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DE2814357C2 - Bindemittel für CO↓2↓-härtbare Gußformen - Google Patents

Bindemittel für CO↓2↓-härtbare Gußformen

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Publication number
DE2814357C2
DE2814357C2 DE2814357A DE2814357A DE2814357C2 DE 2814357 C2 DE2814357 C2 DE 2814357C2 DE 2814357 A DE2814357 A DE 2814357A DE 2814357 A DE2814357 A DE 2814357A DE 2814357 C2 DE2814357 C2 DE 2814357C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
binder
acid
mold
molding
hydroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2814357A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2814357A1 (de
Inventor
Shogo Matsudo Morimoto
Tetsuo Nakazawa
Junji Ibaraki Sakai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP3762177A external-priority patent/JPS53123328A/ja
Priority claimed from JP3762277A external-priority patent/JPS53123329A/ja
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE2814357A1 publication Critical patent/DE2814357A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2814357C2 publication Critical patent/DE2814357C2/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/162—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents use of a gaseous treating agent for hardening the binder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Description

(c) 10 bis 33 Gew.-Telie Polyvinylalkohol, der durch * partielle oder vollständige Verseifung hergestellt ist oder der Acrylamid- oder Acrylsäuregruppen enthält,
wobei Komponente (c) entfallen kann, wenn Komponente <a) ein iZ-Oieiiri-fviaieinsäureannydrid-Copoiymer, Styrol-Malelnsäureanhydrid-Copolymer und/ oder ein Methylvlnyläther-Malelnsäureanhydrid-Copolymer ist.
2. Bindemittel für mit gasförmigen CO2 härtbare Gußformen mit einem Oxid oder Hydroxid eines Erdalkallmetalls und einem carboxylgruppenhaltlgen organischen Polymer, gekennzeichnet durch
(a) 100 Gew.-Telle des carboxylgruppenhaltigen Polymers.
(b) 120 bis 330 Gew.-Telle des Oxids und/oder Hydroxids eines Erdalkallmetalls
}0
(c) 10 bis 33 Gew.-Teile Polyvinylalkohol, der durch partielle oder vollständige Verseifung hergestellt Ist, oder der Acrylamid- oder Acrylsäiiregruppen enthält,
wobei Komponente (c) entfallen kann, wenn Komponente (a) ein jr-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrld-Copolymer und/ oder ein Methylvlnyläther-Malelnsäureanhydrld-Copolymer Ist.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltlge Polymer ein Homopolymer von Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Citraconsäure oder Mesaconsäure oder einem Monoester dieser Verbindungen Ist.
4. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltige Polymer ein binäres oder ternäres Copolymer von Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Citraconsäure oder Mesaconsäure oder einem Monoester dieser Verbindungen mit einem unter Styrol und dessen Derivaten, Alkenen, Cyclohexen, Vlnylhalogeniden, Vlnylestem gesättigter Carbonsäuren. Allylestern gesättigter Carbonsäuren. Acrylamid, Vlnylalkyläthern. Allylalkyläthern, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Crotonsäureestern, Maleinsäuredienstern und Fumarsäuredlestern ausgewählten ungesättigten Monomer Ist.
5. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltlge Polymer ein Homopolymer von Maleinsäureanhydrid, Cltraconsäureanhydrld, Itaconsäureanhydrld, Acrylamid, einem Maleinsüuredlester oder einem Fumarsäuredlester Ist.
6. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltige Polymer ein binäres oder ternäres Copolymer aus einem unter Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrld, Acrylamid, Maleinsäurediestern und Fumarsäuredlestern ausgewählten Monomer und einem unter Styrol, Styrolderivaten, Alkenen, Cyclohexen, Vinylhalogeniden, Vinylestern gesättigter Caronsäuren, Allyslestem gesättigter Carbonsäuren, Acrylamid, Vinylalkyläthern, Allylalkyläthern, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Crotonsäureestern, Malelnsäuredlestern und Fumarsäuredlestern ausgewählten ungesättigten Monomer ist.
7. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltlge Polymer durch Einführung von Carboxylgruppen In ein Polymer mit reaktiven lunktionellen Geigen In die Seltenketten durch Verätherung, Veresterung oder Acetalisierung erhalten ist.
8. Bindemittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das carboxylgruppenhaltige Polymer mit Oxalsäure veresterter Polyvinylalkohol, mit Glycolsäure verätherter Polyvinylalkohol, mit Glyoxalsäure acetallslerter Polyvinylalkohol oder Carboxymethylcellulose Ist.
