DE1569117B1 - Thermosetting molding compound - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft hitzehärtbare Gemische ins- Formmaterial haben feste Kerne den Nachteil, daß besondere zur Herstellung von Gießformen für die ' -die Ausdehnung während des Gießens eine Riß-Verwendung in der Massenproduktion von Guß- bildung im Kern herbeiführen kann, die zu einer schalen und -kernen zum Gießen von Metall. Maserung des Gusses führt.The invention relates to thermosetting mixtures ins- molding material have the disadvantage that solid cores especially for making casting molds for the expansion during casting a crack use in the mass production of casting in the core can lead to a shells and cores for casting metal. Grain of the cast leads.
Bei der Herstellung von Metallguß werden allgemein 5 Es wurde jetzt gefunden, daß Gußschalen und Formen und Kerne aus einem körnigen, feuerfesten -kerne in viel kürzerer Zeit hergestellt werden können, Material verwendet, dessen Körner miteinander durch indem man zur Formherstellung ein Gemisch vereine wärmehärtendes, synthetisches Harzbindemittel wendet, das als Bindemittel ein phenolisches Novolakverbunden sind. Nach einem bekannten Verfahren harz mit einem hohen Anteil an 2,2'-Bindungen enthält, zur Herstellung solcher Gußschalen oder -kerne io Solche Harze können unter Verwendung löslicher wird ein fließfähiges Gemisch aus einem körnigen, Metallborate 2wertiger Metalle als Katalysatoren feuerfesten Material, gewöhnlich Sand, einem ge- ' hergestellt werdendIn the manufacture of metal castings are generally 5 It has now been found that casting shells and Molds and cores from a granular, refractory core can be made in a much shorter time, Material is used, the grains of which are combined with one another by combining a mixture to produce a shape utilizes a thermosetting synthetic resin binder which uses a phenolic novolak as a binder are. According to a known process contains resin with a high proportion of 2,2'-bonds, for the production of such casting shells or cores io Such resins can using soluble is a flowable mixture of a granular metal borate of bivalent metals as catalysts refractory material, usually sand, to be made one
pulverten phenolischen Novolakharz und einem Härter Um die Entmischung eines im Schalengußverf ahrenpowdered phenolic novolak resin and a hardener to demix a shell molding process
für das Novqlakharz, z. B, Hexamethylentetramin, verwendeten einfachen mechanischen Gemisches aus auf eine Schablone fallengelassen, die sich auf einer 15 diesem gepulverten Phenolharz und einem körnigen, Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Novo- feuerfesten Material zu vermeiden, ist es üblich, die lakharzes befindet. Durch das so erfolgende Schmelzen Körnchen des feuerfesten Materials mit dem Harz des Novolakharzes in dem Gebiet der erwärmten zu beschichten, indem man das feuerfeste, körnige Oberfläche werden die Sandteilchen in diesem Gebiet Material mit dem Harz vermengt, während dieses in verbunden. Überschüssiges Gemisch wird durch Um- 20 flüssigem Zustand ist. Der flüssige Zustand kann entkehren der Schablone entfernt und die erhaltene weder durch Anwendung einer Lösung des Harzes Schale durch Erwärmen in einem Ofen vor der Ent- in einem geeigneten Lösungsmittel oder durch Durchfernung der Schablone gehärtet. Dieses Verfahren führung des Beschichtungsprozesses bei erhöhten wird gewöhnlich als Schalengußverfahren bezeichnet. Temperaturen, bei welchen das Phenolharz flüssig ist, Um die bei Verwendung eines einfachen Gemisches 25 erzielt werden. Letzteres Verfahren