CH268909A - Verfahren zur Herstellung von Sandkernen für die Giessereitechnik unter Verwendung von Sulfitablauge. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Sandkernen für die     Gie & ereitechnik     unter Verwendung von     Salfitablauge.       Die in der     Giessereitechnik    verwendeten  Bindemittel für die Sandkerne sollen dem  Kern die erforderliche Widerstandsfähigkeit  gegen mechanische Beanspruchung verleihen,  sollen ihn jedoch möglichst porös lassen, sel  ber beim Guss möglichst wenig Gase ent  wickeln und den Kernsand nach dem Guss  in möglichst lockerer, aus dem     Gussstück     leicht zu entfernender Form zurücklassen.

    Mit den bisher bekannten Bindemitteln,  wie Leinöl oder andern trockenen Ölen,  bituminösen Stoffen, Harzen und Harz  ölen, Stärke und ihren Derivaten, Leim,  Kunstharzen oder     Sulfitablauge,    lassen sich  die genannten Anforderungen nur mangel  haft erfüllen. Insbesondere hat     Sulfitablauge     den Nachteil,     da.ss    sie den Kernen nur un  genügend mechanische Festigkeit erteilt, die  zudem infolge der hygroskopischen     Eigen-          sehaft.en    der     Sulfitablauge    an der Luft oder  nach dem Einbringen in feuchte Formen  rasch zurückgehen.  



  Es wurde nun gefunden, dass man Kerne  mit den gewünschten Eigenschaften erhalten  kann bei Verwendung von     Sulfitablauge,     wenn man der     Sulfitablauge    Substanzen zu  setzt, die mindestens bei höheren Tempera  turen sauer reagieren, z. B. Säuren, saure  Salze, durch Hydrolyse sauer reagierende  Salze oder andere bei der beim Trocknen der  Kerne zur Anwendung kommenden höheren  Temperaturen Säuren bildende Stoffe, und  das so erhaltene Produkt als Bindemittel für    den Sand verwendet.

   Der genannte Zusatz  zur     Sulfitablauge    bewirkt, dass die     Sulfit-          ablauge    beim Trocknen in eine harte, mehr  oder weniger verkohlte Masse übergeht, die  dem Kern die     gewünschten    Eigenschaften in  hohem Masse erteilt.

   Als Ausgangsmaterial       verwendet    man die bei der Fabrikation von  Zellstoff aus     Holz    nach dem     Sulfitverfahren     als Nebenprodukt anfallende und eventuell  vorher auf Alkohol verarbeitete Lauge, deren  Trockensubstanz neben anorganischen Stoffen  und Kohlehydraten hauptsächlich aus     Salzen     der     Ligninsulfonsäure    besteht, und zwar  kommt vorzugsweise die eingedickte, beispiels  weise etwa 50 % Wasser enthaltende und die  bis zur Trockne eingedampfte pulverförmige  Lauge für die Ausführung des vorliegenden  Verfahrens in Betracht.

       Zweckmässigerweise     verwendet man die durch direktes Eindamp  fen ohne vorheriges Ausfällen der Kalk-     und          Eisensalze    gewonnene Lauge.  



  Als für, das vorliegende Verfahren     alsl     Zusatz zu der     Sulfitablauge    geeignete Säu  ren kommen vorzugsweise Mineralsäuren in  Betracht, beispielsweise Schwefelsäure oder  Phosphorsäure. Leicht flüchtige Säuren, wie  Salzsäure oder leicht reduzierbare wie Sal  petersäure, sind weniger günstig, ebenso wie  organische     Karbonsäuren,    da sie bei den für  die     Trocknung    der Kerne zur Anwendung  kommenden Temperaturen von beispielsweise       150-250'C    zu rasch sich verflüchtigen     resp.     sich zersetzen. An Stelle der freien Säuren      können auch deren saure Salze verwendet  werden.

