DE3140808A1 - Flowable moulding sand and core sand with organic hardeners - Google Patents

Flowable moulding sand and core sand with organic hardeners

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Tadeusz Prof. Dr.-Ing. Kraków Olszowski
Zbigniew Kraków Ulman
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Abstract

The flowable moulding sand and core sand contains, as a liquid organic hardener, esters of acetic acid and polyhydric alcohols in a quantity of 0.1...2 parts by weight and, as foam formers, a composition of surface-active agents such as sodium butylnaphthalenesulphonate in a quantity of 0.2...1.0 part by weight, with the addition of heavily foaming detergents in quantities of 0.1...1.0 part by weight.

Description

Die Erfindung betrifft einen fließfähigen Form- und Kernsand,The invention relates to a flowable molding and core sand,

der aus Quarzsand, Natriumsilikat und Wasser besteht.which consists of quartz sand, sodium silicate and water.

Die bisher zum Einsatz kommenden, fließfähigen Form- und Kernsande, welche in ihrer Zusammensetzung ein Bindemittel in Form von Natriumsilikat enthalten, sind mit Pulverstoffen gehärtet, deren Hauptkomponente Gamma- Dikalziumorthosilikat bildet.The flowable molding and core sands that have been used up to now, which contain a binder in the form of sodium silicate in their composition, are hardened with powder substances, the main component of which is gamma-dicalcium orthosilicate forms.

Die fließfähige Konsistenz dieser Sande wird durch Zugabe von oberflächenaktiven Mitteln, meistens Anionenmitteln, erzielt.The flowable consistency of these sands is made possible by the addition of surface-active substances Agents, mostly anion agents, achieved.

Eine der grundsätzlichen Nachteile der gegenwärtig angewandten Sande ist deren unzufriedenstellende Ausleerbarkeit aus den Gußstücken oder Formkästen, was eine zusätzliche Anwendung von Auflösungsmitteln erfordert, welche nicht immer wirksam sind, den Produktionsprozeß hingegen komplizieren. Außer der erschwerten Ausleerbarkeit, welche arbeitsaufwändige Maßnahmen beim Putzen der Gußstücke erforderlich macht, tritt bei der Anwendung von Pulverhärtern gemäß der bekannten Technologie eine starke, eine Bedrohung der Gesundheit der in der Formerei arbeitenden Arbeitskräfte durch Staubentwicklung auf.One of the fundamental disadvantages of the sands currently in use is their unsatisfactory emptying from the castings or molding boxes, which requires additional application of dissolving agents, which not always are effective, but complicate the production process. Except the difficult one Emptying, which labor-intensive measures are required when cleaning the castings power occurs when using powder hardeners according to known technology a severe threat to the health of the workers in the molding shop due to the development of dust.

Für Beschränkung oder Beseitigung der oben angeführten, durch die Pulverhärtemittel verursachten Nachteile, ist die Verwendung von flüssigen, organischen Härtemitteln vorgeschlagen worden. Die hydrophoben Eigenschaften der organischen Härter führen jedoch eine erhebliche Minderung der Aufschäumfähigkeit der zur Fließfähigmachung von Formsanden benutzten Schaumbildner herbei.For the limitation or elimination of the above, by the Powder hardeners caused disadvantages, is the use of liquid, organic Hardening agents have been proposed. The hydrophobic properties of the organic However, hardeners lead to a considerable reduction in the foamability of the fluidization foaming agents used by molding sands.

Beispielsweise, weist ein Formsand, der unter Verwendung von Natriumbutylnaphthalinsulfonat, als ein Schaummittel, und einem flüssigen Härtungsmittel in Form von Glykoldiazetat hergestellt ist, keine Dünnflüssigkeit und damit Gießbarkeit auf, da hydrophobes Polyalkoholazetat ein Löschen des Schaumes bewirkt. Deshalb, haben die organischen Härtungsmittel des Typs von Estern der Essigsäure und Polyalkohole bisher nur für Pulverform- und -kernsande ihren Einsatz gefunden (Polnische~Patentanmeldung Nr. P-194640).For example, a molding sand made using sodium butylnaphthalene sulfonate, as a foaming agent, and a liquid curing agent in the form of glycol diacetate is made, no thin liquid and thus pourability, as hydrophobic Polyalcohol acetate causes the foam to be extinguished. Therefore, have the organic Hardeners of the type of esters of acetic acid and polyalcohols so far only for Powder molding and core sands found their use (Polish patent application no. P-194640).

