CH470922A - Flüssiges selbsthärtendes Gemisch für Gussformen und Formkerne - Google Patents

Description

  Flüssiges selbsthärtendes Gemisch für Gussformen und Formkerne    Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssiges  selbsthärtendes Gemisch zur Herstellung von     Gussfor-          men    und Formkernen, mit einer Gesamtfeuchtigkeit von       höchstens    6     %        sowie        mit        einem        Füllstoff,        einem        Binde-          mittel,    welches aus einer wässrigen     Natriumsilicatlösung     besteht, einem Schaumbildner und einem Zusatzmittel,  das ein Selbsthärten des Gemisches sichert.  



  Es sind flüssige Gemische bekannt, in denen als  Schaumbildner eine     Sulfosäure    enthalten ist.  



  Als     Härterzusatzmittel,    das das     Selbsterhärten    vom  Gemisch mit flüssigem Wasserglas gewährleistet, gelangt  bisher     Nephelinschlamm    zur Anwendung, der als Neben  produkt bei der     Tonerdeerzeugung    aus     Nephelinerz     anfällt.  



  Bei der Verwendung einer     Sulfosäure    als Schaum  bildner war es nötig, zwecks Verbesserung der technolo  gischen Eigenschaften des Gemisches die Säure vorweg  zu neutralisieren.  



  Ausserdem sind die     Sulfosäuren    nur ein Teil der  Schaumbildner, die zur     Verflüssigung    von Gemischen  geeignet sind.  



  In den     früher    bekannten Verfahren ist nur eine der  möglichen Komponenten, welche das Selbsthärten des  Gemisches gewährleisten, angegeben, - nämlich der       Nephelinschlamm.     



  Dieser Stoff ist jedoch knapp, da die Zahl der  Vorkommen von     Nephelinerzen,    aus denen der     Nephe-          linschlamm    gewonnen wird, beschränkt ist.  



  Die     Erstarrungsdauer    der bekannten selbsthärtenden  Gemische ist verhältnismässig gross und erreicht 40 bis  50 min.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt die Beseitigung  der obenerwähnten Nachteile.  



  Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein  flüssiges selbsthärtendes Gemisch unter Verwendung  billiger allgemein zugänglicher Stoffe zur Verfügung     zu          stellen    sowie eine Möglichkeit vorzusehen, die offene Zeit    des flüssigen Gemisches sowie dessen     Erstarrungszeit    an  der Luft zu regeln.  



       Erfindungsgemäss    wird die Aufgabe dadurch gelöst,  dass im Gemisch als Schaumbildner     Alkylarylsulfonate,          Alkylsulfonate    oder     Alkylsulfate    Zusatzmittel     hochbasi-          sehe    Hüttenschlacken mit einem Gewichtsverhältnis     Ca0:          Si02    von 1,5 bis 3,0 vorhanden sind.  



  Als hochbasische Hüttenschlacke kann Schlacke aus  der     Ferrochromindustrie,    bei der das Gewichtsverhältnis       Ca0    :     Si09    etwa 2,0 beträgt, in einer Menge 2,0-7,0       Gew.-%        vom        Mischungsgewicht        Verwendung        finden.     



  Zwecks der Beschleunigung der Gemischerstarrung  ist eine zusätzliche Einführung von wasserfreiem     Kal-          ziumsulfat        (CaS04)    in einer Menge von 0,5 bis 2,0       Gew.-%        vom        Gesamtgewicht        des        Gemisches        empfeh-          lenswert.     



  Durch zusätzliche Einführung von Borax als     Erhär-          tungsverzögerer    ins Gemisch in einer Menge von<B>0,01</B>       bis        0,1        Gew.-%        des        Gemisches        kann        die        Erhärtungsdau-          er    in breiten Grenzen verändert werden.  



