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Bindemittel für Gießereiformen und -kerne _'11; Bindemittel für Sande
zur Herstellung 111011 Gußkernen und Gußformeii wurden bislier hauptsächlich trocknende
und Halbtrocknende Öle, natürliche Harze, Peche, Stiirke und andere Leimstoffe,
Abkömmlinge der Cellulose, anorganische hydraulische Bindemittel, Tone u. dgl. und
auch sog. Sulfitlauge verwendet. Diese Bindemittel werden teilweise unverdünnt oder
in Lösung oder Eniu!-sion verarbeitet. Es gibt Bindemittel, die schon an der Luft
durch Lufttrocknung dein Sand eine gewisseFestigkeit verlcilien, andere aber, die
erst durch Einbrennen ihre Wirkteig :i(s 13indeniittel zeigen. Meistens aber ver-,
langen die Bindeinittcl für ihre endgültige, ;lein Guß standhaltende Erhärtung eine
mehr öder weniger ltolie Erhitzung. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, liärtbare
Kunstliarze zu verwenden, wobei ein besonderes Verfahren darauf berulit, daß, umcrkrustungen
an der Oberfläche zu vermeiden, dein Kunstharz Graphit zugesetzt wird. Die -Menge
des jeweils zuzusetzendenEindetnittels richtet sich nach Giessen Wirksamkeit. Diese
Fonnmassen werden bekanntlich unter Zumischen geeigneter -Mittel zurErhöhung derGeschmeidigkeit
aufbereitet.
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Gegenstand vier vorliegenden Erfindung bildet einverfahren zur Herstellung
von Kernen und Formen für Gießereizwecke, wobei als Bindemittel für die Sande bzw.
Formniassen Kondensationsprodukte aus Lirininsulfosäuren bzw. deren Salzen und sonstigen
Abwandlungsprodukten und vorzugsweise FOrnialdeh)-d oder Forinaldchyd abgebenden
Stoffen verwendet werden. Die Kondensation. die zu diesen Stoffen führt, inuß unter
allen Uniständen auf eine Art und Weise durchgeführt werden, daß sich die Aldehyde
mit denLigninkörpernumsetzen. DieseReaktionsfähigkeit wird entweder durchVorbchandlung
der Ligninsulfosättren in Abwesenheit von Aldehyden finit starken Basen
und nachtraulicher Kondensation mit Aldelivden oder aber durch Kondensation
der nicht vorbehandelten I.igninstilfosiiure in stark basischem Medium crrcicht.
Die Aldeliycie können absatzweise oder ununterbrochen zugegeben werden. Die
liasisc:le
@tn cien#ation i.t für das I3iritlt@-veriTiögen cer Konden>ationsprodukte eritscheidend.
Durch die 1londensation mit Aldehyden wird die Sulfitlauge chemisch abgewandelt.
Die I,7,ondensation kann auch in Gegenwart von Lösungsmitteln, Eniulgatoren, I'lastitiziert-n,r-;tnitteltt,
Bindemitteln oder in Anwesenheit anderer mit Aldehyden verharzbarer Motte vorgenommen
werden. Es können auch 7u,:;:itze, die dem Enderzeugnis eine besondere wasserabstoßende
Fähigkeit verleihen, initverwendet werden, beispielsweise Üle, @\'achse. harze,
thermoplastische oder w<irnichärt@are Kunststoffe.
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Diese neuen Bindemittel für Kerne und Forinen geben, mit Sanden vermischt,
je nach dem ihnen verliehenen makromolekularen Zustand Sande mehr oder weniger hoher
Bildsanikeit. In Fällen, in denen die Bildsamkeit nicht genügt, kann sie durch geeignete
andere bekannte Stoite, wie Ouellton, durch Stärke oder durch wasserlösliche Cellulosederivate,
durch 01z u. dgl. verbessert werden. In all diesen Fällen ist jedoch eine richtige
Auswahl zu treffen, weil gewisse Plastifizierungsmittel dieTrockenfestigkeit derKerne
herabmindern. Diese neuen Bindemittel geben nun überraschenderweise hohe Trockenfestigkeiten,
nachdem die aus ihnen hergestellten Formen und Kerne auf übliche Weise, beispielsweise
i bis 2 Stunden, iln Ofen vorzugsweise bei igo bis 200° gehärtet worden sind. Die
Zusammensetzung der Sande kann praktisch beliebig sein. In allen Fällen zeigen die
beschriebenen neuen Bindemittel bei verhältnismäßig geringen Zusätzen, die kaum
über denen trocknender Üle oder sonstiger bekannt guter Kernbindemittel zu liegen
brauchen, hohes Bindevermögen. Es können mit ihnen auch andere geeignete Bindemittel
organischer oder anorganischer Natur gleichzeitig verarbeitet werden, wobei natürlich
von Fall zu Fall die Trocknungstemperatur und Zeit entsprechend angepaßt werden
rnuß. Beispielsweise ist es auch möglich, Stoffe initzuverwenden, die nach ihrer
Erhärtung wasserabweisend werden, die Kerne also wasserfest machen.
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.Nach dein Guß verbrennt das neue Bindemittel genau wie jeder andere
organische Binder, und der Sand rieselt aus den Gußstücken beim Putzen sehr leicht
heraus. Es ist sogar nicht einmal erforderlich, die Kerne zu schwärzen. Geruchsbelästigungen
durch Verbrennungsgase treten beim Guß nicht auf. Die Verwendung ligninhaltiger
Stoffe in der Praxis der Kern- und Formherstellung ist an sich in verschiedenen
Arten bekannt. Beispielsweise iver(lcn ligninhaltige Stoffe als Kern- und Fornisandzusatzmittel
oder als Formpuder verwendet. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Sulfitcelltiloseablauhc
tirttcr Zusatz voil I_(7clur<<l)fällun als Iäernbindeinittel zu verwenden.