55 Die Erfindung betrifft für mit gasförmigem COj-härtbare Gußlormen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
Als Bindemittel für Metallgußformen wurden bisher anorganische Materialien wie Natriumsillcate sowie organische Bindemittel wie etwa Phenolharze und Furanharze In der Praxis eingesetzt. Unter Verwendung dieser Bindemittel hergestellte Gußlormen besitzen durchwegs Eigenschaften, aufgrund deren sie gegenüber Druck oder Hitze von Metallschmelzen beständig sind. Unter Verwendung anorganischer Bindemittel hergestellte Gußlormen sind allerdings bei der praktischen Anwendung Insofern nachteilig, als die Gußstücke daraus nur schwierig zu entfernen sind und die Herstellung von Gußstükken demgemäß aufgrund der schlechten Zerlegbarkeit der Formen nach dem Guß beträchtliche Zelt In Anspruch nimmt.
Unter Verwendung organischer Bindemittel hergestellte Gußformen weisen diesen Nachteil nicht auf. Zur Härtung der Gußform werden sowcM selbsthärtende Verfahren, bei denen die Härtung durch chemische Re*!:tlon der dem Formsand zugesetzten Bindemittelbestandteile erfolgt, als auch Kalthärtungsverfahren angewandt, bei denen die Gußform durch Einblasen von gasförmigem COj oder einem Amlngas In die Form nach dem Einbringen und Ausformen des das Bindemittel enthaltenden Formsands gehärtet wird. Die selbsthärtenden Verfahren sind hinsichtlich der Zeltdauer beschränkt, während der der Formsand effektiv verarbeitet werden kann (z. B. die »Bankzelt« In der Bankformerei), da die chemische Reaktion gleichzeitig mit dem Zusatz des Bindemittels zum Formsand abzulaufen beginnt. Bei den sogenannten CO2-Verfahren wird gasförmiges CO2 In den Formsand geblasen, der zur Bewirkung der Härtung ein damit reagierendes Bindemittel enthält. Bei den Verfahren, bei denen zur Härtung ein gasförmiges AmIn In den Formsand eingeblasen wird, werden ein hydroxylgruppenhaltig« Harz wie beispielsweise ein Phenolharz und ein Polvlsocvanat als Binde-
mittel verwendet.
Nach diesen Verfahren lassen sich Gußformen bei günstiger Produktionsleistung herstellen, da die Verarbeliungszeit des Formsands, also die Zeit, während der der Formsand bearbeitet werden kann, länger ist als bei den erstgenannten Härtungsverfahren, die auf der chemischen Reaktion der im Formsand enthaltenen Bindemittelbestandteile beruhen, da die Form erst dann auszuhärten beginnt, wenn das Gas in den Formsand eingeblasen wird. Bei den Verfahren, bei denen gasförmige Amine eingesetzt werden, sind neben der beträchtlichen Störung durch den unangenehmen Amlngeruch auch Toxltätsrislken gegeben.
Aus der US-PS 30 05 245 sind CO2-härtbare Bindemittel bekannt, die ein carboxylgruppenhaltiges Polymer und einen Polyvinylalkohol enthalten. Als anorganische Bindemittelkomponente wird Natriumsilicat eingesetzt.
In der US-PS 29 87 789 sind ferner CO2-härtbare Bindemittel angegeben, die ein Polymer und eine Oxid- oder Hydroxidkomponer.t«:, jedoch keinen Polyvinylalkohol enthalten. Als carboxylgruppenhaltiges Polymer 1st allerdings lediglich Carboxymethylcellulose neben zahlreichen, gattungsmäßig sehr allgemein bezeichneten organischen Blndemiitelkomponenten wie Zucker, Stärke, Dextrinen und anderen Polysacchariden sowie wärmehärtbaren Kunstharzen wie Phenoplasten, Hcmstoffharzen und Metamlnharzen aufgeführt.
Gemäß einer anderen vorbekannten Verfahrensweise zur Herstellung CO2-härtbarer Bindemittel wird ein Gemisch aus einem Copolymer aus einem Acrylsäureester, Ammoniumacf/lat und Natriumcrylat sowie Calciumhydroxid eingesetzt, das bei der Herstellung des Formsands Ammoniakgas frelsem, was zu einer starken Luftverschmutzung und damit elftr erheblichen Umweltbelastung führt; ferner Ist die Festigkeit der Form unmittelbar nach dem Einblasen des CO2-Gases nicht zufriedenstellend.
Die bisherigen COj-Verfahren sind insbesondere wegen der schlechten Zerlegbarkelt der Gußlormen nachteilig; ferner führt das Verfahren der US-PS 29 87 789, bei dem ein Phenolharz eingesetzt wird und keine Umweltbelastung durch austretendes Ammoniakgas hervorgerufen wird, zu einer nur geringen Formfestigkeit, da die Härtung der Form nach dem Einblasen des gasförmigen CO2 lediglich durch Trocknen vorgenommen wird.
