Form- und Kernsandbindemittel Als Bindemittel für Sande zur Herstellung
von Gießkernen und Gießformen wurden bisher hauptsächlich trocknende und halbtrocknende
Öle, natürliche Harze, Peche, Destillationsrückstände verschiedenster Art, Stärke
und Dextrin und andere Leimstoffe, Abkömmlinge der Cellulose, anorganische hydraulische
Bindemittel, Ton u. dgl. sowie auch Ablaugen des Holzaufschlusses, letztere vielfach
nach entsprechender Vermischung und Abwandlung, verwendet. Diese Bindemittel werden
teilweise unverdünnt oder in Lösung oder Emulsion verarbeitet. Es gibt Bindemittel,
die mir Wasser verdünnbar sind, sich also in Wasser lösen, aber auch solche, die
nicht mit Wasser verträglich sind. Ferner gibt es Bindemittel, die schon an der
Luft durch Lufttrocknung dem Sand eine gewisse Festigkeit verleihen, andere aber,
die erst durch Einbrennen ihre Wirkung als Bindemittel zeigen. Meistens aber verlangen
die Bindemittel für ihre endgültige, den Gießbeanspruchungen standhaltende Erhärtung
eine mehr oder weniger hohe Erhitzung. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, als
Bindemittel und Schlichte für Metallgießformen und Kerne besonders hergestellte
und abgewandelte Phenolaldehvdkondensationsproduktegemeinsammit Graphit zu verwenden,
um nämlich die sonst üblichen Verkrustungen an der Oberfläche zu vermeiden. Es ist
weiter auch schon vorgeschlagen worden, den Formsand mit einer als Bindemittel wirkenden,
in der Hitze kondensierbaren organischen Verbindung, die unter der Einwirkung des
flüssigen Metalls verdampft, wie z. B. Alkvdharz,
zu vermischen.
Alle diese Kunstharze, die von ganz spezieller Natur und durch besondere Maßnahmen
in ihrer Konstitution verändert sind, verlangen jedoch zu ihrer Verarbeitungsfähigkeit
erhebliche Mengen anderer wertvoller Naturharze, Öle u. dgl. oder aber teure organische
Lösungsmittel oder aber ganz besondere Verarbeitungsmaßnahmen. Diese Kuns@härze
werden daher weniger als Formsandbindemittel verwendet als vielmehr zum Überzug
bereits fertiger Kerne, die mit Hilfe anderer Bindemittel hergestellt sind.Molding and core sand binders As binders for sands for production
of casting cores and casting molds have so far been mainly drying and semi-drying
Oils, natural resins, pitch, distillation residues of various kinds, starches
and dextrin and other glue substances, derivatives of cellulose, inorganic hydraulic
Binding agents, clay and the like as well as leaching of the wood digestion, the latter in many cases
used after appropriate mixing and modification. These binders will be
partially undiluted or processed in solution or emulsion. There are binders
that can be diluted with water, i.e. dissolve in water, but also those that
are not compatible with water. There are also binders that are already part of the
Air gives the sand a certain strength by air drying, but others,
which only show their effect as binders when they are burned in. Most of the time, however, require
the binding agents for their final hardening withstanding the casting stresses
a more or less high level of heating. It has also been suggested as a
Binders and sizes for metal casting molds and cores specially produced
and modified phenol aldehyde condensation products together with graphite,
namely to avoid the usual incrustations on the surface. It is
has also already been proposed to use the molding sand with a binding agent,
organic compound condensable in heat, which under the action of the
liquid metal evaporates, such as. B. Alkvdharz,
to mix.
All of these synthetic resins are of a very special nature and by special measures
are changed in their constitution, however, require their processing ability
considerable amounts of other valuable natural resins, oils and the like, or expensive organic ones
Solvents or very special processing measures. These Kuns @ härze
are therefore used less as molding sand binders than for coatings
already finished cores made with the help of other binders.
Es würde nun gefunden, daß sich als Bindemittel zur Herstellung von
Kernen und Formen für Gießereizwecke Mischkondensätionsprodükte aus Carbamiden,
z. !B. Harnstoff, und Ketonen, z. B. Methyläthylketon mit Aldehyden, vor allem Formaldehyd;
eignen, wenn die- Kondensation, die zu diesen Stoffen führt, auf eine Art und Weise
durchgeführt wird, daß die eingesetzten Komponenten vollständig verharzt werden.