  In das Füllstoff, Bindemittel, Schaumbildner und       Härterzusatzmittel    enthaltende Gemisch kann zusätzlich  eine     Natronseife    wasserunlöslicher organischer Säuren in  einer Menge von 0,01 bis 0,2     Gew.-11/o    vom Gesamtge  wicht des Gemisches als Schaumstabilisator zur Erhö  hung der Schaumbeständigkeit eingeführt werden.  



  Um die     Verweilzeit    des Gemisches im flüssigen  Zustand zu verkürzen, ist es zu empfehlen, diesem ein  die Schaumbeständigkeit herabsetzende Zusatzmittel,       nämlich        z.        B.        Kerosin,        in        Mengen        von        1-5        Gew.-%        des          Schaumbildnergewichts    zuzufügen.  



  Zur Herstellung der Mischung kann man z. B. so  vorgehen, dass zuerst die trockenen Komponenten   der Füllstoff (z. B. Quarzsand,     Olivinsand,        Chromma-          gnesitpulver    und andere) und das     Härterzusatzmittel    in  Form von hochbasischen Hüttenschlacken mit einem       Gewichtsverhältnis        Ca0    :     Si02    von 1,5 bis 3,0 -      zusammengemischt werden.

   Dem genannten Gemisch  <I>der</I> trockenen Komponenten wird dann eine Phase, die  eine flüssige wässrige Lösung von     Natriumsilikat    als  Bindemittel, die     Sulfonate    bzw.     Sulfate    als Schaumbild  ner und kleine Mengen von Wasser enthält,     derart     hinzugefügt, dass die Gesamtfeuchtigkeit des Gemisches       vorzugsweise        zwischen        4,5-5,5        Gew.-%        bleibt,        und        die     auf diese Weise erhaltene Mischungsmasse wird intensiv  vermischt, bis sie     verflüssigt    ist.

   Gleich darauf kann das  Gemisch in Kernform- oder Modellkasten eingegossen  werden, wo es an der Luft in der vorgegebenen Zeit  selbst härtet.  



  Die verwendeten     Sulfonate    bzw. Sulfate, vorzugswei  se solche der     Alkalimetalle,    werden vorzugsweise durch       Sulfieren    oder     Sulfatieren    der Verarbeitungsprodukte  von Erdöl bzw.     Ölschieferrohstoffen    in an sich bekannter  Weise gewonnen oder     synthetisiert.     



  Aus der Reihe der Sulfate     resp.        Sulfonate    können die       Natronsalze    der     Alkylbenzol-,        Alkylnaphthalin-    und       Alkylsulfonate    und der primären und sekundären     Alkyl-          sufate    genannt werden.  



  Die Handelsbezeichnungen einiger     Sulfoverbindun-          gen    aus der Reihe der obengenannten Produkte sind  folgende:      Sulfanol ,         DC-PAC     (ein raffiniertes     Al-          kylarylsulfonat),         Alkanol ,         Acidol ,         Ultrawet ,           Mersolat     und andere.  



  Die Schaumbildner können dem Gemisch z. B. in  Mengen etwa 0,05-0,2 % seines Gesamtgewichtes zu  gesetzt werden.  



  Ein bevorzugter Zusammensetzungsbereich des Ge  misches ist folgender:  
EMI0002.0037     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand <SEP> u. <SEP> a.) <SEP> 93-98 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem
<tb>  Natriumsilikat <SEP> [Modul <SEP> M=2,0-3,0;

   <SEP> spez. <SEP> Gewicht
<tb>  1,48-1,55]) <SEP> 4-7 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Erhärten <SEP> der <SEP> Mischung
<tb>  (Ferrochromschlacke <SEP> u.a.) <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> (Sulfonate <SEP> bzw. <SEP> Sulfate,
<tb>  z. <SEP> B. <SEP>  DC-PAC , <SEP>  Sulfanol  <SEP> u:

  a.)
<tb>  0,05 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  5. <SEP> Wasser <SEP> 1,3 <SEP> - <SEP> 3,0 <SEP> Gewichtsteile       <I>Beispiel 1</I>  
EMI0002.0038     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand) <SEP> 95 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem
<tb>  Natriumsilikat <SEP> [Modul <SEP> M=2,7-3,0, <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> von
<tb>  1,48 <SEP> bis <SEP> 1,50]) <SEP> 6 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Erhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb>  (Ferrochromschlacke) <SEP> 5 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> (Sulfat <SEP> bzw. <SEP> Sulfonat,
<tb>  z. <SEP> B. <SEP>  DC <SEP> PAC , <SEP>  Sulfanol  <SEP> u.a.) <SEP> 0,1 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  5.

