CH415050A

CH415050A - Verfahren zur Herstellung einer als Formsand-Bindemittel geeigneten Harzmasse

Info

Publication number: CH415050A
Application number: CH270861A
Authority: CH
Inventors: H Buell Wayne; S Dombrowski Mitchell
Original assignee: Int Minerals & Chem Corp
Priority date: 1960-03-28
Filing date: 1961-03-07
Publication date: 1966-06-15
Also published as: US3247556A; GB954084A

Description

Verfahren zur Herstellung einer als Formsand-Bindemittel geeigneten Harzmasse
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstollung einer mit Säure härtbaren, als Formsand-Bindemittel geeigneten Harzmasse.

Durch die zunehmende Automatisierung in der Metallgiesserei werdlen neuerdlings zahlreiche Sana- formen und Kerne in grosser Anzahl mittels automa tischer Vorrichtungen hergestellt. Bislang wurde die Herstellungsgeschwindigkeit derartiger Sandformen und Kerne auf modernen automatischem Giesserei- maschinen n durch die HÏrtezait begrenzt, welche zum Abbinden von Sandpartikeln mit dem Bindemittel notwendig war. Die Sandformen, und Kerne musstem nach vorausgegangener Formgebung oft mehrerem langwierigen Erwärmungsverfahren unterworfen werden, um das Bindemittel bis zu der f r den Kern odier die Form erforderlichen Festigkeit zu härten.

Dieses langsame Aushärten der bislang benutzten Bindemittel war f r die unzureichenden Giessereiver- fahren und auch f r die Bruchempfindlichkeit und leichte Zerstörbarkeit der vorher geformten Kerne und Formen mitverantwortlich.

Die bislang als Bindlemittel f r dem Formsand in Eisengiessereien verwendeten Kernöle, wie beispiels weise Leinöl, Fischöl, Mineralöl, Chinaholzöl und diie synthetischen Kern¯le wurden bereits in vielen n FÏllen durch synthetische harzartige Bindemittel ersetzt, wie beispielsweise durch Phenolformaldehyd und) Hamr- stoff-formaldehydharze. Diese wärmehärtbaren harzartigen Bindemittel werden dem Formsand entweder als trockenes Pulver oder als Lösung zugemischt und dann durch Wärme unter Einwirkung eines Katalysa- tors gehärtet.

Die harzartigen Bindemittel sind in ihrem trocknen pulverf¯rmigen Zustand nachteilig, da sie beim Mischen mit Sand eine lästige Staubent- wicklung ergeben und da sie sich weiterhim nur schwer mit dem Sand gleichmÏssig mischen lassen) ; demzufolge wanden unnöbig grosse Mengen des trocknen, pulvrigen harzartigen Bindemittels eingesetzt, um f r die gehÏrtete Sandform oder den Kern . die tatsächlich erforderliche Festigkeit zu erzielen.

L¯sungen von harzartigen Bindemitteln erleichtern amdererseits die Ausbildung glieichmÏssiger ¯berz ge auf en einzebien'Sandkörnern bei verhÏltnismÏssig niedrigen Bindemittelkonzentrationen und werden deshalb im allgemeinen vorgezogen. Obwohl die Härtungszojit der bislang bekannten synthetischen Bindemittel im allgemeinen kürzer als die der blichen Kernöle ist, erfordern automatische Giesserei- vorrichtungen und moderne Giessverfahren zur optimalen Ausnutzung der Anlage noch k rzere Här tungszeiten. In dieser Hinsicht haben die e in L¯sung befindlichen harzartigen Bindemittel jedoch den Nachteil, dass zur Verdampfung der vorhandenen Lösungsmittel zusätzlich noch mehr Zeit und WÏrme benötigt wird,

bevor die erforderliche Form-oR Kernfestigkeit erzielt wird. Dieses verringert wiederum die erreichbare Leistungsfähigkeit derartiger harzartiger Sandbindemittel f r moderne Giessverfahren.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung einen neuen mit SÏure hÏrtbaren Harzmasse, welche als Sandbindemittel bei der Herstellung von Sandiformen und Kernen geeignet ist und welche beachtlich schneller als die bislang be kannten harzartigen Bindemittel gehÏrtet werden kann.