In durchgeführten Versuchen über die Anwendung von oberflächenaktiven Mitteln, wie Natriumdodezylbenzolsulfonsäureäthylester oder nichtionogene oberflächenaktive Mittel mit erhöhter Schaumbildungsfähigkeit und die zu einer hohen Stabilität des Schaums führen, im Medium von Natriumsilikat, mit Zugabe von organischen Härtungsmitteln des Typs von Glykolazetaten, wurden zwar Sande mit guter Fließfähigkeit und Festigkeit, jedoch mit sehr niedriger Durchlässigkeit des Sands nach dessen Aushärten erzielt.In experiments carried out on the application of surface-active Agents such as ethyl sodium dodecylbenzenesulfonate or nonionic surface-active agents Agent with increased foaming ability and which leads to a high stability of the Foam in the medium of sodium silicate, with the addition of organic hardeners of the glycol acetate type, sands with good flowability and strength, but achieved with very low permeability of the sand after it has hardened.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fließfähigen Formsand zu schaffen, der sich durch lange Brauchbarkeit, gute Gießbarkeit, hohe Festigkeit, geringe Staubentwicklung und leichte Entfernung aus dem Formteil auszeichnet.The invention is based on the object of a flowable molding sand to create, which is characterized by long usefulness, good castability, high strength, characterized by low dust generation and easy removal from the molded part.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Formsand als flüssiges, organisches Härtemittel Ester der Essigsäure und Polyalkohole in einer Menge von 0,1...2 Gew.-Teilen, und als Schaumbildner eine Komposition von oberflächenaktiven Mitteln, wie Natriumbutylnaphtahlinsulfonat, in einer Menge von 0,2...1,0 Gew.-Teilen, mit Zugabe von stark schaumbildenden Detergentien in einer Menge von 0,1...1,0 Gew.-Teilen enthält, wobei hier vorteilhafte Dialkylsulfate und Arylalkylsulfonate, Äthoxyalkylsulfate, Sulfate Von ungesättigten Alkoholen und Sulfate von ungesättigten Athoxyalkoholen, Sulfate von äthoxylierten Alkylphenolen, nichtionogene oberflächenaktive Mittel angewandt werden.To solve this problem, the invention teaches that the molding sand as liquid, organic hardener, ester of acetic acid and polyalcohol in one Amount of 0.1 ... 2 parts by weight, and as a foaming agent a composition of surface-active substances Agents, such as sodium butylnaphtahlinsulfonate, in an amount of 0.2 ... 1.0 parts by weight, with the addition of strongly foaming detergents in an amount of 0.1 ... 1.0 Parts by weight contains, with advantageous dialkyl sulfates and arylalkyl sulfonates, ethoxyalkyl sulfates, Sulphates of unsaturated alcohols and sulphates of unsaturated ethoxy alcohols, Sulfates of ethoxylated alkyl phenols, nonionic surfactants can be applied.

Erst die Verwendung einer Mehrkomponentenkomposition der oberflächenaktiven Mittel, welche zugleich einen sich durch rasches Löschen des Schaums kennzeichnenden Schaumbildner, des Typs von Natriumbutylnaphthalinsulfonat, sowie eine Zugabe von Schaumbildnern mit erhöhter Schaumbildungsfähigkeit aufweist, führen nach der Erfindung zu Formsanden mit sehr langer Brauchbarkeit, sehr guter Gießbarkeit, hoher Festigkeit und sehr guter Durchlässigkeit.Only the use of a multi-component composition of the surface-active Means, which at the same time are characterized by the rapid extinguishing of the foam Foaming agent, of the type of sodium butylnaphthalene sulfonate, as well as an addition of Has foaming agents with increased foaming capacity, lead according to the invention to molding sands with a very long useful life, very good castability, high strength and very good permeability.

Zweckmäßig enthält der fließfähige Formsand als zusätzliche Detergentien eine Mischung von Dulfonaten, Alkyl- und Athoxyalkylsulfaten, Sulfaten von ungesättigten Alkoholen und ungesättigten Athoxyalkoholen sowie von nichtionogenen, oberflächenaktiven Mitteln.The flowable molding sand expediently contains additional detergents a mixture of sulfonates, alkyl and ethoxyalkyl sulfates, sulfates of unsaturated Alcohols and unsaturated ethoxy alcohols as well as nonionic, surface-active Means.

Nach der Erfindung wird eine vorteilhafte Verkürzung der Bindezeit von Sanden durch die flüssigen, organischen Härtungsmittel erreicht. Ferner werden die Eigenschaften und die Gießbarkeit der Form- und Kernsande durch die Wahl von Detergentien und deren Mischungen, die zur Herstellung von Gießformen undkernen dienen, verbessert.According to the invention, an advantageous shortening of the binding time of sands achieved by the liquid, organic hardening agent. Further be the properties and pourability of the molding and core sands through the choice of Detergents and their mixtures used in the manufacture of casting molds and cores serve, improved.