Diese Reaktionsfähigkeit wird besonders mit Hilfe von organischen Basen und Alkalien,
aber auch unter Umständen durch anorganische öder organische Säuren erreicht: Die
erhältlichen Mschkondensationsprodukte besitzen die hervorragende Eigenschaft, leicht
wasserlöslich zu sein, so daß sie in beliebigem Umfang mit Wasser verdünnt werden
können. Aus diesen wäßrigen Lösungen, die übrigens praktisch in beliebiger Konzentration
herzustellen sind; wobei bei einer beliebigen Konzentration je nach der Höhe des
Kondensationsgrades die Viskosität verschieden groß ist, entstehen beim Erhitzen
allein oder in Gemischen mit Sanden oder anderen Formmassen hydrophobe Kolloide
von erheblicher Elastizität, Haftfähigkeit, Zähigkeit und Festigkeit. Selbstverständlich
können diese wasserlöslichen Mischkondensationsprodukte auch mit anderen wasserlöslichen
Bindemitteln vereint als Formsandbindemittel angewendet werden. Sie können aber
auch mit nichtwasserlöslichen Bindestoffen, beispielsweise natürlichen Harzen, anderen
Kunstharzen, Pechen sowie anorganischen hydraulischen Bindemitteln gemeinsam verarbeitet
werden, wobei unter Umständen ihre gemeinsame Verarbeitung in Form: von Emulsionen
möglich ist. Eine erhebliche Erleichterung der Anwendung dieser neuen Mischkondensationsprodukte
bringt ihre gute Wasserlöslichkeit mit sich, die beispielsweise die Vermischung
mit Zellstoffablaugen natürlicher oder veredelter Art erlaubt. Die neuen Mischkondensationsprodukte
können natürlich auch in anderen Lösungen als in Wasser verwendet werden. Diese
Zusätze und ihre Verarbeitungsform richten sich naturgemäß nach den vorliegenden
Verhältnissen. Die Menge des jeweils zuzusetzenden Bindemittels zum Formsand richtet
sich nach den gestellten Aufgaben. Durchschnittlich genügen 2 bis 3 % einer wäßrigen
40'/0-Lösung dieser erfindungsgemäß vorgeschlagenen Mischköndensationsharze, bezögen
auf die angewendete :Sandmenge, um eine technisch ausreichende Bruchfestigkeit der
Gießkerne zu erzielen, die sogar noch über der mit gleicher Menge trocknender Öle
erzielbaren Festigkeit liegt. Natürlich können von Fall zu Fall zur Erhöhung der
Geschmeidigkeit oder zur Erhöhung der Grünfestigkeit oder zur Verringerung des Austrocknens
Zusätze anderer geeigneter Stoffe gemacht werden. Die Verarbeitung der neuen Kernbindemittel
geschieht in bekannter Weise und kann sowohl in neutralem, alkalischem öder saurem
Zustand erfolgen. Zur Erreichung der nötigen Härte und Widerstandsfähigkeit ist
es erforderlich, daß diese Kunstharze auf übliche Weise auf r30 bis 20o° C erhitzt
werden. Die mit diesen neuen Bindemitteln hergestellten Gießkerne und Gießformen
besitzen nach dem Einbrennen selbst bei geringen Zusätzen sehr hohe Bruchfestigkeit,
große Härte und gute Kantenfestigkeit: Die erzielbaren Ergebnisse sind mit trockenen
Ölen vergleichbar. Es ist natürlich auch möglich, diese Bindemittel gemeinsam mit
anderen Stoffen zu verarbeiten, die nach ihrer Erhitzung ebenfalls hydrophob werden,
die Kerne also wasserfest machen. .Die neuen Mischkondensationsprodukte können nicht
nur als Bindemittel für den Sand benutzt werden; sondern ihre Lösungen können mit
gutem Erfolg auch zur Oberflächenbehandlung von Kernen dienen. Man erzielt mit ihnen
nach entsprechender Härtung sehr glatte und wasserbeständige Anstriche.It has now been found to be useful as a binder in the manufacture of
Cores and molds for foundry purposes mixed condensation products made of carbamides,
z. ! B. Urea, and ketones, e.g. B. methyl ethyl ketone with aldehydes, especially formaldehyde;
suitable if the condensation that leads to these substances in some way
is carried out that the components used are completely resinified.
