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Verfahren zur Herstellung von flüssigen. selbsterhärtenden Gemischen für Giessformen und Formkerne
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iefreiem Kalziumsulfat in einer Menge von 0, 5 bis 2Gew.-% vomGesamtgewicht des Gemisches empfeh- lenswert.
Durch einen weiteren Zusatz von Borax in einer Menge von 0, 01 bis 0, 1 Gew.-% des Gemisches kann die Erhärtungsdauer in breiten Grenzen verändert werden.
In das aus Füllstoff, Bindemittel, Schaumbildner und Härtezusatzmitteln bestehende Gemisch kann zur Erhöhung der Schaumbeständigkeit zusästzlich eine Natronseife einer wasserunlöslichen organischen
Säure in einer Menge von 0, 01 bis 0, 1 Gew.-% vom Gesamtgewicht des Gemisches eingeführt werden.
Um die Verweilzeit des Gemisches im flüssigen Zustand zu verkürzen, ist es anderseits zu empfeh- len, diesem ein die Schaumbeständigkeit herabsetzendes Zusatzmittel - Kerosin - in Mengen von 1 bis 5 Gew.-% des Schaumbildnergewichtes hinzuzufügen.
Bei der Durchführung des Verfahrens werden zuerst die trockenen Komponenten - der Füllstoff, z. B.
Quarzsand, Olivinsand, Chrommagnesitpulver u. a. - und das Härtezusatzmittel in Form von basischen
Hüttenschlacken mit dem Verhältnis CaO : SiOz von 1, 5 : 1 bis 3, 0 : 1 zusammengemischt. Dem ge- nannten Gemisch der trockenen Komponenten wird ferner eine wässerige Lösung von Natriumsilikat als Bindemittel, Sulfosalz als oberflächenaktiver schaumbildender Stoff und eine kleine Menge von Wasser derart hinzugefügt, dass die Gesamtfeuchtigkeit des Gemisches in Grenzwerten von 4, 5 bis5, 5% ge- halten bleibt; die so erhaltene Masse ist intensiv zu vermischen, bis sie verflüssigt wird. Gleich darauf wird das Gemisch in die Kernform- oder Modellkasten eingegossen, wo sie an der Luft in der vorgege- benen Zeit selbst erhärtet.
Die Sulfosalze werden durchSulfonieren oder Sulfatieren der Verarbeitungsprodukte von Erdöl- bzw.
Schieferrohstoff in-an sich bekannter Weise gewonnen.
Aus der Reihe der Sulfosalze können die Natronsalze der Alkylbenzol-, Alkylnaphthalinsulfosäure,
Alkylsulfonate, primäre und sekundäre Alkylsulfate genannt werden.
Die Handelsbezeichnungen einiger Sulfosalze aus der Reihe der oben genannten Produkte sind fol- gende : Sulfanol, DC-PAC (sowjetisches Detergent - auflösbares Alkylarylsulfonat), Alkanol, Acidol,
Ultrawet, Merzolat u. a.
Die Schaumbildner-Sulfosalze werden dem Gemisch in Mengen etwa 0, 05-0, 2 Gew.-% seines Ge- samtgewichtes zugegeben.
Nachfolgend sind zwei annähernde Zusammensetzungen des erfindungsgemässen Gemisches oben- erwähnter Schaumbildner und Zusatzmittel, welche das Gemisch an der Luft zum Erhärten zwingen, angegeben.
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<tb>
<tb>
A) <SEP> 1. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> u. <SEP> a. <SEP> 93-98 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> wässerige <SEP> Lösung
<tb> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat
<tb> (Modul <SEP> M <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 0-3, <SEP> 0, <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 1, <SEP> 48-1, <SEP> 55) <SEP> 4-7 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Erhärten <SEP> der <SEP> Mischung
<tb> - <SEP> selbstzerfallende <SEP> Ferrochromschlacke <SEP> u. <SEP> a. <SEP> 2-7 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff-Sulfosalze, <SEP> wie
<tb> z. <SEP> B. <SEP> DC-BAC, <SEP> Sulfanolu. <SEP> a. <SEP> 0, <SEP> 05- <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 5.