   Auch kann man die freien Säuren  ganz oder zum Teil ersetzen durch ihre Salze  mit mehrwertigen Metallen, da diese unter  den beim     Trocknen    der Kerne herrschenden  höheren Temperaturen infolge Hydrolyse  freie Säure bilden. Auch kommen als gänz  licher oder teilweiser Ersatz der freien Säu  ren diejenigen ihrer organischen Derivate in  Betracht, die unter den beim Trocknen der  Kerne herrschenden Bedingungen die freien       Säuren.    bilden. Beispiele dafür. sind orga  nische     Sulfonsäuren        odere    Ester.

   Die Säuren  können ferner auch in Form ihrer-     Ammo-          niumsalze    Verwendung finden, die bei hö  herer Temperatur, wie sie beim Brennen der  Kerne zur     Anwendung        kommen,    durch Disso  ziation freie Säuren bilden.  



  Die Menge des Zusatzes zu der     Sulfit-          ablauge,    an Säure oder säurebildenden Stof  fen, richtet sich nach der Zusammensetzung  der     Sulfitablauge,    den zu erreichenden me  chanischen Eigenschaften der zu gewinnen  den Kerne sowie nach dem für die Kerne  zu     verwendenden        Sand.        Zweckmässigerweise     soll bei der vorzugsweise zu verwendenden       kalkhaltigen,        eingedickten        Sulfitablauge    der  Zusatz gegenüber dem in der     Sulfitablatage     vorhandenen Kalk im Überschuss sein.

   Im  allgemeinen wird man mit wachsendem Zu  satz an Säure oder säurebildendem Stoff  Kerne mit höherer Druck- und Biegefestig  keit erhalten. Bei Verwendung eines ba  sische Bestandteile enthaltenden Sandes, bei  spielsweise eines tonhaltigen Sandes, kann  ein höherer Zusatz am Platze sein als bei  Verwendung von reinem Quarzsand.  



  Auch die Art des Zusatzes au Säure oder       säurebildenden    Stoffen kann der Zusammen  setzung des zu bindenden Sandes angepasst  werden. Für reinen Quarzsand wird man im       allgemeinen    vorteilhaft Säure verwenden, da  man damit die besten mechanischen Eigen  schaften der fertigen Kerne erhält, während  für ein Bindemittel, mit dem Kerne aus un  reinem, etwa tonhaltigem Sand hergestellt  werden sollen,     Sulfitäblauge    mit einem erst  bei- höherer Temperatur säurebildenden Zu-    Satz, beispielsweise einem     Ammoniumsalz,     vorteilhafter sein kann. Es können auch ver  schiedene Zusätze gleichzeitig Verwendung       finden.     



  Um die korrodierende Wirkung gegenüber  Metallen, wie sie bei dem gemäss vorliegender  Erfindung verwendeten Kernbinder unter  Umständen auftreten kann, zu verhindern,  können ihm weiterhin an sich bekannte korro  sionsverhindernde Substanzen zugesetzt wer  den. Als solche korrosionsverhindernde Stoffe  oder     Korrosionsinhibitoren,    wie sie in ver  schiedenen Zweigen der Technik bekannt  sind, kommen beispielsweise in Betracht     qua-          ternäre        Ammoniumverbindungen,    Alkaloide,       Kondensationsprodukte    aus Aminen und  Aldehyden, basische Bestandteile aus     Erdöl-          und    Teerfraktionen,     Tannin,

          Merkaptane,     Harnstoff und     Thioharnstoff.und    deren Deri  vate, Leim, Kleister, Hefe oder Melasse. Für  weitere Beispiele von     Korrosionsinhibitoren     sei auf das Buch von U. R.     Evans    : Korrosion,  Passivität und, Oberflächenschutz- von Me  tallen, Berlin 1939, verwiesen.  



  Da die     Sulfitablauge    im allgemeinen Deri  vate der schwefeligen Säure enthält, die beim  Zusatz sauer reagierender Stoffe Schwefel  dioxyd bilden, kann es vorteilhaft sein, dieses  Gas aus dein gemäss vorliegendem Verfahren  zu     verwendenden    Kernbinder zu entfernen,  bevor er für die     Herstellung    der Sand  mischung verwendet wird.