This reactivity is particularly enhanced with the help of organic bases and alkalis,
but also achieved under certain circumstances by inorganic or organic acids: The
available Mschkondensationsprodukte have the excellent property of being light
to be water soluble so that they can be diluted with water to any extent
can. From these aqueous solutions, which incidentally practically in any concentration
are to be produced; being at any concentration depending on the level of the
The degree of condensation, the viscosity of which is different, arise on heating
Alone or in mixtures with sands or other molding compounds, hydrophobic colloids
of considerable elasticity, adhesiveness, toughness and strength. Of course
these water-soluble mixed condensation products can also be used with other water-soluble ones
Binders combined can be used as molding sand binders. But you can
also with non-water-soluble binders, for example natural resins, others
Synthetic resins, pitches and inorganic hydraulic binders processed together
under certain circumstances, their joint processing in the form of emulsions
is possible. This makes the use of these new co-condensation products much easier
brings their good water solubility with it, for example the mixing
with pulp waste of a natural or refined type allowed. The new mixed condensation products
can of course also be used in solutions other than water. These
Additives and their form of processing are of course based on the present
Circumstances. The amount of binding agent to be added in each case is directed towards the molding sand
according to the tasks set. On average, 2 to 3% of an aqueous one is sufficient
40 '/ 0 solution of these mixed condensation resins proposed according to the invention
on the applied: amount of sand in order to achieve a technically sufficient breaking strength of the
Achieve casting cores that are even higher than that with the same amount of drying oils
achievable strength lies. Of course, from case to case you can increase the
Suppleness or to increase the green strength or to reduce dehydration
Additions of other suitable substances are made. The processing of the new core binders
happens in a known manner and can be used in neutral, alkaline or acidic
State. To achieve the necessary hardness and resistance is
it is necessary that these synthetic resins are heated to between 30 and 20 ° C in the usual way
will. The foundry cores and molds made with these new binders
have a very high breaking strength after stoving even with small additives,
Great hardness and good edge strength: The achievable results are with dry
Comparable to oils. It is of course also possible to use these binders together
to process other substances that also become hydrophobic after being heated,
So make the kernels waterproof. .The new mixed condensation products cannot
can only be used as a binding agent for the sand; but your solutions can come with
can also be used successfully for the surface treatment of cores. One achieves with them
very smooth and water-resistant coatings after appropriate hardening.
.Die Herstellung der erfindungsgemäß als Bindemittel vorgeschlagenen
Mischkondensationsprodukte ist verhältnismäßig einfach und kann auf die bei der
Kunstharzherstellung übliche Weise durchgeführt werden. Es konnte nachgewiesen werden,
daß bei diesen Umsetzungen die Ketone nicht die Rolle als äldehydische Komponente
übernehmen, sondern vielmehr mit dem Carbämid zusammen zum Umsatz mit den Aldehyden
kommen. Gegenüber den reinen Carbamidaldehydkondensationsprodükten zeichnen sich
diese Kunstharze auch bei niedrigem Umsetzungsverhältnis des Cärbamids mit dem Aldehyd
durch gute Wasser- bzw. Klarlöslichkeit, hohe Lagerbeständigkeit in neutralem oder
alkalischem Zustand sowie übrigens durch erheblich höhere Festigkeit aus. Die Mengenverhältnisse
der genannten Kondensationskomponenten können je nach den Bedürfnissen verschieden
sein. Es ist auch möglich, die Mischkondensation in Gegenwart anderer mit Aldehyden
oder anderer mit Ketonen in Hinsicht auf Verharzung reagierbarer Stoffe, z. B. aromatischer
