CH642876A5 - Coating for moulds and cores - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Schlichte für Formen und Kerne und deren Verwendung zum Überziehen der Oberflächen von Giessereiformen und -kernen. The present invention relates generally to a size for molds and cores and their use for coating the surfaces of foundry molds and cores.
Der Ausdruck «Schlichte» wird in der Giesserei-Indu-strie allgemein verwendet, um feuerfeste Materialien zu bezeichnen, welche in einem flüssigen Träger auf geformte, gebundene Aggregate, wie Sandkerne und -formen, aufgetragen werden. Die wichtigste Aufgabe einer Schlichte besteht darin, die Oberflächen der Gussstücke, welche mit For-s men und Kernen, die mit einer Schlichte behandelt sind, hergestellt werden, zu verbessern und die Kosten für die Reinigung der Gussstücke herabzusetzen. Ferner dient eine Schlichte dazu, die Oberfläche des geformten gebundenen ■ Aggregates zu härten, wodurch die Oberfläche vor Metall-lo érosion während des Metallgiessens geschützt wird. The term "sizing" is commonly used in the foundry industry to refer to refractory materials that are applied in a liquid carrier to molded, bonded aggregates such as sand cores and molds. The most important task of a size is to improve the surfaces of the castings which are produced using molds and cores which have been treated with a size and to reduce the costs for cleaning the castings. In addition, a size serves to harden the surface of the molded bonded aggregate, whereby the surface is protected against metal erosion during metal casting.
Die Bestandteile der meisten Schlichten umfassen ein feuerfestes Material, ein flüssiges Vehikel, ein Suspensionsmittel und ein Bindemittel. Ausserdem können andere Materialien, wie Fungizide, Netzmittel, Entschäumungsmittel 15 und Geruch maskierende sowie gebende Mittel zugesetzt werden. The components of most sizes include a refractory, a liquid vehicle, a suspending agent and a binder. In addition, other materials such as fungicides, wetting agents, defoaming agents 15 and odor-masking and donor agents can be added.
Das feuerfeste Material kann Graphit, Koks, Glimmer, Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Talk, Zir-konmehl und Gemische dieser Stoffe sein. The refractory material can be graphite, coke, mica, silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, talc, zirconium powder and mixtures of these substances.
20 Das Vehikel besteht im allgemeinen entweder aus Wasser oder einem organischen Lösungsmittel. Das Suspendiermittel wird teilweise durch das verwendete flüssige Vehikel bestimmt, es kann jedoch aus Ton oder einem pflanzlichen Gummi bestehen. Das Bindemittel dient zum Binden der 25 feuerfesten Partikel, nachdem das Vehikel durch Backen, Brennen oder Lufttrocknung aus der Oberfläche entfernt worden ist. Die Art des verwendeten Bindemittels wird ebenfalls zum Teil durch das verwendete Vehikel bestimmt. 20 The vehicle generally consists of either water or an organic solvent. The suspending agent is determined in part by the liquid vehicle used, but may be clay or a vegetable gum. The binder is used to bind the 25 refractory particles after the vehicle has been removed from the surface by baking, burning or air drying. The type of binder used is also determined in part by the vehicle used.
Wenn das Vehikel Wasser ist, werden im allgemeinen Koh-30 lehydrate von hohem Molekulargewicht, Salze organischer Säuren von hohem Molekulargewicht, organische Harzsalze und Polymere von hohem Molekulargewicht verwendet. When the vehicle is water, high molecular weight carbohydrates, high molecular weight organic acid salts, organic resin salts and high molecular weight polymers are generally used.
In den letzten Jahren wurden neue organische und anorganische Bindemittel für das Binden von Giessereisand zu 35 Kernen und Formen entwickelt. Kerne und Formen, welche mit einigen dieser neuen Sandbindemittel hergestellt werden, neigen jedoch dazu, unter der Einwirkung von Feuchtigkeit, welche bei längerer Einwirkung der Atmosphäre absorbiert wurde, zu zerfallen. Dieser Zerfall zeigt sich durch eine zu-40 nehmende Abnahme der Zugfestigkeit während der Lagerung. Um die Feuchtigkeitsabsorption herabzusetzen, wurden Lösungen von Harzen in flüchtigen Lösungsmitteln auf die Oberflächen der Kerne und Formen aufgebracht, doch brachten diese Lösungen keine vollständige Behebung der 45 Schwierigkeiten. In recent years, new organic and inorganic binders for binding foundry sand to 35 cores and shapes have been developed. Cores and molds made with some of these new sand binders, however, tend to disintegrate under the influence of moisture which has been absorbed by prolonged exposure to the atmosphere. This decay is shown by an increasing decrease in tensile strength during storage. To reduce moisture absorption, solutions of resins in volatile solvents were applied to the surfaces of the cores and molds, but these solutions did not fully address the difficulties.
