DE1169085B

DE1169085B - Kernbinder

Info

Publication number: DE1169085B
Application number: DEC11721A
Authority: DE
Inventors: Charles J Gogek
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1955-05-23
Filing date: 1955-08-19
Publication date: 1964-04-30
Also published as: US2875073A; DE1023389B

Description

Kernbinder Kernbinder aus einem Cerealbinder, einem Zucker, genügend Wasser zum Vermengen der Mischung und einem anorganischen Zusatz sind bekannt.
Bei der bisherigen Praxis wird der Cerealbinder, z. B. vorgelatinierte Stärke, zuerst zugesetzt, so daß der frisch gebildete feuchte Kern genügend Naß-oder Grünfestigkeit besitzt, um seine Gestalt beizubehalten, bis er in den Ofen gebracht wird. Zusätzlich muß der gebackene Kern hohe Trocken- oder Backfestigkeit haben, welche meist durch das Kernöl bei dem beschriebenen Verfahren erzeugt wird. Die zur Erzeugung der Naß- oder Trockenfestigkeit zugesetzten Bestandteile können gegeneinander wirken. So verringern Kernöle die Naßfestigkeit von Sandgemischen. Dies ist mitunter ein ernstlicher Nachteil, und es ist ein Ziel der Erfindung, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß das Öl durch ein Bindemittel ersetzt wird, welches die Naßfestigkeit nicht beeinträchtigt.
Kerne entwickeln Gase, wenn geschmolzenes Metall um sie herumfließt. Weil diese Gase in den Güssen eingeschlossen werden können, ist jegliches Mittel, um das Volumen der entwickelten Gase auf ein Mindestmaß zu bringen, von großer Wichtigkeit, da es ein festes, von Poren und Lunkern freies Metall liefert. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist daher, das Volumen der von mit organischen Bindemitteln, insbesondere Cerealbindemitteln und Zukkern gebackenen Sandkernen entwickelten Gase zu verringern.
Das erfindungsgemäße Bindemittel ist dadurch gekennzeichnet, daß es auf je 100 Teile zu bindenden Kernsand 0,25 bis 2 Teile Cerealbinder, 0,5 bis 5 Teile Zucker und 0,002 bis 1,05 Teile Salzsäure oder eine Mischung aus Paraformaldehyd und Ammoniumchlorid oder eine Mischung aus Paraformaldehyd und Salzsäure oder Borsäure enthält. Dieses Bindemittel wird in der in der Gießereitechnik üblichen Weise angewendet.
Unerwarteterweise werden mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel zufriedenstellende Naß- und Trockenfestigkeit der Kerne erhalten. Außerdem backen die mit diesem Bindemittel hergestellten Kerne gerade so rasch oder rascher als solche, welche mit Stärkebindern und Kernöl gemacht wurden, entwickeln ferner wesentlich weniger Gase als diese.
Unter die nach der Erfindung verwendeten Zucker fallen Mono- und Disaccharide von Aldose- oder Ketosecharakter oder solche nicht reduzierenden Saccharide, welche unter den Verwendungsbedingungen unter Bildung von Aldose- oder Ketose-Sacchariden hydrolysiert werden können. Beispielsweise ist Sucrose wirksam als ein Bestandteil des neuen Bindemittels und fällt unter die Erfindung, während dies für Sorbitol nicht der Fall ist.
Die bevorzugten Zucker sind Dextrose, Sucrose und Fructose oder deren Gemische, jedoch sind auch Maltose und Lactose zufriedenstellend, wenn auch wegen ihres Preises weniger geeignet. Rüben- oder Rohrzuckermelassen (Mutterlaugen bei der Herstellung von Sucrose) und Erstabläufe und Hydrol (Mutterlaugen bei der Herstellung von Dextrose) können gleichfalls zufriedenstellend in Verbindung mit den noch zu benennenden chemischen Zusätzen benutzt werden, obwohl zu bedenken ist, da.ß Molassen und Hydrol nicht so leicht infolge ihrer Zähigkeit wie die erwähnten Zucker gehandhabt werden können. Sirupe, welche durch Hydrolyse von Stärke oder Rübenzucker mittels geeigneter Behandlungen hergestellt werden können, sind auch zur Ausführung der Erfindung brauchbar. Dextroseabläufe oder Hydrol können behandelt werden, um Kristallisation der darin enthaltenen Dextrose zu verhüten, und zwar durch Kochen mit Säure oder Alkali gemäß bekannter Verfahren. Diese Nebenprodukte können weniger wirksam als Dextrose oder Sucrose sein, wie sich aus den Zahlen der Tabelle ergibt, liegen aber im Bereich der Erfindung wegen wirtschaftlicher Vorteile.
Die für die Zwecke der Erfindung brauchbaren chemischen Zusätze sind Salzsäure, ein Gemisch aus Paraformaldehyd und Ammoniumchlorid, ein Gemisch aus Paraformaldehyd und Salzsäure, und Borsäure.
Die Mengen an Zusätzen, Cerealbindern und Zuckern können in weitem Umfange schwanken. Auf 100 Teile Sand können 0,25 bis 2 Teile Cerealbinder, 0,5 bis 5 Teile Zucker und 0,002 bis 1,5 Teile Zusatz angewendet werden. Die Wassermenge kann von 1,5 bis 6,0 % des Sandes schwanken. Im allgemeinen werden das Volumen von durch gebackene Kerne entwickelten Gasen und ebenso die für die Kerne erforderliche Erhitzungszeit, um Spitzenfestigkeit zu erreichen, verringert, wenn der Anteil des Zusatzes in dem Sand erhöht wird.
Es ist bekannt, gewisse Kohlehydrate mit oder ohne Kernöl in Kernbindern und ebenfalls auch verschiedene Zusätze zu verwenden. Es ist auch ein Bindemittel aus mehr als 20 % Protein (ölfrei gerechnet), aus ganz oder teilweise entölten Ölsaaten gewonnen, sowie wasserlöslichen Salzen, wie Oxalaten, Boraten, Fluoriden, Phosphaten, Sulfaten, Chloriden oder Carbonaten, als Modifizierungsmittel bekanntgeworden. Es kann auch noch Weizenmehl, Sulfitablauge, Melasse u. dgl., zum Beispiel auch noch Trockenmilch enthalten. Milch ist ein bevorzugter Zusatz, und unter den Salzen wird Natriummethaphosphat bevorzugt. Nach dem Beispiel besteht das Bindemittel aus 40 Teilen Milchpulver, 60 Teilen Sojabohnenöl, 5 Teilen Na-Oxalat. Vergleichsversuche haben gezeigt, daß dieses von dem erfindungsgemäßen völlig verschiedene Mittel unbrauchbar ist.
Die Erfindung soll durch das folgende Beispiel erläutert werden, welches nur erläutern und unterrichten und die Erfindung in keiner Weise beschränken soll.
Beispiel Dieses Beispiel zeigt, wie die Festigkeit der gebackenen Kerne vergrößert wird, wenn bestimmte Zusätze mit den Bindern angewendet werden.