verharzbarer Oxyverbindungen, Dicyandiamid, Triazine, durchzuführen. , Beispiel
z Zunächst wird eine Harzlösung wie folgt hergestellt: 7209 Methyläthylketon,
60o g Harnstoff werden unter Wirkung von 140 ccm Tributylamin mit 3000 g 3o°/aigem
Formaldehyd unter vermindertem Druck bei 7o bis 9o° C ro bis 2o Stunden kondensiert,
bis praktisch vollständiger Umsatz erreicht ist und das Gemisch dickflüssig geworden
ist. Alsdann wird unter vermindertem Druck Wasser abdestilliert. Hierbei gehen Spurenanderer
Stoffe mit dem Wasser über. Die Eindampfung der FIarzmasse erfolgt auf diese Weise
bei einer Temperatur
von go bis ioo° C. Es entsteht so ein in der
Wärme zähflüssiges, in der Kälte jedoch springhartes klares Harz, das einen pH-Wert
von 7 bis 7,5 besitzt und sich beim Erwärmen mit Wasser in diesem leicht löst, also
beliebig verdünnt werden kann.The production of the mixed condensation products proposed according to the invention as binders is relatively simple and can be carried out in the manner customary in synthetic resin production. It has been shown that in these reactions the ketones do not take on the role of aldehydic components, but rather, together with the carbamide, react with the aldehydes. Compared to the pure carbamide aldehyde condensation products, these synthetic resins are characterized by good water or clear solubility, high storage stability in neutral or alkaline state and, by the way, by considerably higher strength, even with a low conversion ratio of the carbamide with the aldehyde. The proportions of the condensation components mentioned can vary depending on requirements. It is also possible to use the co-condensation in the presence of others with aldehydes or other substances that react with ketones with regard to resinification, e.g. B. aromatic resinifiable oxy compounds, dicyandiamide, triazines to perform. , Example z First, a resin solution is prepared as follows: 7209 methyl ethyl ketone, 60o g of urea are condensed under the action of 140 ccm of tributylamine with 3000 g of 3o ° / aigem formaldehyde under reduced pressure at 7o to 9o ° C ro for up to 20 hours until practically more completely Conversion has been reached and the mixture has become thick. Then water is distilled off under reduced pressure. Traces of other substances are transferred with the water. The evaporation of the resin mass takes place in this way at a temperature of 0 to 100 ° C. This creates a resin that is viscous when heated, but hard as a rock when cold, which has a pH value of 7 to 7.5 and which resists when Warming with water dissolves in this easily, so it can be diluted as desired.
5 Gewichtsteile einer q:oo/oigen wäßrigen neutralen Lösung des obigen
Mischkondensationsproduktes, die bei gewöhnlicher Temperatur die Konsistenz. eines
niedrigviskosen Standöles besitzt und stark klebrig ist, werden mit 95 Gewichtsteilen
Monsheimer .Sand innig vermischt. Die Formmasse besitzt gute Plastizität und läßt
sich gut formen. Die mit dieser Mischung hergestellten Kerne werden dann 11/z Stunden
bei i50° C oder i Stunde bei 200° C im Ofen getrocknet und gehärtet. Die Prüfung
der aus dieser Formsandmischung hergestellten Kerne ergibt eine genügende Grünfestigkeit
und eine Bruchfestigkeit von ioo kg/qcm. Die Kerne besitzen nach dem Trocknen eine
vorzügliche Wasserbeständigkeit. Dieselbe kann noch verbessert werden, wenn das
Bindemittel mit einem PH-Wert kleiner als 7 eingesetzt wird.5 parts by weight of a q: o / o aqueous neutral solution of the above mixed condensation product, which has the consistency at ordinary temperature. of a low-viscosity stand oil and is very sticky, are intimately mixed with 95 parts by weight of Monsheimer sand. The molding compound has good plasticity and is easy to shape. The cores produced with this mixture are then dried and hardened in the oven for 11/2 hours at 150 ° C or 1 hour at 200 ° C. The test of the cores produced from this molding sand mixture shows sufficient green strength and a breaking strength of 100 kg / square cm. After drying, the cores have excellent water resistance. The same can be improved if the binder with a pH value of less than 7 is used.