Bei den herkömmlichen CO2-Verfahren, bei denen Polyvinylalkohol und Calciumhydroxid oder Calciumoxid verwendet werden, ist es bei der Herstellung größerer Gußlormen schwierig, die Form Im Inneren gleichmäßig zu härten.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, Bindemittel für Gußlormen auf der Basis von Oxiden oder Hydroxiden mehrwertiger Metalle bzw. von Erdalkallmetallen sowie eines carboxylgruppenhaltlgen Polymers anzugeben, die die Vorteile bisher bekannter Bindemittel ebenfalls aufweisen, jedoch frei von den Nachtellen herkömmlicher Bindemittel sind; dabei soll die Produktivität bei der Formherstellung gesteigert werden können; gleichzeitig sollen die damit hergestellten Gußlormen eine hohe Druckfestigkeit und gute Zerlegbarkelt aulweisen.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wenn das carboxylgruppcnhaltlge Polymer mindestens eine unter den ^-Olelln-Malelnsiiureanhydrld-Copolymeren. Stvrol-Miilclnsäureanhydrid-Copolymeren und Methylvlnyläther-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren
ausgewählte Verbindung darstellt, kann der Polyvinylalkohol der Komponente (c) entfallen.
Die erfindungsgemäßen Bindemittel weisen die Vorteile des COj-Verfahrens sowie die mit der Verwendung organischer Bindemittel bei Gußformen verbundenen Vorteile auf.
Die Einzelkomponenten der erfindungsgemäßsn Bindemittel werden Im folgenden näher erläutert.
Als erfindungsgemäß eingesetzte carboxyigruppenhaltige Polymere kommen folgende Verbindungen bzw. Verbindungsklassen in Frage:
(1) Homopolymere eines mindestens eine Carboxylgruppe enthaltenden Monomers wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure und deren Monoester, Fumarsäure und ihre Monoester; Maleinsäure und ihre Monoester, Citraconsäure und ihre Monoester sowie Mesaconsäure und ihre Monoester, ferner binäre oder ternäre Copolymere dieser Monomeren mit damit copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren wie Styrol, Styrolderlvaten, Alkenen, Cyclohexen, Vinylhalogenide^ Vinyl- und Allylestern gesättigter Carbonsäuren, Acrylamiden, Vinyl- und Allylalkyläthern, Acrylsäureestern, Methacrylsäureester^ Crotonsäureestern, MaIeInsäurediestern und Ermarsäurediestern.
(2) Homopolymere eines Monomers mit einer durch Hydrolyse oder alkalische Verseifung in eine Carboxylgruppe umwandelbaren funktlonellen Gruppe wie etwa Maleinsäureanhydrid. Citraconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Acrylamid, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Crotonsäureester, Maleinsäurediester und Fumarsäuredlester sowie binäre oder ternäre Copolymere dieser Monomeren mit einem damit copolymerisierbaren ungesättigten Monomer.
(3) Polymere, die durch Einführung von Carboxylgruppen In ein Polymer mit einer reaktiven funktlonellen Gruppe In der Seitenkette durch Veretherung, Veresterung oder Acetalisierung erhalten sind, wie etwa mit Oxalsäure veresterter Polyvinylalkohol, mit Glycolsäure verätherter Polyvinylalkohol, mit GIyoxalsäure acetallsierter Polyvinylalkohol und Carboxymethylceilulose.
Unter den carboxylgruppenhaltigen Polymeren sind Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Methylvlnyläther-Malelnsäureanhydrid-Copolymere und 7-Olefin-Maleinsäureanhydrld-Copolymere bevorzugt. Wenn diese carboxylgruppenhaltlgen Polymeren leicht In Wasser löslich sind, kann lediglich Wasser als Lösungsmittel verwendet werden. Wenn die Polymeren andererseits wenig oder nicht In Wasser löslich sind, können sie In einem Alkalihydroxid enthaltendes Wasser gelöst werden.
Erfindungsgemäß werden Oxide und Hydroxide von Calcium, Magnesium, Barium, Zink, Aluminium und Elsen eingesetzt. Ferner sind auch Bentonite. Tone und Talk, die diese Oxide oder Hydrox'de enthalten, sowie das sogenannte Satinweiß (komplexes Gemisch von AIumlnlumsulfat und Calciumhydroxid) verwendbar. Hierunter sind die Oxide oder Hydroxide von Calcium Magnesium und Barium besonders bevorzugt. Calciumoxid und Calciumhydroxid können ferner erflndungsgemäß allein verwendet werden, jedoch können die anderen Oxide und Hydroxide In wirksamer Welse In Form eines Gemlschs von mindestens zwei Oxiden oder Hydroxiden verwendet werden, das Calciumoxid oder Calciumhydroxid enthält.