wird bevorzugt, aus gepulvertem Harz und Sand auftretende Ent- da heißer Sand im allgemeinen leicht zugänglich ist mischung zu vermeiden, ist es üblich, die Sandkörner und die mit der Rückgewinnung des Lösungsmittels, mit dem Harzbindemittel zu überziehen und dieses Lösungsmittelverlusten, Feuersgefahr und Toxizität Gemisch im Schalengußverfahren zu verwenden. des Lösungsmittels verbundenen Nachteile vermiedenfor the Novqlak resin, e.g. B, hexamethylenetetramine, used simple mechanical mixtures dropped onto a stencil, which is based on a powdered phenolic resin and a granular, It is customary to avoid the temperature above the melting point of the Novo refractory material lakarzes is located. By thus melting granules of the refractory material with the resin of the novolak resin in the area of the heated to coat by removing the refractory, granular Surface, the sand particles in this area material are mixed with the resin while this is in tied together. Excess mixture is caused by the liquid state. The liquid state can escape the stencil is removed and the obtained neither by applying a solution of the resin Shell by heating in an oven before removing in a suitable solvent or by removal the stencil hardened. This procedure leads the coating process at increased is commonly referred to as a shell molding process. Temperatures at which the phenolic resin is liquid, To be achieved when using a simple mixture 25. The latter method is preferred, Entities arising from powdered resin and sand, since hot sand is generally easily accessible To avoid mixing, it is customary to remove the grains of sand and those with the recovery of the solvent, to coat with the resin binder and this solvent losses, fire hazard and toxicity To use the mixture in the shell casting process. the disadvantages associated with the solvent avoided
Das Schalengußverfahren hat den Vorteil, daß man 30 werden. Bei Verwendung eines reaktionsfähigen eine verhältnismäßig geringe Menge des Gemisches Harzes der beschriebenen Art besteht jedoch infolge zur Herstellung der Form benötigt und ferner, daß seiner Reaktionsfähigkeit die Gefahr, daß das Harz nach diesem Verfahren feine Einzelheiten der Schablone während der Beschichtung vorzeitig erhärtet. Diese reproduziert werden können. Doch hat das Schalen- Gefahr kann vermieden werden, indem man 1 bis 3°/0 gußverfahren den Nachteil, daß man zur Herstellung 35 "Wasser dem Gemisch aus Sand und Harz zugibt, jeder einzelnen fertigen Schale verhältnismäßig viel solbald eine anfängliche Beschichtung erzielt ist. Zeit benötigt. Während nämlich zur Herstellung einer Das zugesetzte Wasser verdampft während der Schicht durch Harz gebundenen Sandes auf der Beschichtung und ist nicht Bestandteil der hitze-Schablone nur etwa 15 bis 30 Sekunden erforderlich härtbaren Formmasse.The shell molding process has the advantage that you turn 30. When using a reactive resin of the type described, a relatively small amount of the mixture is required to produce the mold and, furthermore, that its reactivity entails the risk that fine details of the stencil will harden prematurely during the coating process. These can be reproduced. However, the shell has danger can be avoided by 1 to 3 ° / 0 casting the disadvantage that, to prepare 35 "Water is added to the mixture of sand and resin, each finished shell much an initial coating is achieved relatively solbald. The added water evaporates during the layer of resin-bound sand on the coating and is not part of the heat stencil, only about 15 to 30 seconds required hardenable molding compound.