   <SEP> Wasser <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> Gewichtsteile       Der     Erhärtungsprozess    der oben beschriebenen flüs  sigen Gemische geht infolge der zwischen der bindenden  wässrigen Lösung von     gewöhnlichem        Natriumsilikat    und  des obengenannten     Zusatzmittels    unter Bildung von       Kalziumhydrosilikaten    verlaufenden Austauschreaktio  nen sowie auch durch     Dehydratation    vom flüssigen    Wasserglas durch sich hydratisierendes Zusatzmittel vor  sich.  



  Die aus dem     Füllstoff,    dem Bindemittel, dem  schaumbildenden Stoff und der hochbasischen Schlacke,  wie z. B.     Ferrochromschlacke,    sich ergebende Mischung  erstarrt während 40-50 min.  



  Zwecks Beschleunigung des     Erhärtungsprozesses     kann diesem     Gemisch    0,5-2,0     Gew.-11/o    vom Gesamtge  wicht des letzteren Gips hinzugefügt werden, vorzugs  weise in Form wasserunlöslichen     Anhydrit.    Die     Erhär-          tungsdauer    dieses Gemisches kann bis auf     3-4    min  gesenkt werden.  



  Um die     Erhärtungsgeschwindigkeit    des gipshaltigen  Gemisches in weiten Grenzen     verändern    zu können,  werden in diese zweckmässig zusätzlich     Erhärtungsver-          zögerer    wie Borax     (NanB407    -     10H.,0),    Phospha  te bzw.     Borate    der     Alkalimetalle    in einer Menge von  0,01 bis 0,1     Gew.- /o    vom Gesamtgewicht des Gemisches  eingebracht.

   Die     Erhärtungsdauer    des Gemisches und  seine Haltbarkeit können durch Ändern des     Bindemittel-          gehalts,des        Bindemittelmoduls,    sowie von Menge     und     Körnung des     Zusatzmittels,    welches das Selbsthärten von  Kernen und     Giessformen    bewirkt, ebenfalls reguliert  werden. Die     Erhärtungsdauer    von Giessformen und  Formkernen beliebiger Abmessungen liegt in der Regel  unter 40-50     min.     



  Unter Umständen kann es im     Betrieb    notwendig  sein, die     Verweilzeit    des Gemisches im     flüssigem    Zu  stand zu ändern. Durch die     Einführung    eines     Schaumsta-          bilisators    - z. B.     Natronseifen    von wasserunlöslichen  organischen Säuren, die z.

   B. aus     Abfallprodukten    der       Laugenwäsche    von Kerosin-, Gasöl-, und     Solaröldestilla-          ten    im Erdölbetrieb gewonnen werden können, in das  aus Füllstoff, Bindemittel, Schaumbildner und an der  Luft die Masse erhärtendem Zusatzmittel     zusammenge-          setzte        Gemisch        in        Mengen        0,01-0,2        %        von        seinem     Gesamtgewicht wird die     Verweilzeit    des Gemisches im  flüssigen Zustand verlängert.  



  <I>Beispiel 2</I>  
EMI0002.0093     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand) <SEP> 95 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem
<tb>  Natriumsilikat, <SEP> [Modul <SEP> = <SEP> 2,7-3,0; <SEP> spez. <SEP> Gewicht
<tb>  1,48-1,50]) <SEP> 6 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb>  (Ferrochromschlacke) <SEP> 5 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> - <SEP> (Natriumsulfonat)
<tb>  0,2 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  5. <SEP> Schaumstabilisator <SEP> (Natronsalz <SEP> der <SEP> Erdölsäure)
<tb>  0 <SEP> - <SEP> 0,1 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  6.