Diese Metalloxide oder Metallhydroxide werden In einer Menge von 120 bis 330 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des carboxylgruppenhaltigen Polymers eingesetzt. Die Metalloxide oder Metallhydroxide können zunächst in einer wässerigen Lösung des Polymers suspendiert -, oder dem Formsand auch allein zugesetzt werden. Zu den erfändungsgemäß verwendbaren Polyvinylalkoholen gehören durch partielle oder vollständige Verseilung erhaltender Polyvinylalkohol, Acrylamidgruppen enthaltender Polyvinylalkohol und Acrylsäuregruppen enthaltender Polyvinylalkohol. Diese Polyvinylalkohole werden in Mengen von 10 bis 33 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile des carboxylgruppenhaltigen Polymers eingesetzt. Wenn die Menge des zugesetzten Polyvinylalkohols weniger als 10 Gew.-Teile beträgt, ist das Adhäsionsvermögen des ii Bindemittels verringert. Wenn die zugesetzte Menge andererseits Ober 33 Gew.-Teile liegt, ist die Viskosität des Bindemittels erhöht, was aus anwendungstechnischen Gründen nicht günstig ist.
Den erfindungsgemäßen Bindemitteln können ferner zur Verbesserung ihres Adhäsionsvermögens bzw. zur Einstellung ihrer Viskosität Holzmehl oder »;rschiedene Emulsionen und Latices zugegeben werden.
Das so hergestellte Bindemittel kann in einer der nachfolgenden Formen (A), (B) und (C) abgepackt werden:
(A) Komponente 1 (erste Teilpackung): wässerige Lösung des carboxylgruppenhaltigen Polymers; Komponente 2 (zweite Teilpackung): Metalloxid und/oder Metallhydroxid; Komponente 3 (dritte Teilpackung): wässerige Lösung des Polyvinylalkohols;
(B) Komponente 1 (erste Teilpackung): Suspension des Metalloxids und/oder -hydroxids In einer wässerigen Lösung des carboxylgruppenhaltigen Polymers; J5 Komponente 2 (zweite Teilpackung): wässerige Lösung des Polyvinylalkohols:
(C) Einzige Komponente: Gemisch einer wässerigen Lösung des carboxylgruppenhaltigen Polymers, des Metalloxids und/oder -hydroxids und einer wässeri- 4() gen Lösung des Polyvinylalkohols.
Im Fall der AbpatKungsart (A) des erfindungsgemäßen Bindemittels werden die jweiligen diesbezüglichen Komponenten zu dem Formsand zugegeben. In ähnlicher Weise werden im Falle der Abpackungsart (B) des erfln- ■»", dungsgemäßen Bindemittels die bei Jen jeweiligen Komponenten zu dem Formsand zugegeben; Im Fall der Abpackungsart (C) des erfindungsgemäßen Bindemittels wird die einzige Komponente (C) dem Formsand zugesetzt. Auf diese Weise ivird ein Formmaterial erhalten, w Wenn ίη das ausgeformte Formmaterial CO: eingeblasen wird, wir(! es unmittelbar unter Bildung einer Gußform gehärtet. Wenn in diesem Fall die erzeugte Form andererseits ohne Einblasen von CO2 verschlossen gehalten wird, wird das Formmaterial entsprechend nicht gehärtet und kann über lange Zeit autbewahrt werden.
Zur Herstellung wässeriger Lösungen von Styrol-Malelnsäureanhydrid-Copolymeren, Methyl vlnyläther-Malelnsäureanhydrld-Copolymeren und ar-Olefln-Malelnsäureanhydrld-Copolymeren ist der Zusatz eines Alka- b0 lihydroxids erforderlich. An den Carboxylgruppen der Polymeren wird dann ein Alkalimetallatom wie etwa Na oder K gebunden, wodurch die Polymeren wasserlöslich werden.