   Dazu     können    an  sich bekannte     Verfahren        Verwendung    finden,  wie Durchblasen von Luft oder andern     Gasen,          Erwärmimg,    Rühren, Evakuieren,     Ober-          flächenvergrössertnig    durch     Fliessenlassen     durch mit Füllkörpern versehene Gefässe  oder Kombination dieser Verfahren.  



  Wünscht man die Viskosität der gemäss  vorliegendem Verfahren zu     verwendenden          Kernsandbindemittel    zu erhöhen, so kann dies       zweckmässigerweise    durch länger dauernde       Erwärmung    geschehen.

   Vermutlich dürfte  die dabei auftretende     Viskositätserhöhung     mit der in der Literatur bekannten     Poly-          merisation    der     Ligninsulfonsäure    unter dem  Einfluss saurer Reagenzien stehen.     Anderseits     kann. eine     Viskositätserniedrigung    durch Ver-      dünnen mit - Wasser oder wässerigen     Lösun-          geii    herbeigeführt werden. Im allgemeinen       empfiehlt    es sich, die     Viskositätserhöhung    mit  der Entfernung des freien     Schwefeldioxydes     in der gleichen Operation vorzunehmen.  



  Der gemäss vorliegendem Verfahren ver  wendete     Kernsandbinder    kann sowohl allein  als auch     in    Kombination mit andern Binde  mitteln verwendet werden.  



  Mit Hilfe des gemäss dem vorliegenden  Verfahren verwendeten Kernbinders lassen  sich auch Kerne von genügender Grünfestig  keit im ungebrannten     Zustande    erhalten, da  die damit gebundenen Kerne bereits beim  Stehen an der Luft weitgehend erhärten.  Man kann das Verfahren auch in der Weise  ausführen, dass man die aus Sand und Binde  mittel in üblicher Weise erzeugte Mischung  zunächst durch längeres Liegemassen an der  Luft weitgehend eintrocknen lässt und diese  eingetrocknete Mischung dann als Zusatz zu  einer frisch hergestellten Mischung verwen  det. Eine solche Arbeitsweise ergibt Kerne  mit gutem Stehvermögen in ungebranntem  Zustand und erübrigt die Verwendung von       Erstarrungsbindern.     



  Die gemäss vorliegendem Verfahren ge  wonnenen Sandkerne ergeben, wenn die zur  Anwendung gelangte     Sulfitablauge    mit Säu  ren versetzt wurde, im allgemeinen die besten  Resultate, wenn sie einer Trocknung bei etwa  220  C bei einer Trockendauer von etwa einer  Stunde unterworfen werden. Tiefere     Trok-          kentemperaturen    von etwa 200  C erfordern  eine etwas längere Trockendauer von 2 bis  Stunden. Wünscht man die Kerne über  Nacht zu trocknen, so geht man am besten  mit der Temperatur auf etwa 180 'C hinun  ter. Wird das Bindemittel mit Hilfe von  Stoffen erzeugt, die erst bei höherer Tem  peratur Säure bilden, wie     Ammoniumsulfat,     so empfiehlt sich eine höhere Trockentem  peratur.  



  <I>Beispiel 2:</I>  Kernsand wird in üblicher Weise in     einem     Mischapparat mit     Sulfitablatige    vermischt,  die in folgender Weise vorbehandelt war:         100        Gewichtsteile        eingedickte,        etwa        50        %     Wasser enthaltende,     kalk-    und eisenhaltige       Sulfitablauge    des Handels, wie sie durch  direktes Eindampfen der     Sulfitablaugen-          schlempe    erhalten wird,

   mit einem Kalkgehalt       von        etwa    4     %,        berechnet        als        Ca0,        wird        unter     Rühren mit 10 Gewichtsteilen konzentrierter  Schwefelsäure, die zuvor mit ihrem eigenen  Gewicht Wasser verdünnt wurde, vermischt.  Das Gemisch wird unter Rühren und Durch  leiten von Luft bei einer Temperatur von  <B>70'C</B> von freiem SO, befreit und weiterhin  die Behandlung so lange fortgesetzt, bis das  Produkt bei der     Viskositätsbestimmung    im       Fordbecher    Nr. 8 eine Auslaufzeit von 25 bis  30 Sekunden erreicht hat.  



