DE3339174C2

DE3339174C2 -

Info

Publication number: DE3339174C2
Application number: DE19833339174
Authority: DE
Inventors: Klaus 4460 Nordhorn De Plumbaum; Michel Adrianus De Ruurlo Nl Ruyter
Original assignee: Schuiling Metall Chemie Bv Hengelo Nl
Current assignee: Schuiling Metall Chemie Bv Hengelo Nl
Priority date: 1983-10-28
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1987-07-16
Anticipated expiration: 2003-10-29
Also published as: DE3339174C3; DE3339174A1

Description

Die Erfindung betrifft ein kalthärtbares Bindemittel auf Polyurethan- Basis für Gießereizwecke mit verbesserten Gebrauchseigenschaften, insbesondere für die Herstellung von Formen und Kernen.

Es ist bekannt, Formstoffbindemittel auf Polyurethan-Basis in Gießereien einzusetzen. Derartige Bindemittel bieten viele technische und wirtschaftliche Vorteile, besonders bei der Serienherstellung von Formen und Kernen. Als besondere Vorzüge gelten:
sehr gute Formbarkeitseigenschaften der Formmassen; die Möglichkeit, den gesamten Form- und Härtevorgang maschinell und automatisch mit kurzen Taktzeiten bei Raumtemperatur durchzuführen; hohe Maßgenauigkeit und Festigkeit der gehärteten Formen und Kerne.

Bekannte Bindemittel auf Polyurethan-Basis für Gießereizwecke bestehen üblicherweise aus mehreren, vor dem Einsatz getrennt gehaltenen Komponenten:

Komponente A- Phenolharzlösung (Polyol) Komponente B- Härterlösung (Polyisocyanat) Komponente C- Katalysator

In manchen Fällen kann die Phenolharzlösung (Komponente A) bereits mit dem Katalysator (Komponente C) vorgemischt sein.

Die Herstellung einer Formmasse und deren weitere Verarbeitung erfolgt üblicherweise dadurch, daß ein geeigneter Sand, wie reiner Quarzsand einer bestimmten Körnung, mit einer abgemessenen Menge der Komponente A und der Komponente B in speziell hierfür vorgesehenen Mischmaschinen möglichst homogen vermischt wird. Die homogene Mischung wird in Formkästen oder Kernkästen gefüllt und verdichtet. Durch die verdichtete Formmasse wird Katalysatorgas geblasen, wodurch die Formmasse in sehr kurzer Zeit erhärtet. Modell und Kernkästen werden entfernt und die gefertigten Formteile können sofort weiter verarbeitet werden. Wird mit einem flüssigen Katalysator gearbeitet, wird dieser bereits bei der Zubereitung der Formmasse zusammen mit den Komponenten A und B in den Sand eingemischt. Art und Menge des flüssigen Katalysators bestimmen die Härtegeschwindigkeit. Die Formmasse wird in Form- oder Kernkästen gefüllt und verdichtet und dem Härtevorgang überlassen. Die gehärteten Formstücke können in üblicher Weise weiterverarbeitet werden.

Aus US-PS 34 29 848 und 39 05 934 sind Polyurethan-Bindemittel für Gießereizwecke bekannt, die als Polyol ein wasserfreies Phenol- Formaldehyd-Harz, wie Harze vom Benzyläther-Typ, ein oder mehrere Polyisocyanate, Kombinationen von polaren und apolaren Lösungsmitteln zusammen mit Dialkylphthalatestern sowie als Haftvermittler ein Silan enthalten. Als Härtungskatalysatoren werden tertiäre Amine oder ein Metallion genannt.