Beispiele von flüssigen Form- und Kerns anden und deren Eigenschaften: Beispiel I: Zusammensetzung des Sandes: Quarzsand 100 Gew -Teile Natriumsilikat/Wasserglas/ 5 Gew.-Teile Wasser 2 Gew.-Teile Äthylenglykoldiazetat 0,5 Gew.-Teile Schaumbildner: Natriumbutylnaphthalinsulfonat 0,5 Gew.-Teile Natriumlaurylsulfat 0,4 GewO-Teile Eigenschaften des Sandes: Gießbarkeit 20 cm Gebrauchsdauer 5 min Binde zeit 30 min Druckfestigkeit nach 1 Stunde 5 10 8 MPa nach 24 Stunden 17 10-8 MPa Durchlässigkeit nach 1 Stunde 600 10-8 m4/N.s Beispiel II: Zusammensetzung des Sandes: Quarzsand 100 Gew.-Teile Natriumsilikat 5 GewO-Teile Wasser 2 Gew.-Teile Athylenglykoldiazetat 05 5 Gew.-Teile Schaumbildner: Natriumbutylnaphthalinsulfonat 0,5 Gew.-Teile Natriumlauryläthoxysulfat 0.2 Gew.-Teile Natriumlaurylsulfat G 2 Gew.-Teile Eigenschaften des Sandes: Gießbarkeit 20 cm Gebrauchsdauer 7 min Bindezeit 35 min Druckfestigkeit nach 1 Stunde 6 10-1 MPa nach 24 Stunden 18 10-1 MPa Durchlässigkeit nach 1 Stunds 540 10-8 m4/N.s nach 24 Stunden 750 10-8 m4/N.s Beispiel III: Zusammensetzung des Sandes: Quarzsand 100 Gew.-Teile Natriumsilikat 5 Gew.-Teile Wasser 0 2 Gew.-Teile Äthylenglykoldiazetat 0,5 Gew.-Teile Schaumbildner: Natriumbutylnaphthalinsulfonat 0,5 Gew.-Teile Sulfate ungesättigter Alkohole 0,2 Gew.-Teile Sulfate äthoxylierter Alkylphenole 0,2 Gew.-Teile Eigenschaften des Sandes: Gießbarkeit 18 cm Gebrauchsdauer 6 min Bindezeit 35 min Druckfestigkeit nach 1 Stunde 6 10-1 MPa nach 24 Stunden 18 10-1 MPa Durchlässigkeit nach 1 Stunde 10-8 m4/N.s Beispiel IV: Zusammensetzung des Sandes: Quarzsand 100 Gew.-Teile Natriumsilikat 5 Gew.-Teile Wasser 2 Gew.-Teile Äthylenglykoldiazetat 0,5 Gew.-Teile Schaumbildner: Natriumbutylnaphthalinsulfonat 0,5 Gew.-Teile äthoxylierte Alkylphenole 0,1 Gew.-Teile Natriumalkylbenzolsulfonat 0,1 Gew-Teile Natriumalkylsulfat 0,2 Gew.-Teile Eigenschaften des Sandes: Gießbarkeit 20 cm Gebrauchsdauer 5 min Bindezeit 30 min Druckfestigkeit nach 1 Stunde 4 10 1 MPa nach 24 Stunden 16 101 MPa Durchlässigkeit nach 1 Stunde 300 10-8-8 m44/N.s nach 24 Stunden 650 10 m /Noe Darüber hinaus verbessert das Ersetzen der anorganischen Härtungsmittel mit den organischen das Entfernen des Sandes nach dem Abgießen beträchtlich. Beispielsweise beträgt die Ausleerungsarbeit von ausgebrannten selbsthärtenden Sanden mit einem anorganischen Härtungsmittel 22...28 J, im Falle von fließfähigen Sanden mit organischem Härtungsmittel wird diese auf 9...14 J reduziert.Examples of liquid mold and core sand and their properties: example I: Composition of the sand: quartz sand 100 parts by weight sodium silicate / water glass / 5 parts by weight water 2 parts by weight ethylene glycol diacetate 0.5 parts by weight foaming agent: Sodium butylnaphthalene sulfonate 0.5 part by weight sodium lauryl sulfate 0.4 part by weight Properties of the sand: pourability 20 cm, use time 5 min, binding time 30 min Compressive strength after 1 hour 5 10 8 MPa after 24 hours 17 10-8 MPa permeability after 1 hour 600 10-8 m4 / N.s Example II: Composition of the sand: quartz sand 100 parts by weight of sodium silicate 5 parts by weight of water 2 parts by weight of ethylene glycol diacetate 05 5 parts by weight foaming agent: sodium butylnaphthalene sulfonate 0.5 part by weight sodium lauryl ethoxysulfate 0.2 part by weight of sodium lauryl sulfate G 2 parts by weight properties of the sand: pourability 20 cm, service life 7 min, binding time 35 min compressive strength after 1 hour 6 10-1 MPa after 24 hours 18 10-1 MPa permeability after 1 hour 540 10-8 m4 / N.s after 24 hours 750 10-8 m4 / N.s Example III: Composition of the Sand: quartz sand 100 parts by weight sodium silicate 5 parts by weight water 0 2 parts by weight Ethylene glycol acetate 0.5 part by weight foaming agent: sodium butylnaphthalene sulfonate 0.5 part by weight of sulfates of unsaturated alcohols, 0.2 part by weight of ethoxylated sulfates Alkylphenols 0.2 parts by weight Properties of the sand: Pourability 18 cm service life 6 min binding time 35 min compressive strength after 1 hour 6 10-1 MPa after 24 hours 18 10-1 MPa permeability after 1 hour 10-8 m4 / N.s example IV: Composition of the sand: quartz sand 100 parts by weight sodium silicate 5 parts by weight Water 2 parts by weight ethylene glycol diacetate 0.5 part by weight foaming agent: sodium butylnaphthalene sulfonate 0.5 part by weight of ethoxylated alkylphenols 0.1 part by weight of sodium alkylbenzenesulfonate 0.1 part by weight sodium alkyl sulfate 0.2 part by weight Properties of the sand: Pourability 20 cm service life 5 min binding time 30 min compressive strength after 1 hour 4 10 1 MPa after 24 hours 16 101 MPa permeability after 1 hour 300 10-8-8 m44 / N.s after 24 hours 650 10 m / Noe In addition, the replacement of the inorganic improves Hardening agent with the organic removing the sand after pouring considerably. For example, the work of emptying burnt out self-hardening sands is with an inorganic hardener 22 ... 28 J, in the case of flowable sands with organic hardener this is reduced to 9 ... 14 J.