Das erfindungsgemässa Verfahren zur Herstellung einer mit Säure härtbaren, als Formsan & Bindte- mittel geeigneten Harzmasse, welche einen pH-Wert von mehr als 7 aufweist und aus einem Kondfensla- tionsprodukt von Harnstoff, Formaldehyd und Fur furylalkohol besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol zusammengemischt werden, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff mehr als 2 : 1 und das Molverhältnis von Furfurylalkohol zu Harnstoff 0, 1 : 1 bis 1, 7 : 1 beträgt, und die Mischung in Gegens wart einer alkalischen Verbindung erhitzt wird.

Die neue Harzmasse'kann z. B. hergestellt werden, indem ein Gemisch aus Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol in den angegebenen Verhältnis- sen und unter Zusatz einer alkalischen Verbindung, die nicht einkondensiert wird, sondern nur zur Regulierung des pH-Wertes und gegebenenfalls auch zur Einstellung der Viskosität des Endproduktes dient, solange erwärmt wird, bis die erwünschte Kondensation stattgefunden hat. Nachdem die Ausgangsstoffe miteinanider reagiert haben, wird'das Gemisch gekühlt. Es wird dabei ein Harz erhalten, dessen ViskositÏt von den Mengenanteilen der betreffenden Reaktionsteilnehmer, sowie von der Zeit und der Temperatur, bei welcher die Reaktion durchgeführt wurde, abhängig ist.

Vorzugsweise wird die Umsetzung unterbrochen, solange das Harz noch flüssig ist. Sie kann jedoch auch) fortgesetzt werden, bis sich ein festes Harz gebildet hat. Die hierfür notwendige Zeit hängt, wie gesagt, von der Temperatur und dem Anteil der Reaktionsteilnebmer ab. Vorzugsweise beträgt die Temperatur 100 bis 110 C. Ein flüssiges Endprodukt wird bevorzugt, da ein solches einfacher mit Sand gemischt und in diesem besser verteilt werden kann. Das erhaltene flüssige oder feste Harz kann unabhängig von seinem Zustand bei gewöhnlicher Zimmertemperatur unbegrenzt gelagert werden und ist stets gebrauchsfertig.

Die neuen Harzmassen können zur Herstellung von Sandformen oder Kernen beispielsweise wie folgt verwendet werden : Man mischt sie mit einem sauren Katalysator und einem Formsand, wobei die Menge des sauren Katalysators ausreichen muss, um den pH-Wert des Gemisches unter einen Wert von 7 zu bringen. Anschliessend wird das derart erhaltene Ge misch m die gewünschte Gestalt verformt und dann solange erhitzt, bis das Harz gehärtet ist. Die mit Säure katalysierte Härtungsreaktion ist exotherm, wodurch das HÏrten beschleunigt und die Erzeugung eines gleichmässig gehärbeten Produktes unterstützt wird.

Es wurde festgestellt, dass ein Molverbältnis von Fonmaldehyd zu Harnstoff von weniger als 2 : 1 zu Harzmassen führt, deren Härtungsgeschwindigkeit zu Iangsam f r eine zufriedenstellende Herstellung einer Sandform auf automatischen Giessereiformmaschinen ist. Andererseits soll das Molverhältnis von For maldehyd zu Harnstoff im allgemeinen nocht grösser als 4 : 1 sein, da sonst wÏhrend des exothermen Aushärtens des Harzes bei einem derartigen Verhältnis eine oft als lästig empfundene Rauchentwicklung ent- steht.