An Gießerei-Formmassen und daraus hergestellte Formen und Kerne werden hohe technische Anforderungen gestellt. So ist zum Beispiel ein guter Zerfall der Formen und Kerne nach dem Gießen der Gußstücke wichtig, damit die Gußstücke leicht aus der Gußform entfernt werden können und der Aufwand für das Reinigen der Gußstücke so gering wie möglich gehalten wird. Ein guter Kernzerfall ist insbesondere dann wichtig, wenn die Wärmebeanspruchung der Formen und Kerne durch das Gießen auf Grund einer niedrigen Schmelztemperatur des Gießmetalls (z. B. Aluminium und seine Legierungen) oder der geometrischen Gestalt der Gußstücke (niedriges Metall/Formsand-Verhältnis) gering ist. Man hat auch schon im Stand der Technik versucht, einen besseren Kernzerfall nach dem Gießen durch einen teilweisen oder vollständigen Ersatz der bekannten Polyole aus Phenol-Formaldehyd-Kondensationsharz durch andere Polyole im Polyurethan-Formstoffbindemittel zu erreichen.

So enthält die aus DE-OS 22 51 888 bekannte Masse für Gießereizwecke als zwingende Komponenten: organisches Polyisocyanat; ein wasserfreies, in organischen Lösungsmitteln lösliches Harz, wie Phenol-Aldehyd-Kondensationsprodukt, Furfurylalkohol- Aldehyd-Kondensationsprodukt oder oxalkylierte Bisphenole; phenolische Verbindung, wie Bisphenole, die mehr als eine OH-Gruppe pro Benzolring enthalten können.

Das aus DE-OS 25 23 614 bekannte Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einer mittels tertiärem Amin härtbaren Mischung aus Sand, polymerem Binder und Lösungsmittel sieht einen Zusatz von 0,5 bis 3 Gew.-% eines Lösungsmittels bestimmter hoher Verdampfungsgeschwindigkeit vor, während das Polymer aus Polyisocyanat und einem Phenolderivat, wie zwei- und dreiwertigen Phenolen, gebildet sein kann.

In US-PS 42 09 428 wird eine Gießereiformmasse beschrieben, deren Bindemittel Polyisocyanat, ein polyfunktionelles Phenol, wie Bisphenol A, und ein aliphatisches Polyol, das mehr als zwei Hydroxylgruppen pro Molekül aufweist, enthält, wobei der Anteil des aliphatischen Polyols 5 bis 7 Gew.-% des polyfunktionellen Phenols beträgt.

Das aus DE-OS 29 23 840 bekannte kaltaushärtende Formstoff-Bindemittel auf Polyurethan-Basis enthält als Polyol ein monomeres ein- bis dreikerniges Phenol mit mindestens zwei phenolischen OH-Gruppen pro Molekül, welches in einer Konzentration von 5 bis 15 Gew.-% an OH-Gruppen in einem polaren, hochsiedenden, in Bezug auf die Urethan-Bildung inerten Lösungsmittel mit einem δ _h-Wert von mindestens 3,5 gelöst ist (δ _h-Wert bezeichnet die Fähigkeit eines Lösungsmittels zur Bildung von Wasserstoffbrücken).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kalthärtbares Bindemittel auf Polyurethan-Basis für Gießereizwecke zu schaffen, das wesentlich verbesserte Gebrauchseigenschaften besitzt. Die Verbesserungen beziehen sich auf das Bindemittel selbst, auf die Verarbeitungseigenschaften der damit hergestellten Formmassen und die technologischen Eigenschaften der hieraus gefertigten Formen und Kerne.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem kalthärtbaren Bindemittel auf Polyurethan-Basis für Gießerei-Formstoffmischungen, bestehend aus phenolischer Polyol-Komponente, Polyisocyanat, organischen Lösungsmitteln, Katalysator sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen. Bei einem Bindemittel der genannten Art besteht die Erfindung darin, daß das Polyol aus einem Gemisch von 1,3-Dihydroxi-benzol, Dihydroxi-diphenyl, Trihydroxi-diphenyl und Reaktionsprodukten aus der Kondensation von Dihydroxi-diphenyl und Trihydroxi-diphenyl mit 1,3-Dihydroxi-benzol besteht oder das Polyol ein solches Gemisch enthält.