Unter Styrol-Maleinsäureanhydrld-Copolyrneren. h5
Methyl vlnyläther-Malelnsäureanhydrld-Copolymeren
und 2-Olelin-MaIelnsäu eanhydrld-Copolymeren werden Im hler verwendeten Sinne nicht nur Copolymere mit den beiden genannten Bestandteilen, sondern auch Copolymere verstanden, die neben den beiden genannten wesentlii-hen Komponenten andere Komponenten enthalten; so werden unter a-Olefln-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren beispielsweise nicht nur Copolymere eines ar-Oleftns mit Maleinsäureanhydrid, sondern auch Copolymere verstanden, die andere Bestandteile neben den genannten beiden wesentlichen Komponenten enthalten, beispielsweise ternäre Copolymere aus einem x-Olefin, Maleinsäureanhydrid und einem Maleinsäurediester. Unter ar-OIefln-Maleinsäuremonoester-Copoiymeren werden entsprechend nicht nur Copolymere eines ar-Olefins mit einem Maleinsäuremonoester, sondern auch Copolymere verstanden, die die anderen zusätzlich zu den beiden genannten wesentlichen Komponenten enthalten, beispielsweise ternäre Copolymere aus einem x-Olefin, einem Maleinsäuremonoester und einem Maleinsäurediester. Die ar-Olefine können dabei geradkettig oder verzweigt sein und 2 bis 8 und vorzugsweise 2 bis 6 C-Atome enthalten. Beispiele hierfür sind Äthylen, Propylen. η-Buten. Isobuten. π-ΡιΛπεη, Isopren und 2-Methyl-1-buten.
Wenn das erfindungsgemäße Bindemittel unter Verwendung mindestens eines unter Styrol-Maleii'Säureanhydrld-Copolymeren, Methylvinyläther-Maleinsäureanhydrlti-Copolymeren und jr-Olefin-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren ausgewählten Copolymers als carboxylgruppenhaltiges Polymer hergestellt wird, ist der Zusatz des Polyvinylalkohols nicht erforderlich. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Bindemittel in einer der beiden folgenden Abpackungsarten (D) und (E) vorgesehen:
(D) Komponente 1 (erste Teilpackung) : Mit Alkall neutralisierte wässerige Lösung des Polymers; Komponente 2 (zweite Teilpackung): Metalloxid und/oder -hydroxid.
(E) Einzige Komponente: Suspension des Metalloxids und/oder -hydroxids in einer mit Alkali neutralisierten wässerigen Lösung des Polymers.
Im Fall der Abpackungsart (D) werden die beiden Einze'komponenten dem Formsand zugesetzt. In ähnlicher Weise wird Im Fall der Abpackungsart (E) des erfindungsgemäßen Bindemittels die einzige Komponente dem Formsand zugegeben. Auf diese We.'se wird ein Formmaterial erzielt. Wenn in das erhaltene Formmaterial nach dem Ausformen CO2 eingeblasen wird, wird das Formmaterial unmittelbar unter Bildung einer Gußform gehärtet. Wenn das ausgeformte Material andererseits ohne Einblasen von CO2 verschlossen gehalten wird, wird das Formmaterial nicht gehärtet und kann über lange Zelt aufbewahrt werden.
Erfindungsgemäß erzielte Vorteile sind:
(1) Gußformherstellung mit erheblich höherer Effizienz, da das Formmaterial rasch härtet;
(2) hohe Druckfestigkeit der resultierenden Gußforinen;
(3) gute Zerlegbarkeit der resultierenden Gußformen;
(4) keine Umweltbelastung, da keinerlei giftige oder schlecht riechende Gase beim Formen auftreten;
(5) leichte Herstellung der Formmaterialien;
(6) lange Verarbeitungszelt der resultierenden Formmaterlallen;
(7) nur geringe Menge CO2 zur horinhärtung.
Die Erfindung wird Im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näiier erläutert.
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1
25 g eines Isobuten-Maleinsäurcanhydrld-Copolyrners,
13 g Natriumhydroxid und 60 g Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung auf 65° C erwärmt. Zu dieser Lösung wurden nacheinander 30 g Calciumhydroxid und 60 g Wasser zugegeben. Das erhaltene Gemisch wurde zu einer weißen Suspension verrührt. In diese Suspension wurden 10 g einer wässerigen Lösung eines durch partielle Verseilung erhaltenen Polyvinylalkohole in einer Konzentration von 25 Gew.-% eingemischt, worauf eine Blndemlttelzusammensetzung erhalten wurde.
40 g der so hergestellten Blndemlttelzusammensetzung wurde zu I kg Quarzsand (JIS Nr. 100, Tellchengrößenmaxtmum bei 0,15 mm llOOmashj) zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde zu einem zylindrischen Prülstab von 50 mm Durchmesser und 50 mm Lange gestampft, worauf COj unter einem Druck von 1 kg/cm2 5 s lang durch den Stab hindurchgeleitet wurde. Die FcsügkeUsündsruri" des Prilfstsbs wurde !n Abhängigkeit von der nach seiner Herstellung verstrichenen Zelt ermittelt.