Wenn jedoch das VerhÏltnis von Formaldehyd zu Harnstoff vergrössert wird, so steigt auch die HÏr tungsgeschwindigkeit des erhaltenen Harzes, und Harzmassem, hergestellt mit einem Formaldehyd/ Harnstoff Verhältnis von insbesondere 4 : 1, werden soweit bevorzugt, als die während der HÏrtung freiwerdenden Dämpfe nicht als lästig empfunden werden, d. h. wenn sie beispielsweise schnell durch ein Entl ftungssystem entfernt werden k¯nnen. Abgesehen von ; diesen Bedingungen wird für die Herstellung der Harzmasse ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff zwischen 2, 4 : 1 und 3, 0 : 1 bevorzugt.

Die Menge des zu verwendenden Furfurylalko- bols beträgt vorzugsweise zwischen 0, 7 und 1, 3 Mol je Mol Harnstoff. Es wunde festgestellt, dass bei einem Molverhältnis von Furfurylalkohol zu Harn- stoff von mehr als 1, 7 : 1 diie Härtungsgeschwindigkeib des erhaltenen Harzes abnimmt, wodurch sein Wert, insbesondere als Kernbindemitbel, beachtlich verrin, gert wird. Wenn das Molverhältnis von Furfurylalkohol zu Harnstoff andererseits zu klein ist, so sind die mit diesem Harz herstellbaren Formen zum Giessen bestimmter Metallschmelzen weniger geeignet, da sie leichter zusammenfallen.

Es wurde weiterhin festgestellt, dass das Vorhandensein von Wasser in der Harzmasse die Härtege- schwindigkeit derselben nachteilig und disproportio- nierend beeinflusst. Ein Wassergehalt bis zu etwa 5 Gew."/o kann im allgemeinen noch toleriert werden, jedoch sollte das harzartige Material, weim eine opti- male Härtung erzielt werden soll, wasserfrei sein.

Bei der Herstellung der Harzmasse wird zweckmässig eine kleine Wassermenge zuerst in den Kessel gege, ben, um ein UmwÏlzmedium zu schaffen, welchem dann die einzelnen Bestandteile zugesetzt werden, und um die alkalische Verbindung aufzulosen, welche zur Regulierung des pH-Wertes und im allgemeinen auch zur Einstellung der Viskosität des Endproduktes zugesetzt wird. Es wird jedoch vorzugsweise erst der Furfurylalkohol in dent Harzkocher gegeben, worauf anschliessend eins konzentrierte wässrige Losung einer alkalischen Verbindung zugef gt wird. Weiterhin wind Formaldehyd vorzugsweise als Paraformaldehyd anstatt in wässriger Lösung, wie beispielsweise als Formalin, zugegeben.

Das im Handel als Pulver oder in Flocken mit einem Wassergehalt von etwa 9 % erhältliche Paraformaldehyd eignet sich sehr gut.

Um den pH-Wert der Masse über 7 zu halten, wird eine (anorganische oder organische) alkalische Ver bindung, z. B. ein Alkalihydroxyd oder ein Alkalicar bonat oder Diäthanolamin oder Tmäthanolamin, welche, wie gesagt, nicht einkondensiert werden, verwendet. Ein ISberschuss ist nicht ratsam, damit nicht der zur Härtung der Harzmasse zuzugebende saure Katalysator durch Neutralisation verbraucht wird.

Vorzugsweise wird die Umsetzung bei einem pH-Wert im Bereich von 7 bis 9 und insbesondere von 7, 3 bis 7, 7 durchgeführt.

Zum Härten der Harzmasse kann jeder saure Katalysator benutzt werden, wobei die Konzentration des Katalysators von der erwünschten Härtungsge schwindigkeit abhÏngt. Geeignete saure Katalysatoren sind Salze starker Säuren (z. B. Eisen-III-chlorid und Ammoniumchlorid), Phosphorsäure, Salzsäure, OxalsÏure und Milchsäure. Vorzugsweise werden die starken n SÏuren in Form ihrer Salze, z. B. als Ammo niumchlorid, oder in Form ihrer wässrigen L¯sung verwendet, da sich diese sicherer handhaben und leichter verteilen lassen.

