Die Wasserbindung an Tonen und ihre Bedeutung für die Festigkeit des Gießereiformsandes

Grün-, Warm- und NaBfestigkeit von Formsanden sind für die Qualität von GuBstücken von entscheidender Bedeutung. Die Festigkeiten werden haupt sächlich durch Mineralbestand, Ionenbelegung und Menge des Bindetones sowie durch Feuchtigkeit und Temperatur des Formsandes bestimmt. Der für Form stofIe interessante Feuchtigkeitsbereich reicht bis zu einem Ton-Wasser-Verhält nis von etwa 10: 16. Der wichtigste Wassergehalt, die sogenannte formgerechte Feuchtigkeit, liegt nahe 10:4. Diese Arbeit ist ein Versuch, die GröBe der Festigkeiten mit einer unterschied lich star ken Wasserbindung an Tonteilchen und adsorbierten Kationen zu erklä ren. Teilchen sollen sich untereinander auf zwei Arten binden können: durch Oberflächenbindung über Schichtwasser auf Teilchenoberflächen und durch Brückenbindung über Hydratwasser adsorbierter Kationen. Jene wirkt bei form gerechtem Wassergehalt am stärksten und ist von den adsorbierten Kationen unabhängig; diese aber wirkt bei dreifach formgerechtem Wassergehalt am stärksten und wird durch Art und Menge der angelagerten Kationen bestimmt. Es wird angenommen, daB eine Brückenbindung nur an solchen Teilchen wirk sam werden kann, die durch eine ausreichend ho he Hydratationsenergie ihrer Kationen einen Quellensprung von etwa 20 A auf etwa 40 A Schichtpaket abstand ausführen können. Der Quellungssprung kann nur durch einwertige, aber nicht durch mehrwertige Kationen ausgelöst werden. Die Brückenbindung in einem Ton-Wasser-System ist urn so stärker, je gröBer die Teilchenzahl ist, die den Quellungssprung vollzogen hat, je mehr Wasserbrücken an den einzelnen Teilchen wirken und je stärker die Bindung der einzelnen Wasserbrücken ist.

1. Formsande. - 2. Festigkeitsarten. - 3. Einfluß von Feuchtigkeit und Temperatur. - 4. Einfluß von Feuchtigkeit und Ionenbelegung (Aktivierung). - 5. Theorie der Wasserbindung. - 6. Oberflächenbindung und Brückenbindung. - 7. Festigkeitstheorie. - 8. Quellung des Bentonits und Sandfestigkeit. - 9. Warm- und Naßfestigkeit. - 10. Kationeneinfluß auf die Brückenbindung. - 11. Zusammenfassung.