Als Verglelchsbelsplel 1 wurden ferner 30 g eines Methylacrylat-Ammonlumacrylat-Copolymers, 20 g
Wasser und 20 g Calciumhydroxid mit 1 kg des obigen Quarzsands vermischt, worauf der oben beschriebene Test In gleicher Welse durchgeführt wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1
Druckfestigkeit (kg/cm;)
0 1
24
3,7 5
12 16 37
i,5 2,6 3,5 4,6 4,8 16
Zeit nach dem
Formen (h)
Priifsiab 1
(erfindungsgemäß)
Prüfstab 2
(Vergleichsbeispiel 1)
Aus den Ergebnissen Ist ersichtlich, daß die Festigkeit des erfindungsgemäßen Prüfstabs 1 unmittelbar nach dem Formen höher Ist und einen erheblich rascheren zeitlichen Anstieg zeigt, wobei die Festigkeit nach 24 Stunden ebenfalls höher liegt. Eine Umweltbelastung trat ferner nicht auf.
Beim Prülstab 2 des Verglelchversuchs trat, abgesehen von der generell deutlich verringerten Festigkeit, aufgrund des bei der Herstellung des Formmaterials bzw. beim Formen freiwerdenden Ammoniaks Umweltbelastung auf.
Beispiel 2
resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung auf 65' C erwärmt. Dieser Lösung wurden nacheinander 20 g Aluminiumhydroxid. 20 g Calciumhydroxid und 60 g Wasser zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde > zu einer Suspension verrührt. In diese Suspension wurden 10 g einer wässerigen Lösung eines durch partielle Verseilung erhaltenen Polyvinylalkohole mit einer Konzentration von 25 GeW-1I, elngcmslcht, worauf eine Bindemlltelzusammensetzung erhalten wurde, die wie In in Beispiel 1 geprüft wurde. Als Ergebnis wurde gefunden. daß die Druckfestigkeit unmittelbar nach dem Formen 3.7 kg/cm2 und 24 h danach 38 kg/cm2betrug.
Beispiel 4
30 g eines Isobuten-Malelnsaureanhydrid-Copolymers, 20 g Natriumhydroxid und 150 g Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzeugung einer Lösung auf 65° C erwärmt. Zu I kg Quarzsand (JlSNr. 100) wurden 40 g der Lösung, 10 g einer wässerlgen Lösung eines durch partielle Verseilung erhaltenen Polyvinylalkohole mit einer Konzentration von 20 Gew - % und 20 g Calciumhydroxid zugesetzt und eingemischt. Aus dem resultierenden Gemisch wurde ein zylindrischer Prülstab von 50 mm Durchmesser und 50 mm Länge hergestellt und wie In Beispiel 1 geprüft. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die Druckfestigkeit unmittelbar nach dem Formen bzw. unmittelbar nach dem Einblasen des gasförmigen CO1 4,2 kg/cm2 und 24 h danach 43 kg/cm2 betrug.
Beispiel 5 und Verglelchsuelsplel 2
Die Formhärtungseigenschaften wurden anhand der In Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Blndemlttelzusammensetzung sowie einer aus einer 20 Gew.-^lgen
J5 wässerigen Lösung von Polyvinylalkohol und Calciumhydroxid bestehenden Blndemlttelzusammensetzung (Verglelchsbelsplel 2) geprüft. Das Mischungsverhältnis der Formmaterialien und die erhaltenen Prüfergebnisse sind In der Tabelle 2 aufgeführt. Bei den Untersuchungen
•Ό wurde ein zylindrischer Prüfstab von 25 mm Durchmesser und 300 mm Länge hergestellt. Jedes Formmaterial wurde in eine Metallform eingebracht, worauf CO2 von einem Ende des Prüfkörpers her unter einem Druck von I kg/cm2 10 s lang eingeblasen wurde. Im Anschluß daran wurde die Länge der gehärteten Zone gemessen.
25 g eines Styroi-Maleinsäureanhydrld-Copdymers, 8 g Natriumhydroxid und 70 g Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung auf 65° C erwärmt. Dieser Lösung wurden nacheinander 30 g Calciumhydroxid und 60 g Wasser zugesetzt, wobei eine weiße Suspension erhalten wurde. In diese Suspension wurden 10 g einer wässerigen Lösung eines durch partielle Verseifung erhaltenen Polyvinylalkohol mit einer Konzentration von 25 Gew.-% eingemischt, worauf eine Blndemlttelzusammensetzung erhalten wurde, die wie In Beispiel 1 geprüft wurde. Als Ergebnis wurde gefunden, daß die Druckfestigkeit unmittelbar nach dem Formen 3.5 kg/cm2 und 24 h danach 32 kg/cm2 betrug.