  Als     Korrosionsinhibitor    wird dem Produkt  1 kg     Hexamethylentetramin    nach dem Er  kalten zugesetzt und darin durch Rühren  gelöst.  



  Das auf diese Weise erhaltene     Kernsand-          bindemittel    ist eine lagerbeständige, ölige  Flüssigkeit.  



  Das gemäss Beispiel 1 gewonnene Gemisch  aus Sand und Binder liefert bei Verwendung  von etwa 5 bis 8 Gewichtsprozent an Binder  nach     einstündigem    Trocknen bei 220  C  Kerne mit hoher Druck- und Biegefestigkeit,  grosser     Porosität    und geringer Gasentwick  lung, die nach dem Guss leicht zerfallen und  infolgedessen nur geringe Putzarbeit erfor  dern.  



  <I>Beispiel 2:</I>  Kernsand wird in üblicher Weise     in    einem  Mischapparat mit     Sulfitablauge    vermischt,  die in folgender Weise vorbereitet war:  100 Gewichtsteile feste, pulverisierte Stil  fitablauge, deren Gehalt an     Kalziumverbin-          dungen    8     %        CaO        entspricht,        wird        mit        20        Ge-          wichtsteilen        Ammoniumsulfat    innig     gemischt.     



  Das gemäss diesem Beispiel erzeugte Ge  misch aus Sand und Binder, das gegebenen  falls auch mit grubenfeuchtem Sand herge  stellt werden kann, hat den Vorteil, dass sich  sein Stehvermögen in     -angebranntem    Zustand  durch Variation der Wassermenge in weiten  Grenzen variieren lässt. Nach der Herstel-           lung    der Kerne brennt man diese     zweckmässi-          gerweise    bei etwa 240  eine Stunde.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Sand kernen für die Giessereitechnik unter Ver wendung von Sulfitablauge, dadurch gekenn zeichnet, dass man der Sulfitablauge Substan zen zusetzt, die mindestens bei höheren Tem peraturen sauer reagieren und das so erhal- tene-Produkt als Bindemittel für den Sand verwendet. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man eingedickte flüssige Sulfitablauge verwendet und bei Gegenwart der mindestens bei höheren Tem peraturen sauer reagierenden Stoffe auf hö here Temperaturen erwärmt. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmiung unter Druck erfolgt. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung unter vermindertem Druck erfolgt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Erwärmung fortsetzt, bis eine wesentliche Viskositätserhöhung eingetreten ist. 5. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man der Sulfit- ablauge Säuren zusetzt. 6. Verfahren nach Patentanspr.lch, da durch gekennzeichnet, dass man der Sulfit- ablauge saure Salze zusetzt. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man der Sulfit- ablauge durch Hydrolyse sauer reagierende Salze zusetzt. B.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man der Sulfit- ablauge bei höheren Temperaturen Säuren bildende Stoffe zusetzt. 9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man der Sulfitablauge Schwefelsäure zusetzt.- 10. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man der Sulfitabläuge saure Sulfate zu setzt. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man der Sulfitablauge Sulfate melhrwer- tiger Metalle zusetzt. 12. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man der Sulfitablauge Ammoniumsalfat zusetzt. 13. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man der Sulfitablauge organische, bei höheren Temperaturen Schwefelsäure bil dende Stoffe zusetzt.

   14. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man aus dem Ge misch aus Sulfitablauge und mindestens bei höheren -Temperaturen sauer reagierenden Substanzen mindestens einen Teil des freien Schwefeldioxyds entfernt. 15. Verfahren nach Patentanspruch, da durch- gekennzeichnet, dass man korrosions verhindernde Stoffe zusetzt.