Das Problem der Zersetzung infolge Einwirkung von Feuchtigkeit wird sogar noch offensichtlicher, wenn die Kerne und Formen bei Giessereioperationen verwendet werden, die unter Druck durchgeführt werden. The problem of moisture degradation becomes even more apparent when the cores and molds are used in foundry operations that are performed under pressure.
so Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beschaffung einer Schlichte, welche sowohl mit organischen wie mit anorganischen, gegenüber Wasserdampf empfindlichen Kernbindemitteln verträglich ist und welche das Verhalten von Kernen und Formen, welche mit organischen oder anorgani-55 sehen Bindemitteln gebunden sind, bei Giessoperationen unter Druck zu verbessern vermag. It is an object of the present invention to obtain a size which is compatible with both organic and inorganic core binders which are sensitive to water vapor and which underlie the behavior of cores and molds which are bound with organic or inorganic binders during casting operations Can improve pressure.
Die Schlichte sollte ferner ermöglichen, geformte, gebundene Aggregate, wie Giessereikerne und -formen, gegen atmosphärische Feuchtigkeit unempfindlich zu gestalten, in-60 dem die Oberfläche der Kerne und Formen durch Verwendung der neuen Schlichte mit einem feuchtigkeitsundurchlässigen Film überzogen werden. The size should also allow molded, bonded aggregates, such as foundry cores and molds, to be insensitive to atmospheric moisture by covering the surface of the cores and molds with a moisture-impermeable film by using the new size.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Schlichte für Formen und Kerne, welche 65 (a) eine organische Flüssigkeit in einer Menge von 5 bis 90 Gewichtsprozent, An object of the present invention consists of a size for molds and cores, which 65 (a) is an organic liquid in an amount of 5 to 90 percent by weight,
(b) ein Suspendiermittel in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, (b) a suspending agent in an amount of 0.1 to 2 percent by weight,
642 876 642 876
(c) pulverförmiges feuerfestes Material in einer Menge von 5 bis 80 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 30 und 50 Gewichtsprozent, (c) powdered refractory material in an amount of 5 to 80 percent by weight, preferably between 30 and 50 percent by weight,
(d) ein hartes Harz, welches aus dem Reaktionsprodukt von Fumarsäure, Kolophonium und Pentaärythrit besteht, wobei dieses Harz im Gewichtsverhältnis zwischen 0,5 und 5 Teilen pro 100 Teile der Zusammensetzung vorhanden ist, enthält, wobei die oben genannten Gewichtsprozente sich auf das Gewicht der ganzen Zusammensetzung beziehen. (d) a hard resin consisting of the reaction product of fumaric acid, rosin and pentaerythritol, this resin being present in the weight ratio between 0.5 and 5 parts per 100 parts of the composition, the weight percentages referred to being by weight of the whole composition.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht aus der Verwendung der Schlichte zum Überziehen der der Oberfläche von Giessereisandkernen oder der -formen. Another object of the present invention consists of the use of the size for coating the surface of foundry sand cores or molds.
Wie oben erwähnt, besteht ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung aus einer Schlichte für Formen und Kerne, dessen wichtigste Komponenten eine organische Flüssigkeit, ein Suspendiermittel, ein zerkleinertes feuerfestes Material und ein hartes Harz vom Fumarsäure-Typus sind. Die Schlichte kann ferner 0,01 bis 2 Gewichtsprozent eines Netzmittels sowie sekundäre Komponenten enthalten, wie Fungizide, Netzmittel, Entschäumungsmittel und Geruch maskierende und verbessernde Mittel. As mentioned above, an object of the present invention is a size for molds and cores, the main components of which are an organic liquid, a suspending agent, a crushed refractory material and a hard fumaric acid type resin. The size can also contain 0.01 to 2 percent by weight of a wetting agent and secondary components such as fungicides, wetting agents, defoaming agents and odor-masking and improving agents.