Sofern das Polyol des erfindungsgemäßen Bindemittels nur teilweise aus dem Gemisch der vorgenannten hydroxylischen Verbindungen besteht, sind daneben noch Polyole enthalten, die bei der Herstellung von Polyurethanen üblich sind, wie Alkandiole, Alkantriole, Pentaerythrit.

Das phenolische Polyolgemisch besteht aus 1 bis 15% 1,3-Dihydroxi- benzol, 10 bis 25% Dihydroxi-diphenyl, 20 bis 40% Trihydroxi- diphenyl, Rest Reaktionsprodukte aus der Kondensation von Dihydroxi- diphenyl und Trihydroxi-diphenyl mit 1,3-Dihydroxi-benzol.

Dabei beträgt der Anteil des Polyolgemisches im Bindemittel 5 bis 25%. Vorzugsweise ist es in einer Menge von 10 bis 20% und insbesondere in einer Menge von 15% hierin enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Polyol bei Raumtemperatur in fester Form vor mit einem spezifischen Gewicht von 1,3 g/ml und einer Hydroxylzahl von 600 bis 800 mg KOH/g.

Als Polyisocyanate können aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Polyisocyanate oder deren Mischungen verwendet werden, wobei pro Molekül mindestens zwei Isocyanatgruppen vorhanden sein müssen und das Polyisocyanat bis zu 5 oder mehr Isocyanatgruppen im Molekül enthalten kann, beispielsweise Diphenylmethandiisocyanat, Triphenylmethantriisocyanat, Toluylendiisocyanat, Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanat. Vorzugsweise werden handelsübliche 4,4′-Diphenylmethandiisocyanate mit einem Gehalt an höherfunktionellen Isocyanaten in dem Bindemittel gemäß Erfindung verwendet. Der Anteil des Isocyanats im Bindemittel der Erfindung beträgt 25 bis 45%.

Das erfindungsgemäße Bindemittel auf Polyurethan-Basis enthält Lösungsmittel polaren sowie unpolaren Typs.

Polare Lösungsmittel, die hierfür geeignet sind, müssen folgende Eigenschaften besitzen: gutes Lösevermögen für das Polyolgemisch; ausreichendes Lösevermögen für den Katalysator; Mischbarkeit mit Polyisocyanaten, die gegebenenfalls mit apolaren Lösungsmitteln verdünnt sein können; geringe Flüchtigkeit (Siedepunkt über 150°C). Alkohole, Ester, Säureamide, Aldehyde, Ketone, Äther oder Lactone können diese Bedingungen erfüllen und können daher verwendet werden. Bevorzugte polare Lösungsmittel sind Butyl-diglykol, Äthyl-diglykol-Acetat, Isophoron, Dimethyldiglykoläther oder γ-Butyro-lacton.

An das unpolare Kohlenwasserstofflösungsmittel werden folgende Anforderungen gestellt: gutes Lösevermögen für das Polyisocyanat; ausreichende Verträglichkeit mit dem polaren Lösungsmittel; geringe Flüchtigkeit (Siedepunkt über 150°C).

Als unpolare Kohlenwasserstofflösungsmittel eignen sich aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder Mischungen hiervon. Bevorzugt wird ein aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit einem Aromatengehalt von etwa 99% und einem Siedebereich von 165-179°C.

Ein weiterer Bestandteil des erfindungsgemäßen Bindemittels auf Polyurethan-Basis ist ein Benzol-dicarbonsäureester, wie Ester der Phthalsäure, Isophthalsäure oder Terephthalsäure mit einwertigen Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen im Molekül, insbesondere Dioctylphthalat.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Bindemittel in an sich bekannter Weise als Haftverbesserer ein Silan enthalten. Geeignete Silane besitzen die allgemeine Formel

(R₂O)₃-SiR₁,

worin R₁ ein Alkylradikal oder ein alkoxysubstituiertes, isocyanatsubstituiertes oder ein alkylaminosubstituiertes Alkylradikal ist, in welchem die Alkylgruppe 1 bis 15 C-Atome besitzt. R₂ ist ein Kohlenwasserstoffradikal. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bindemittels auf Polyurethan-Basis enthalten
N-beta (Aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxy-silan oder gamma- Glycidoxy-propyltrimethoxy-silan.