Claims (8)

"Fließfähiger Form- und Kernsand mit organischen Härtern" Patentansprüche: 1.. Fließfähiger Form- und Kernsand, der aus Quarzsand, Natriumsilikat und Wasser besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß er als ein flüssiges, organisches Härtungsmittel Ester der Essigsäure und Polyalkohole in einer Menge von O, 1 2 Gew -Teile, und als Schaumbildner: eine Komposition von oberflächenaktiven Mitteln, wie Natriumbutynaphthalinsulfonat in einer Menge von 0,2...1, 0 Gew.-Teilen mit Zugabe von stark schaumbildenden Detergentien in einer Menge von 0,1.-..1,0 Gew.-Teilen enthält. "Flowable molding and core sand with organic hardeners" claims: 1 .. Flowable molding and core sand, made from quartz sand, sodium silicate and water consists, that it is not shown as a liquid, organic Hardener esters of acetic acid and polyalcohols in an amount of 0.12 wt -Parts, and as a foaming agent: a composition of surface-active Means, such as sodium butynaphthalene sulfonate in an amount of 0.2 ... 1, 0 parts by weight with Addition of highly foaming detergents in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight contains. 2. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens Alkylsulfate und Alkylarysulfonate verwendet werden.2. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that alkyl sulfates and alkyl aryl sulfonates are used as an additional detergent. 3. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens Äthoxyalkylsulfate verwendet werden.3. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that ethoxyalkyl sulfates are used as an additional detergent. 4. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens Sulfate von ungesättigten Alkoholen verwendet werden.4. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that sulfates of unsaturated alcohols are used as an additional detergent. 5. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens Sulfate von ungesättigten Athoxyalkoholen verwendet werden.5. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that sulfates of unsaturated ethoxy alcohols are used as an additional detergent will. 6. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens Sulfate von äthoxylierten Alkylphenolen verwendet werden.6. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that sulfates of ethoxylated alkylphenols are used as an additional detergent will. 7. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Detergens nichtionogene oberflächenaktive Mittel verwendet werden.7. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that used as an additional detergent nonionic surface-active agents will. 8. Fließfähiger Form- und Kernsand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als zusätzliche Detergentien eine Mischung von Sulfonaten, Alkylsulfaten und Athoxyalkylsul--faten, Sulfaten von ungesättigten Alkoholen und ungesättigten Athoxyalkoholen, sowie von nichtionogenen oberflächenaktiven Mitteln enthält.8. Flowable molding and core sand according to claim 1, characterized in that that he uses a mixture of sulfonates and alkyl sulfates as additional detergents and ethoxyalkyl sulfates, sulfates of unsaturated alcohols and unsaturated ones Contains ethoxy alcohols, as well as nonionic surface-active agents.
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