gußkerns, der aus einem Gemisch mit einem höheren Gehalt an saurem Katalysator hergestellt worden ist.The example 6 was repeated with the Ausnahm- however, that the amount of the acid catalyst to 30 wt -.% Of the binder was increased. A casting core made from this mixture, which had been kept overnight at a relative humidity of 93 % , had a tensile strength of 5 * 5 kg / cm 1 ". A casting core made from this mixture, which was kept overnight at a relative humidity of 20 % had a tensile strength of 29.3 kg / cm and a service life of 14 minutes.This example does not fall under the scope of the invention, but only serves to compare a cast core made from a mixture with a higher content of acidic catalyst has been.
Das Beispiel 8 wurde wiederholt mit der Ausnahme jedoch, dass 0,1J Furfurylalkohol durch 0,1 % gamma-Aminopropyltriätlioxysilan ersetzt worden war. Nachdem ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht beieiner relativen Feuchtigkeit von \\1 ;j gohalten worden war, hatte er eine Zugfestigkeit von 15,3 kg/cm11". Nachdem ein aus diesem Gemisch hergestellter Gußkern über Nacht bei einer relativen Feuchtigkeit von 20 /o gehalten worden war, h; tte er eine Zugfestigkeit von 32,8 kg/cm und eine Lebensdauer von 27 Minuten. Dieses Beispiel liegt im Rahmen der Erfindung unu stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.Example 8 was repeated with the exception, however, that 0.1 % of furfuryl alcohol had been replaced by 0.1% of gamma-aminopropyltrietlioxysilane. After a cast core made from this mixture had been kept overnight at a relative humidity of \\ 1; j g, it had a tensile strength of 15.3 kg / cm 11 ". After a cast core made from this mixture overnight at a relative humidity of 20 / o had been held, it would have a tensile strength of 32.8 kg / cm and a service life of 27 minutes. This example lies within the scope of the invention and represents a preferred embodiment of the invention.
Ein monomeres Bindemittelgemlsch wurde unter Verwenuunc verschiedener Gewichtsteile Furfurylalkohol, Harnstoff, Formaldehyd und gamma-Aininopropyltriäthoxysilan hergestellt. Iii.no Mungo von b'.-> y-A monomeric binder mixture was made using various Parts by weight of furfuryl alcohol, urea, formaldehyde and gamma-Aininopropyltriäthoxysilan produced. Iii.no mongoose from b '.-> y-
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- 13 - Q 47- 13 - Q 47
iger Phosphorsäure in Wasser, die 25 Gew.-% des monomeren Bindemittels
entsprach, wurde dann mit einer bestimmten Menge Wedron- -Kieselsäuresand vermischt. Dann wurden 2 Gew.-$ des monomeren
Bindemittels mit dem Gemisch aus Sand und Katalysator vermischt. Auo dem Gemisch wurden Gußkerne hergestellt, defy bei Umgebungstemperaturen
2 bis 3 Stunden härten konnten und dann über Nacht bei zwei verschiedenen relativen Feuchtigkeitsbereichen gehalten
wurden. Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle I wiedergegeben. phosphoric acid in water containing 25 wt -.% corresponding to the monomeric binder was then mixed with a certain amount Wedron- -Kieselsäuresand. Then 2 wt .- $ of the monomer
Binder mixed with the mixture of sand and catalyst. Cast cores were made from the mixture, allowed to cure at ambient temperatures for 2 to 3 hours, and then kept overnight at two different relative humidity ranges. The results obtained are shown in Table I.
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Monomeres Binden:!tte!system (Gewichtsteile)Monomeric binding:! Tte! System (parts by weight)
Versuch- Furfuryl-Nr. alkoholExperiment- furfuryl no. alcohol
wässriger Harn- gamma-Aminopr.0-stDf f-Formaldehyd pyltriäthoxy-aqueous urine gamma-aminopr. 0-stDf f-formaldehyde pyltriethoxy-
silansilane
Zugfestigkeit (kg/cm ) Härtung über Nacht Tensile strength (kg / cm) curing overnight
rel.Frel.F
26-54%
rel.F.26-54%
rel.F.