Die Härtung des erfindungsgemäßen Polyurethan-Bindemittels wird durch flüssige oder gasförmige Katalysatoren bewirkt. Die Katalysatoren sind Basen mit einem pKb-Wert von 4 bis 13 und/oder metallorganische Verbindungen, die Metallionen bilden, wie Dibutylzinndilaurat. Bevorzugt sind tertiäre Amine.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat das Bindemittel auf Polyurethan-Basis folgende Zusammensetzung:

5-25,0 Gew.-%Polyolgemisch bestehend aus 1 bis 15% 1,3-Dihydroxi-benzol, 10 bis 25% Dihydroxi-diphenyl, 20 bis 40% Trihydroxi-diphenyl, Rest Reaktionsprodukte aus der Kondensation von Dihydroxi und Trihydroxi-diphenylen mit 1,3-Dihydroxi-benzol; 5-25,0 Gew.-%polares Lösungsmittel 5-20,0 Gew.-%apolares Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel 0-20,0 Gew.-%Benzoldicarbonsäureester 25-45,0 Gew.-%Polyisocyanat 0- 0,2 Gew.-%Silan.

Im erfindungsgemäßen Polyurethan-Bindemittel ist das Verhältnis der Anteile Polyolgemisch zu Anteilen Polyisocyanat so abgestimmt, daß das Molverhältnis Hydroxyl-Gruppen zu Isocyanatgruppen 1 : 0,8 bis 1 : 1,5 beträgt.

In seiner bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Bindemittel auf Polyurethan-Basis in drei getrennten Komponenten bereitgestellt. Die Komponente I, die Polyolkomponente, enthält das Polyolgemisch - bestehend aus 1,3-Dihydroxi-benzol, Dihydroxi-diphenyl, Trihydroxi-diphenyl, Reaktionsprodukte aus der Kondensation von Dihydroxi- und Trihydroxi-diphenylen mit 1,3-Dihydroxi-benzol - gelöst in einem Lösungsmittelgemisch, welches polares Lösungsmittel und apolares Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel enthält. In der Polyollösung kann ferner ein Benzoldicarbonsäureester und ein Silan gelöst sein. Die Komponente II, die Polyisocyanat-Komponente, enthält das Polyisocyanat in apolarem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel. In der Polyisocyanat-Lösung kann ferner ein Benzoldicarbonsäureester und/oder ein Silan gelöst sein. Die Komponente III, der Katalysator, enthält den Katalysator entweder als solchen oder in Lösung. Die Haltbarkeit der drei getrennt bereitgestellten Komponenten in der geschlossenen Verpackung ist praktisch unbegrenzt.

