NO324093B1 - Bindemidler for kjerner og former - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt <w>no-bake" uorganiske bindemiddelsystemer for partikkelformig materiale og med spesiell anvendelighet ved fremstilling av former, kjerner og andre formede elementer som kan benyttes ved fremstilling av metall- og ikke-metalldeler.

Bindemidler eller bindesystemer for støpekjerner og -former er velkjente. I støperiteknikken blir kjerner eller former for fremstilling av støpte metallgjenstander vanligvis fremstilt fra en blanding av et aggregatmateriale som sand og en bindende mengde av et bindemiddelsystem. Organiske og uorganiske systemer benyttes i dag som bindemidler ved tildanning av former fra en blanding inneholdende et aggreatmateriale som sand. Etter at aggregatmaterialet og bindemidlet er blandet, blir karakteristisk den resulterende blanding stampet, blåst eller på annen måte gitt den ønskede form eller mønster og så herdet ved bruk av en katalysator og/eller varme til fast, herdet tilstand.

I støperiindustrien utgjør bindemidlet karakteristisk fra 0,4 til rundt 6 vekt-% av den belagte gjenstand. Slike bindemiddelbelagte støperipartikler har en partikkelstørrelse i området for USA Standard Testing-screen numbers på 16 til rundt 270 (dvs. en dukåpning på l,19mm til 0,05iran).

Karakteristisk er det partikkelformige substrat for støperi-bruk granulært, ildfast aggregat. Eksempler på ildfaste ag-gregater er silikasand, kromittsand, zirkonsand, olivinsand, osv. samt blandinger derav. For oppfinnelsens formål blir slike materialer generelt kalt "sand" eller "støperisand".

Uansett type organisk bindemiddelsystem vil det organiske bindemiddel som benyttes for å gi de ønskede formgjenstander forflyktiges under herding og/eller brennes ut ved metallhel-1ingstemperatur. Slike prosesser gir røk, lukt og ytterligere uønskede og skadelige emisjoner som kan resultere i et behov for å måtte tilfredsstille lokale og sentrale myndighetsregu-leringer. En annen mangel ved enkelte organiske bindemiddelsystemer er deres relativt korte hylletid. For å overvinne manglene ved de organiske systemer benytter enkelte støperier uorganiske bindemiddelsystemer. En type uorganisk bindemiddel som finner utstrakt anvendelse er en vandig oppløsning av et silikat som natriumsilikat, f.eks. vannglass og det skal hen-vises til US 4226277. Oppløsningen inneholder vanligvis 40-50 vekt-% natriumsilikat med et vektforhold Si02:Na20 fra 2,0:1 til 3,2:1.

US 4504314 beskriver blanding av alkalimetallsilikat, glyco-sylert polyhydroksyalkoholer og eventuelt et oksyanionsalt, med sand, og den resulterende blanding omdannes til en form eller en kjerne. På grunn av den kjemiske reaksjon mellom natriumsilikat og karbondioksydet dannes det en bundet form eller kjerne.

I en annen metode kalt selv-avsetningssilikatprosessen (eller "no-bake"-prosessen) som beskrevet av Highfield et al., "The Mechanism, Control and Application of Self-Setting Sodium Si-licate Binder System", "AFS Transactions" (1982), vol. 90, s. 201-214, gjennomføres herding eller størkning av silikatfor-mer ved tilsetning av organiske estere som katalysatorer i den partikkelformige blanding.

US 4416694 beskriver en støperisandblanding som omfatter par-tikkel f ormig sand, vandig natriumsilikat som bindemiddel og alkylenkarbonat som herder.

US 4983218 beskriver at vandige oppløsninger av alkalimetallsilikat herdes ved bruk av blandinger av alkylenkarbonater og alifatiske alkoholer som alkylendioler, polyalkylenglycoler eller hydroksyalkyletere.

Selv om bindingsegenskapene for silikatene generelt er tilfredsstillende viser de, sammenlignet med organiske systemer, lavere hellbarhet for bindemiddel/aggregatblandingen på grunn av den høye viskositet for silikatet og de relativt høye bindemiddelnivåer som er nødvendig for adekvat styrke. Videre har silikatene, når de utsettes for metallhelle- eller støpe-temperaturer en tendens til smelting, noe som gjør det vans-kelig å fjerne formrester fra avstøpene ved hjelp av mekaniske urensemetoder. De smeltede former mangler også vannopp-løselighet, noe som forhindrer deres fjerning eller opp-løsning ved hjelp av vanndispergering.

Et andre uorganisk system som omfatter en vandig oppløsning av et polyfosfatglass er beskrevet i WO 92/06808. Disse bindemidler viser,. når de herdes, tilfredsstillende styrker, ut-merket rehydratisering og nedbrytning av aggregatformen etter eksponering til metallstøpetemperaturer. Mangler ved dette bindemiddelsystem er dårlig fuktighetsmotstandsevne, mykgjø-ring av aggregatsystemet ved høye temperaturer, noe som be-grenser bruken ved ferrolegeringsanvendelser, og, sammenlignet med de organiske bindemidler, lav hellbarhet for aggregatet på grunn av de relativt høye bindemiddelnivåer som er nødvendige for adekvat styrke.

Et tredje uorganisk system er kjent bestående av en hovedan-del av et finoppdelt, ildfast materiale blandet med en mindre andel av et tørt fosfat hvor til det deretter settes en mindre andel av et vandig alkalimetalisilikat som beskrevet i US 2895838, for fremstilling av gassherdbare former. Denne blanding omsettes kjemisk med et gassformig middel som karbondioksyd for å herde blandingen ved omsetning av bindemidlet med et alkalimetallkarbonat dannet ved herding av det uorganiske system med karbondioksyd.

Andre kjente, uorganiske bindemiddelsystemer som inkluderer en kombinasjon av silikat og polyfosfat, er beskrevet av D.M. Kukuj et al., "Modification of Waterglass with Phosphorus Containing Inorganic Polymers" (heretter kalt "Kukju et al."). Metoden for fremstilling av dette bindemiddel involve-rer behandling av silikatet og fosfatet ved over omgivelsestemperatur og trykk i en autoklav for å tilveiebringe en kjemisk reaksjon av uorganiske polymerer. Bindemidlet blir så belagt på sand og herdet ved bruk av C02 ved omgivelsestemperatur. Ved dette arbeidet kunne kun et lavt nivå av polyfosfat innarbeides i bindemiddelpreparatet. I tillegg fant Kukuj et al. at det maksimale styrkesystem bare hadde 5% polyfos-fatmodifiserer og at styrken falt dramatisk når bindemidlet inneholdt mer enn 7% polyfosfat. Kukuj et al. fant også at små tilsetninger av polyfosfat i bindemidlet (rundt 1 til 3%) forårsaket en drastisk økning i viskositeten av bindemidlet før tilsetning til aggregatet. Således inkluderer mangler ved dette system de høye temperaturer og høye trykk som er nød-vendig for å gi bindemidlet, ved dannelse av nye kjemiske forbindelser med høy viskositet samt lav hellbarhet for bindemiddel /aggregatsys ternet . På samme måte som med US 2895838 var kjemisk interaksjon for bindemiddelsysternet med en kar-bondioksydholdig gass nødvendig for å herde systemet.

En hovedgjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe nye bindemiddelsystemer som en erstatning for de tid-ligere kjente, organiske og uorganiske bindemiddelsystemer. Oppfinnerne av foreliggende oppfinnelse har gjennomført ut-strakte studier på silikat/fosfat/katalysatorsystemer og de har oppnådd uventede resultater i lys av de resultater som er beskrevet i US 2895838 og av Kukuj et al. Foreliggende oppfinnere har lært at spesielle silika:soda-forhold er fordelaktige for å oppnå brukbare produkter. Foreliggende oppfinnere har også lært at bruken av visse katalysatorer i "no-bake"-prosessen gir overlegen fleksibilitet for prosessen for å oppnå brukbare produkter slik at bindemiddelsysternene iføl-ge oppfinnelsen ikke er begrenset til snevrere silika:soda-forhold og heller ikke silikat:fosfat-forhold, men er effek-tive over et vidt spektrum av forhold.

De nye uorganiske bindemiddel- og aggregatsysterner verken smelter eller blir myke ved høy temperatur, f.eks. rundt 500<2>C. Således er de brukbare for ildfaste og støperi-sandtyper som benyttes som støpeformer eller -kjerner i kontakt med smeltet metall, inkludert jernmetallstøpeprosesser. Videre gir bindemiddelsystemene ifølge oppfinnelsen gode styrkeegenskaper i formgjenstander av aggregat bundet med oppfinnelsens bindemiddel. Foreliggende oppfinnelse tilveie-bringer fordelaktige bindemidler for aggregat for å oppnå former og kjerner som kan bringes til sammenbrudd med vann også etter eksponering til temperaturer opptil 1400<2>C, f.eks. eksponering til temperaturer i området 500 til 1200<2>C.

En gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et bindemiddelsystem som når det blandes med et partikkelformig materiale kan benyttes for å fremstille brukbare formgjenstander med tilfredsstillende behandlings- og bearbei-dingsegenskaper.

En ytterligere gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe en silikat-, fosfat- og katalysatorholdig bindemiddelblanding som kan herdes ved "no-bake"-prosessen.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe et møns-ter av bindemiddelblandinger inneholdende katalysator, silikat og fosfat som, ved blanding med partikkelformig materiale, kan benyttes for å fremstille brukbare former.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å fremstille et silikatbindemiddelsystem inneholdende fosfater og katalysator for metall-, f.eks. jernmetallstøping.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe et silikatbindemiddelsystem inneholdende fosfater og katalysator for ikke-jern- og ikke-metallstøping.

Nok en gjenstand for oppfinnelsen er å tilveiebringe et møns-ter av bindemiddelblandinger som inneholder fosfat, silikat og katalysator for formede aggregatformgjenstander som viser god utslags- eller vannkollapsegenskaper etter eksponering til metal1støpetemperaturer, for lett fjerning av formgjen-st anden.

Andre gjenstander ved oppfinnelsen er å tilveiebringe fremgangsmåter for fremstilling av og fremgangsmåter for anvendelse av de nye bindemiddelsystemer ifølge oppfinnelsen for å overvinne problemer forbundet med den kjente teknikk og for å tildanne herdede formgjenstander egnet som overflater for kontakt med smeltet polymer eller metall inkludert støpe- og injeksjonsformer, støperiformer, kjerner og lignende.

Gjenstandene oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i de etterfølgende patentkrav.

Disse og andre gjenstander ved oppfinnelsen vil bli åpenbare etter et studium av den følgende beskrivelse med de illustre-rende eksempler.

Foreliggende oppfinnere har funnet at uorganiske bindesystemer bestående av silikater og fosfater er meget versatile for binding av partikkelformig materiale ved fremstilling, f.eks. av kjerner, former, partikkelplater, plastblandinger, briket-ter og binding av andre formgjenstander for fremstilling av formgjenstander med god styrke med forbedret vannoppløselig-het og kollapsevne. Oppfinnere har funnet at et antall varia-bler i det uorganiske bindemiddelsystem kan justeres slik at en leverandør kan skreddersy et produkt til kundens behov. For eksempel kan den som leverer blandingen lett justere de relative mengder av silikat og fosfat for å forandre egen-skapene for en spesiell formgjenstand. I tillegg kan bruken av et spesifikt fosfat eller silikat velges for å oppnå de ønskede resultater. I tillegg kan oppfinnerne variere hylletiden for det uorganiske bindemiddelsystem ved valg av en egnet katalysator.

Man kan forbedre mekaniske- og våtutslagsegenskaper for til-dannede formgjenstander som er eksponert til metallsmelte-temperaturer ved bruk av bindemiddelsystemene ifølge oppfinnelsen i stedet for et bindemiddel inneholdende 100% silikat. I tillegg tillater den foreliggende oppfinnelse bruk av fosfat, mens et fullfosfatmateriale ikke engang ville virke som bindemiddel i et "no-bake"-system. Disse resultater kan oppnås, selv ved større mengder fosfat til stede i bindemiddelsystemet enn de mengder som er beskrevet både av US 2895838 eller av Kukuj et al.

Silikater:

Silikatene som benyttes i bindemidlene ifølge oppfinnelsen kan omfatte de forskjellige alkalimetallsilikater inkludert kalium, natrium og litium. Andre silikater som ammoniumsilikater kan benyttes. Generelt er silikatene kommersielt tilgjengelige som væsker eller vandige oppløsninger. I be-skrivelsen er silikatene, som komponent i oppfinnelsens bindemiddel, fortrinnsvis vandige alkaliske oppløsninger som karakteriseres ved et faststoffinnhold på rundt 43 vekt-%, hvis ikke annet er sagt. Man kan eventuelt benytte et fast silikat .

Vannglass, dvs. natriumsilikat oppløst i vann, som er det foretrukne alkalimetallsilikat som benyttes i bindemidlet i-følge oppfinnelsen, kan karakteriseres ved den generelle formel xSi02 • yNa20. Anvendt i blandinger ifølge oppfinnelsen og ment for herding ved no-bake-prosessen, benytter man fortrinnsvis et vektforhold x:y, dvs. silika:soda, fra 1,1:1 til 3,85:1, fortrinnsvis 1,6:1 til 3,3:1 og aller helst 2,0:1 til 2,7:1. Mindre mengder andre elementer som jordalkalimetaller, aluminium og lignende, kan være til stede i varierende mengder. Vanninnholdet av natriumsilikatvæsken kan variere, av-hengig av egenskaper som viskositet, som ønskes av sluttbru-keren.

Fosfater

Fosfater som anvendes i bindemidler ifølge oppfinnelsen er polyfosfater med P-O-P-kjeder og inkluderer en ionisk del med den generelle formel ((P03)nO), der n er kjedelengden som ligger fra 3 og opp til 32. Kommersielt polyfosfat inneholder generelt blandinger av lineære polyfosfater og ofte også me-tafosfater og karakteriseres ved en midlere kjedelengde navg som ligger fra minst 3 og karakteristisk fra 3 til rundt 45 og er begrenset ved 45 kun av markedsetterspørselen. Ifølge oppfinnelsen ligger kjedelengden fra 3 til 32 og helst fra 4 til 21. En foretrukken kategori polyfosfat er den til amorfe, kondenserte fosfater som vannoppløselig fosfatglass.

I lys av det ovenfor anførte, vil fagmannen kunne produsere blandinger av fosfater som definert ovenfor og også inkludere små mengder (opp til 10%) modifiserende ioner som kalsium, magnesium, sink, aluminium, jern eller bor i oppløselige fosfater og derved fremstille et fosfat som dekket av oppfinnelsens område.

Generelt omfattes fosfatene av den følgende formel for oksyd-molforholdet: der M1 er valgt blant Li20, Na20, K20 og (NH3)2 • (H20) og blandinger derav. Mj er eventuell og velges fra gruppen omfattende CaO, MgO, ZnO, FeO, Fe203, Al203, B203 . Det totale oksydforhold R er lik mol (x+y+z)/mol P205 og ligger fra rundt 0,5 til 3,0 eller større, f.eks. 5. Karakteristisk blir fosfater kategorisert i henhold til verdien av R som antydet i tabell 1.