   <SEP> Wasser <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> Gewichtsteile       Um die Schaumbeständigkeit und die     Verweilzeit    des  flüssigen Gemisches im     flüssigen    Zustand zu     vermindern,     kann Kerosin verwendet werden, das in das Gemisch in  Mengen von 1 bis 5     Gew.- /o    von     Schaumbildnergewicht          eingeführt    wird.

        <I>Beispiel 3</I>  
EMI0003.0001     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand) <SEP> 95 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (wässerige <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem
<tb>  Natriumsilikat <SEP> [Modul <SEP> = <SEP> 2,7-3,0; <SEP> spez. <SEP> Gewicht
<tb>  1,48-1,50]) <SEP> 6 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb>  (Ferrochromschlacke) <SEP> 5 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> ( DC-PAC )
<tb>  0,1 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  5. <SEP> Die <SEP> Schaumbeständigkeit <SEP> verminderndes <SEP> Zusatz  mittel <SEP> (Kerosin) <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> Gew.-%
<tb>  von <SEP> Schaumbildnergewicht
<tb>  6.

   <SEP> Wasser <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> Gewichtsteile       Das Ausformen des aus dem Füllstoff, dem Binde  mittel (wässeriger Lösung von gewöhnlichem     Natriumsi-          likat),    den schaumbildenden und die Masse an der Luft  erhärtenden Stoffen bestehenden     flüssigen    Gemisches  wird durch Zufügen von organischen (z. B. Graphit,  Steinkohle, Koks, Pech,     Holzfeilspäne        u.a.)    oder anorga  nischen (z. B. Stoffe mit     A1203    - Gehalt wie Ton  und Bauxit)     Streckmitteln    wesentlich verbessert.  



       Zusammensetzungen    solcher Gemische können sich  in folgenden Grenzen bewegen:  
EMI0003.0010     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand <SEP> u.a.) <SEP> 90 <SEP> - <SEP> 97 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (flüssiges <SEP> Wasserglas, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> wässerige
<tb>  Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat)
<tb>  4 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb>  (Schlacke) <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> (z. <SEP> B. <SEP>  Sulfanol ,
<tb>   DC-PAC  <SEP> u.a.) <SEP> 0,05 <SEP> - <SEP> 0,2 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  5.

   <SEP> Organisches <SEP> Streckmittel <SEP> für <SEP> Erleichterung <SEP> des
<tb>  Ausformens <SEP> (Kohle, <SEP> Koksstaub <SEP> oder <SEP> Graphit, <SEP> Pech <SEP> oder
<tb>  Holzfeilspäne <SEP> u:a.) <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  6. <SEP> Wasser <SEP> 1,25 <SEP> - <SEP> 3,0 <SEP> Gewichtsteile       <I>Beispiel 4</I>  
EMI0003.0011     
  
    1. <SEP> Füllstoff <SEP> (Quarzsand <SEP> u.a.) <SEP> 95 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  z. <SEP> Bindemittel <SEP> (flüssiges <SEP> Wasserglas, <SEP> d. <SEP> h. <SEP> wässerige
<tb>  Lösung <SEP> von <SEP> gewöhnlichem <SEP> Natriumsilikat, <SEP> [Modul <SEP> =
<tb>  2,7-3,0;

   <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 1,48-1,50]) <SEP> 6 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  3. <SEP> Zusatzmittel <SEP> für <SEP> das <SEP> Selbsterhärten <SEP> des <SEP> Gemisches
<tb>  (Ferrochromschlacke) <SEP> 5 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  4. <SEP> Schaumbildender <SEP> Stoff <SEP> (z. <SEP> B. <SEP>  Sulfanol ,
<tb>   <B>D</B>C-PAC  <SEP> u.a.) <SEP> 0,1 <SEP> Gewichtsteile     
EMI0003.0012     
  
    5. <SEP> Organisches <SEP> das <SEP> Ausformen <SEP> erleichterndes <SEP> Zu  satzmittel, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Koksstaub <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  6. <SEP> Wasser <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,0 <SEP> Gewichtsteile       <I>Beispiel 5</I>  Die Komponenten 1, 2, 3 und 4 des Gemisches sind  nach Art und Menge die gleichen wie im Beispiel 4.