Beispiel 3
25 g eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, 8 g Natriumhydroxid und 70 g Wasser wurden gemischt. Das
Tabelle 2 Mischungsverhältnis Länge der
Formbindemittel gehärteten
Zone (mm)
Quarzsand 300
Beispiel 5 (JIS Nr. 65) 1 kg (Gesamt
(erfindungsgemäß) Bindemittel länge
von gleich
Beispiel 1 40 g mäßig
gehärtet)
Quarzsand 185
Bindemittel aus (JIS Nr. 65) 1 kg (etwa halb
Polyvinylalkohol 20 gew.-%ige gehärtet)
+ Calciumhydroxid wäßrige PoIy-
(Vergleichs vinylalkohol-
beispiel 2) lösung 40 g
Calcium
hydroxid 20 g
Das erllndungsgemilßc Bindemittel zeigte entsprechend gute Reaktivität mit COj und lieferte demgemäß eine hohe llürtungsgeschwindigkelt bei zugleich hoher Wlrtschaltlichkeii der Formherstellung. Die Wirtschaftlichkeit wird erlindungsgemäß lerner dadurch erhöht, daß das Formmaterial mit nur geringen COj-Mengcn gehärtet werden kann.
Beispiel 6
Unter Verwendung des gleichen Bindemittels und Anwendung des gleichen Mlschungsve.iiältnlsses bei einem Formmaterial wie In Beispiel I wurde eine Form hergestellt; mit dieser Form wurde ein Motorgehäuse von 18 kg Gewicht gegossen.
Das Gußstück war frei von Gußlehlern, gleichzeitig war die Zerlegbarkelt des Kernstücks gut.
Beispiel 7 und Vergleichsbeispiel 3
ι i.u g Wittes i3isLruit.ii-itiaii.tf οαιίιιαι it i^ui iu-v.u|a/ij 1111.13
(Molverhüllnls 1:1), 50g Natriumhydroxid und 18Og Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung auf 90° C erwärmt. Zu dieser Lösung wurden nacheinander 300 g Calciumhydroxid und 500 g Wasser zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde zu einer weißen Suspension verrührt. In diese Suspension wurden 36Og eines Latex (Feststoffgehalt 50 Gew.-%) eines Styrol-Bittadlen-Copolymers eingemischt, worauf ein Bindemittel erhalten wurde. 40 g des Bindemittels wurden zu I kg Quarzsand (JIS Nr. 100) zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde zu einem Prü!.»tab von 50 mm Durchmesser und 50 mm Länge gestampft, worauf COj unter einem Druck von 1 kg/cm! 5 s hindurchgeleitet wurde. Die Steigerung der Festigkeit In Abhängigkeit von der Zelt nach der Herstellung des Prüfstabs wurde bestimmt.
In einem Vergleichsversuch (Verglelchsbeisple! 3) wurden 30 g eines Me'hylacry.lai-Ammonh.imacrylat-Cnpolymers, 20 g Wasser und 20 g Calciumhydroxid zum gleichen Quarzsand wie oben zugegeben. Das resultierende Gemisch wurde wie oben geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind In Tabelle 3 aufgeführt.
Tabelle 3
Druckfestigkeit (kg/cnv)
0 12 3 5 24
4 8 13 18 23 40 1,5 2,6 3,5 4,6 5,0 16
silureanhydrld-Copolymers, 50 g Natriumhydroxid und 180 g Wasser gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung erwärmt. Zu dieser Lösung wurden nacheinander 300 g Calciumhydroxid und 5ü()g Wasser zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde zu einer weißen Suspension verrührt (Bindemittel 2).
Die Prüfung der mit der Bindemittel 1 und 2 erzielten Formlestlgkelt erfolgte beim gleichen Mischungsverhältnis und der gleichen Behandlung mit CO2 wie in Beispiel 1. Die erhaltenen Ergebnisse sind In Tabelle 4 aufgeführt. Wie hieraus hervorgeht, wurde eine Form mit hoher Druckfestigkeit erhalten.
Tabelle 4 Formen (h) Druckfestigkeit (kg/cm2) 24
0 25
Zeit nach dem 3,2 30
Bindemittel 1 Beispiel 3,6
Bindemittel 2 9
Zeit nach dem
Formen (h)
Prüfstab 1
(erfindungsgemäß)
Prüfstab 2
(Vergleichsbeispiei 3)
Beim erfindungsgemäßen Prüfstab waren die Festigkeit unmittelbar nach dem Ausformen sowie die Festigkeitserhöhung mit zunehmender Zelt größer, auch lag die Festigkeit nach 24 h höher, wie aus Tabelle 3 hervorgeht.
Beispiel 8
120 g eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, 50 g Natriumhydroxid und 180 g Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde zur Erzielung einer Lösung erwärmt. Zu der Lösung wurden nacheinander 300 g Calciumhydroxid und 500 g Wasser zügesetzt. Das resultierende Gemisch wurde zu einer weißen Suspension verrührt (Bindemittel 1).
