用于無機(jī)的鑄模和芯的覆層料及其應(yīng)用和用于膠料的方法
【專利摘要】本發(fā)明的主題是一種覆層料，包括特定的黏土材料、含水的載流體和粉末狀的耐火材料，以及涉及其用于鑄模和芯的應(yīng)用，特別是用于在應(yīng)用水玻璃作為粘合劑的條件下制造的這種鑄模和芯的應(yīng)用。此外本發(fā)明的主題是一種用于制造層且將其施加到無機(jī)地結(jié)合的鑄模和芯上的方法。
【專利說明】用于無機(jī)的鑄模和芯的覆層料及其應(yīng)用和用于膠料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鑄模的覆層料及其應(yīng)用。覆層料適合于芯和模具，特別是在應(yīng)用水玻璃作為粘合劑的條件下制造的這種芯和模具。覆層料包括確定的黏土材料。同樣地，要求保護(hù)一種用于上膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄模可通過耐火材料、例如石英砂在成形為鑄模并且通過適合的粘合劑凝固的情況下獲得，以便確保鑄模的足夠的機(jī)械強(qiáng)度。因此對于制造鑄模應(yīng)用耐火的模具母材和適合的粘合劑。耐火的模具母材優(yōu)選以能夠流動的方式存在，以至于它能夠填入到適合的空模中并且在該處被壓縮。通過粘合劑在模具母材的顆粒之間產(chǎn)生牢固的粘結(jié)，以至于鑄模獲得所需要的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0003]為了制造鑄模不僅能夠應(yīng)用有機(jī)的粘合劑也能夠應(yīng)用無機(jī)的粘合劑，所述粘合劑的硬化分別能夠通過冷法或者熱法來進(jìn)行。在此將如下方法稱為冷法，所述方法基本上在不需要加熱鑄模的室溫下執(zhí)行。硬化在此主要通過化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行，所述化學(xué)反應(yīng)例如通過如下方式來觸發(fā)，即作為催化劑的氣體被引導(dǎo)穿過待硬化的模具。在熱法中，模制材料混合物在造型后被加熱到足夠高的溫度上，以便例如除去包含在粘合劑中的溶劑或者以便啟動化學(xué)反應(yīng)，通過所述化學(xué)反應(yīng)粘合劑例如通過交聯(lián)而硬化。
[0004]所有的有機(jī)體系共同地與硬化機(jī)制無關(guān)，使得它們在液態(tài)金屬填入到鑄模中時熱粉碎并且在此有害物質(zhì)、例如苯、甲苯、二甲苯、酚、甲醛等會部分地釋放未識別的裂解產(chǎn)物。
[0005]雖然已通過不同的措施成功地將這種排放降低到最小，但是在有機(jī)的粘合劑的情況下不能夠完全地避免。為了將在鑄造過程期間的粉碎產(chǎn)物的排放降低到最小或者避免，能夠應(yīng)用如下粘合劑，所述粘合劑基于無機(jī)的材料或者所述粘合劑包含含量非常少的有機(jī)化合物。這些粘合劑體系長期以來一直是已知的。
[0006]已開發(fā)出如下粘合劑體系，所述粘合劑體系通過氣體的導(dǎo)入而硬化。這類體系例如在GB782205中描述，其中應(yīng)用堿性水玻璃作為粘合劑，所述堿性水玻璃能夠通過導(dǎo)入CO2硬化。在US6972059B1中描述放熱的給料物質(zhì)，所述給料物質(zhì)包含堿式硅酸鹽作為粘合齊IJ。此外開發(fā)了如下粘合劑體系，所述粘合劑體系在室溫中自硬化。這些基于磷酸或者金屬氧化物的體系例如在US5，582，232中描述。最后還已知如下無機(jī)的粘合劑體系，所述粘合劑體系在較高的溫度下硬化，例如在熱的工具中硬化。這些熱硬化的粘合劑體系例如從US5, 474, 606中已知，其中描述了由堿式水玻璃和硅酸鋁構(gòu)成的粘合劑體系。