Zur Herstellung einer Formmasse unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bindemittels auf Polyurethan-Basis wird in einer geeigneten Mischvorrichtung (Zwangsmischer) eine abgemessene Menge körnigen, trockenen Stoffes, wie zum Beispiel Quarzsand, Chromitsand oder Mischungen dieser Sande, mit abgemessenen Mengen an Komponente I (Polyol-Lösung) und Komponente II (Polyisocyanatlösung) sorgfältig homogen vermischt. Wenn eine Selbsthärtung der Formmasse nach einer vorbestimmten Zeit beabsichtigt ist, wird die Komponente III als flüssige Katalysator-Lösung in abgemessener Menge zusammen mit der Komponente I in den körnigen Stoff eingemischt. Es ist auch möglich, die Komponente I vorzukatalysieren, das heißt, es werden abgemessene Mengen Komponente I und Komponente III vorgemischt, und diese Vormischung wird dem körnigen Stoff zugefügt. Die Formmasse, enthaltend den körnigen Stoff, Komponente I und Komponente II, kann mehrere Stunden aufbewahrt werden, bevor sie von Hand oder mit Hilfe geeigneter Maschinen zu den gewünschten Formteilen, wie Formen oder Kernen, verdichtet und durch Hindurchleiten von Katalysatorgas in sehr kurzer Zeit gehärtet wird. Als Katalysatorgas dient gasförmiges, vorzugsweise tertiäres Amin, insbesondere im Gemisch mit einem inerten Trägergas, wie trockener Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid. Die Formteile können nach ihrer Härtung sofort weiterverarbeitet werden oder auch längere Zeit ohne Minderung ihrer technologischen Eigenschaften aufbewahrt werden. Formteile, die aus Formmassen mit dem erfindungsgemäßen Polyurethan-Bindemittel hergestellt wurden, weisen nach dem Abguß einen besonders günstigen Zerfall auf, wodurch die Säuberung der Gußstücke von Formstoffresten sehr erleichtert wird.

Das erfindungsgemäße Bindemittel auf Polyurethan-Basis weist eine Reihe von Vorteilen auf. Die Lagerbeständigkeit der Polyolkomponente des erfindungsgemäßen Bindemittels in der geschlossenen Verpackung ist nahezu unbegrenzt. Auch bei erhöhter Lagertemperatur finden keine unerwünschten chemischen Reaktionen statt, die zu einem Ansteigen der Viskosität und dadurch zu späteren Dosier- und Mischschwierigkeiten bei der Bereitung der Formmasse führen können. Des weiteren enthält das erfindungsgemäße Bindemittel weder freies Phenol noch freies Formaldehyd, so daß die Umweltbelastung bei Zubereitung und Verarbeitung der Formmassen verringert wird. Ein weiterer Vorzug des erfindungsgemäßen Polyurethan- Bindemittels ist sein geringer Katalysatorbedarf, der bis zu 30% geringer als bei den bekannten Bindemitteln liegen kann. Die kürzeren Begasungszeiten bei der Gashärtung mit einem Triäthylamin/ Luft-Gemisch der erfindungsgemäßen Formmasse bringen wirtschaftliche Vorteile durch Einsparung an Katalysator und durch kürzere Taktzeiten bei der Fertigung. Ein weiterer, wichtiger Vorteil der mit dem erfindungsgemäßen kalthärtenden Polyurethan- Bindemittel zubereiteten Formmassen ist ihre extreme Lagerbeständigkeit. Die erfindungsgemäße Formmasse kann ohne wesentlichen Verlust ihrer technologischen Eigenschaften mehrere Stunden lang aufbewahrt werden, bevor sie zu Formteilen verarbeitet und gehärtet wird. Dies ist von erheblicher Bedeutung bei Betriebsstörungen oder Arbeitspausen. Die aus Formmassen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Polyurethan-Bindemittels hergestellten Formteile besitzen nach der Härtung alle günstigen technologischen Eigenschaften, wie hohe Maßgenauigkeit, hohe Festigkeit, gute Lagerbeständigkeit auch in feuchter Umgebung, die von den gebräuchlichen Polyurethan-Bindemitteln bekannt sind. Darüber hinaus sind ihre Zerfallseigenschaften nach dem Gießen besonders günstig, wodurch das Putzen der Gußstücke sehr erleichtert wird und übermäßige Formstoffverluste vermieden werden.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher und beispielhaft erläutert.

Beispiel 1 A) Herstellung des Polyurethan-Bindemittels für Formmassen für die Gashärtung

Komponente I: In ein geeignetes Gefäß werden 17 Gew.Teile Polyolgemisch, mit einer Hydroxylzahl von 755 mgKOH/g, bestehend aus 5% 1,3-Dihydroxi-benzol, 16% Dihydroxi-diphenyl, 30% Trihydroxi-diphenyl und 40% Reaktionsprodukten aus der Kondensation von Dihydroxi- und Trihydroxi-diphenylen mit 1,3-Dihydroxi-benzol, 20 Gew.Teile 3,5,5-Trimethylcyclohexen-2-on, 13 Gew.Teile aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit einem Aromatengehalt von etwa 99% und mit einem Siedebereich von 165-179°C sowie 7 Gew.Teile Dioctylphthalat eingefüllt und unter leichter Erwärmung auf 40-50°C solange gemischt, bis eine homogene Lösung entstanden ist.