    
EMI0003.0013     
  
    5. <SEP> Anorganisches, <SEP> das <SEP> Ausformen <SEP> erleichterndes
<tb>  Zusatzmittel, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Bauxit <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 3 <SEP> Gewichtsteile
<tb>  6. <SEP> Wasser <SEP> 1,5 <SEP> - <SEP> 2,5 <SEP> Gewichtsteile       Bei der Anfertigung der Formkerne und Giessfor  men werden im allgemeinen die     Kernformkasten    oder  Modelle mit dem flüssigen Gemisch entweder unmittel  bar aus einer Mischeinrichtung oder aus den Pfannen,  mit denen das Gemisch von der Mischeinrichtung zu  Giesstellen befördert wird, ausgegossen.  



  Das Ausgiessen der     Kernformkasten    oder Modelle  mit dem Gemisch kann     folgendermassen    verlaufen;  a) mehrere     Kernformkasten    oder Modelle werden  mit einmal eingerührter Masse oder aus einer Pfanne  ausgegossen;  b) ein     Kernformkasten    oder Modell wird fortlaufend  mit mehreren Mischungsportionen ausgegossen, wenn  die     Kerne    und Giessformen von grosser Dimension  sind,  c) ein     Kernformkasten    oder Modell wird durch  kontinuierliche Zuführung des Gemisches ausgegos  sen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Flüssiges selbsthärtendes Gemisch zur Herstellung von Gussformen und Formkernen, mit einer Gesamt- feuchtigkeit von höchstens 6 % sowie mit einem Füll- stoff, einem Bindemittel, welches aus einer wässrigen Natrium-Silicatlösung besteht, einem Schaumbildner und einem die Masse erhärtenden Zusatzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaumbildner Alkylarylsulfo- nate,

   Alkylsulfonate oder Alkylsulfate und als Zusatz mittel hochbasische Hüttenschlacken mit einem Ge wichtsverhältnis CaO : Si02 von 1,5 bis 3,0 vorhanden sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Flüssiges selbsthärtendes Gemisch nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass es als die Masse erhärtendes Zusatzmittel Chrom-Eisenschlacken in Men- gen von 2,0-7,0 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, enthält. 2.

   Flüssiges selbsthärtendes Gemisch nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass es als Härtungsbe- schleuniger zusätzlich wasserfreies Kalziumsulfat in Mengen von 0,5-2,0 %, bezogen auf das Gesamtge- wicht des Gemisches, enthält. 3.

   Flüssiges selbsthärtendes Gemisch nach Patentan spruch oder nach Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich als Härtungsverzöge- rer Borax in Mengen von 0,01-0,1 0/0, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, enthält.

   4. Flüssiges selbsthärtendes Gemisch nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich als Schaumstabilisator Natronseifen wasserunlöslicher orga- nischer Säuren in Mengen von 0,01-0,2 %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, enthält. 5.

   Flüssiges selbsthärtendes Gemisch nach Patentan spruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich als die Verweilzeit im flüssigen Zustand sowie die Schaumbeständigkeit verminderndes Mittel Kerosin in Mengen von 1-5 0/0, bezogen auf das Gewicht des Schaumbildners, enthält. <I>Anmerkung des</I> Eidg. <I>Amtes für geistiges Eigentum:

   </I> Sollten Teile der Beschreibung mit der im Patentanspruch gegebenen Definition der Erfindung nicht in Einklang ste hen, so sei daran erinnert, dass gemäss Art. 51 des Patentgesetzes der Patentanspruch für den sachlichen Geltungsbe reich des Patentes massgebend ist.