Die Konzentration dieser wässrigen Katalysaborlösungen soll zweckmässiger- weise so eingestellt werden, dass ein ausreichendes Volumen vorbanden ist, um eine gleichmässige Verteilung in einem Sandgemischzuermöglichen,wäh- rend die Zufuhr von überschüssigen Wassermengen nicht ratsam ist. Konzentrationen, welche einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 6, 8 ergeben, sine-fur diesen Zweck allgemein zufriedenstellend. So wurde beispielsweise ein Katalysator aus 3 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid in 100 Gew. Teilen Wasser mit gutem Erfolg in einer Menge von 5 bis 30 Gew. /o des Harzes verwendet (sofern nicht anders angege- ben, beziehen sich alle Menge n und Verhältnisanga- ben auf das Gewicht).

Eine Verringerung einer Rauchbildung während des Härtens der Harzmasse kann erzielt werden, wenn mit dem Katalysator noch Harnstoff zugesetzt wird. Beispielsweise können zu einer wässrigen Katalysatorlösung je 10 Teile Wasser noch 1 bis 10 Teile Harnstoff zugesetzb werden. Katalysatoren, welche bezogen auf 10 Teile Wasser 1 bis 3, 5 Teile Ammorniumchlorid'und 1 bis 10 Teile Harnstoff ent- haltes, können, mit Erfolg verwendet werden. Ausser der Verringerung einer beim Aushärten auftretenden Rauchentwicklung kann der zusätzliche Harnstoff auch noch auf die Katalysatorlösung stabilisierend wirken und ein Ausscheiden von Ammoniumchlorid bei längerer Lagerung verhindern.

Die Harzmasse kann mit allen üblichen Formsanden vermischt werden, um z. B. Sandformen, Sand- kerne und Giessformen herzustellen. Die Menge an Harzmasse, beträgt, bezogen auf das Gewicht des ge samten Gemisches, vorzugsweise 0, 5 bis 6%. Die notwendige Menge hängt von der Feinheit des Sandes und auch von der erwünschten Festigkeit des ausge härteten Produktes ab. Da bei feinerem Sand dessen Oberfläche zunimmt, ist auch eine gr¯ssere Menge an Harzmasse notwendig, um die einzelnen Sandteilchen zu überziehen und eine zufriedenstellende Festigkeit beim HÏrten zu erreichen.

Beispielsweise gen gen im allgemeinen 2% der Harzmasse f r einen Muskegon Seesand (AFS-Feinheit von 55), während einem Vassar-Schwemmsand (AFS-Feinheit von 115) imF allgemeinen 3 bis 4"/o zugemischt werden. Die AFS Feinheit ist eine Standardgrösse der American ! Foundrymen's Society und ist definiert als angenä- herte Maschenzahl je Zoll eines Siebes, welches ge rade noch eine Probe von gteicbmässig grossen Sandt- körnern zur ckhalten w rde, d. h. also eine Durchschnittskorngrösse der Probe nicht mehr durchlÏsst.

Sie ist etwa proportional zu dem Oberflächenbereich je Gewichtseinheit Sand ohne Lehm. Die aus den oben erwÏhnten Sandgemischen herstellbaren Sandformen und Kerne haben nach dem Aushärten eine Zerreissfeskigkeit von im allgemeinen mehr als 21, 1 kg/cm2.

Die Herstellung eines Gemisches aus Sand, Katalysator und Harzmasse kann in einem beliebigen Giessereisandmischer durchgeführt werden, welcher innerhalb einiger Minuten ein im wesentlichen homogenes Gemisch ergibt. Derartige Mischer sind z. B.

@Baker Perkins@-Mischer, @Simpson@-Mischer oder Beardsley Piperp-Mischer. Vorzugsweise wird zuersb eine abgemessene Menge eines im wesenblichen trockenen Form-oder Giessereisandes in einen Giessereisandmischer gegeben, worauf eine abgemessene Menge wässrige Katalysatorlösung zugesetzt und etwa 30 Sekunden durchgemischt wird. Dann winch eineabgemesseneMengeder Harzmasse, vorzugsweise flüssig, zu dem Katalysator-Sandgemiscb gege- ben und je nach Wirkungsgrad des Mischers 1 bis 4 Minutez gemischt.