Freier Formaldehyd Free formaldehyde
O
1
2O
1
2
8
1
2 8th
1
2
1
21
2
0,10.1
0,10.1
0,10.1
0,10.1
0,20.2
0,20.2
0,20.2
0,20.2
0,40.4
0,40.4
0,40.4
0,4 150.4 15
34,434.4
3535
46,746.7
27,527.5
31,631.6
32,5
41,632.5
41.6
34,134.1
35,9
38,435.9
38.4
4545
4,3 21,6 22,4 22,9 4.3 21.6 22.4 22.9
30,7 21,4 22,1 23,8 31,2 21,4 23,430.7 21.4 22.1 23.8 31.2 21.4 23.4
0,10.1
0,4 0,6 0,9 2,90.4 0.6 0.9 2.9
30,730.7
Monomere Bindemittelgemische wurden unter Verwendung von 92 Gewichtsteilen Furfurylalkohol, 8 Gewichtsteilen von wäsaigem Harnstoff-Formaldehyd und 0,1 Gewichtsteil verschiedenen Silanbindernitteln hergestellt. Der bei jedem Versuch verwendete Silanbindemitteltyp wird in der Tabelle II angegeben. Eine Menge von 85 feiger Phosphorsäure in Wasser, die 25 Gew.-$ des monomeren Bindemittels entsprach, wurde dann mit einer bestimmten Menge Wedron- -Kieselsäuresand vermischt. Dann wurden.2 Gew.-% des monomeren Bindemittels mit dem Gemisch aus Sand und Katalysator vermischt. Aus dem Gemisch wurden Gußkerne hergestellt, die bei Umgebungstemperaturen 2 bis 5 Stunden härten konnten und dann über Nacht bei zwei verschiedenen relativen Feuchtigkeitsbereichen gehalten wurden. Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle II wiedergegeben. Monomeric binder mixtures were prepared using 92 parts by weight of furfuryl alcohol, 8 parts by weight of aqueous urea-formaldehyde and 0.1 part by weight of various silane binders. The type of silane binder used in each experiment is shown in Table II. An amount of 85% fig phosphoric acid in water, equivalent to 25% by weight of the monomeric binder, was then mixed with a certain amount of Wedron silica sand. .% Of the monomeric mixed binder with the mixture of sand and catalyst - then wurden.2 wt. Cast cores were made from the mixture which were allowed to cure at ambient temperatures for 2 to 5 hours and then kept overnight at two different relative humidity ranges. The results obtained are shown in Table II.
Versuch Nr.Attempt no.
SilanbindemittelSilane binder
Zugfestigkeit in kg/cm nach dem Härten über Nacht 52-50 %
rel.F.Tensile strength in kg / cm after curing overnight 52-50 %
rel.F.
rel.F.rel.F.
14 keines 10,514 none 10.5
15 gamma-Aminopropyltribenzyloxysilan 36,615 gamma-aminopropyltribenzyloxysilane 36.6
16 gamma-Aminopropyltriphenoxysilan 39,416 gamma-aminopropyltriphenoxysilane 39.4
17 gamma-Aminopropyltrifurfuroxysilan 40,117 gamma-aminopropyltrifurfuroxysilane 40.1
18 gamma-Aminopropyltri(o-Chlorphenoxy)silan 40,118 gamma-aminopropyltri (o-chlorophenoxy) silane 40.1
19 gamma-Aminopropyltri(o-chlorphenoxy)silan Ύϊ >Ί> 19 gamma-aminopropyltri (o-chlorophenoxy) silane Ύϊ>Ί>
28,8 28,1 28,828.8 28.1 28.8
29,5 24,629.5 24.6
Der Versuch 14 fällt nicht unter den Erfindungsbereich, sondern wurde als Beispiel für ein Bindemittel hergestellt, dass kein Silanbindemittel enthält.Experiment 14 does not fall under the scope of the invention, but rather was prepared as an example of a binder that does not contain a silane binder.