Det skal her påpekes at fosfatene kan settes direkte til andre bestanddeler, f.eks. aggregat eller silikater, eller dannes in situ med de andre bestanddeler. In situ-dannelsen kan ledsages ved bruk av syrer, f.eks. en hvilken som helst av fosforsyrer, eller baser, f.eks. alkalimetallhydroksyder eller -oksyder. For eksempel kan fosforsyre og natriumhydroksyd tilsettes samtidig eller sekvensielt for å fremstille et fosfat in situ med andre bindemiddelbestanddeler. Slik fagmann lett vil kunne se ut fra et studium av den foreliggende beskrivelse, kan basehydroksydioner tilsettes, f.eks. tilveiebragt ved tilsatt natriumhydroksyd, eller tilveiebragt av silikatet. Fosfater kan også omdannes in situ til andre fosfater ved tilsetning av base eller syre. For eksempel kan di-natriumfosfat omdannes til trinatriumfosfat ved tilsetning av natriumhydroksyd, eller omdannes til mononatriumfosfat ved tilsetning av fosforsyre.

Fosfatene kan benyttes i fast form eller som vandige oppløs-ninger. pH-verdien for de vandige oppløsninger kan være sur eller alkalisk. For kondenserte fosfater relaterer pH-verdien til faktorer som kjedelengden for fosfatet.

Katalysator

Et antall katalysatorer er funnet å herde partikkelformige prøver blandet med to-komponent silikat/fosfat-bindemidlene. Katalysatorene inkluderer en katalysator valgt blant gruppen omfattende alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav.

Alifatiske karbonater inkluderer de med den generelle formel

I:

der R<1> og R<2> kan være like eller forskjellige og er valgt blant C^alkyl. De alifatiske karbonater har fortrinnsvis 3 til 7 karbonatomer som dimetyl-, dietyl- eller dipropyl-karbonat eller blandinger derav.

Cykliske alkylenkarbonater inkluderer de med formel II:

der R<3> og R<4> uavhengig er valgt blant hydrogen og C^alkyl. Fortrinnsvis omfatter cykliske karbonater alkylenkarbonat som etylen-, propylen- eller butylenkarbonat eller blandinger derav. Der videre et alkylenkarbonat benyttes, kan det være et fravær av alifatisk alkohol.

Alifatiske karboksylsyreestere dannes av en alifatisk karboksylsyredel og en alifatisk alkoholdel.

Den alifatiske karboksylsyredel inkluderer monokarboksylsyre med 1 til 20 karbonatomer, karakteristisk 1 til 6 karbonatomer, og dikarboksylsyrer med 2 til 20 karbonatomer, karakteristisk 2 til 6 karbonatomer. (I foreliggende beskrivelse kan alkyl- og alkylengruppene være rette eller forgrenede, mettede eller umettede.)

Den alifatiske alkoholdel omfatter alifatiske alkoholer, alifatiske polyoler, eteralkoholer og eterpolyoler. Alifatiske alkoholer er mettede eller umettede alkylalkoholer med 1 til 20 karbonatomer og karakteristisk opptil 6 karbonatomer. Alifatiske eteralkoholer er mettede alkoholer og umettede alkoholer med formel III(a):

der R<5> er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer, karakteristisk 1 til 6 karbonatomer, og hver R<6 >uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4, rette eller forgrenede karbonatomer og m er et helt tall fra 1 til 8.

Alifastiske polyoler er mettede eller umettede alkylpolyoler med 2 til 20 karbonatomer og karakteristisk 2 til 6 karbonatomer. Alifatiske eterpolyoler er mettede eller umettede polyoler med den følgende formel III(b):

der R<7> er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer og karakteristisk 1 til 6 karbonatomer, hver R<8 >uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4, rette eller forgrenede karbonatomer og m er et helt tall fra 1 til 8, forutsatt at minst en av R7 eller R<8> er hydroksy substituert i tillegg til hydroksygruppen som vist i formel III(b).

Typiske alifatiske karboksylsyreestere er de med formel IV(a): der a er et helt tall fra 0 til 5, b er et helt tall fra 1 til 6 og R9 er C^alkylen. Y er mettet har formelen CcH2c_a_b+2, der c er et helt tall fra 2 til 20, og karakteristisk et helt tall fra 2 til 6. Summen av a og b er et helt tall fra 1 til høyst den laveste av 6 eller c. Når f.eks. a er lik 1, b er lik 2 og c er lik 3, er Y mettet og R<9> er CH2. Formel IV(a) representerer den følgende struktur IV(b):

og isomerer derav.

Eventuelt kan forbindelsene med formel IV(a) inkludere en eller flere etergrupper med formelen (0R<6>)m mellom Y og -0Heller - (CO) R9H-gruppene. Hver R6 er uavhengig en alkylendel med fra 2 til 4 rette eller forgrenede karbonatomer og hver m er uavhengig et helt tall fra 1 til 8. Eksempler på estere med formel IV(a) som også inneholder etergrupper er forbindelser med formel IV(c):

der A, Y, R<6>, m og R9 er som angitt ovenfor.

En egnet ester som ikke ligger innenfor formel IV(a) er forbindelser med formel V:

der hver R5 og R<6> uavhengig er som angitt ovenfor, n = 0 til 8, og R<10> er en binding eller C^alkylen, karakteristisk C til

C.

Spesifikke karboksylsyreestere som benyttes ifølge oppfinnelsen er dimetylsuccinat, -glutarat eller -adipat, mono-, di-eller triacetin, etylen- og dietylenglycoldiacetat.

Cykliske karboksylsyreester er de med den følgende formel VI: der x er lik 2 til 10 og R<12> og R<13> uavhengig er valgt blant hydrogen og C^alkyl. De bundne repeterende enheter med formel VII: behøver ikke være identiske. Typiske cykliske karboksylsyreestere er propiolacton, butyrolacton eller kaprolacton.

Fosfatestere er de med den følgende formel VIII:

der hver R<14> uavhengig er valgt blant H, rett eller forgrenet C^alkyl, -C6H5, -C6H4R<15>, der R<15> er rett eller forgrenet C^alkyl og R<16->C6H5, der R<16> er rett eller forgrenet Ct_ 6-alkylen, hvorved høyst to R<14->grupper er H. Fortrinnsvis er R<14 >metyl eller etyl.

Generelt er fra rundt 5 til rundt 25 vekt-% av bindemidlet katalysator. For eksempel kan bindemidlet omfatte rundt 8 til rundt 20 vekt-% katalysator, beregnet på bindemidlet. Fortrinnsvis er rundt 10 til rundt 18 vekt-% av bindemidlet katalysator .

Partikkelformige stoffer

Silikat/fosfat-bindemiddelkomponentene kan benyttes for å støpe former av vannuoppløselig, partikkelformig materiale bestående f.eks. av plast, jord, tre og karakteristisk av et ildfast materiale som silika, zirkonium, aluminiumoksyd, kromitt, chamott, olivin, silisiumkarbid, magnesitt, dolomitt, aluminiumsilikat, mullitt, karbon, forsteritt, krommalm-magnesitt og blandinger derav. Formen, kjernen eller gjenstander fremstilles fra hvilke som helst av de sandtyper som er identifisert ovenfor for tilforming av produkter for støperiformål eller andre metallformingsanvendelser, for stø-ping av produkter f.eks. av støpejern, messing, bronse, aluminium og andre legeringer og metaller. Formene, kjerner eller de andre gjenstander ifølge oppfinnelsen kan også benyttes for å forme ikke-metaller, f.eks. plast eller keramer. Sandformer, kjerner, osv. er velkjente for fagmannen på området .