Die Komponente I des Beispiels hat ein spezifisches Gewicht von 1,00 g/cm³ bei 20°C und eine Viskosität von 300 mPa · s bei 20°C. Ihre Hydroxylzahl ist 225 mgKOH/g. Nach ca. 6-monatiger Lagerung bei 35-40°C in einem verschlossenen Glasgefäß beträgt die Viskosität bei 20°C unverändert 300 mPa · s.

Komponente II: In ein geeignetes Gefäß werden 44 Gew.Teile handelsübliches 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von ca. 31 Gew.%, 9 Gew.Teile Dioctylphthalat und 7 Gew.Teile aromatisches Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel mit einem Aromatengehalt von etwa 99% und einem Siedebereich von 165-179°C eingefüllt. Die Flüssigkeiten werden unter trockener Stickstoffatmosphäre homogen miteinander vermischt.
Komponente II des Beispiels ist eine dunkelbraune Flüssigkeit mit einer Viskosität von 35 mPa · s bei 20°C und einem spezifischen Gewicht von 1,12 g/cm³.

B) Herstellung und Verarbeitung einer Formmasse

In einem Labormischer (Zwangsmischer) werden 3 kg handelsüblicher, trockener, staubfreier Quarzsand mit einer AFS-Kornfeinheits- Nr. 50 eingefüllt und mit 30 g Komponente I während 2 min. gemischt. Dann werden 30 g Komponente II zugefügt und 2 min. lang weitergemischt. Die Formmasse wird dann in eine Kernschießmaschine eingefüllt. Im Abstand von einer Stunde, beginnend mit dem Endpunkt der Bereitung der Formmasse, werden Biegeprobestäbe mit den Abmessungen 22,4 × 22,4 × 170 mm geschossen, die unmittelbar nach ihrer Verdichtung durch Hindurchleiten eines Gasgemisches aus Triäthylamindampf und trockener Luft gehärtet werden. Einige Biegeprobestäbe werden unmittelbar nach ihrer Härtung geprüft (Biegefestigkeit nach Null Std.); der Rest der gehärteten Biegestäbe wird 24 Stunden offen bei Raumtemperatur von 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% gelagert und dann geprüft (Biegefestigkeit nach 24 Stunden).

Tabelle 1

Beispiel 2 Komponente I mit Silan

Komponente I wird entsprechend Beispiel 1 hergestellt. Nach Abschluß des Lösevorganges werden 57 Gew.Teilen Polyollösung 0,17 Gew.Teile N-beta(aminoäthyl)-gamma-aminopropyltrimethoxy-silan zugefügt. Analog zu Beispiel 1 wird dann eine Formmasse bereitet aus 3 kg Quarzsand, 23 g Komponente I (enthaltend Silan) und 25 g Komponente II aus Beispiel 1. Die Formmasse wird unmittelbar nach ihrer Herstellung zu Biegeprobestäben auf der Schießmaschine verarbeitet.