Verschiedene Kernmischungen, enthaltend Stärkebinder, Zucker und Zucker zusammen mit einem Zusatz wurden wie folgt hergestellt:

Zugfestigkeit von gebackenen Probekernen

Zucker Chemischer Zusatz Teile des Chemikals Backzeit Zugfestigkeit

auf 100 Teile Zucker

Stunden

kglcmE

Dextrosehydrat keiner 0 0,5 8,5

Dextrosehydrat keiner 0 1 12,5

Dextrosehydrat Salzsäure 0,2 1 16,2

Dextrosehydrat Salzsäure 10,0 1 19,1

Dextrosehydrat Borsäure 10,0 1 13,9

Dextrosehydrat Paraformaldehyd 5,0 1 14,1

Dextrosehydrat Salzsäure 0,1.

Dextrosehydrat Paraformaldehyd 5,0 1 15,7

Dextrosehydrat Ammoniumchlorid 0,1

Eine abgewogene Menge des American-Foundrymen's-Society-Standard-50-70-Sand wurde in einen Mischer gegossen. Hierzu wurde 1 Gewichtsprozent vorgelatinierter Stärkebinder, hergestellt nach der Lehre des USA.-Patents 1939973 und unter dem Handelsnamen »Mogul« verkauft, zugegeben. Dann wurde 1 Gewichtsprozent eines Zuckers, dessen Art in der Tabelle beschrieben ist, hinzugefügt. Diese Mischung diente zur Kontrolle. Gleiche Gemische von Stärkebinder und Sand wurden dann hergestellt und 1 Gewichtsprozent einer Mischung zugegeben, die durch gründliches Vermischen von 100 Teilen Zucker und der Menge eines Zusatzes gemäß der Tabelle bereitet war.

In jedem Fall wurde die ganze Masse eine geeignete Zeit gemischt, der Mischer angehalten, 3 Gewichtsprozent Wasser zugegeben und die Mischung wieder vermengt. Wenn Salzsäure verwendet wurde, wurde sie als Lösung in dem Wasser und nicht als Gemisch mit dem Zucker zugesetzt. Probekerne wurden gemäß einem Verfahren hergestellt, wie es von der American Foundrymen's Society (Foundry Sand Handbook, 6. Ausgabe, veröffentlicht im Jahre 1952 durch die American Foundrymen's Society, Chicago) empfohlen ist, und wurden in einem Ofen bei 205 ± 5° C für die Länge der Zeit gemäß der Tabelle gebacken. Solche Kerne wurden auf Zugfestigkeit nach dem in dem erwähnten Handbuch beschriebenen Verfahren geprüft, und die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben. Nach Beendigung des Backens wurden die Proben aus dem Ofen entfernt, auf Raumtemperatur gekühlt und die Bruchfestigkeit mit einer geeigneten Maschine bestimmt. Auch diese Ergebnisse finden sich in der Tabelle.
In den in der Tabelle gezeigten Fällen, wobei ein flüssiges Bindemittel benutzt wurde, wurde der Stärkebinder mit dem Sand vermischt, Wasser wurde hinzugefügt und vermengt und dann das flüssige Bindemittel zugesetzt und vermengt. Wenn der Zusatz ein trockenes Pulver war, so wurde er mit dem Stärkebinder zugegeben. Wenn der Zusatz als Flüssigkeit verfügbar war, wurde er in dem Wasser aufgelöst.

Claims

Patentanspruch: Bindemittel für Kernsand, bestehend aus einem Cerealbinder, einem Zucker, genügend Wasser zum Vermengen der Mischung und einem anorganischen Zusatz, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß es auf je 100 Teile zu bindenden Kernsand 0,25 bis 2 Teile Cerealbinder, 0,5 bis 5 Teile Zucker und 0,002 bis 1,05 Teile Salzsäure oder eine Mischung aus Paraformaldehyd und Ammoniumchlorid oder eine Mischung aus Paraformaldehyd und Salzsäure oder Borsäure enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 840 426, 874 202, 572 019, 742 396; USA.-Patentschrift Nr. 2 206 369; I. B. Kumamn und A. M. Lj ass, »Kernbinderwerkstoffe«, Berlin 1953, S. 149; »Die Gießerei«, 1943, S. 248/249; Chemisches Zentralblatt, 1946/I, S.782 (französische Nr. 912875); 1941/1, S. 1876; (USA.-Nr. 2206369); 1951/I, S.1051 (D. T. K e r s h a w).