Bindemiddel

Mengden partikkelformig bindemiddelkomponent (silikat- eller fosfatkomponent) og den totale bindemiddelmengde som benyttes for å tildanne en formet gjenstand, f.eks. form, kjerne eller lignende, avhenger av styrkekravene så vel som utrystings-og/eller kollapsibilitetskravene for formgjenstanden.

Den totale vekt-% mengde av bindemidlet, basert på vekten av det partikkelformige materialet som benyttes for tildanning av formgjenstanden, defineres av mengden av faststoffer som er til stede i de kombinerte bindemiddelkomponenter hvis ikke annet er sagt. Ifølge oppfinnelsen er vekt-%-andelen bindemiddel, beregnet på vekten av partikkelformig materiale, 0,4 til 5,0%, fortrinnsvis 0,4 til 2,5% og aller helst 0,5 til 2,0%.

Forholdet silikat:fosfat i bindemidlet tildannet av en sili-katkomponent og en fosfatkomponent ifølge oppfinnelsen er rundt 97,5:2,5 til rundt 40:60, fortrinnsvis rundt 95:5 til rundt 60:40.

Additiver

Additiver benyttes for spesielle krav. Bindemiddelsystemene ifølge oppfinnelsen kan inkludere et vidt spektrum ytterligere stoffer. Slike stoffer omfatter alkalimetallhydroksyder som NaOH, vann og tallrike organiske og uorganiske additiver. NaOH, f.eks. 45 til 50 %-ige oppløsninger, kan være til stede i bindemidlene ifølge oppfinnelsen i mengder opptil 10 til 40 vekt-% (oppløsninger). Fortrinnsvis inneholder vandige bindemidler ifølge oppfinnelsen vannet i mengder fra rundt 40 til 70 vekt-% av det totale vandige bindemiddel. Mindre mengder andre additiver som surfaktanter kan også være til stede. Surfaktantene kan være anioniske, ikke-ioniske, kationiske, amoforetiske eller blandinger derav. Eksempler på vannopplø-selige surfaktanter er anioniske surfaktanter valgt blant organiske sulfater, organiske sulfonater og organiske fosfona-testere, f.eks. kalium-2-etylheksylfosfat. Visse surfaktanter kan også virke som flytkontrollmidler. Et typisk flytkont-rollmiddel er et middel som er kommersielt tilgjengelig under betegnelsen PA 800K, mere fullstendig definert som kalium-2-etylheksylfosfat og som er kommersielt tilgjengelig fra Lakeland Laboratories Ltd., Manchester, England. Andre flytkontrollmidler er 2-etylheksylsyrefosfat, Disperse-Ayd W28 anionisk/ikke-ionisk surfaktant, markedsført av Daniel Products, Jersey City, NJ, USA, samt Dizpex N40V, et natriumsalt av po-lyakrylat, markedsført av Allied Colloids, Suffolk, VA, USA. Andre additiver er fuktighetsresistensadditiver, kollapsibilitet (eller nedbrytnings) forbedrere, preserveringsmidler, farvestoffer, massegivende midler, varmestyrkeadditiver eller flytforbedrere. Fuktighetsresistensadditiver er kaliumtetra-borat, sinkkarbonat eller sinkoksyd. Kollapsibilitets (eller nedbrytnings)forbedrere er sukker, f.eks. sucrose eller dekstrin og sagmugg. Ytterligere andre additiver er form-slippmidler, adhesjonspromotere som silåner, metall-støpeforbedringsadditiver som rødt jernoksyd, sort jernoksyd eller leire, osv. Ildfaste belegg kan benyttes for å forbedre støpegjenstandsfinishen. Selvfølgelig kan additivene settes til i kombinasjon eller enkeltvis.

Blanding av bindemiddel og partikkelformig materiale Generelt blir en tilstrekkelig mengde katalysator for herding av et bindemiddel iblandet i støperiaggregatet. Deretter blir silikat- og fosfatbindemiddelkomponenter tilsatt samtidig eller separat til blandingen av aggregat og katalysator. Således er en mulighet å blande det vandige fosfat med støpe-riaggregat/katalysatorblandingen og deretter å blande i alkalisk, vandig natriumsilikatoppløsning et egnet forhold silika: soda i blandingen av støpeaggregat/katalysator/fosfat. Et risle- eller flytmiddel settes eventuelt til på et hvilket som helst tidspunkt under blandingen. Den resulterende blanding formes og tillates så selvherding for å danne et formgitt produkt, f.eks. en sandkjerne eller -form.

Alternativt kan en fast fosfatkomponent" iblandes i det par-tikkelf ormige materiale som først blandes med vann og deretter blir en vandig alkalisk natriumsilikatoppløsning tilsatt. Det hele blandes så grundig. Katalysatoren kan iblandes på et hvilket som helst tidspunkt ved fremstilling av blandingen. Imidlertid blir den fortrinnsvis tilsatt før silikatoppløs-ningen.

I ytterligere et alternativ kan silikat- og fosfatkomponent-ene forblandes for å danne en vandig oppløsning og også lagres i denne tilstand før tilsetning til sanden. I minst noen utførelsesformer er den forblandede oppløsning en klar

(transparent) blanding i det minste før blanding med aggregatet. Herdekatalysatoren vil settes til den vandige oppløsning samtidig, akkurat før eller etter blanding av den forblandede oppløsning med aggregatet.

I nok et alternativ kan silikat-, fosfat- og aggregatkom-ponenter tørrblandes og lagres i denne tilstand. Ved bruk kan vann og katalysator settes til denne tørrblanding.

I nok en alternativ utførelsesform blir silikat, fosfat og tørr katalysator, f.eks. etylenkarbonat, tørrblandet og lag-ret i denne tilstand. Ved behov blir vann og aggregatet blandet med denne tørrblanding.

Som et alternativ til å tilveiebringe fosfatet som separat bestanddel, kan det dannes in situ ved tilsetning av fosforsyre og en base som bindemiddelbestanddeler før eller etter blanding med aggregatet eller silikatet. I tillegg kan fosfatet i bindemidlet endres til et annet fosfat in situ ved tilsetning av syre eller base.

Prosedyren for blanding av bindemiddel med vannoppløselig partikkelformig materiale kan inkludere modifisering hvis nødvendig av silika:soda-forholdet i natriumsilikatet ved å behandle dette med alkali.

Etter at bindemiddel og partikkelformig materiale er blandet, blir blandingen innfylt i en mønstergiver for å tildanne en formgjenstand, hvoretter denne herdes. Generelt skjer herdingen ved innvirkning av katalysatoren ved omgivelsestemperatur. Imidlertid kan den formede blanding oppvarmes, hvis dette er ønskelig, for å understøtte herdingen.

Når blandingen skal herdes i henhold til "no-bake"-prosedyrer, blir blandingen av katalysator, aggregatmateriale og bindemidlet formgitt og ganske enkelt tillatt herding. Dette gir et formgitt produkt, f.eks. en støpekjerne eller

-form.

Det belagte, partikkelformige materialet for anvendelse ved støping omfatter en sandpartikkel og et harpiksbelegg. Par-tikkelen på hvilken harpiksen legges har en størrelse før be-legning i området for USA Standard Testing-screen-verdier fra 16 til 270, (l,19mm til 0,05mm) fortrinnsvis rundt 30 til rundt 110 (0,6mm til 0,15mm).

