DE3403583C2 - - Google Patents

Description

Bei der Verwendung der zur Zeit üblichen Bindemittelgemische ergeben sich teilweise folgende Schwierigkeiten:
Einige Komponenten der herkömmlichen Gemische haben nicht nur einen starken, unangenehmen Geruch, sondern sind auch giftig und daher gesundheitsschädlich. Sie belasten die Umwelt und ihre Abfallprodukte müssen mit einem hohen finanziellen Auf­ wand beseitigt werden.

Ein anderes Problem besteht darin, daß sich die mit einigen Bindemittelgemischen hergestellten Gießformen nach der Abkühl­ phase nur unter großen Schwierigkeiten von dem ausgehärteten Modell entfernen lassen. Bei komplizierteren Formgebungen ist es häufig notwendig, die Gießform in sorgfältiger Handarbeit zu entfernen. Dabei besteht die Gefahr der Beschädigung der Oberfläche des Modells. Dazu kommt, daß dieser zusätzliche Aufwand große finanzielle Zusatzkosten verursacht, die sich unweigerlich in einer Verteuerung der Gießformen niederschla­ gen. Es hat sich außerdem gezeigt, daß die mit den seitherigen Bindemittelgemischen gegossenen Formen teilweise hygroskopische Eigenschaften zeigen und daher ihre Formbeständigkeit nur von kurzer Dauer ist. Dieses Phänomen erschwert eine gewisse Vor­ ratshaltung und damit eine rationelle Arbeitsweise.

Die Erfindung löst diese Probleme dadurch, daß als Additive ein nichthygroskopisches Stärkehydrolysat mit einer Reduktions­ kraft von 6 bis 15%, nichthygroskopische Stärke, Eisenoxid und ein Schmiermittel vorgesehen sind. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß im Natriumsilikat ein Verhältnis von Na₂O : SiO₂ = 1 : 2 bis 1 : 3 besteht. Diese Komponenten des Bindemittelgemisches sind geruchlos und völlig ungefähr­ lich, ja sogar eßbar. Der Umgang und das Arbeiten mit den Sandgemischen, die diese Komponenten enthalten, erfordern keinerlei Schutzmaßnahmen; die Beseitigung der Abfallprodukte ist völlig problemlos.

Der eigentliche Binder verbrennt beim Gießprozeß bei ungefähr 200°C. Dabei brechen die durch ihn hervorgerufenen Bindungen zwischen den Sandkörnern zusammen, mit der Folge, daß die Sandform zerfällt und aus komplizierten Raumformen heraus­ bröselt. Dadurch erübrigt sich ein vorher notwendiger, zu­ sätzlicher Arbeitsvorgang, bei dem die Gießform mit viel Mühe von dem gegossenen Modell entfernt werden mußte. Auf der anderen Seite sind die aus Sand und dem erfindungsgemäßen Bindemittelgemisch hergestellten Gießformen gegen Feuchtig­ keitseinflüsse absolut beständig.

Das Natriumsilikat und das nichthygroskopische Stärkehydrolysat mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15% sind Hauptkomponenten und bedingen folgende charakteristische Eigenschaften dieses Bindersystems: Es zeichnet sich durch eine geringe Viskosität und eine durch diese Komponenten bedingte Feuchtigkeitsbeständig­ keit aus. Außerdem weist dieses System vollständige chemische Reaktionen mit den Gelierreagenzien und erhöhte Reaktionsra­ ten gegenüber den nichtmodifizierten Natriumsilikat-Binder­ systemen auf. Ein weiterer Unterschied gegenüber den nicht­ modifizierten Natriumsilikat-Bindersystemen liegt in dem tie­ feren Gefrierpunkt und einer erhöhten Elastizität der Bindun­ gen zwischen den Sandkörnern nach dem Geliervorgang. Weiterhin zeichnet sich dieses System durch einen reduzierten Katalysa­ torverbrauch aus.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß das nichthygroskopische Stärkehydrolysat mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15% auch als Pulver mit 0,149 mm bis 0,074 mm zugesetzt werden kann.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die nichthygroskopische Stärke und das Eisenoxid in Pulverform und in einer Menge von 0,25 bis 1 Gew.% der Sandmenge zugesetzt werden. Dadurch wird eine gewisse Fließfähigkeit und das Durchhärten erreicht. Der Zusatz der nichthygroskopischen Stärke und des Eisenoxids zum Sand er­ folgt vor der Zugabe des Natriumsilikats und des nichthygrosko­ pischen Stärkehydrolysats mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15%.

Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, daß ein Schmier­ mittel beispielsweise in Pulverform in einer Menge von 1 bis 2 Gew.% der Sandmenge oder aber als Öl in einer Menge von 0,10-0,25 Gew.% der Sandmenge zugesetzt wird. Durch die Zu­ gabe dieses Schmiermittels wird die Fließfähigkeit der Sand­ mischung verbessert. Die nichthygroskopische Stärke, das Eisen­ oxid sowie das Schmiermittel bewirken in dem erfindungsgemäßen Bindersystem eine Erhöhung der Zugfestigkeit des Binders von nahezu 25%. Diese charakteristische Eigenschaft kann noch durch den Einsatz von CO₂ oder eines chemischen Katalysators verbessert werden. Die erfindungsgemäße Mischung zeigt, be­ dingt durch eine schnelle Trocknung, innerhalb kurzer Zeit eine hohe Festigkeit. Es ist auch bemerkenswert, daß die abge­ bundenen Sandformen zur Erreichung einer Dehydratisierung nicht im Ofen getrocknet oder gebrannt werden müssen. Dieser Vorteil schlägt sich in einer großen Ersparnis an Energie und Arbeits­ aufwand und damit an Herstellungskosten nieder.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß als Kata­ lysatoren Esterverbindungen, aus einem mehrwertigen Alkohol und organischen Säuren, eingesetzt werden. Folgende Säuren haben sich als besonders geeignet erwiesen: Essigsäure, Zitronensäure, Glutarsäure und Bernsteinsäure. Diese ver­ schiedenen Ester werden in unterschiedlichen Mengen und Kombinationen gemischt. Art und Menge des Katalysators be­ einflussen die Produktionszeit der Gießformen, die sich von 2 Minuten bis mehrere Stunden erstrecken kann.

Bei dem Verfahren zur Herstellung von Gießereiformen kann als Formsand jeder in der Gießereitechnik übliche Sand, wie z.B. Zirkon, Chromit, Olivin, und Silikat verwendet werden. Der An­ teil des Formsandes beläuft sich ungeführt auf 96,5%, der der Natriumsilikatlösung auf 3%, der der Stärke und des Metall­ oxids auf 0,5% und der des Schmiermittels bis zu 0,25%. Wird ein Katalysator verwendet, so wird dieser in einer Menge von ungefähr 0,3% zugesetzt. Das Verhältnis der Vorbereitungs­ zeit zur Härtungszeit beträgt 1 : 2. Die mit dem erfindungsge­ mäßen Bindemittelgemisch hergestellten Gießformen haben eine lange Haltbarkeit, die sich ungefähr auf 30 Tage beläuft, wo­ bei für die Aufbewahrung der fertigen Gießereiformen keine besonderen Anforderungen gestellt sind. Der Binder verbrennt beim Gießprozeß bei ungefähr 200°C, wobei das Sandgefüge lose wird und abbröselt.

Claims (7)

1. Bindemittelgemisch zur Verfestigung des Formsandes für Gießereizwecke, bestehend aus einer Natriumsilikatlösung, einem mehrwertigen Alkohol und weiteren Additiven sowie gegebenenfalls einem Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Additive

• - ein nichthygroskopisches Stärkehydrolysat mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15%,
• - nichthygroskopische Stärke,
• - Eisenoxid und
• - ein Schmiermittel

sind,
wobei die nichthygroskopische Stärke und das Eisenoxid in Pulverform und in einer Menge von 0,25 bis 1 Gew.-% der Sandmenge zugesetzt werden.

2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Natriumsilikat der Natriumsilikatlösung das Verhältnis Na₂O : SiO₂ = 1 : 2 bis 1 : 3 ist.

3. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nichthygroskopische Stärke­ hydrolysat mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15% als Pulver mit 0,149 mm bis 0,074 mm zugesetzt wird.

4. Bindemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Esterverbindung oder Kohlensäure ist.

5. Bindemittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Esterverbindung ein Ester aus einem mehrwertigen Alkohol und einer organischen Säure ist.

6. Verwendung des Bindemittelgemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Gießereiformen, wobei die Zugabe der nichthygroskopischen Stärke und des Eisenoxids vor der Zugabe der Natriumsilikatlösung und des nichthygroskopischen Stärkehydrolysats mit einer Reduktionskraft von 6 bis 15% zum Formsand erfolgt.