Ferner wurden 120 g eines Methylvinyläther-Malein-25 g eines lsobuten-Malelnsäureanhydrld-Copolymers, 13 g Natriumhydroxid und 62 g Wasser wurden gemischt. Das resultierende Gemisch wurde danach zur Erzielung einer Lösung auf 65° C erwärmt. Dieser Lösung wurden nacheinander 60 g Calciumhydroxid, 1,25 g Zinkhydroxid, 20 g eines SBR-Latex und 50 g Wasser zugesetzt. Das resultierende Gemisch wurde danach zu einer weißen Suspension verrührt. Die Untersuchung der mit dieser Suspension als Bindemittel erzielten Formlestlgkeit geschah beim gleichen Mischungsverhältnis wie In Beispiel 7. Die Druckfestigkeit der so hergestellten Form betrug 3,8 kg/cm2 unmittelbar nach dem Ausformen und 34 kg/cm! nach 24 h.
Beispiel 10
Aus einem Isobuten-Malelnsäureanhydrid-Copolymer, Natriumhydroxid und Wasser wurde wie In Beispiel 9 eine Lösung hergestellt. Ohne Zusatz anderer Additive wurde eine Menge der Lösung entsprechend Beispiel 1 eingesetzt, worauf zu einem Bindemittel angemischt wurde. Danach wurden 10 g Calciumhydroxid allein zugesetzt, worauf dieselbe Untersuchung wie in Beispiel 7 vorgenommen wurde. Die Druckfestigkeit der so erhaltenen Form betrug 3,5 kg/cm2 unmittelbar nach dem Ausformen und 34 kg/cm2 nach 24 h.
Beispiel 11 und Verglelchsbeisple! 4
Anhand der erfindungsgemäßen Blndcmlttelzusammensetzung von Beispiel 7 sowie einer Bindemittelzusammensetzung aus einer 20 gew.-%lgen wässerigen Lösung von Polyvinylalkohol und Calciumhydroxid (Verglelchsbelsplel 4) wurden die entsprechenden Formhärtungseigenschaften ermittelt. Das Mischungsverhältnis sowie die erzielten Versuchsergebnisse sind In Tabelle 5 aufgeführt. Der Prüfstab war zyllnderförmig mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Länge von 300 mm. Jedes Formmaterial wurde in eine Metallform eingebracht, worauf CO2 von einem Ende der Form unter einem Druck von 1 kg/cm2 10 s lang hindurchgeblasen wurde. Die Länge der gehärteten Zone wurde gemessen.
28 Tabelle 5 14 357 Lange der
Fornibinilcmiltcl gehär'.eten
Mischungsverhältnis Zone (rnmi
300
Beispiel 11 (Gesamt
(erflndungsgemäß) Quur/siind lange
(JIS Nr. 65) 1 kg gleich
Bindemittel mäßig
von gehärtet)
Beispiel 7 40 g 185
Bindemittel aus (etwa halb
Polyvinylalkohol Quarzsand gehärtet)
+ Calciumhydroxid (JISNr. 65) lkg
(Vergleichs 20 gew.-°/oige
beispiel 4) wäßrige PoIy-
vinvlalkohol-
lösung 40 g
Calcium
hydroxid 20 g
12
Das erl'lndungsgemäße Bindemittel zeigte gute Reakti- schaltllchen Vorteil stellt der Umstand dar, daß das
vltät mit CO2 bei gleichzeitig hoher Härtungsgeschwin- 25 erfindungsgemäße Bindemitte! mit nur geringen CO;-
dlgkelt, wodurch eine hohe Produktivität bei der Form- Mengen gehärtet werden kann,
herstellung erzielt werden kann. Einen weiteren wlrt-
Beispiel 12
Unter Verwendung des gleichen Bindemittels und mi hergestellt, mit der ein Motorgehäuse von 18 kg Gewicht
Anwendung des gleichen Mischungsverhältnisses bei gegossen wurde. Das erhaltene Gußstück war frei von
einem Formmaterial wie In Beispiel 7 wurde eine Form Gußfchlern und die Zerlegbarkelt des Kerntells war gut.

Claims (1)

1 Patentansprüche:
1. Bindemittel für mit gasförmigem CO2 härtbare Gußlormen mit einem Oxid oder Hydroxid eines mehrwertigen Metalls und einem carboxylgruppenhaltigen organischen Polymer, gekennzeichnet durch
(a) KX) Gew.-Telle des carboxylgruppenhaltlgen Polymers,
(b) 120 bis 330 Gew.-Teile eines Oxids und/oder Hydroxids von Zink, Aluminium oder Eisen oder eines Komplexes von Aluminiumsulfat und Calciumhydroxid
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