sind, ist eine anschließende Ofenhärtung von etwa 40 Die hitzehärtbare Formmasse enthält das körnige, 70 bis 90 Sekunden Dauer nötig, und während dieser feuerfeste Material, entweder vermengt oder beZeit kann die Schablone nicht zur Herstellung weiterer schichtet mit einem phenolischen Novolakharz. Schalen verwendet werden. Zur Massenproduktion Gewöhnlich und vorzugsweise enthalten die erfin-is a subsequent oven hardening of about 40. The thermosetting molding compound contains the granular, 70 to 90 seconds duration is needed, and during this refractory material, either blended or timed The stencil cannot be used to produce further layers with a phenolic novolak resin. Bowls are used. For mass production Usually and preferably contain
von Gußschalen war es daher notwendig, eine größere dungsgemäßen Formmassen als körniges, feuerfestes Anzahl von Schablonen zu verwenden, was zu einer 45 Material Sand. Jedoch kann man auch den Sand teilbeträchtlichen Erhöhung der Betriebskosten führte. weise oder ganz durch ein anderes körniges, feuerfestes Zur Massenproduktion von Kernen ist ein neueres Material ersetzen. Geeignete derartige Substanzen sind Verfahrenunter der Bezeichnung »Heißkastenverfahren« z. B. Zirkon, Quarz und Aluminiumoxyd, bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein fließfähiges Die in den erfindungsgemäßen hitzehärtbaren Form-From casting shells it was therefore necessary to use a larger molding composition according to the invention than granular, refractory Number of stencils to use, resulting in a 45 material sand. However, you can also partially consider the sand Increase in operating costs. wise or entirely by another granular, refractory In order to mass-produce cores, a newer material has to be replaced. Suitable such substances are Process under the name "hot box process" z. B. zircon, quartz and aluminum oxide, known. In this process, a flowable die in the thermosetting mold according to the invention
Gemisch aus einem körnigen, feuerfesten Material 50 massen enthaltenen Novolakharze bestehen überwie- und einem Harbzindemittel, vorteilhaft mittels korn- gend aus Phenolkernen, die über die 2,2'-Stellungen im primierter Luft, in einen bei erhöhter Temperatur Ring miteinander verbunden sind. Das heißt die gehaltenen Kasten eingespeist. Bei diesem Ver- Phenolkerne sind in o-Stellung zu den phenolischen fahren erfolgt keine Nachhärtung in einem Ofen, Hydroxylgruppen über —CH2-Gruppen miteinander und die Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd- 55 verknüpft.Mixture of a granular, refractory material containing novolak resins consist predominantly and a resin binder, advantageously by means of granular phenol nuclei, which are connected to one another via the 2,2 'positions in the primed air in a ring at elevated temperature. That is, the held box is fed in. With this method, phenol nuclei are in the o-position to the phenolic ones, there is no post-curing in an oven, hydroxyl groups are linked to one another via —CH 2 groups and the use of a urea-formaldehyde 55 is linked.
Harzbindemittels ermöglicht es, den Kern aus dem Bisher wurden in der Gießerei Novolakharze verKasten in etwa 15 bis 30 Sekunden auszuwerfen. Das wendet, deren Bindungen zwischen den Phenolkernen Heißkastenverfahren hat jedoch den Nachteil, daß es sich in p-Stellung zur" phenolischen Hydroxylgruppe bisher zu seiner erfolgreichen Durchführung notwendig befanden (solche Novolakharze entstanden z. B. bei war, stickstoffhaltige Harze des Harnstoff-Formalde- 60 Verwendung von Oxalsäure als Katalysator) oder hyd-Typs zu verwenden. Bei der Verwendung von deren die Ringe verbindende Bindungen sich in einem nach diesem Verfahren mit diesen Bindemitteln her- Ring in p-Stellung und in einem anderen Ring in gestellten Kernen für die Erzeugung von knoten- o-Stellung befanden (solche Novolakharze entstanden förmigem Eisenguß treten jedoch Feinlunker auf. z. B. bei Verwendung von Schwefelsäure als Kataly-Ferner ist dieses Verfahren wegen der hohen Festigkeit 65 sator).Resin binder enables the core to be cast from the novolak resins previously used in the foundry eject in about 15 to 30 seconds. That turns their bonds between the phenolic nuclei However, the hot box process has the disadvantage that it is p-position to the "phenolic hydroxyl group." previously found necessary for its successful implementation (such novolak resins originated, for example, in was, nitrogen-containing resins of urea-formaldehyde- 60 using oxalic acid as a catalyst) or hyd type to use. When using the bonds connecting the rings into one after this process with these binders her ring in p-position and in another ring in Cores provided for the production of knot-o-position were located (such novolak resins were formed In the form of cast iron, however, pinholes occur. z. B. when using sulfuric acid as a catalyst This process is because of its high strength 65 sator).