[0007]在US7022178B1中描述了一種用于制造芯的型砂的粘合劑體系。基于水玻璃的粘合劑體系由含水的堿式硅酸鹽溶液和以1:4至1:6的比例添加的吸濕堿基、例如氫氧化鈉構(gòu)成。水玻璃具有2.5至3.5的Si02/M20的系數(shù)和20%至40%的固體含物。為了獲得能夠流動的也能夠被填入到復(fù)雜的芯模中的模制材料混合物以及為了控制吸濕性，粘合劑體系還包含表面活性劑、如娃油，所述娃油具有> 250°C的沸點。粘合劑體系與適合的耐火材料、如石英砂混合，并且然后能夠通過射芯機(jī)注射到芯盒中。模制材料混合物的硬化通過抽出仍包含的水來進(jìn)行。鑄模的干燥或者硬化也能夠在微波的作用下進(jìn)行。
[0008]但是無機(jī)的粘合劑相對于有機(jī)的粘合劑也具有如下缺點，例如已知的無機(jī)的粘合劑具有借其制造的鑄模相對于高的空氣濕度或者相對于水低的穩(wěn)定性。因此在較長的時間段內(nèi)貯存模具體，如在有機(jī)的粘合劑中常見的那樣是不可靠可行的。為了獲得鑄模相對于空氣濕度的更好的耐久性、更高的初始強(qiáng)度并且在鑄造時在鑄件表面中獲得更好的結(jié)果，在US7770629B2中提出一種模制材料混合物，所述模制材料混合物除了耐火的模具母材外還包含基于水玻璃的粘合劑。模制材料混合物被添加有一定量的粒狀的金屬氧化物。優(yōu)選應(yīng)用白炭黑或者熱解硅石作為粒狀的金屬氧化物。
[0009]此外，所描述的用于制造鑄模和芯的方法原則上包括將也稱作膠料的耐火的模具覆層至少施加到基模的與澆鑄金屬接觸的表面上。模具覆層一方面具有如下目的，對模具部分表面產(chǎn)生影響、改進(jìn)鑄件外觀、在冶金上對鑄件產(chǎn)生影響和/或避免鑄造缺陷。
[0010]通常所應(yīng)用的膠料例如包含黏土、石英、硅藻土、方石英、鱗石英、硅酸鋁、硅酸鋯、云母、耐火黏土并且也還有焦炭和石墨作為母材。所述母材是指定的份額的膠料，這些膠料覆蓋模具表面并且封閉細(xì)孔防止引入鑄造金屬。
[0011]通過這些覆層因此也能夠?qū)㈣T模的表面改性并且與待處理的金屬的特性相協(xié)調(diào)。因此能夠通過膠料通過下述方式改進(jìn)鑄件的外觀，即產(chǎn)生平滑的表面，因為通過膠料補償由模制材料的顆粒大小引起的不均勻性。此外，鑄件的膠料在冶金上能夠例如通過經(jīng)由膠料選擇性地在鑄件的表面上將添加物轉(zhuǎn)移到鑄件中的方式來影響，所述添加物改進(jìn)鑄件的表面特性。
[0012]此外膠料形成了如下層，所述層在鑄造液態(tài)金屬時在化學(xué)上隔離鑄模。由此防止了鑄件和鑄模之間的任何附著，以至于鑄件能夠容易地從鑄模中被取出。但是膠料也能夠用于有針對性地控制液態(tài)金屬和鑄模之間的熱傳遞，以便例如通過冷卻速度影響特定的金屬組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。
[0013]所應(yīng)用的無機(jī)的粘合劑的硬化現(xiàn)今越來越地經(jīng)由在因高溫引發(fā)的縮合反應(yīng)來進(jìn)行，其中中間粘合劑(Binderbriicken)的構(gòu)成經(jīng)由裂解水來進(jìn)行。如多個化學(xué)反應(yīng)在這里是可逆反應(yīng)，也就是說通過與水的接觸和反應(yīng)能夠重新裂解結(jié)合物，其中這個逆反應(yīng)的程度強(qiáng)烈地與芯制造的工藝參數(shù)相關(guān)。在批量生產(chǎn)中通常所應(yīng)用的工藝參數(shù)(快速的周期、高溫)的條件下，鑄模通過與水接觸并且部分地也通過與酒精接觸而失去其強(qiáng)度，表面變軟并且鑄模失去其形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明基于如下目的，提出一種膠料，通過所述膠料能夠保證盡可能無缺陷的覆層、特別是無機(jī)的芯和模具的覆層，而不會對芯和模具的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面的損害進(jìn)而不會對加工和貯存產(chǎn)生負(fù)面的損害。