Die Auswahl des flüssigen organischen Vehikels hängt von der Art des zum Binden der Giessereiformen und Kerne verwendeten Bindemittels ab. Wenn das Bindemittel vom anorganischen Typus ist, wie das in den US-PS 3 930 872 und 3 923 525 beschriebene Boraluminiumphosphat-Bindemittel, wird bevorzugt, kein polares organisches Lösungsmittel zu verwenden. Bevorzugte Lösungsmittelträger sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, mit 1,1,1-Trichloräthan, Methylenchlorid oder deren Gemische. Wenn das Harzbindemittel für die Form oder den Kern vom organischen Typus ist, wie die in den US-PS 3 485 797,3 409 579 und 3 676 392 beschriebenen Bindemittel, welche Zusammensetzungen vom Benzylätherharz-Typus beschreiben, können die oben aufgezählten organischen Flüssigkeiten sowie polare Lösungsmittel, wie Alkohole und Ketone, verwendet werden. The choice of liquid organic vehicle depends on the type of binder used to bind the foundry molds and cores. When the binder is of the inorganic type, such as the boral aluminum phosphate binder described in U.S. Patent Nos. 3,930,872 and 3,923,525, it is preferred not to use a polar organic solvent. Preferred solvent carriers are chlorinated hydrocarbons, with 1,1,1-trichloroethane, methylene chloride or mixtures thereof. If the resin binder for the mold or core is of the organic type, such as the binders described in US Pat. Nos. 3,485,797,3409,579 and 3,676,392, which describe compositions of the benzyl ether resin type, the organic liquids listed above can also be used polar solvents such as alcohols and ketones can be used.
Als Suspendiermittel können alle im Handel erhältlichen Suspendiermittel verwendet werden, wie Polymere von hohem Molekulargewicht, Polyacrylate, colloidale Siliciumoxi-de, Ton, pflanzliche Gummi oder mit Amin behandeltes Bentonit. All commercially available suspending agents can be used as suspending agents, such as polymers of high molecular weight, polyacrylates, colloidal silicon oxides, clay, vegetable gum or bentonite treated with amine.
Das Netzmittel kann jedes im Handel erhältliche Mittel sein. Vorzugsweise werden Methylalkohol, Wasser und verschiedene anionische und kationische oberflächenaktive Mittel verwendet. The wetting agent can be any commercially available agent. Preferably methyl alcohol, water and various anionic and cationic surfactants are used.
Das zerkleinerte feuerfeste Material kann jedes übliche derartige Material sein, wie Graphit, Koks, Glimmer, Sili-ciumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Kalk, Zirkon-mehl und Gemische dieser Stoffe. The crushed refractory material can be any conventional such material, such as graphite, coke, mica, silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, lime, zircon flour and mixtures of these substances.
Als feuerfestes Material wird Calciumaluminat, Titandioxid oder deren Gemische bevorzugt. Der Partikelgrössen-bereich des pulverisierten feuerfesten Materials sollte derart sein, dass die Suspension des pulverisierten Materials in der Schlichte gewährleistet ist und eine glatte Oberfläche des behandelten Kernes erzielt wird. Von Calciumaluminat und Titandioxid wird Calciumaluminat der Vorzug gegeben, insbesondere solches mit einer Partikelgrösse von durchschnittlich 20 bis 25 Mikron mit keinen grösseren Partikeln als 70 Calcium aluminate, titanium dioxide or mixtures thereof are preferred as the refractory material. The particle size range of the powdered refractory material should be such that the suspension of the powdered material in the size is guaranteed and a smooth surface of the treated core is achieved. Of calcium aluminate and titanium dioxide, calcium aluminate is preferred, especially those with an average particle size of 20 to 25 microns with no larger than 70 particles
Mikron. Geeignetes Calciumaluminat ist im Handel unter der Marke «Refcon» von der Universal Atlas Cement, einem Unternehmen der United States Steel Company, erhältlich. Es weist die chemische Formel (CaO ■ (Al2)3 auf. Eine 5 typische Analyse ist die folgende: Micron. Suitable calcium aluminate is commercially available under the “Refcon” brand from Universal Atlas Cement, a company of the United States Steel Company. It has the chemical formula (CaO ■ (Al2) 3. A 5 typical analysis is as follows:
A1203 + Ti02 54,51 Gewichtsprozent A1203 + Ti02 54.51 percent by weight
CaO 37,65 Gewichtsprozent CaO 37.65 percent by weight
Si02 5,82 Gewichtsprozent Si02 5.82 percent by weight
Fe203 1,76 Gewichtsprozent Fe203 1.76 percent by weight
10 MgO 0,11 Gewichtsprozent 10 MgO 0.11 percent by weight
S03 0,25 Gewichtsprozent S03 0.25 percent by weight
Die harte Fumarsäurekomponente ist im Handel unter verschiedenen Marken erhältlich, wie z.B. «ARO 533», einem Produkt der Ashland Chemical Company. Diese Harze 15 sind Reaktionsprodukte von Fumarsäure, Kolophonium und Pentaärythrit. The hard fumaric acid component is commercially available under various brands, such as "ARO 533", a product of the Ashland Chemical Company. These resins 15 are reaction products of fumaric acid, rosin and pentaerythritol.
