Bentonit

Formstoffe

Formstoffbinder, der zu mehr als 75 Masse-% aus dem Tonmineral Montmorillonit besteht. Der Begriff Bentonit geht auf die Bezeichnung eines plastischen Tones in oberkretazischen Tuffen bei Fort Benton/Wyoming (USA) zurück. Drei Arten von Bentonit werden unterschieden:

  • natürlicher Natrium-Bentonit,
  • naturbelassener Kalzium-Bentonit,
  • mit Natrium aktivierter Kalzium-Bentonit:

Bentonite werden als Binder für synthetische Formstoffmischungen in der Gießerei eingesetzt, woraus sich folgendes Anforderungsprofil ableitet:

  • Bentonit muss bei der Aufbereitung mit Sand und Wasser gute Bindeeigenschaften im grünen Zustand entwickeln, um dem Formstoff ausreichende Fließbarkeits-, Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften zu verleihen.
  • Er muss dem Formstoff die Fähigkeit aufprägen, den thermischen und mechanischen Belastungen beim Gießen widerstehen zu können und gegen typische Gussfehler (Ausdehnungsfehler, Penetration, Erosion) unempfindlich sein.
  • Der Bindeton muss trotz der Belastungen mehrfach wiederholt einsetzbar sein; Formstoffmischungen beziehungsweise Formen müssen nach dem Gießen und Erstarren des Gussteiles leicht zerfallen und einfach rückgewinnbar sein.

Bentonite sollten möglichst in gleichmäßiger Qualität verfügbar sein. Im europäischen Raum kommen derzeit folgende Bentonite zum Einsatz:

Bayrischer (süddeutscher) Bentonit, er besitzt ein ausgewogenes Eigenschaftspotential mit ausgezeichneten Aufbereitungseigenschaften.

Griechischer Bentonit mit hoher Bindefähigkeit und guter thermischer Beständigkeit und Homogenität.

Sardischer Bentonit mit guter Bindefähigkeit und mittlerer thermischen Beständigkeit.

Slowakischer Bentonit zeigt eine Kombination von guten Bindeeigenschaften bei mittlerer thermischer Stabilität und günstigem Auspackverhalten.

Amerikanischer (Wyoming) Bentonit mit guten Bindeeigenschaften, thermischer Stabilität, aber hoher Trockendruckfestigkeit, die zu einem ungünstigen Auspackverhalten führt.

Der Methylenblauwert (Methylenblauabsorption) ist ein charakteristisches Merkmal für einen Bentonit. Hierbei ist Farbstoffanlagerung abhängig vom Montmorillonitgehalt und von der Ionenaustauschbarkeit. Eine Umrechnung vom Methylenblauwert auf den Montmorillonitgehalt ist nicht möglich. Bentonite mit Montmorillonitgehalten von 60–75  % – sogenannte montmorillonitische Tone – können in bestimmten Fällen ebenfalls mit Erfolg eingesetzt werden. Der entsprechende Formstoff hat in diesem Fall einen höheren Schlämmstoffpegel und einen höheren Wasserbedarf. Der Methylenblauwert lässt nicht erkennen, ob es sich um Kalzium- oder Natriumbentonit handelt.

Aktivierte Bentonite besitzen neben besserer Quellfähigkeit auch eine höhere thermische Beständigkeit, die einen bedeutenden Einfluss auf das Umlaufverhalten und die Wirtschaftlichkeit der Bentonite haben.

Der Aktivierungsgrad des Bentonits kann mit der Entwicklung der Nasszugfestigkeit bewertet werden, (  aktivierter Bentonit).

Die thermische Beständigkeit ist abhängig von der Bentonitsorte und lässt sich anhand der Druckfestigkeit von vorab auf verschiedene Temperaturen erhitzten Testmischungen prüfen, die jeweils wieder feucht aufbereitet werden müssen (Bild).

Zum Thema

Taschenbuch der Gießerei-Praxis

Jährlich aktualisierte Ausgabe des Nachschlagewerks für das Gießereiwesen.