Bindemiddelblandingen ifølge oppfinnelsen kan blandes med et vidt spektrum av partikkelformige materialer. I det minste en bindende mengde av bindemiddelblandinger bør være til stede for å belegg sandpartiklene og å gi en enhetlig blanding av sand og bindemiddel. Således er tilstrekkelig bindemiddel til stede, slik at når blandingen formes som ønsket og så herdes, gis det en sterk, enhetlig og formet gjenstand som i det ve-sentlige enhetlig herdes gjennom tykkelsen og derved minima-liserer brekkasje og kast under håndtering av den formgitte gjenstand, f.eks. sandformer eller -kjerner.

Som benyttet i beskrivelse og krav, er uttrykket "form" gene-risk ment og betyr enhver støpeform som inkluderer både former og kjerner, idet oppfinnelsen ikke på noen måte er begrenset til den førstnevnte. Videre er "form" ment å inkludere forskjellige mønstere for bruk i formingsteknikker inkludert støping og sprøytestøpingsformer, så vel som skall-former inkludert skallformgivende elementer i tillegg til fullstendig skallformkonstruksjoner som fremstilles ved å sette sammen to eller flere komplementært tynnveggede skall-formelementer. Således vil det erkjennes at uttrykket "form"

("mold") er benyttet for å inkludere en formgivende eller støpegjenstandsdefinerende overflate rent generelt og omfatter spesifikt former, kjerner og "mandrels".

Oppfinnelsen kan videre illustreres under henvisning til de følgende, ikke-begrensende eksempler.

Foreliggende oppfinnere har funnet at en prøveform som beteg-nes "hundeben" ("dog bone") som fremstilles ved to-komponent silikat/fosfat-bindemiddelsystemet også med hell kan herdes ved no-bake-prosessen ved bruk av katalysatorer som settes til sand/bindemiddelblandingene i mengder opptil rundt 25 vekt-%, beregnet på vekten av bindemidlet. Metodene er som beskrevet nedenfor: Sammenligningseksempel 1 og eksemplene 1 og 2

Bindemiddelsysternet som benyttes i disse forsøk besto av flytende natriumsilikat (Si02:Na20 lik 2,58 med 44,5% faststoffer) og en 45 vekt-%-ig oppløsning av natriumpolyfosfat (BUDIT 4, med en midlere kjedelengde på 32). Disse flytende kom-ponenter ble forblandet i et vektforhold 83,3:16,7 før bruk. Dette bindemiddel ble benyttet i eksemplene ifølge oppfinnelsen som vist i tabellene 2 og 3.

3000 g Wedron 530-silikasand ble bragt i en Hobart-blandeskål. 10,5 g katalysator (10 vekt-%, beregnet på vekten av bindemidlet) ble satt til sanden og blandet i 1 minutt. En slik katalysator omfattet diacetin (glyceryldiacetat), triacetin (glyceryltriacetat) og dibasisk sure estere, markeds-ført av DuPont under betegnelsen DBE-9 (en blanding av dimetylsuccinat, -glutarat og -adipat). Deretter ble 105 g av det fremstilte bindemiddel tilsatt og blandet i ytterligere 2 minutter. Etter blanding ble så den harpiksbelagte sand håndpakket i 2 tolv-kavitetskjernebokser for å fremstille hundeben. En plastikkfolie ble benyttet for å dekke kjerneboksene for å forhindre overflatetørking av sandblandingen.

Overflatehårdheten for hundebenene ble overvåket for å be-stemme hylletiden og strippetiden. Hylletiden er den tid som er tilgjengelig etter at katalysator og bindemiddel er blandet med sanden, for operatøren for å fremstille den formgitte form. Etter at denne tid er forbi, har reaksjonen mellom katalysator og bindemiddel gått for langt til at det skjer noen brukbar binding av sanden.

Strippetiden er den tid ved hvilken den formgitte gjenstand har nådd en styrke tilstrekkelig til å kunne fjernes fra formen (mønsteret) uten risiko for brekkasje eller forstyrrelse av den formgitte gjenstand.

I eksemplene 1 og 2 samt sammenligningseksempel 1 ble den tid som gikk med for at hundebenene skulle nå en overflatehårdhet på 3,5 N/cm<2> , definert som hylletiden for den harpiksbelagte sand og den tiden som gikk med for at hundebenene nådde en overflatehårdhet på 17,5 N/cm<2> ble definert som strippetiden. Etter at strippetiden var bestemt, ble hundebenene fjernet. Strekkstyrken ble bestemt etter 4 timer og etter 24 timer, hvis ikke annet er sagt, etter at den belagte sand ble prepa-rert. Alle strekkstyrkemålinger ble gjennomført med en Electronic Tensile Tester Model ZGII-XS (Thwing-Albert In-strument Company, Philadelphia, PA). Strekkstyrkeegenskapene er kritiske ved utvikling av et kommersielt bindemiddelsystem. Det er vesentlig at kjerner og former som lages med disse bindemidler har tilstrekkelig styrke til å kunne manipule-res under kjerne- og formfremstilling og behandling. Kompresjonsstyrken ble bestemt etter at hundebenene var underkastet en temperatur på 925aC i 15 minutter og så avkjølt i 1 time. Resultatene som angitt i tabell 2 ble sammenlignet med hundeben fremstilt med et 100% silikatbindemiddelsystem som også ble herdet med esteren.

Parametrene for hylletid og strippetid i tabell 2 viser at en endring av katalysatoren påvirker herdehastigheten.

Tabell 2 viser at strekkstyrken for de fosfatmodifiserte systemer i eksemplene 1 og 2 er svakere enn det ikke-modifiserte natriumsilikatsystem i sammenligningssystem 1. Tabell 2 viser også at de fosfatmodifiserte systemer har bedre utrysting

(kollapsibilitet) egenskaper enn det ikke-modifiserte natriumsilikatsystem som antydet ved de meget lavere kompresjons-styrker.

Eksempel 3 og sammenligningseksempel 2

3000 g Wedron 530 silikasand ble anbragt i skålen i en Ho-bart -blander . 10,5 g propylenkarbonatkatalysator (10 vekt-%, beregnet på vekten av bindemidlet) ble satt til sanden og blandet i 1 minutt. Deretter ble 105 g kombinasjonsbindemid-del, fremstilt i henhold til prosedyren ifølge eksempel 1, tilsatt og så blandet i ytterligere 2 minutter. Deretter ble blandingen håndpakket i 2 tolv-kavitetskjernebokser for å fremstille hundeben. En plastfolie ble benyttet for å dekke kjerneboksen for å forhindre overflatetørking av sandblandingen.

Overflatehårdheten for hundebenene ble overvåket. Hylletid og strippetid ble bestemt som beskrevet ovenfor. Strekkstyrken for hundebenene ble bestemt ved 2 og ved 24 timer etter at bindemidlet var blandet med sanden. Kompresjonsstyrken ble også bestemt etter at hundebenene var underkastet temperaturer på 925aC i 15 minutter og så avkjølt i 1 time. Resultatene som angitt i tabell 3 ble sammenlignet med hundeben fremstilt med 100% silikatbindemiddelsystem som også var herdet med karbonatet.