Das erhaltene Gemisch hat ein gutes Fliessvermögen und eine verhältnismässig geringe Festigkeit im ungehÏrteten Zustand (Gr nfe stigkeit). Dies ist von Vortex, weil diese Eigenschaf- ten das Einblasen des Gemisches mittels ennes kom- primierten Sbrömungsmittels (z. B. Luft), beispielsweise in die erwärmten Kernkästen oder Modelle, ermöglicht.

Die Modelle, auf welche das Sandge- misch aufgebracht werden kann, sind im allgemeinen auf eine Temperatur von 90 bis 290 C, vorzugsweise 175 bis 205 C, vorgewÏrmt. Die Härtungszeit, wel- chLe, durch die Zeitdauer der Ber hrung des Sandge miscbes mit dem erhitzten) Modell bestimmt wird, kann, je nach Menge der Harzmasse und je nach Art und Konzentration des verwendeben Katalysators, 5 bis 30 Sekunden betragen. Härtungszeiten m dieser Grössenordnung reichen im allgemeineN aus, um die Harzmasse in bis zu 2, 5 cm dicken Sandformen und Kernen zu härten.

Die Mitte eines Kernes mag zwar nicht innerhalb von 5 bis 30 Sekunden Berührungs- zeit mit dem Modell vollständig gehärtet sein, jedoch wird eine gen gend feste Giessform gebildet, um dem Kern von der Form zu trennen. Nach dem Abneh men kann die exotherm-o Härtungsroaktion) weitergehen, so dass der Kern schon vor seiner Abkühlung gänzlich durchgehärt'et sein kann.

Selbstverständlich ist die Verwendung der Harzmasse nicht auf solche Verfahren beschränkt, bei welchen das Sandgemisch gegen erhitzte Modelle ge- blasen wird, obwohl dieses die bei der automatischem Giesserei allgemein benutzte Methode darstellt. Die schnellenHärtungsaigenschaftenderHarzmasseund die grosse Festigkeit der damit herstellbaren Kerne und Formen sind insbesondere vorteilhaft bei der Herstellung von Sandformen und Kernen nach jedem bekanntem Arbeitsverfahren. Die neuen Harzmassen können f r jedes Herstel1ungsverfahren für Formen und Kernen benutzt werden,

bei welchem dem vorher geformten ungehärteten oder grünen Sandgemiscb zur Härtung des Bindemittels Wärme zugeführt wird.

Das Erwärmen des Gemisches kann beispielsweise mit direkter Flamme, in üblichen Giessereiöfen, durch dielektrische Erhitzung, durch Infrarotheizung oder durch Heissluft oder aber nach den oben er wähnten Verfahren unter Verwendung vorgeheizter Formen durchgeführt werden. Beispielsweise kann ein Kern oder eine Form kalt geblasen und anschliessend gehärtet werden, indem im allgemeinen mindestens 90 C heisse Luft solange durchgeleitet wird, bis die Härtungsreaktion ausgel¯st wird. Es werden auch gute Ergebnisse erzielt, wenn man die Kerne in üblichen KernkÏsten kalt formt und den Korn an- schliessend im blichen Giessereiofen eine entsprechende Zeitspanne erhitzt.

Dieser Zeitraum ist wesentlich kürzer als der bislang bei anderen ; SanG bindemitteln zur Erzeugung eines Ïusserst festen, vollständig gebärteten ! Kernes notwendige Zeitaufwand.