[0015]這個目的通過具有權(quán)利要求1的特征的膠料組合物來實現(xiàn)，有利的設(shè)計方案形成從屬權(quán)利要求的主題或者在下文中描述。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式以膏或者懸浮液的形式提供。在這個實施形式中膠料組合物包含載流體。[0017]已出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過特定的黏土的組合作為膠料的內(nèi)含材料能夠制造具有異常高的固體含物的膠料，但是盡管如此所述膠料的粘度仍能與商業(yè)可得的膠料、如Trioflex WK-LSl的粘度相類似。通過所述膠料覆層的、通過無機(jī)的粘合劑凝固的芯和模具的質(zhì)量通過黏土的根據(jù)本發(fā)明的組合持久地被改進(jìn)進(jìn)而例如能夠毫無問題地實現(xiàn)芯和模具數(shù)日的貯存穩(wěn)定性。在此要特別強(qiáng)調(diào)的是，盡管有固體含物異常高，但是膠料的粘度仍在對于具有低得多的固體含物的膠料而言常見的范圍中。在不應(yīng)用特殊的添加劑或者大量的水的情況下就能夠使膠料進(jìn)入應(yīng)用狀態(tài)。
[0018]作為黏土材料，(分別相對于彼此)應(yīng)用(Al) I至10重量份額的、特別是I至5重量份額的坡縷石、(A2) I至10重量份額的、特別是I至5重量份額的水輝石和(A3) I至20重量份額的、特別是I至5重量份額的鈉基膨潤土的組合，特別是以坡縷石相對于水輝石的I比0.5至2的重量比，特別是I比0.8至1.2，并且以坡縷石相對于鈉基膨潤土的I比0.5至3的比例，特別是I比0.8至1.2，并且以水輝石相對于鈉基膨潤土的I比0.5至2的比例中，特別是I比0.8至1.2。
[0019]膠料占上述黏土的總含量在此為0.1重量％至4.0重量％，優(yōu)選0.5重量％至3.0重量％并且尤其優(yōu)選1.0重量％至2.0重量％。
[0020]坡縷石是鎂-鋁-含水硅酸鹽，所述鎂-鋁-含水硅酸鹽以CAS-N0.8031-18-3列出。坡縷石是作為凹凸棒石來銷售的商業(yè)產(chǎn)品的組成部分。凹凸棒石雖然包含坡縷石，但是由于其它干擾的成組成部分和缺少棒狀結(jié)晶不應(yīng)被應(yīng)用。
[0021]坡縷石優(yōu)選以棒狀的結(jié)晶的形式存在。顆粒優(yōu)選具有下述尺寸:在直徑為Inm至5nm、特別是大約3nm的情況下,長度為I μ m至3 μ m,特別是1.5 μ m至2 μ m。
[0022]坡縷石具有與凹凸棒石不同的特性。坡縷石不膨脹或者不收縮，是剪切穩(wěn)定的，并且在具有水或者基于水的液體與(A2)或者(A3)的懸浮液中，例如在小的添加量的情況下，如0.01重量％至3重量％的情況下導(dǎo)致假塑性或者觸變性的液體。如果剪切消失，那么又快速出現(xiàn)較高的初始粘度。在剪切中粘度是低的。凹凸棒石包含蒙脫石、SiO2，和/或CaCO3和其它的雜質(zhì)。
[0023]例如能夠應(yīng)用Active Minerals公司的產(chǎn)品Act1-Gel ? 208作為坡縷石。例如能夠應(yīng)用Elementis公司的產(chǎn)品Bentone CT作為水輝石。
[0024]例如能夠應(yīng)用Siidchemie公司的產(chǎn)品Volclay作為鈉基膨潤土。這些自然的原料主要(>80%)由蒙脫石構(gòu)成。副礦物能夠是石英石、方解石、長石和云母。
[0025]根據(jù)膠料組合物的所期望的應(yīng)用，例如作為基礎(chǔ)覆層或者覆蓋覆層，并且根據(jù)由所述膠料組合物制造的覆層的所期望的層厚度，能夠調(diào)節(jié)膠料組合物的其它的特征參數(shù)。
[0026]載流體能夠部分地或者完全地由水構(gòu)成。載流體是如下組成部分，所述組成部分在160°C和標(biāo)準(zhǔn)壓力下是能夠蒸發(fā)的并且就此而言當(dāng)前根據(jù)限定而不是固體含物。載流體包含至大于50重量％的、優(yōu)選75重量％的、特別是大于80重量％的必要時大于95重量％的水。