Beispiele Zur Herstellung des Kondensationsproduktes werden 720g Methyläthylketon,
d.oo g Harnstoff, 310 g Phenol mit 3000 g wäßrigem 3oo/oigem Formaldehyd
mittels ioo ccm Triäthylamin, wie in Beispiel i beschrieben, umgesetzt. Das anfallende,
zähe, klare und in Wasser leicht lösliche und beliebig verdünnbare, stabile, haltbare
Harz wird auf eine 5oo/oige wäßrige Lösung verdünnt, die als Kernbindemittel dient.EXAMPLES To prepare the condensation product, 720 g of methyl ethyl ketone, d.oo g of urea, 310 g of phenol are reacted with 3000 g of aqueous 300% formaldehyde using 100 cc of triethylamine, as described in Example i. The resulting, tough, clear and easily water-soluble and freely dilutable, stable, durable resin is diluted to a 500% aqueous solution which serves as a core binder.
q. Gewichtsteile dieserHarzlösung und 2 Gewichtsteile eines Bindemittels,
bestehend aus basischen Kondensationsprodukten von Ligninsulfonsäuren mit Aldehyden
sowie i Gewichtsteil Stearinpech werden mit 8o Gewichtsteilen trockenem Quarzsand
und 13 Gewichtsteilen feuchtem Formsand innig vermischt. Die fertige Sandmischung
stellt einen gut plastischen Kernsand dar, der in bezug auf das Stehvermögen der
Kerne die größten Anforderungen erfüllt und auch keine störenden Austrocknungserscheinungen
zeigt. Er wird dann auf die übliche Weise zu Kernen verarbeitet, und die Kerne werden
anschließend bei 150 bis 200° C -im Ofen getrocknet, wodurch sie fest und
widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit werden. Die Bruchfestigkeit beträgt 8o bis i20
kg/qcm. Dieses Mischkondensationsharz kann in wäßriger Lösung als Anspritzöl verwendet
werden.q. Parts by weight of this resin solution and 2 parts by weight of a binder consisting of basic condensation products of ligninsulphonic acids with aldehydes and 1 part by weight of stearic pitch are intimately mixed with 80 parts by weight of dry quartz sand and 13 parts by weight of moist molding sand. The finished sand mixture is a plastic core sand which meets the greatest requirements with regard to the stamina of the cores and also shows no disruptive signs of drying out. It is then processed into cores in the usual way, and the cores are then oven-dried at 150 to 200 ° C, which makes them firm and resistant to moisture. The breaking strength is 80 to 20 kg / sq cm. This co-condensation resin can be used as an injection oil in an aqueous solution.
B,eispiel3 Die Herstellung des Bindemittels geschieht auf folgende
Weise: Soo g Methyläthylketon, 22o g Aceton, Soo g Harnstoff, 200 g Dicyandiamid
sowie 3000g Formaldehyd, 3oo/oig, werden mittels 100 ccm io-n-Kalilauge,
wie im Beispiel i beschrieben, kondensiert. Die Entfernung des Wassers wird wieder
unter Vakuum vorgenommen, jedoch wird, wenn der größte Teil des Wassers übergegangen
ist, zu der Mischung eine Lösung von i io g Zitronensäure in ioo ccm Wasser zugefügt.
Dann wird noch einige Zeit bei 70° gereift und alsdann die Eindampfung auf übliche
Weise vervollständigt. Das sich bildende Mischkondensationsharz wird auf eine 5oo/oige
Lösung verdünnt, die als Kernbindemittel dient.B, ebeispiel3 The binder is prepared in the following way: Soo g of methyl ethyl ketone, 22o g of acetone, Soo g of urea, 200 g of dicyandiamide and 3000g of formaldehyde, 300 per cent, are added using 100 ccm of io-n potassium hydroxide solution, as described in Example i , condensed. The water is removed again under vacuum, but when most of the water has passed over, a solution of 10 g citric acid in 100 cc water is added to the mixture. It is then matured for some time at 70 ° and then the evaporation is completed in the usual way. The co-condensation resin that forms is diluted to a 50% solution, which serves as a core binder.
Gewichtsteile dieser Harzlösung werden mit 96 Gewichtsteilen
Monsheimer Sand vermischt und die daraus hergestellten Kerne im Ofen bei 20o° C
getrocknet. Die Kerne besitzen eine Bruchfestigkeit von 70 bis go kg/qcm.
Sie besitzen .die gleiche Güte wie Kerne mit trocknenden Ölen als Binder.Parts by weight of this resin solution are mixed with 96 parts by weight of Monsheimer sand and the cores produced therefrom are dried in an oven at 20 ° C. The cores have a breaking strength of 70 to 10 kg / qcm. They have the same quality as kernels with drying oils as binders.