Die neuartigen Harzmassea können eine lange Lebensdauer rohen oder ¸gr nen¯ Sandgemischeni erteilen, welche bereits Harzmasse und Katalysator enthalten. Dieses ist im Hinblick auf die äusserst schnellen Härtungseigenschaftem des Gemisches bei WÏrmeeinwirkung berraschend. Aufbewahrungszeiten von etwa 3 bis 8 Stunden, sind ohne weiteres möglich ; hierdurch ergibt sich eine bessere Anpassungsfähigkeit, da grosse Chargen von Sand hergestellt werden können, die dann gut längere Zeit ohne besondere Handhabung benutzt werden können.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Eigenschaften) der neuen Harzmasse und der mit diesen herstellba- ren Kerne und Formen wurde noch festgestellt, dass Formen und Kerne, welche aus Sandgemischen mib Harz-und Katalysatorgehalt hergestellt wurden, aus sergewöhnlich gut aus db Form herausgenommen werden können und im allgemeinen imensionsstabil sind und nicht leicht zusammenfallen. So wurde bei- spielsweise festgestellt, dass bei Verwendung der erfindungsgemäss hergestellten Harzmasse nur wenig und oft gar kein des bislang notwendigen blichen Trennittels oder Entformungsmittels erforderlich ist.

Dieses ergibt nicht nur eine Einsparung an Ent formungsmitteln, sondern ! verringert auch den Zeit- abstand bei der Herstellung von aufeinanderfolgenden Sandkemen und Formern. Die allgemein ausgezeichnete DimensionsstabilitÏt und das Fehlen eines Verziehens oder Verwerfens der Sandformen und : Kerne beim Kühlen oder Eingiessen der Metall- schmelze sind ebenfalls von Vorteil, da Gussstücke mit grösserer Dimensionsgenauigkeit hergestellt und d nnwandigere Abschnitte gegossen werden k¯nnen, was eine entsprechende Gewichtsverringerung und eine beachtliche Verringerung der weiteren Bearbei- tung der Gussstücke mit sich bringt.

Da die das Bin demittel enthaltenden Formen und Kerne im allgemeinen nicht zerbrechen und sehr widerstandsfÏhig sind, lassen sich sehr gut die verschiedenartigsten und in ihrer Giesstemperatur erheblich abweichenden Metalle vergiessen, ohne dass Schwierigkeiten bei der Entfernung der Kerne von den erstarrten Gussstükken entstehen. So werden beispielsweise die Kerne und Sandformen durch das allgemein bei 1370 bis
1480 C vergossene Eisen und das im allgemeinen bei etwa 650 bis 760 C Aluminium verschieden stark erwärmt.

Dieses erforderte bislang die Verwen- dung von verschiedenartigen Bindemitteln) für ver schiedene Metalle. Die neuarbigen Harzmassen kön nion zur Herstellung von Sandformen und Kernen verwendlet werden, welche zum Giessen von Metallen sowohl bei hohen als auch bei tiefen Temperaturen geeignet sind ; in. beiden Fällen können ausgezeich- nete Eigenschaften bezüglich des Einstürzens der Formen erzielt werden :.

Beispiel l
Ein mit einem geeigneten Rührwerk versehener Harzkocher wurde mit den folgenden Stoffen beschickt :
Wasser : 36 Teile
Natriumcarbonat : 1 Teil
Furfurylalkohol : 720 Teile
Harnstoff : 450 Teile
Paraformaldehyd(91 %) : 700 Teile
Das Wasser wird zuerst in dem Kocher gegeben, worauf anschliessend eine warme konzentrierte wäss- rige Natriumcarbonatlösung, dann der Furfurylalko- hol, der Harnstoff und das Paraformaldehyd zugesetzt wird. Das Gemisch, welches einen pH-Wert von ber 7 hat, wird ständig umgewälzt und 30 Minuten lang auf etwa 107 C erhitzt und bei dieser Temperatur 90 Minuten belassen, um eine Mischpolymerisa- tion zu bewirken.

Das Harz wird dann unter 66 C gekühlt, indem es durch einen Wärmeaustauscher geführt wird. Dieses Harz entspricht einer Ausgangsmischung mit einem Molverhältnis von Fonnaldehyd zu Harnstoff von etwa 2, 83 : 1 und einem Molverhältnis von Furfurylalkohol zu Harnstoff von etwa 0, 98 : 1.