Eksemplene 4-12

Disse eksempler bedømt som katalysatorer, fire estere og et karbonat tilsatt i en mengde av 10 vekt-%, beregnet på harpiksen. De benyttede katalysatorer var blandinger av ety-lenglycoldiacetat (EGDA), diacetin (DA), triacetin (TA), pro-pylenkarbonat (PC) og blandinger av dibasiske syreester (DBE)

(33% dimetylsuccinat, 66% dimetylglutarat og mindre enn 1% dimetyladipat, tilgjengelig fra Rhone-Poulenc Basic Chemicals, Staveley, Storbritannia). Den benyttede sand var Congleton 60, fremstilt av Hepworth Limited, Birmingham, England. Bindemidlet omfattet SB41 (natriumsilikat, 42% faststoffer, med et forhold silikarsoda lik 2,65, tilgjengelig fra Crosfield Chemicals, Warington, England), deionisert vann, BUDIT 7 (natriumpolyfosfat med midlere kjedelengde på 16, tilgjengelig fra K & K Greeff, Manchester, England), og

PA800K (kalium-2-etylheksylfosfat, benyttet som flytkontroll-middel og tilgjengelig fra Lakeland Laboratories Ltd., Manchester, England). Den flytende harpiks var til stede i en mengde av 3%, beregnet på sandvekten.

Testprosedyren var som følger:

Kombinasjonsbindemidlet ble fremstilt ved å blande 70 vektdeler SB41 (et natriumsilikat med et silica:soda-forhold på 2,65 og 42,3% faststoffer) med 16,5 vektdeler deionisert vann. I denne oppløsning ble det oppløst 13,5 vektdeler BUDIT 7 og til slutt ble 0,8 vektdeler PA800K tilsatt og blandet med tildanning av en homogen oppløsning. Bindemidlet ble benyttet i eksemplene i tabellene 4 og 5.

2500 g CONGLETON 60-sand ble veiet inn i blandeskålen i en Kenwood Chef-blander. Temperaturen i sanden ble justert til 20aC ved tørrblanding eller tilsetning av kald sand. Den nød-vendige mengde katalysator (10 vekt-% av harpiksen) ble veiet opp i en kopp og overført til sanden. Koppen ble så skyllet med 3 deler sand for å sikre at all katalysator ble overført til blanderen. Katalysatoren ble blandet med sanden i 1 minutt for å sikre en jevn sand/katalysatorblanding.

Harpiksen ble veiet inn i en 50 ml engangsplastsprøyte. Med blanderen i drift ble harpiksen sprøytet på sand/katalysator-blandingen i løpet av 10 sekunder. Blanderhastigheten ble øket til maksimum, 300 omdr./min., i 30 sekunder. Belagt sand ble sluppet ut og benyttet for hylletid- og strippetidmå-lingene og for å fremstille prøver for bøyestyrkemålinger. Disse målinger ble bestemt ved 20<2>C.

I eksemplene i tabellene 4, 5, 6 og 7 er hylletiden og strippetiden målt ved en noe annen prosedyre enn den som er angitt i eksemplene i tabellene 2 og 3. For hylletid- og strippe-tidmålingene ble belagt sand pakket i en plastbeholder med dybde 10-12 cm og diameter 12-15 cm. Overflatehårdheten for den pakkede sand i beholderen ble overvåket periodisk ved bruk av en Ridsdale Dietert Scratch Hardness Tester. Når overflatehårdheten for den pakkede sand nådde 3 skrape-hårdhetsenheter, ble tiden (fra det tidspunkt der harpiksen ble tilsatt) notert som hylletid. Overflatehårdhetsmålinger ble fortsatt inntil det ble oppnådd en konsistent overflatehårdhetsavlesning på over 50. Den partielt herdede, pakkede blanding ble umiddelbart strippet fra beholderen. Overflatehårdheten ved bunnflaten av den pakkede sand ble testet inntil det ble oppnådd en konsistent overflatehårdhetsavlesning på over 50. Den tid, regnet fra tilsetningen av harpiks, ble notert som strippetid.

For bøyestyrkemålinger ble, samtidig med at plastbeholderen for hylletid- og strippetidmålinger ble pakket, den belagte sand håndpakket i en boks som ga prøver med dimensjoner 18 cm x 2,25 cm x 2,25 cm. Etter at strippetiden var bestemt, ble prøvestykker fremstilt for bøyestyrkemålinger fjernet fra boksen. To prøver ble målt på bøyestyrke etter 1, 2 henholds-vis 24 timer etter stripping ved bruk av et Tensometer, le-vert av T.C. Howden, Leaminton Spa, England og utstyrt med bøyekjefter med et 15 cm spenn.

Tabell 4 viser forskjellige katalysatorblandinger som gir strippetider fra 12,5 til 32 minutter. Alle bøyestyrkeresul-tater er gjennomsnittet av 2 verdier hvis ikke annet er sagt. Tabell 4 oppsummerer vektprosentsammensetning for katalysa-tordelen av bindemidlet.

Eksemplene 13 - 18

Ved bruk av bindemidlet som fremstilt i eksemplene 4-12 ovenfor i en mengde av 3 vekt-%, beregnet på sandvekten, og med estersammensetningene ifølge tabell 5 i en mengde av 10%, beregnet på harpiksvekten, bestemte man effekten av å variere esterblandingene av diacetin og triacetin på hylletid og strippetid i et system og resultatene er oppsummert i tabell 5. Tabell 5 oppsummerer vekt-%-sammensetningen for katalysa-tordelen i bindemidlet.

Fra de ovenfor gitte data, ser man at det er tilveiebragt et system med varierende hylletids- og strippetidsegenskaper som kan skreddersys for spesifikke anvendelser. Tabellene 2 og 3 viser videre at det oppnås forbedrede utrystingsegenskaper etter at formen var eksponert til 925<S>C.

Eksemplene 19 - 24 og Sammenligningseksempel 3

Eksemplene 19 - 24 og sammenligningseksempel 3 studerer effekten av å endre natriumsilikatrnatriumfosfat-forholdet. I disse eksempler ble natriumfosfat først oppløst i deionisert vann under dannelse av en 45 vekt-%-ig oppløsning. Denne opp-løsning ble så blandet i de egnede andeler med natriumsili-katoppløsningen (som vist i tabell 6). Det resulterende bindemiddel ble så satt til blandingen av sand og katalysator. Den bindemiddelbelagte sand ble så testet på hylletid, strippetid, bøyestyrke og vannmykning som angitt i tabell 6.

Noter:

a. Natriumsilikat var SB41. Totalt flytende bindemiddel (silikat og fosfat)tilsetning var 2,25%, beregnet på sandvekten og propylenkarbonattilsetningen var 13,33%, beregnet på harpiksen.

b. Natriumpolyfosfatet var BUDIT 7 som har en gjennomsnittlig kjedelengde på 16. BUDIT 7 ble oppløst i deionisert vann og ga en 45 vekt-%-ig oppløsning, før bruk.

c. Gjennomsnitt av 2 forsøk.

d. Bøyestyrkene ble målt 2 timer etter fremstilling av

prøven.

e. Bøyestyrkene ble målt 3 timer etter fremstilling av

prøven.

f. Bøyestyrkene ble målt 2,5 time etter fremstilling av

prøven.

g. Bøyestyrkene ble målt 1,5 time etter fremstilling av

prøven.

h. Vannmykningen ble målt på en prøve oppvarmet til 925<fi>C

i 15 minutter og så avkjølt til omgivelsestemperatur.

IB betyr ikke bestemt.

For bedømmelsen av vannmykningen ble den brukne prøve tatt fra bøyestyrkemålingene og oppvarmet i 15 minutter i en ovn holdt ved 925aC. Etter avkjøling ble et stykke av hver prøve anbragt i 20<S>C vann i en Petri-skål slik at vann-nivået var 1/3 - 1/4 opp langs prøven. Overflaten ble kontinuerlig skra-pet med en metallspatel inntil rundt de første 2 mm av overflaten ble myk. Dette tidspunkt ble målt og er angitt i tabell 6 som et mål på vannmykningen.