des ungebrannten, zur Formherstellung verwendeten Phenolische Novolakharze, deren Kerne in o-Stel-of the unfired phenolic novolak resins used to make molds, the cores of which are in o-positions
Gemisches für die Herstellung von Kernschalen un- lung zu den phenolischen Hydroxylgruppen verbunden geeignet. Außer der erforderlichen größeren Menge sind und die deshalb überwiegend freie p-Stellungen zuMixture for the production of core shells connected to phenolic hydroxyl groups suitable. In addition to the required larger amount, and therefore mostly free p-positions are closed
den phenolischen Hydroxylgruppen aufweisen, können unter Verwendung von in o-Stellung dirigierenden Katalysatoren, z. B. Zinkborat, hergestellt werden. Andere verwendbare Katalysatoren zur Herstellung von Novolakharzen mit 2,2'-Bindungen sind Zinkacetat, Zinkbenzoat und Cadmiumacetat. Die Herstellung dieser Novolakharze ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Sie erfolgt nach üblichen Verfahren.have the phenolic hydroxyl groups, using catalysts directing in the o-position, z. B. zinc borate. Other useful catalysts in the manufacture of novolak resins with 2,2 'bonds are zinc acetate, zinc benzoate, and cadmium acetate. The making of this Novolak resins are not part of this invention. It takes place in accordance with the usual procedures.
Das Novolakharz wird vorzugsweise vorher fein vermählen, z. B. so weit, daß es ein Sieb von etwa 0,053 mm lichter Maschenweite passiert. Dann vermengt man es in geeigneter Weise mit dem feuerfesten körnigen Material, zusammen mit einer zum Härten des Harzes beim Erwärmen zumindest ausreichenden Menge Hexamethylentetramin.The novolak resin is preferably finely ground beforehand, e.g. B. so far that there is a sieve of about 0.053 mm clear mesh size happened. Then it is mixed with the refractory in a suitable manner granular material, together with one which is at least sufficient to harden the resin when heated Amount of hexamethylenetetramine.
Man kann jedoch auch das körnige, feuerfeste Material mit dem Harz nach bekannten Verfahren beschichten. Zum Beispiel kann man das feste Harz in eine Mischvorrichtung einspeisen, die das vorher auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Harzes erwärmte feuerfeste Material enthält und mischen. Anschließend kann man Wasser und hierauf ψ Hexamethylentetramin zugeben und das Mischen fortsetzen, bis die viskose Masse krümelig zu werden beginnt, wobei noch keine Härtungsreaktion eintritt.However, the granular, refractory material can also be coated with the resin by known methods. For example, the solid resin can be fed into a mixing device containing the refractory material previously heated to a temperature above the melting point of the resin and mixed. Then you can add water and then ψ hexamethylenetetramine and continue mixing until the viscous mass begins to become crumbly, whereby no hardening reaction occurs.
Die so hergestellten Gemische sind frei fließend, verbinden sich aber rasch, wenn sie in Kontakt mit einer erwärmten Oberfläche gebracht werden. Sie sind daher zur Herstellung von Kernschalen nach bekannten Verfahren geeignet, wonach das feuerfeste, mit dem harzartigen Bindemittel beschichtete oder vermengte Material in einen erwärmten Kasten eingespeist wird und in diesem verbleibt, bis das feuerfeste Material bis zur erforderlichen Tiefe verschmolzen ist, worauf man den Überschuß, d. h. das nicht verschmolzene Material, aus einer Höhlung des Kastens ausfließen läßt.The mixtures so produced are free flowing, but combine quickly when in contact with brought to a heated surface. They are therefore known for the production of core shells Process suitable, after which the refractory, coated with the resinous binder or mixed Material is fed into a heated box and remains in it until the refractory material is up is fused to the required depth, whereupon the excess, d. H. the non-fused material, can flow out of a cavity in the box.