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-lo-lo
Andere monomere Bindemittelgemische wurden unter Verwendung von 92 Gewichtsteilen Furfurylalkohol, 8 Gewichtsteilen wässrigem Harnstoff-Formaldehyd und 0,1 Gewichtsteil' von verschiedenen Silanbindemitteln hergestellt. Der bei jedem Versuch verwendete Typ des Silanbindemittels wird in der Tabelle III angegeben. 5ine Menge 85 ^iger Phosphorsäure in Wasser, die 30 Gew.-^ des monomeren Bindemittels entsprach, wurde dann mit einer bestimmten Menge Wedron-Kieselsäuresand vermischt, Dann wurden 2 Gew.-^ des monomeren Bindemittels mit dem Gemisch aus Sand und Katalysator vermischt. Gußkerne wurden aus dem Gemisch hergestellt und konnten bei Umgebungsbedingungen 2 bis 3 Stunden härten und wurden dann über Nacht bei zwei verschiedenen relativen Feuchtigkeitsbereichen gehalten. Die Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle III wiedergegeben.Other monomeric binder mixtures were made using 92 parts by weight furfuryl alcohol, 8 parts by weight aqueous Urea formaldehyde and 0.1 part by weight of various Silane binders produced. The type of silane binder used in each experiment is given in Table III. 5ine Amount of 85% phosphoric acid in water, which is 30% by weight of the monomer Binder corresponded, was then mixed with a certain amount of Wedron silica sand, then 2 wt .- ^ of the monomer Binder mixed with the mixture of sand and catalyst. Casting cores were made from the mixture and could Cure at ambient conditions for 2 to 3 hours and then leave overnight at two different relative humidity ranges held. The results are given in Table III below.
Tabelle IIITable III
Versuch
Nr. attempt
No.
Silanbindemitte1Silane binder 1
Zugfestigkeit in kg/crnr~ nach dem Härten über N ac lit 73-60 % 93 $~ Tensile strength in kg / cm r ~ after hardening over N ac lit 73-60 % 93 $ ~
rel.F. rel.F.rel.F. rel.F.
20 keines20 none
21 gamma-Aminopropyltrläthoxysilan21 gamma-aminopropyltrlethoxysilane
8,48.4
19,719.7
22 gamrna-Mercaptopropyltriniethoxysilan 19,722 gamrna-mercaptopropyltriniethoxysilane 19.7
23 gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan 21,823 gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane 21.8
5,65.6
18,3 18,3 17,618.3 18.3 17.6
Der Versuch 20 fällt nicht unter die Erfindung, sondern wurde als Beispiel für ein Bindemittel durchgeführt, das kein üilanbLnde:;dttel enthält.The experiment 20 does not fall under the invention, but was as Example carried out for a binding agent that does not contain any oil:; dttel contains.
Die obigen Beispiele erläutern l<3ar die Durchführung b,;w. den Effekt der Erfindung. Es ist zu ersehen, dass die Beispiele 1 und 2, bei denen die Bindemittel aus Furfurylalkohol und Furfurylalkohol-wässrl gem Harns toff-Formaldehyd bestanden, Zugfest if;kc i. tt>n von 'j kfv'cni^The above examples explain the implementation b,; w. the effect of the invention. It can be seen that Examples 1 and 2, in which the binders consisted of furfuryl alcohol and furfuryl alcohol-aqueous in accordance with urine-formaldehyde, had tensile strength if; kc i. tt> n from 'j kfv'cni ^
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- 17 - Q, 47- 17 - Q, 47
2
und 5,7 kg/orn und eine Lebensdauer von 11 Minuten und 15 Minuten
haben. Wenn dem Bindemittel 0,1 % gamma-Aminopropyltriäthoxysilan
zugegeben worden war, wie es in dem Beispiel 3 erläutert wird, erhöhte sich die Zugfestigkeit sprunghaft auf 21,4 kg/cm*" und die
Lebensdauer auf 17 Minuten. Die ausserorüentlich starke Vergrösse-2
and 5.7 kg / orn and have a lifespan of 11 minutes and 15 minutes. When 0.1 % of gamma-aminopropyltriethoxysilane was added to the binder, as is explained in Example 3, the tensile strength increased by leaps and bounds to 21.4 kg / cm * "and the service life to 17 minutes.