I tillegg til de data som er gitt i tabell 6, ble i kald tilstand deler av de varmebehandlede prøver som ikke ble benyttet for vannmykningsprøvene, bedømt med henblikk på fysisk styrke ved ganske enkelt å presse dem ved hjelp av hånden. De var alle ekstremt svake slik at det ikke kunne foretas noen mekaniske målinger. Ved den bruk av denne subjektive test, var alle prøvene meget like bortsett fra sammenligningseksempel 3, silikatstandarden var meget hårdere enn de andre prø-ver.

Eksemplene 25 - 29

Eksemplene 25 - 29 bestemmer virkningen av å forandre Si02:Na20-forholdet i natriumsilikatet. For disse forsøk gjen-tok man prosedyren i eksemplene 19-24 som beskrevet ovenfor. Imidlertid ble sandprøver gjennomført med et bindemiddelsystem på 70 vekt-% natriumsilikat og 30 vekt-% BUDIT 7. Natriumsilikat med varierende Si02:Na20-forhold ble fremstilt ved tilsetning av en egnet mengde 45 vekt-%-ig natrium-hydroksydoppløsning til SB41. Bindemiddeltilsetningen var 2,25%, beregnet på sandvekten, og propylenkarbonattilsetningen var 13,33%, beregnet på harpiksvekten. Den resulterende hylletid, strippetid, bøyestyrke og vannmykning som ble målt for de fremstilte prøver er angitt i tabell 7.

De i tabell 7 gitte data viser at den økende alkalinitet i silikatet øker arbeidstiden uten signifikant å påvirke bøyestyrken ved 24 timer.

Mens oppfinnelsen er beskrevet i forbindelse med de spesifikke utførelsesformer og under henvisning til de her presenter-te tabeller, skal det være klart at mange alternativer, modifikasjoner og variasjoner kan være åpenbare for fagmannen i lys av denne beskrivelse. For eksempel kan metodene ifølge oppfinnelsen inkludere oppvarming ved hjelp av en varmelampe for å fjerne vann og/eller for å akselerere herdehastigheten. Dehydratiseringen av den formgitte formgjenstand kan også benyttes under herding ved kontakt mellom form og luft i beve-gelse. Vakuumdehydratisering kan også benyttes. Imidlertid skal det være klart at for beskrivelsens formål anses luft som en inertgass og kan erstattes med en hvilken som helst annen inertgass som nitrogen, argon eller blandinger av inertgasser. Temperaturen i luften eller andre inertgasser er slik at dehydratisering oppnås og egnede resultater er oppnådd ved en temperatur fra omgivelsestemperatur til 90aC og derover. Vakuumassistanse kan benyttes alene eller kan benyttes i kombinasjon med de andre utførelsesformer for å lette dehydratisering. I henhold til dette er det ment at oppfinnelsen inkluderer alle slike alternativer, modifikasjoner og variasjoner som angitt ovenfor og som ligger innenfor ånd og ramme for de ledsagende krav.

Claims (44)

1. Bindemiddelblanding, karakterisert ved at den omfatter: en blanding av et silikat, et amorft uorganisk fosfatglass og en katalysator valgt blant alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav, hvori fosfatglasset er et polyfosfat som har en jonisk del med formel ((P03)n0) hvor n er en gjennomsnittlig kjedelengde av 3-32, og hvori silikatet er i det minste et valgt fra gruppen som består av alkalimetallsilikater og ammoniumsilikater.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst et alifatisk karbonat med formel (I): der R<1> og R<2> kan være like eller forskjellige og er valgt blant C1Hi alkyl.

3. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst et cyklisk alkylenkarbonat med formel (II): der R<3> og R<4> uavhengig er valgt blant hydrogen og C1.10 alkyl.

4. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren er valgt blant etylenkarbonat, pro-pylenkarbonat, butylenkarbonat og blandinger derav.

5. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter alifatiske karboksylsyreestere, der disse er reaksjonsproduktet av en alifatisk karboksylsyredel og en alifatisk alkoholdel, hvor den alifatiske karboksylsyredel er valgt blant monokarboksylsyrer med 1 til 20 karbonatomer og dikarboksylsyrer med 2 til 20 karbonatomer, den alifatiske alkoholdel er valgt blant gruppen omfattende alifatiske alkoholer med 1 til 20 karbonatomer, alifatiske polyoler med 1 til 20 karbonatomer, eteralkoholer med formel (III(a)): der R<5> er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer, hvor hver R<6> uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4 karbonatomer og m er et helt tall fra 1 til 8, og eterpolyoler med formel (III(b)): der R7 er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer, idet hver R<8> uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4 karbonatomer og m er som angitt under formel (III(a)), forutsatt at minst en av R<7> eller R<8> er hydroksy som er substituert i tillegg til hydroksygruppen som vist i formel (III(b)).

6. Blanding ifølge krav 5, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst en alifatisk karboksylsyreester med formel (IV(a)): der a er et helt tall fra 0 til 5, b er et helt tall fra 1 til 6, R<9> er C^alkylen og Y er CcH2c_a_b+2, der c er et helt tall fra 2 til 20, og summen av a og b er høyst 6, eventuelt minst en -OH-gruppe fra formel (IV(a)) er bundet til Y via en eter-gruppe med formelen (OR<6>)n, og eventuelt minst en (O-C(O)-R<9->H)-gruppe i formel (IV(a)) er bundet til Y via en annen eter-gruppe med formelen (OR6),, , idet hver R<6> uavhengig er en C2.4 alkylendel og hver m uavhengig er et helt tall fra 1 til 8.

7. Blanding ifølge krav 6, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst en karboksylsyreester med formel (IV(c)): der a er et helt tall fra 0 til 5, hver R<6> uavhengig er en alkylendel med 2 til 4 karbonatomer, Y er CcH2c_a+1, der c er et helt tall fra 2 til 20, m er et helt tall fra 1 til 8 og R<9 >er C^alkylen.

8. Blanding ifølge krav 5, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst en karboksylsyreester med formel (V): der hver Rs og R6 uavhengig er som definert i formel (III (a)), n = 0 til 8, og R<10> er en binding eller alkylen.

9. Blanding ifølge krav 1/karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst en cyklisk karboksylsyreester med formel (VI): der x er lik 2 til 10 og r" og R<13> uavhengig er valgt blant H og alkyl og blandinger derav.

10. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren omfatter minst en fosfatester med formel (VIII): der hver R<14> uavhengig er valgt blant H, rett eller forgrenet alkyl, -C6H5, -C6H4R<15>, der R<1S> er rett eller forgrenet alkyl og -R<16->C6H5, der R<16> er rett eller forgrenet C^alkylen, idet høyst to R"-grupper er H.

11. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren er valgt blant dimetylsuccinat, dimetylglutarat, dimetyladipat, priolacton, butyrolacton, kaprolacton, monoacetin, diacetin, triacetin, etylenglycol-diacetat, dietylenglycoldiacetat og blandinger derav.

12. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at katalysatoren er til stede i mengder fra rundt 5 til 25 vekt-%, beregnet på vekten av bindemidlet.

13. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at silikatet har et Si02 :Na20-forhold fra 1,1:1 til 3,85:1.

14. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at silikatet har et Si02:Na20-forhold i området 2,0:1 til 2,7:1.

15. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at fosfatet er minst et valgt blant alkalimetallfos-fater og ammoniumfosfater.

16. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at silikatet omfatter natriumsilikat og at fosfatet er minst et polyfosfat valgt blant natriumpolyfosfat og ka-liumpolyfosfat.

17. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at fosfatkomponenten i bindemidlet er et natriumpolyfosfat.

18. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en surfaktant.

19. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter en vannoppløselig, anionisk surfaktant valgt blant organiske sulfater, organiske sulfonater, organiske fosfatestere og blandinger derav.

20. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet silikat:fosfat ligger fra rundt 97,5:2,5 til rundt 40:60 på vektbasis, beregnet på faststoffer.

21. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet silikat:fosfat ligger fra rundt 95:5 til 60:40 på vektbasis, beregnet på faststoffer.

22. Blanding for fremstilling av formgjenstander av partik-kel f ormig materiale, karakterisert ved at den omfatter bindemidlet ifølge krav 1 og partikkelformig materiale.

23. Blanding ifølge krav 22, karakterisert ved at det partikkelformige materiale er sand og at sanden er til stede i mengder av 95 til 99,6 vekt-%, beregnet på den totale vekt av blandingen.

24. Bindemiddelsystem for sammenblanding , karakterisert ved at det omfatter en tørr silikat-komponent, en tørr amorf uorganisk fosfatglasskomponent og en katalysator valgt blant alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav, hvori fosfatglasset er et polyfosfat som har en jonisk del med formel ((P03)n0) hvor n er en gjennomsnittlig kjedelengde av 3-32, og hvori silikatet er i det minste et valgt fra gruppen som består av alkalimetallsilikater og ammoniumsilikater.

25. Fremgangsmåte for fremstilling av et bindemiddel, karakterisert ved at den omfatter å blande et silikat, et amorft uorganisk fosfatglass og en katalysator valgt fra gruppen alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav, hvori fosfatglasset er et polyfosfat som har en jonisk del med formel ((P03)n0) hvor n er en gjennomsnittlig kjedelengde av 3-32, og hvori silikatet er i det minste en valgt fra gruppen som består av alkalimetallsilikater og ammoniumsilikater.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at katalysatoren er minst en katalysator valgt fra gruppen omfattende: (A) alkylen med formel (I): der R<1> og R<2> kan være like eller forskjellige og er valgt blant Cj.5 alkyl. (B) cykliske, organiske karbonater med formel (II): der R<3> og R<4> uavhengig er valgt blant hydrogen og C^, alkyl. (C) alifatiske karboksylsyreestere, der disse er reaksjonsproduktet av en alifatisk karboksylsyredel og en alifatisk alkoholdel idet den alifatiske karboksylsyredel er valgt blant monokarboksylsyre med 1 til 20 karbonatomer og di-karboksylsyre med 2 til 20 karbonatomer, den alifatiske alkoholdel er valgt blant gruppen omfattende alifatiske alkoholer med 1 til 20 karbonatomer, alifatiske polyoler med 1 til 20 karbonatomer, eteralkohol med formel (III(a)): der R<5> er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer, idet hver R<6> uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4 karbonatomer og m er et helt tall fra 1 til 8, og eterpolyoler med formel (III(b)): der R7 er en mettet eller umettet alkyldel med 1 til 20 karbonatomer, idet hver R<8> uavhengig er en alkylendel med fra 2 til 4 karbonatomer og m er som angitt i formel (III(a)), forutsatt at minst en av R7 eller R<8> er hydroksy substituert i tillegg til hydroksygruppen som vist i formel (III(b)), (D) cykliske karboksylsyreestere med formel (VI): der x er lik 2 til 10, R<12> og R<13> uavhengig er valgt blant H og C^alkyl samt blandinger derav, og (E) fosfatestere med en formel (VIII): der hver R<1*> uavhengig er valgt blant H, rett eller forgrenet alkyl, -C6H5, -C6H4R<15>, der R<15> er rett eller forgrenet alkyl og R<16->C6H5, der R<16> er rett eller forgrenet C^ alkyl en, idet høyst to R<14->grupper er H.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at katalysatoren er valgt blant dimetylsuccinat, dimetylglutarat, dimetyladipat, priolacton, butyrolacton, kaprolacton, monoacetin, diacetin, triacetin, etyl-englycoldiacetat, dietylenglycoldiacetat og blandinger derav.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 25, karakterisert ved at katalysatoren er valgt blant etylen-, propylen- eller butylenkarbonat og blandinger derav.

29. Fremgangsmåte for binding av partikkelformige materialer med et bindemiddel, karakterisert ved at den omfatter: å tilveiebringe blandingen ifølge krav 22; formgi blandingen; og tillate blandingen å herde.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert ved at tilveiebringelsestrinnet omfatter tilsetning av minst et silikat, minst et fosfat og minst en av nevnte katalysatorer til det partikkelformige materiale under dannelse av blandingen.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at silikatet og fosfatet settes til det partikkelformige materiale før tilsetning av katalysatoren.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 30, karakterisert ved at den videre omfatter tilsetning av vann til det partikkelformige materialet for å danne et vandig bindemiddel der det partikkelformige materialet er støpesand, silikatet er natriumsilikat, og natriumsilikat og fosfatet tilsettes den vandige blanding.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert ved at formgivningstrinnet omfatter chargering av blandingen på en modell.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert ved at tilveiebringelsen av blandingen omfatter in situ-forming av fosfatet.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved at in situ-formingen omfatter kontakt mellom en fosforsyre og en base.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 34, karakterisert ved at tildanning in situ omfatter kontakt mellom et forløperfosfat og en valgt fra gruppen syre og base for å danne fosfatet in situ.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 29, karakterisert ved at blandingen er vandig og oppnådd ved blanding av det partikkelformige materialet, silikat, fosfat og vann.

38. Vannko 11 ap serbar form, karakterisert ved at den omfatter: en formgitt masse partikler der de individuelle partikler i massen er bundet sammen med et bindemiddel omfattende minst et vannoppløselig silikat og minst et vannoppløselig amorft uorganisk fosfatglass, og minst en katalysator valgt blant alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav, hvori fosfatglasset er et polyfosfat som har en ionisk del med formel ((P03)n0) hvor n er en gjennomsnittlig kjedelengde av 3-32, og hvori silikatet er i det minste et valgt fra gruppen som består av alkalimetallsilikater og ammoniumsilikater, idet det resulterende bindemiddel er vannoppløselig.

39. Form ifølge krav 38, karakterisert ved at den er vannkollapserbar etter eksponering til en temperatur i området 500 til 1400<S>C.

40. Form ifølge krav 38, karakterisert ved at partiklene består av minst et materiale valgt blant silika, alumina, silisiumkarbid, magnesitt, dolomitt, aluminiumsilikat, mullitt, karbon, forsteritt, krom-malm-magnesitt, zirkon, leire, kromitt, chamotte og olivin.

41. Form ifølge krav 38, karakterisert ved at bindemidlet gir formen tørrutslagsegenskaper.

42. Form ifølge krav 38, karakterisert ved at n er fra og med 4 til og med 21.

43. Fremgangsmåte for fremstilling av en metallstøpegjen-stand, karakterisert ved at den omfatter å tilveiebringe en form ifølge krav 38 og å støpe et smeltet metall mot formen.

44. Fremgangsmåte for binding av partikkelformige materialer med et bindemiddel, karakterisert ved at den omfatter: å tilveiebringe et vandig bindemiddelsystem omfattende en blanding av minst et silikat, minst et amorft uorganisk fosfatglass, minst en katalysator valgt blant alifatiske karbonater, cykliske alkylenkarbonater, alifatiske karboksylsyreestere, cykliske karboksylsyreestere, fosfatestere og blandinger derav, og at de partikkelformige materialer bindes, idet tilveiebringelsestrinnet omfatter forming in situ av fosfatet, hvori fosfatglasset er et polyfosfat som har en jonisk del med formel ((P03)n0) hvor n er en gjennomsnittlig kjedelengde av 3-32, og hvori silikatet er i det minste et valgt fra gruppen som består av alkalimetallsilikater og ammoniumsilikater.