<SEP> Wasser <SEP> 1, <SEP> 0-3, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb>
Bevorzugte Zusammensetzungen innerhalb obiger Mengenbereiche sind in den folgenden Beispielen veranschaulicht :
Beispiel 1 :
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<tb>
<tb> l. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> 95 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> wässerige <SEP> Lösung
<tb> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat
<tb> (Modul <SEP> M <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 7-3, <SEP> 0 <SEP> ;
<SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 1, <SEP> 48-1, <SEP> 50) <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Erhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb> - <SEP> selbstzerfallende <SEP> Ferrochromschlacke <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
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<tb>
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> -Sulfosalz <SEP>
<tb> z. <SEP> B. <SEP> DC-PAC, <SEP> Sulfanol <SEP> u. <SEP> a. <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 5.
<SEP> Wasser <SEP> 1, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb>
Der Erhärtungsprozess von nach oben beschriebenem Verfahren hergestellten Gemischen geht infolge der zwischen der bindenden wässerigen Lösung von gewöhnlichem Natriumsilikat und oben genannten Zusatzmitteln unter Bildung von Kalziumhydrosilikaten verlaufenden Austauscheraktionen sowie auch der Dehydratation von flüssigem Wasserglas durch Wasseraufnahme durch das Zusatzmittel vor sich.
Die aus dem Füllstoff, dem Bindemittel (wässeriger Lösung von gewöhnlichem Natriumsilikat) schaumbildendem Stoff und basischer Schlacke, wie z.B. Ferrochromschlacke zum Selbsterhärten sich ergebende Mischung erstarrt im Verlauf von nicht mehr als 50 min.
Zwecks starker Beschleunigung des Erhärtungsprozesses kann diesem Gemisch 0, 5-2 Gew. -oJo seines Gesamtgewichtes anGips, vorzugsweise in Form des wasserunlöslichen Anhydrides zugesetzt werden. Die Erhärtungsdauer dieses Gemisches kann bis auf 3-4 min herabgesetzt werden.
Um die Erhärtungsgeschwindigkeit der Gips enthaltenden Gemische in breiten Grenzen verändern
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phosphate bzw. -borate in einer Menge von 0, 01 bis 0, 1 Gew. -% des Gesamtgewichtes des Gemisches eingeführt. Die Erhärtungsdauer des Gemisches und seine Haltbarkeit können auch durch Änderndes Bindemittelgehaltes, Bindemittelmoduls sowie der Menge und Körnung des Zusatzmittel, welches das Selbsterhärten vonKemenund Giessformen sichert, variiert werden. DieErhärtungsdauer von Giessformen und Formkernen beliebiger Abmessungen liegt in der Regel unter der Grenze von 40 bis 50 min.
Unter Umständen kann es im Betrieb notwendig sein, die Verweilzeit des Gemisches im flüssigen Zustand zu ändern. Durch die Einführung eines Schaumstabilisators, z. B. Natronseifen von wasserunlöslichen organischen Säuren, die aus Abfallprodukten der Laugenwäsche von Kerosin-, Gasöl- und Solar- öldestillaten im Erdölbetrieb gewonnen werden, in das aus dem Füllstoff, Bindemittel, Schaumbildner und an der Luft die Masse erhärtenden Zusatzmittel zusammengesetzte Gemisch in Mengen 0, 01 bis 0,2 Gew.-% seines Gesamtgewichtes wird die Verweilzeit des Gemischen im flüssigen Zustand verlängert.
Beispiel 2 :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> 95 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> wässerige <SEP> Lösung
<tb> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat
<tb> (Modul <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 7-3, <SEP> 0 <SEP> ; <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 1, <SEP> 48-1, <SEP> 50) <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb> - <SEP> selbstzerfallende <SEP> Ferrochromschlacke <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff-Natronsalz <SEP> der <SEP> Sulfosäure <SEP> 0,2 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 5. <SEP> Schaumstabilisator-Natronsalz <SEP> der <SEP> Erdölsäure <SEP> 0-0, <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 6.
<SEP> Wasser <SEP> 1, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb>
Um die Schaumbeständigkeit und die Verweilzeit des Gemisches im flüssigen Zustand zu vermindern, kann Kerosin verwendet werden, das in das Gemisch in Mengen von 1 bis 5 Gew.-% des Schaumbildnergewichtes eingeführt wird.