p ρp ρ
rung der Zugfestigkeit von 5*7 kg/cm auf über 21 kg/cm zeigt kli.r den aussergewöhnlichen Effekt der Erfindung.shows the tensile strength from 5 * 7 kg / cm to over 21 kg / cm kli.r the extraordinary effect of the invention.
Die Beispiele 4 und 5 erläutern die Verbesserung der Erfindung noch vielter. Das Beispiel 5 entspricht dem Beispiel 4 mit der Ausnahme jedoch, dass dem monomeren Bindemittel 0,1 % gamma-Aminopropyltriätnoxysilan zugegeben worden ist. Wiederum zeigt die Zugfestigkeit klar den mit der Erfindung erzielten Portschritt. Ohne Silari betruß die Zugfestigkeit 11,3 kg/cm . Mit dem Silan erhöhte sich die Zugfestigkeit auf 19,3 kg/ Vergrößerung der Zugfestigkeit entspricht.Examples 4 and 5 illustrate the improvement of the invention even more. Example 5 corresponds to Example 4 with the exception that 0.1 % gamma-aminopropyltrietnoxysilane has been added to the monomeric binder. Again, the tensile strength clearly shows the port step achieved with the invention. Without Silari, the tensile strength was 11.3 kg / cm. With the silane, the tensile strength increased to 19.3 kg / increase in the tensile strength corresponds.
erhöhte sich die Zugfestigkeit auf 19,3 kg/cm , was einer 71 folgenthe tensile strength increased to 19.3 kg / cm, which was a 71 follow
Die Beispiele G und '( erläutern ebenfalls die hervorragende Verbesserung, Ίο durch dieErfindung erzielt wird, wenn ein unterschiedlicher wäurekatalysator benutzt wird und höhere Silanmengen verwendet werden. Diese Beispiele entsprachen sich mit der Ausn^iij; jedoch, uass das monomere Bindemittel des Beispiels 1J 0,4 >jExamples G and '(explaining also the excellent improvement Ίο is achieved by the invention, when a different wäurekatalysator is used and higher amounts of silane are used These examples correspond with the OUTn ^ iij;. However, UASs the monomeric binder of Example 1 J 0.4> j
enthält. Es ist zu ersehen, dasscontains. It can be seen that
tnonon Feuchtigkeitsgehalten durch das Silan die Zug-tnonon moisture content due to the silane the tensile
2 ρ2 ρ
von r:(j,rd kg/cm auf 40,9 kg/cm bei niedrigerem Feuch-from r: (j, r d kg / cm to 40.9 kg / cm at lower humidity
o ρo ρ
t tigkeitsgo.'io.lt und von 'j>,j kg/cm"" auf 28 kg/cm bei höheren Peuchtlgko.Ltogeh--.lten beim Härten erhöht wurde. Die letztere Erhöhung von Über 600 ·/> stellt einen weiteren Nachweis für den ausserordent lior:'-n lyffokt der Erfindung dar.t tigkeitsgo.'io.lt and from 'j>, j kg / cm "" to 28 kg / cm with higher Puchtelgko.Ltogeh -. lten was increased during hardening. The latter increase of over 600 /> represents further evidence of the extraordinary lior: '- n lyffokt of the invention.
; lwr";:i oj.o ßeispMe 8 und 9 wird die durch die Erfindung erzielte; lwr ";: i oj.o ßeispMe 8 and 9 is that achieved by the invention
/oi'bo:;nerung noch weiter erläutert. Diese Beispiele entsprechen :.i'iii mit dor Ausnahme jedoch, dass das Beispiel 9 0,1 ^ gamma-/ oi'bo:; nerung explained further. These examples correspond to : .i'iii with the exception, however, that example 9 0.1 ^ gamma-
\ -/.i.iinopropyltriäthoxysilan in dem monomeren Bindemittel enthält. I.iinopropyltriäthoxysilan contains / in the monomeric binders - \..
