1. Warum wird Phosphorsäure hauptsächlich als Härter für selbsthärtende Furanharze mit hohem Stickstoffgehalt verwendet und selten für selbsthärtende Furanharze mit niedrigem Stickstoffgehalt?

Bei der Verwendung von Säure als Härter für stickstoffarme, furfurylreiche Alkoholharze ist die Aushärtungsgeschwindigkeit gering, die Entformungszeit lang und die Festigkeit sehr niedrig. Mit Phosphorsäure als Härter erreichen stickstoffreiche, furfurylreiche Alkoholharze hingegen die erforderliche Aushärtungsgeschwindigkeit. Darüber hinaus erzielen sie mit Phosphorsäure als Katalysator eine sehr gute Endfestigkeit.

Dies liegt daran, dass Phosphorsäure schlecht mit Furfurylalkohol mischbar ist und eine hohe Affinität zu Wasser besitzt. Dadurch kann das im Harz und Katalysator enthaltene Wasser sowie das bei der Harzkondensationsreaktion entstehende Wasser nur schwer diffundieren. Stattdessen bilden sich Wassertröpfchen um den Phosphorsäurekern und verbleiben im Harzfilm, was dessen Dichte und somit die Festigkeit verringert. Hochstickstoffhaltige Harze hingegen sind gut mit Wasser mischbar, und die verschiedenen Wassermoleküle konzentrieren sich nicht so leicht in Wassertröpfchen um den Phosphorsäurekern. Dies führt zu einer besseren Harzfilmstruktur und höherer Festigkeit.

2. Warum ist die Aushärtungsdurchlässigkeit von Phenol-Harnstoff-Selbsthärtungsharz besser als die von Furan-Selbsthärtungsharzsand?

Da die Aushärtung von Phenolharnstoffharz eine Polymerisationsreaktion ist, entsteht während der Aushärtung kein niedermolekulares Wasser. Daher treten keine Probleme mit ungleichmäßigen Aushärtungsgeschwindigkeiten aufgrund unterschiedlicher Verdunstungsraten der Feuchtigkeit innerhalb und außerhalb der Form auf. Im Gegensatz dazu ist die Aushärtung von Furan-Selbsthärtungsharz eine Kondensationspolymerisation, die Feuchtigkeit erzeugt. Aufgrund der unterschiedlichen Verdunstungsraten der Feuchtigkeit innerhalb und außerhalb des Formkerns variieren die Aushärtungsgeschwindigkeiten, was zu geringerer Härte und Penetration führt. Aus diesem Grund wird die Aushärtungsgeschwindigkeit von Furan-Selbsthärtungsharzsand auch maßgeblich von der relativen Luftfeuchtigkeit beeinflusst.

3. Warum kann hochstickstoffhaltiges Furanharz zur Herstellung von Gussaluminium- und Gusskupferteilen verwendet werden?

Da geschmolzenes Aluminium und Kupfer in Stickstoff nahezu unlöslich sind, wird der beim Gießen durch Harzzersetzung entstehende Stickstoff selbst bei Verwendung von stickstoffreichem Harz nicht vom flüssigen Aluminium und Kupfer aufgenommen. Dadurch wird die Bildung von Stickstoffporen während der Erstarrung verhindert. Stickstoffreiches Harz kann daher gewählt werden, um die Anforderungen an die Formstabilität bei der Herstellung von Aluminium- und Kupfergussteilen zu erfüllen.

4. Warum ist es ratsam, bei der Herstellung schwerer Gussteile mit selbsthärtendem Harzsand Keramikrohre für das Anguss-System zu verwenden?

Bei der Verwendung von selbsthärtendem Harzsand für Formgebungszwecke, insbesondere bei schweren Gussteilen, können die lange Gießzeit und die anhaltende Einwirkung von heißem, flüssigem Metall zu einem vorzeitigen Zusammenfallen des Harzsandes und damit zu Festigkeitsverlusten führen, was wiederum Sandauswaschungsfehler zur Folge hat. Daher sollte das Anguss-System für schwere Gussteile idealerweise aus Keramikrohren bestehen. Dies löst auch das Problem der schwierigen Beschichtung des Anguss-Systems, insbesondere des Gießkanals.

5. Wie lässt sich bei der Verwendung von selbsthärtendem Harzsand für die Formgebung und Kernherstellung feststellen, ob die Verwendbarkeitszeit des Harzsands den Anforderungen entspricht?

Bei Verwendung eines intermittierenden Sandmischers muss die Nutzungsdauer des Harzsandes länger sein als die Zeitspanne zwischen dem Mischen und Austragen bis zum vollständigen Verbrauch. Bei Verwendung eines kontinuierlichen Sandmischers für die Formgebung und Kernherstellung muss die Nutzungsdauer des Harzsandes länger sein als die Zeitspanne zwischen dem ersten Austragen des Sandes aus dem Mischerauslass und dem Wiedereintritt in diese Position für die kontinuierliche Sandaustragung.

6. Warum sollte der Formschrägenwinkel des mit selbsthärtendem Harzsand hergestellten Modells größer sein als derjenige für Tonsand? 

Harzsandkerne sind beim Entformen bereits ausreichend ausgehärtet und weisen keine Nachgiebigkeit mehr auf. Im Allgemeinen lässt sich die Sandform oder Kernwand nicht durch leichtes Klopfen auf das Modell oder den Kernkastenrahmen lösen. Die Reibung beim Entformen ist relativ hoch. Harzsandformen und -kerne sind schlecht reparierbar. Ist die Sandform oder der Kern beim Entformen unvollständig, lässt er sich nur schwer reparieren.