Die Biegeprobestäbe werden unmittelbar nach der Härtung und weitere Probestäbe nach Lagerung von 1 Std., 24 Std. und 12 Tagen bei Raumtemperatur und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% geprüft.
Nach 0 Std. Lagerung- Biegefestigkeit 175 N/cm² (145 N/cm²) Nach 1 Std. Lagerung- Biegefestigkeit 320 N/cm² (325 N/cm²) Nach 24 Std. Lagerung- Biegefestigkeit 445 N/cm² (395 N/cm²) Nach 12 Tagen Lagerung- Biegefestigkeit 565 N/cm² (420 N/cm²) ( ) = Meßwerte einer analogen Formmasse ohne Silan

Beispiel 3 Komponente I, vorkatalysiert

Komponente I wird entsprechend Beispiel 1 hergestellt. In 22,3 g dieser Komponente I werden als Katalysator 0,45 g 1-Methylimidazol und 0,42 g Tripropylamin aufgelöst, so daß 23,17 g vorkatalysierte Komponente I erhalten werden. 1,5 kg Quarzsand gemäß Beispiel 1 werden mit 23,17 g vorkatalysierter Komponente I im Labormischer (Zwangsmischer) möglichst homogen vermischt (=Sandmischung I). Weitere 1,5 kg Quarzsand gemäß Beispiel 1 werden mit 25,0 g Komponente II aus Beispiel 1 vermischt (=Sandmischung II).

Dann werden gleiche Gewichtsmengen der Sandmischung I und der Sandmischung II in ein Schüttelgefäß gefüllt und beide Sandmischungen durch intensives Schütteln während 15 Sekunden innig miteinander vermischt. Unmittelbar nach Fertigstellung der Formmasse werden Druckfestigkeitsprobekörper mit den Abmessungen 50 × 50 mm durch Handverdichtung der Formmasse in entsprechenden zylindrischen Kernbüchsen hergestellt, sowie Biegeprobestäbe durch Handverdichtung gefertigt. Zur Verfolgung des Härtevorganges in den Probekörpern werden in regelmäßigen Zeitabständen Druckfestigkeitsprüfungen durchgeführt. Zur Kontrolle der Endfestigkeit der ausgehärteten Formmasse wird nach einer Härtezeit von 24 Std. die Biegefestigkeit gemessen.

Tabelle 3

Die Biegefestigkeit nach 24 Std. beträgt 440 N/cm².

Bei Feldversuchen in der Gießerei wurden die aufgezeigten verbesserten Gebrauchseigenschaften des erfindungsgemäßen Polyurethan- Bindemittels bestätigt.

Claims

1. Kalthärtbares Bindemittel auf Polyurethan-Basis für Gießerei-Formstoffmischungen, bestehend aus Polyisocyanat, phenolischer Polyol-Komponente, organischen Lösungsmitteln, Katalysator sowie gegebenenfalls weiteren üblichen Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die phenolische Polyol-Komponente aus einem Gemisch von 20 bis 40%Trihydroxidiphenyl 20 bis 69%Reaktionsprodukten aus der Kondensation von Dihydroxidiphenyl und Trihydroxidiphenyl mit 1,3-Dihydroxibenzol 10 bis 25%Dihydroxidiphenyl und 1 bis 15%1,3-Dihydroxibenzolbesteht, wobei in dem Gemisch noch Polyole enthalten sein können, die bei der Herstellung von Polyurethanen üblich sind.

2. Kalthärtbares Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Polyols im Bindemittel 5 bis 25% beträgt.

3. Kalthärtbares Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 25 bis 45% eines Polyisocyanats mit mindestens zwei Isocyanatgruppen pro Molekül enthält.

4. Kalthärtbares Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 5 bis 25% eines polaren Lösungsmittels enthält.

5. Kalthärtbares Bindemittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 5 bis 20% eines apolaren Kohlenwasserstofflösungsmittels enthält.

6. Verwendung des Bindemittels nach den Ansprüchen 1 bis 5 in Gießerei-Formstoffmischungen, wobei die Gießerei-Formstoffmischungen einen körnigen Stoff, welcher Quarzsand, Chromitsand, Zirkonsilikatsand, Olivinsand, Feldspatsand, Schamottesand oder eine Mischung dieser Sande ist und in dem 0,5 bis 10% des kalthärtbaren Bindemittels homogen verteilt sind, enthalten, und wobei dem Bindemittel flüssige oder gasförmige Katalysatoren zugeführt werden.