Es irit au sehen, dass bei diesen Beispielen die ZugfestigkeitIt irit au see that in these examples, the tensile strength
*' 2* '2
(iuron :>ilan (beim Härten bei hoher Feuchtigkeit) von 5j5 kg/cm j auf 15,3 kg/orn anatieg« Die Lebensdauer des Kerne wurde fast um (iuron:> Ilan (was during curing at high humidity) of 5J5 kg / cm j 15.3 kg / orn anatieg "The life of the cores almost to
) 209833/0825) 209833/0825
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
- 18 - Q 47- 18 - Q 47
das Doppelte, und zwar von 14 Minuten auf 2γ Minuten, gesteigert.doubled, from 14 minutes to 2γ minutes.
Das Beispiel 10 erläutert noch weiter den erheblichen Portschritt, eier üiit der Erfindung erzielt wird. Bei jedem Versuch dieses Beispiels ist zu ersehen, dass die neue und ungewöhnliche Kombination eier Erfindung zu einer wesentlichen Verbesserung gegenüber bekannten Gußtechniken führt. Die durch die Kombination von hohem Purfury!alkoholgehalt und massigem bis geringem Gehalt an wässrigem Harns toff-Formaldehyd in Verbindung mit gamrna-Aminopropyltrläthoxysilan erzielte Verbesserung ist klar ersichtlich. Die Gehalte an freiem Formaldehyd werden angegeben um zu zeigen, dass bei einem Gehalt von wässrigem Harnstoff-Formaldehyd über etwa 10 % der freie Formaldehyd nicht mehr ohne Bedeutung ist und dass der" Harnstoff-Formaldehyd-Gehalt daher begrenzt v/erden muss.Example 10 further illustrates the substantial port step that is achieved with the invention. In every attempt of this example it can be seen that the new and unusual combination of an invention leads to a substantial improvement over known casting techniques. The improvement achieved through the combination of high purity alcohol content and moderate to low content of aqueous urea formaldehyde in connection with aminopropyltrlethoxysilane is clearly evident. The contents of free formaldehyde are given to show that with an aqueous urea-formaldehyde content of more than about 10 %, the free formaldehyde is no longer insignificant and that the urea-formaldehyde content must therefore be limited.
Durch die Beispiele 11 und 12 wird die durch die· Erfindung erzielte Verbesserung noch vielter erläutert. In diesen beiden Beispielen zeigt die Zugfestigkeit klar den durch die Erfindung erzielten Fortschritt. Ohne das Silan in den beiden Beispielen ist die Zugfestigkeit geringer als mit dem Silan.Examples 11 and 12 provide that achieved by the invention Improvement explained many times over. In these two examples the tensile strength clearly shows that achieved by the invention Progress. Without the silane in the two examples, the tensile strength is lower than with the silane.
Die obigen Beispiele lassen eindeutig erkennen, dass die Erfindung zu einem erheblichen Fortschritt auf dem Gebiet der Gußtechnik führt.The above examples clearly show that the invention leads to a significant advance in the field of casting technology.
Zu den vielen Vorteilen, die durch die Erfindung erreicht werden, gehört auch, dass der Furfurylalkohol in situ in dem Sand verharzt wird und nicht verharzt werden muss, bevor der Furfurylalkohol in den Sand eingetragen wird. Diese einstufige Verfahrensweise, durch die zwei Stufen gleichzeitig erfasst werden, stellen zweifellos einen wirtschaftlichen Vorteil dar.One of the many advantages achieved by the invention is that the furfuryl alcohol is resinified in situ in the sand and does not have to be resinified before the furfuryl alcohol is introduced into the sand. This one-step process, which records two steps at the same time, is undoubtedly an economic advantage .
- Patentansprüche · 209833/0825- Patent claims · 209833/0825
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