Beispiel 3 :
EMI3.4
<tb>
<tb> 1. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> 95 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> wässerige <SEP> Lösung
<tb> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat
<tb> (Modul <SEP> - <SEP> 2,7-3,0; <SEP> spez.Gewicht <SEP> 1,48-1,50) <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb> - <SEP> selbstzerfallende <SEP> Ferrochromschlacke <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff-Sulfosalz <SEP> DC-PAC <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
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<tb>
<tb> 5. <SEP> Schaumbeständigkeit <SEP> verminderndes
<tb> Zusatzmittel-Kerosin <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> Gew.-% <SEP> vom <SEP>
<tb> Schaumbildnergewicht
<tb> 6.
<SEP> Wasser <SEP> l, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb>
Das Ausschlagen des aus dem Füllstoff, dem Bindemittel (wässeriger Lösung von gewöhnlichemNa- triumsilikat), dem schaumbildenden und dem die Masse an der Luft erhärtenden Stoff bestehenden Ge- misches wird durch Zusatz von organischen Substanzen, z. B. Graphit, Steinkohle, Koks, Pech, Holz- feilspäne u. a. oder von anorganischen Substanzen, z. B. Al Oj enthaltendem Material wie Ton und
Bauxit wesentlich verbessert.
Die annähernde Zusammensetzung eines solchen erfindungsgemässen Gemisches ist folgende :
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<tb>
<tb> B) <SEP> 1. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> u. <SEP> a. <SEP> 90-96 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> flüssiges <SEP> Wasserglas <SEP>
<tb> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> gewöhnlichen
<tb> Natriumsilikats) <SEP> 4-7 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Selbsterhärten
<tb> des <SEP> Gemisches. <SEP> - <SEP> Schlacke <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> Gew. <SEP> -Teile <SEP>
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff-Sulfosalz <SEP>
<tb> (z. <SEP> B. <SEP> Sulfanol, <SEP> DC-PAC <SEP> u. <SEP> a.), <SEP> 0, <SEP> 05-7, <SEP> 2 <SEP> Gew..-Teile <SEP>
<tb> 5.
<SEP> Organisches <SEP> Zusatzmittel <SEP> zur <SEP> Erleichterung
<tb> des <SEP> Ausschlagens <SEP> - <SEP> Kohle <SEP> oder <SEP> Koksstaub,
<tb> Graphit, <SEP> Pech, <SEP> Holzeilspäne <SEP> u.a. <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3,0 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 6. <SEP> Wasser <SEP> l, <SEP> 25 <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
Bevorzugte Zusammensetzungen dieser Art sind in den Beispielen 4 und 5 angegeben.
Beispiel 4 :
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<tb>
<tb> 1. <SEP> Füllstoff-Quarzsand <SEP> u. <SEP> a. <SEP> 95 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 2. <SEP> Bindemittel <SEP> - <SEP> flüssiges <SEP> Wasserglas <SEP>
<tb> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem
<tb> Natriumsilikat, <SEP> Modul <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> -3, <SEP> 0 <SEP> ;
<SEP>
<tb> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 1, <SEP> 48-1, <SEP> 50) <SEP> 6 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> zum <SEP> Selbsterhärten <SEP> des
<tb> Gemisches <SEP> - <SEP> selbstzerfallende <SEP>
<tb> Feirochromschlacke <SEP> 5 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff-Sulfosalz
<tb> (z. <SEP> B. <SEP> Sulfanol, <SEP> DC-PAC <SEP> u. <SEP> a.) <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 5. <SEP> Organisches <SEP> das <SEP> Ausschlagen <SEP> erleichterndes <SEP> Zusatzmittel, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Koksstaub <SEP> 2-3 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb> 6. <SEP> Wasser <SEP> 1, <SEP> 5-2, <SEP> 0 <SEP> Gew.-Teile <SEP>
<tb>
Beispiel 5 : Die Komponenten 1. 2, 3 und 4 des Gemisches werden wie im Beispiel4 angegeben, genommen.
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<tb>
<tb>
5. <SEP> Anorganisches <SEP> das <SEP> Ausschlagen
<tb> erleichterndes <SEP> Zusatzmittel,
<tb> z. <SEP> B. <SEP> Bauxit <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> Gew.-Teile
<tb> 6. <SEP> Wasser <SEP> 1q,5 <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> Gew. <SEP> -Teile
<tb>
Bei der Anfertigung der Formkerne und Giessformen werden die Kernformkasten oder Modelle mit dem flüssigen Gemisch entweder unmittelbar aus einer Mischeinrichtung oder aus den Pfannen, mit
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