Beispiel 1 example 1
Eine Schlichte wurde hergestellt durch Vermischen der 20 folgenden Komponenten in den angegebenen Mengen: A size was produced by mixing the following 20 components in the amounts indicated:
Gewichtsteile Prozent Parts by weight percent
25 Trichloräthan 25 trichloroethane
Fumarsäureharz («ARO CHEM 533») Fumaric acid resin («ARO CHEM 533»)
Calciumaluminat («Refcon» Suspendiermittel: mit Amin 30 behandeltes Bentonit («Bentone 34») Calcium aluminate («Refcon» suspending agent: bentonite treated with amine 30 («Bentone 34»)
Total Total
15,000 15,000
401 13,829 401 13.829
403 29,633 403 29,633
50,6 50.6
1,4 46,6 1.4 46.6
1,4 1.4
100,0 100.0
35 Die erhaltene Schlichte wies eine Dichte von 60° Baume auf. 35 The size obtained had a density of 60 ° Baume.
Die erhaltene Schlichte wurde auf eine Anzahl Kerne aufgetragen, welche aus einem Gemisch von Giessereisand und Boraluminiumphosphat-Bindemittel hergestellt und 40 trocknen gelassen worden war. Die Kerne wurden sodann in Spritzgussoperationen bei Giessdrucken bis zu etwa 100 kg/ cm2 (1400 psi) verwendet. Die visuelle Untersuchung der Oberflächen der erhaltenen Gussstücke zeigte, dass der Schlichteüberzug der Erosion und der Penetration durch das 45 geschmolzene Aluminium unter den verwendeten Giessdruk-ken wirksam widerstanden hatte. The size obtained was applied to a number of cores made from a mixture of foundry sand and boral aluminum phosphate binder and allowed to dry. The cores were then used in injection molding operations at molding pressures up to about 100 kg / cm2 (1400 psi). Visual inspection of the surfaces of the castings obtained showed that the size coating had effectively resisted erosion and penetration through the 45 molten aluminum under the casting pressures used.
Beispiel 2 Example 2
Eine Schlichte wurde wie in Beispiel I hergestellt, jedoch 50 Titandioxid anstelle des Calciumaluminates in etwa derselben prozentualen Gewichtsmenge verwendet. Die Untersuchungen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt und zeigten ein gutes Verhalten der mit der Schlichte behandelten Oberflächen. A size was prepared as in Example I, but 50 titanium dioxide was used in place of the calcium aluminate in approximately the same percentage by weight. The tests were carried out in the same way as in Example 1 and showed good behavior of the surfaces treated with the size.
55 In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, der Schlichte kleine Mengen Paraffinwachs zuzusetzen. Im allgemeinen sollte die Menge an zugesetztem Paraffinwachs zwischen 0,1 und 5,0 Teile pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung betragen. 55 In certain cases it may be desirable to add small amounts of paraffin wax to the size. In general, the amount of paraffin wax added should be between 0.1 and 5.0 parts per 100 parts by weight of the composition.
s s
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