Die in den Formmassen enthaltene Menge Harz beträgt etwa 2 bis etwa 6 Gewichtsprozent, auf das feuerfeste Material bezogen. Wurde vor der Herstellung der Formen das körnige, feuerfeste Material mit der phenolischen Novolakzubereitung beschichtet, so kann die verwendete Menge Novolakharz geringer sein, als wenn ein einfaches Gemisch aus feuerfestem MaterialThe amount of resin contained in the molding compounds is about 2 to about 6 percent by weight, based on the refractory Material related. Before making the molds, the granular, refractory material was mixed with the phenolic If the novolak preparation is coated, the amount of novolak resin used may be less than if a simple mixture of refractory material
»und gepulvertem Novolakharz verwendet wird. Wird daher eine Vorbeschichtung durchgeführt, so verwendet man vorzugsweise etwa 3 Gewichtsprozent und bei Anwendung eines einfachen Gemisches etwa 4,5 °/0 Novolakharz, auf das feuerfeste Material bezogen.»And powdered novolak resin is used. Is therefore carried out a pre-coating, so are preferably used about 3 percent by weight and of a simple mixture is about 4.5 ° / 0 novolac resin, based upon application to the refractory material.
Das Hexamethylentetramin wird vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis etwa 15 Gewichtsprozent, auf das Harz bezogen, verwendet. Doch können Mengen von etwa 7 bis etwa 20 Gewichtsprozent verwendet werden. Das zur Herstellung der Formen verwendete Gemisch kann auch andere Zusätze, z. B. Wachs, Glanzerz, Graphit u. ä., die als Formtrennmittel wirken, enthalten.The hexamethylenetetramine is preferably used in an amount of about 10 to about 15 percent by weight, based on the resin, used. However, amounts from about 7 to about 20 percent by weight can be used will. The mixture used to make the molds can also contain other additives, e.g. B. wax, Bright ore, graphite and the like, which act as mold release agents, contain.
4000 g tonfreier Quarzsand wurden in eine Mischvorrichtung für hohe Leistung gebracht, auf 130° C erwärmt und bei dieser Temperatur unter Mischen 120 g eines phenolischen Novolakharzes mit einer überwiegenden ο,ο-Struktur zusammen mit 3 g eines wachsartigen Formtrennmittels (Reaktionsprodukt aus Stearinsäure und Polyamid) zugegeben und 1,5 Minuten vermengt. Das Novolakharz war aus Phenol und Formaldehyd im Verhältnis 1 Mol Phenol zu 0,66 Mol4000 g of clay free quartz sand was placed in a high power mixer, heated to 130 ° C and at that temperature, with mixing, 120 grams of a phenolic novolak resin with a predominant one ο, ο structure together with 3 g of a waxy mold release agent (reaction product of stearic acid and polyamide) were added and mixed for 1.5 minutes. The novolak resin was made of phenol and formaldehyde in the ratio of 1 mole of phenol to 0.66 mole
Formaldehyd in Gegenwart von Zinkborat hergestellt worden. Anschließend wurden 48 g Wasser zugegeben und weitere 3 Minuten gemischt. Hierauf wurden 14,5 g Hexamethylentetramin und weitere 2 g des Formtrennmittels zugegeben. Nach weiteren 2 Minuten Mischen begann das Gemisch krümelig zu werden und wurde hierauf entleert, durch ein Sieb von 0,776 mm lichter Maschenweite gesiebt und in einem Kollergang 1 Minute vermählen, wobei man ein feines, frei fließendes Produkt erhielt.Formaldehyde has been produced in the presence of zinc borate. 48 g of water were then added and mixed for another 3 minutes. 14.5 g of hexamethylenetetramine and a further 2 g of des were then added Mold release agent added. After an additional 2 minutes of mixing, the mixture began to become crumbly and was then emptied, sieved through a sieve with a mesh size of 0.776 mm and in a pan mill Mill for 1 minute, a fine, free-flowing product being obtained.