Zur Härtung, der Harzmasse wird ein Katalysator hergestellt, indem ein mit einem guten R hrwerk ver sehener Harzkocher mit den folgendten Stoffen beschickt wird :
Wasser von etwa 66 C : 9 Teile
Harnstoff : 9 Teile
Ammoniumchlorid : 3 Teile
Das Wasser wird in dem Kocher auf etwa 66 C vorgewärmt, worauf Harnstoff und anschliessend Ammoniumchlorid zugesetzt werden ; hierdurch sinkt die Temperatur der Losung wegen der endothermen) Lösungswärme auf etwa 10 C. Die Lösung wird dann unter ständigem Rühren auf etwa 24 C erwÏrmt bis alle ZusÏtze vollstÏndig gel¯st sind. Die erhaltene Katalysatorlösung blieb unbeschränkt klar und ergab bei Temperaturen von mehr als-9, 5 C keinen Niederschlag.

In einem Formsandmischer wurden zwei Gemi sche hergestellt, von denden das erste im wesentlichen trocknen Muskegon-Seesand, die oben beschriebene Harzmasse (2 O/o der Gesamtmischung) und den wie oben beschriebe. n hergestellten Katalysator (0, 4 O/o der Gesamtmischung) enthielt. Das zweite Gemisch enthielt einen Vassar-Schwemmsand, 3 /o Bindemit- tel und 0, 6 % Katalysator.

Die beiden Gemische wurden jeweils mit Pressluft : von 4, 2 kg/cm2 gegen ein auf etwa 205 C erhitztes Modell geblasen und f r bestimmte Härtungsperio- den mit dieser in Berührung gelasse. Es wurdent Probekörper mit einer Reissfestigkeit nach AFS Standard-Mothodengeformt.Die Unterschiede der Festigkeit der aus dem Muskegon-Seesand-Gemisch und Vassar-Schwemmsandgemisch hergestellten Pro bekörper wurden mit dem in der Tabelle aufgegebenen Härtungszeiten gemessen.

Tabelle 1 Härtungszeit Reissfestigkeit (kg/cm2) (in Sekunden) Muskegon-Seesand Vassar-Schwemmsand
2 Gew.- /o Harz 3 Gew.-% Harz
5 4, 08 1, 41
10 22, 01 3, 73
15 23, 08 10, 12
20 21, 38 14, 17
30 21, 94 17, 6
40 22, 50 18, 58
50 21, 94 19, 91
60 23, 65 22, 10
Beispiel 2
Ein Harzkocher mit Rührwerk wurde mit dem folgenden Stoffen beschickt :
Furfurylalkohol : 40 Teile
Natriumcarbonat : 0, 05 Teile
Harnstoff : 30 Teile paraformaldehyd (91%) : 33 Teile
Das Gemisch wurde nach dem in Beispiel 1 be- schriebenen Verfahren erhitzt.

Die Ausgangsmi- schung besass ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff von 2 : 1 und ein Molverhältnis von Furfu- rylalkohol zu Harnstoff von 0, 82 : 1.

Beispiel 3
Ein Harzkocher mit Rührwerk wurde mit den folgenden Stoffen geschickt :
Furfurylalkohol : 40 Teile
Natriumcarbonat : 0, 05 Teile
Harnstoff : 20 Teile
Paraformaldehyd (91 /o) : 44 Teile
Das Gemisch wurde nach dem in Beispiel 1 be schriebenen Verfahren) erhitzt. Die Ausgangsmi- schung besass ein Molverhältnis von Furfurylalkohol zu Harnstoff von 1, 24 : 1 und ein Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff von 4 : 1.