Weiter ist sie unter Zusatz von Stotten, die die in ihr enthaltene Feuciiti-keit
zu binden vermögen, zu: 'Verwendung gekommen. Sulfitlauge gelangt auch zur @rhäilun@
der Bildsanikeit der Formsande in Ver'.@irt.iung mit eigentlichen Bindemitteln zur
Verwendung. In all diesen Fällcii wird die Sultitla :ge bzw. werden die Ligninstilfos;iut'en
in einer chemisch nicht abgewandelten Form angewendet. Die Sulfitlauge selbst verleiht
bei ihrer alleinigen Verwendung Gußkernen wohl eine gewisse Standfestigkeit. nicht
aber eine auch nur annähernd technisch erforderliche Trockenfestigkeit bzw. Druckfestigkeit.
Es wurde in einer Versuchsreihe festgestellt, daß bei völlig gleichartigen Bedingungen
die mit Sulfitlauge hergestellten Erzeugnisse gewöhnlich noch nicht einmal 1(_o
der "Trockenfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnisse aufweisen.
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Es ist möglich, die Eigenschaftswerte der Formen und Kerne abzuwandeln
durch die Verwendung von Kondensationsprodukten. die hinsichtlich Art und Menge
der Kondensationsmittel und Aldehyde sowie der Art und Herkunft der L:gninsulfosäuren
und durch verschiedenartige Kondensationsbedingungen verändert sind. Es können daher
diese neuen Erzeugnisse sowohl in dünnflüssigem, zähf1üSSigeni als auch plastisch
schmelzbarem Zustand Verwendung finden, Ü-obei, wenn nötig, Wasser als Lösungsmittel
eingesetzt wird.
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Die neuen Kernbindemittel haben sich als' wertvolle Austauschprodukte
für die sonst aus fetten ölen oder anderen ausländischen Rohstoffen bzw. Knappstoffen
bestehenden üblicherweise verwendeten Bindemittel erwiesen. Zu ihrer Herstellung
finden ini j wesentlichen nur solche Stoffe Verwendung, die, wie Sulfitlauge, Formaldehyd
und Alkalien, in Deutschland zur Verfügung stehen. Beispiel r Zunächst wird eine
Harzlösung wie folgt hergestellt: 2001,9 36grädige Buchenholzsulfitlauge wc rden
finit 6o 1 3nornialer Natronlauge während etwa io Stunden bei go bis itlo@ riekocht.
t Durch diese Behandlung wird der Schwefelgehalt der Sulfitlauge an gebundenein
Schwefel beträchtlich verringert.) Alsdann fügt nian 150 kg 30'/eigen Formaldehyd
zu und kondensiert bei So bis ioo' unter Luftriihrting während ao bis 25 Stariden,
bis der Aldehyd restlos gebunden ist. Danach entwässert nian unter Vacttum durch
1)estillatioti bis zu einem Trockcngelialt von etwa So°/a und verdünnt dann anschließend
bis 6o °% Trockengehalt finit Wasser. Gewichtsteile dieser bei gewöhnlicher Temperatur
zähviscoan, klebrigen Masse werden mit
8o .Gewichtsteilen trockenem
Quarzsand und 2o Gewichtsteilen feuchtem Formsand innig vermischt.
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Die mit dieser Mischung hergestellten Kerne werden dann i bis 2 Stunden
bei i30 bis 16o° im Ofen getrocknet. Die Prüfung der aus dieser Sandmischung hergestellten
Kerne ergibt eine Grünfestigkeit von 14og1qcm und eine Bruchfestigkeit von 39 kg/qcm.
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Beispiel 2 Zur Herstellung der Harzlösung werden Zoo kg Buchen-Fichtenholzsulfitlauge,
3oo kg 611oiger Äscherbrühe (Abfallprodukt aus der Gerberei- und Lederindustrie)
mit ioo kg Formaldehyd, 3oojoig, .unter Einwirkung von 30.1 5normaler Natronlauge
während 30 Stunden bei einer Temperatur von 9o bis ioo° unter Rühren nach
Eindampfen und Einsfellen auf 5oojoigen Trockengehalt kondensiert.
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6. Gewichtsteile dieser Harzlösung werden mit 8o Gewichtsteilen urigetrocknetem
Quarzsand und 2o Gewichtsteilen angetrocknetem Formsand, i Gewichtsteil Quellstärke
unter Zusatz des notwendigen Wassers vermischt und verknetet, bis die Harzlösung
im Sande vollkommen verteilt ist.
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Die fertige Sandmischung stellt. einen überaus plastischen Kernsand
dar, der in bezug auf das Stehvermögen .der Kerne die größten Anforderungen erfüllt.
Er wird dann auf die übliche Weise zu Kernen verarbeitet, und die Kerne werden anschließend
bei der obenerwähnten Temperatur im Ofen getrocknet. Die Prüfung der daraus hergestellten
Kerne .ergibt eine Grünfestigkeit von 26o g j@cm und eine Bruchfestigkeit von
47 k'lqcm. '
Durch Behandlung der Kerne .mitAhspritzölen können die
Oberflächen der Kerne in üblicher Weise wasserbeständig gemacht und höher erhärtet
werden. An Stelle der 1Stärke können selbstverständlich auch zur Er4ielung besonderer
Eigenschaften des Kern$andes andere Stoffe zugesetzt werden, wiej z. B. trocknende
Öle. An Stelle des hier besphriebenen Harzers kann selbstverständlich ein anderes
unter dieseAnmeldung fallendes Kondensationsprodukt verwendet werden, beispielsweise
ein solches, wie es unter Beispiel i beschrieben ist.