Das Produkt wurde geprüft, indem man das Gemisch auf eine auf 200° C befindliche Oberfläche brachte und die Härtungszeit einer 6,35 mm dicken Schale bestimmte. The product was tested by looking at the mixture brought to a surface located at 200 ° C and determined the curing time of a 6.35 mm thick dish.
VergleichsbeispieleComparative examples
Zum Vergleich wurden unter den gleichen Bedingungen im übrigen vergleichbare Gemische geprüft, die jedoch Novolakharze enthielten, die unter Katalyse mit Oxalsäure hergestellt waren und überwiegend eine ρ,ρ-Struktur aufwiesen oder solche, die unter Katalyse mit Schwefelsäure hergestellt waren und überwiegend eine ο,ρ-Struktur aufwiesen. Die Ergebnisse zeigten, daß der erfindungsgemäß, wie in dem Beispiel beschrieben, hergestellte beschichtete Sand in etwa 25 Sekunden erhärtete, während die mit Novolakharzen, die unter Katalyse mit Oxalsäure bzw. mit Schwefelsäure hergestellt waren, beschichteten Sande in etwa 80 bzw. etwa 70 Sekunden erhärteten.For comparison, other comparable mixtures were tested under the same conditions, but these Contained novolak resins produced under catalysis with oxalic acid and predominantly one ρ, ρ-structure or those under catalysis were made with sulfuric acid and predominantly had an ο, ρ structure. The results showed that the coated sand produced according to the invention, as described in the example, is approximately 25 seconds hardened, while those with novolak resins, those under catalysis with oxalic acid or with sulfuric acid coated sands hardened in about 80 and about 70 seconds, respectively.
Im Gegensatz zu den bisher üblichen Formmassen benötigen die erfindungsgemäßen Massen bedeutend weniger Härtemittel zu ihrer Aushärtung. Die daraus hergestellten Gießformen und Kerne sind ferner wesentlich höher temperaturbeständig, und schließlich haben die entsprechenden Eisengießlinge nahezu keine Stiftlöcher auf ihrer Oberfläche.In contrast to the molding compositions customary to date, the compositions according to the invention require significant amounts less hardener to harden them. The molds and cores made therefrom are also essential higher temperature resistant, and finally the corresponding iron castings have almost none Pin holes on their surface.
Zum Beweis der beiden erstgenannten Vorteile seien folgende Versuche angeführt:To prove the first two advantages mentioned, the following experiments are given:
% Hexamin
auf 3,5%
Harzfest
stoffe 40
% Hexamine
to 3.5%
Resin-resistant
fabrics
prüfung bei einer
Temperatur des
Probekörpers vonTensile strength
examination at a
Temperature of
Specimen from
orthoverknüpftes
Phenolharztensile strenght
ortho-linked
Phenolic resin
stark)
Übliches
Phenol
harz(6.3 mm
strong)
Usual
phenol
resin
12,0
12,0
8,0
6,945
12.0
12.0
8.0
6.9
200°C
200° C
200° C20 ° C
200 ° C
200 ° C
200 ° C
126
118
84131
126
118
84
97
61
38120
97
61
38
Der Tabelle ist zu entnehmen, daß bei Verwendung von orthoverknüpftem Phenolharz bedeutend weniger Härtemittel erforderlich ist als bei einem normalen Phenolharz. Ferner geht daraus hervor, daß die Zugfestigkeit des aus den erfindungsgemäßen Formmassen hergestellten Materials bei erhöhter Temperatur bedeutend besser ist und schließlich auch in Abhängigkeit von der Temperatur bedeutend weniger stark abnimmt. The table shows that significantly less when using ortho-linked phenolic resin Hardener is required than a normal phenolic resin. It also shows that the tensile strength of the material produced from the molding compositions according to the invention significantly at elevated temperature is better and ultimately also decreases significantly less depending on the temperature.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1569117B1 true DE1569117B1 (en) | 1970-07-02 |
Family
ID=9731028
Family Applications (1)
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