Beispiel 4
Die Harzmassen gemäss Beispiel 2 und ! 3 wurden mit abgemessenen Mengen eines Lake-Michigan Formsandes getrennt gemischt und ergaben) einen Formsand mit einer Bindemittelkonzentration von 2 /o zusammen mit 0, 4% des gemäss Beispiel 1 her

Claims

gestellten Katalysators. Die erhaltenem Sandgemische wurden dann mit einem Luftdruck von etwa 5, 6 kg/cm2 gogen Probemodelle geblasen, die auf etwa 205 C erwärmb waren. Die Festigkeitswerte der Probekörper bei verschiedenen Härtungszeiten sind in der folgendem Tabelle angegeben : Tabelle 2 Härtungszeit Reissfestigkeit (kg/cm2) (in Sekunden) 2 Gew.- /o des Harzes 2 Gew.- /o des Harzes gemäss Beispiel 2 gemäss Beispiel 3 5 0 14, 87 10 3, 37 ber 26, 0 15 7, 87 ber 26, 0 20 15, 71 über 26, 0 30 17, 74 über 26, 0 40 19, 49 über 26, 0 50 22, 50 ber 26, 0 60 24, 81 ber 26, 0 PATENTANSPRÜCHE I.

Verfahren zur Herstellung einer mit SÏure härtbaren, als Formsandbindemittel geeigneten Harzmasse, welche einen pH-Werb von mehr als 7 aufweist und aus einem Kondensationsprodukt von ; Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol besteht, dadurch gekennzeichnet, dlass Harnstoff, Formalde- hyd und Furfurylalkohol zusammengemischt werden, wobei das Molverhältnis von Formaldehyd zu Harnstoff mehr ails 2 : 1 und das Molverhältnis von Furfu rylalkohol zu Harnstoff 0, 1 : 1 bis 1, 7 : 1 beträgt, und die Mischung in Gegenwart einer alkalischem Verbindung erhitzt wird.

II. Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten Harzmasse als Binde- mittel zur Herstellung von Sandformen und Kernen aus einer Mischung von Formsand und Harzmasse, dadurch gekennzeichnet, dass zur Härtung der Mischung der Harzmasse, dem Formsand oder deren Mischung ein saurer Katalysator und ! zwar in solcher Menge zugesetzt wird, dass der pH der Mischung auf weniger als 7 erniedrig6 wird.

UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass daa Molverhältnis von Formalde- hyd zu Harnstoff 2, 4 : 1 bis 3, 0 : 1 und das Molverhält- nis von Furfurylalkohol zu Harnstoff 0, 7 : 1 bis 1, 3 : 1 betrÏgt.

2. Verfahren nach Unteranspnuch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung m Gegenwart sol- cher Mengen an alkalischer Verbindung erfolgt, dass die erhaltene Harzmasse einen pH-Wert von 7, 3 bis 7, 7 aufweist.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine flüssige Harzmasse hergestellt wird.

4. Verfahren nach} Patentanspruch I, dadlurch ge kennzeichnet, diass die fertige Harzmasse eiDen Wassergehalt von höchstens 5 Gew,- /o aufweist.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die alkalische Verbindung ein) Alkalimetallhydroxyd, Alkalimetallcarbonat, DiÏtha nolamin od'er Triäthanolamin oder eine Mischung dieser Verbindiungen ist.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gemisch auf eine Temperatur von 100-110¯ C erhitzt wind.

7. Verwendung nach Patentanspmich II, dadurch gekonnzeichnet, dass dem Formsand 0, 5 bis 6 Gew.-% Harzmasse, berechnet auf die Formosans Bindemittelmischung, zugesetzt werden.

8. Verwendung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formsand-Bindemittelmi- schung mittels einer auf 175¯ bis 205¯ C erhitzten Form geformt wird.

9. Verwendung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung kalt geformt und hierauf deren Erhitzung durch Einleiten von erhitzter Luft iadieFormerfolgt.

10. Verwendtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der saure Katalysator eine wässrige Lösung von Ammoniumchlorid, Ferrichlo- rid, Phosphors. äure, Salzsäure, Oxalsäure oder MilchsÏure ist.

11. Verwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung noch Harnstoff zugesetzt wird.