[0027]載流體中的其它的組成部分能夠是有機(jī)溶劑。適合的溶劑是酒精，包括多元醇和聚醚醇。示例的酒精是乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇和乙二醇。
[0028]可即刻應(yīng)用的膠料組合物的固體含物優(yōu)選在IO重量％至90重量％的范圍中調(diào)節(jié)，特別是大于80重量％至85重量％。[0029]除了已經(jīng)提到的成分，根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物能夠包含其它對于膠料而言常見的組成部分。
[0030]因此根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物包括至少一種粉末狀的耐火材料。這種耐火材料用于:封閉鑄模中的細(xì)孔以防止液態(tài)金屬滲入。此外通過耐火材料實現(xiàn)鑄模和液態(tài)金屬之間的熱隔離。在金屬鑄造中應(yīng)用常見的耐火材料作為耐火材料。適合的耐火材料的實例是石英、氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋁、如葉臘石、藍(lán)晶石、紅柱石或者耐火黏土、鋯英砂、硅酸鋯、橄欖石、滑石、云母、石墨、焦炭、長石、硅藻土、高嶺土、煅燒高嶺土、高嶺石、偏高嶺石、氧化鐵和/或帆土。
[0031]耐火材料以粉末狀來提供。粒度在此被選擇為，使得在覆層中產(chǎn)生穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)，并且使得膠料優(yōu)選通過噴射設(shè)備毫無問題地分布在鑄模的壁上。耐火材料適當(dāng)?shù)鼐哂性?.1 μ m至500 μ m的范圍中的、特別是優(yōu)選在I μ m至200 μ m的范圍中的中等的粒度(借助于根據(jù)DIN/IS013320的光散射來測量)。具有至少高于液態(tài)金屬的溫度200°C的熔點且與此無關(guān)地不與金屬反應(yīng)的特別的材料適合作為耐火材料。
[0032]耐火材料的量(總是僅對于固體含物有貢獻(xiàn))，例如在膏狀的銷售形式中，以膠料組合物的固體含物計優(yōu)選被選擇為大于70重量％,優(yōu)選大于80重量％,尤其優(yōu)選大于85重量％。
[0033]根據(jù)另一個實施形式(總是僅對于固體含物有貢獻(xiàn))，對于應(yīng)用情況而言耐火材料的份額在用水(例如對膏)稀釋后小于80重量％，根據(jù)另一個實施形式小于70重量％并且根據(jù)再一個實施形式小于60重量％。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的膠料根據(jù)一個實施形式包括至少一種懸浮劑(Stellmittel)。所述懸浮劑引起膠料的粘度的提高，以至于懸浮液中的膠料的固體的組成部分不下降或者僅少量地下降。為了提高粘度，不僅能夠應(yīng)用有機(jī)的材料也能夠應(yīng)用無機(jī)的材料或者這些材料的混合物。適合的無機(jī)的懸浮劑例如是可強(qiáng)烈膨脹的黏土，例如鈉基膨潤土。
[0035]作為懸浮劑，可替選地或者補充地，也能夠選擇有機(jī)的增稠劑，因為這種增稠劑能夠在施加保護(hù)覆層之后干燥到至使得它在與液態(tài)金屬接觸時幾乎不釋放水。作為有機(jī)的懸浮劑例如可考慮可膨脹的聚合物，如羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素和羥丙基纖維素、植物膠、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、果膠、明膠、瓊脂、多肽和/或藻酸鹽。
[0036]懸浮劑的份額以全部的膠料組合物計優(yōu)選以0.1重量％至5重量％，優(yōu)選0.5重
量％至3重量％，尤其優(yōu)選I重量％至2重量％來選擇。
[0037]根據(jù)一個優(yōu)選的實施形式，根據(jù)本發(fā)明的膠料包括至少一種粘合劑作為其它的組成部分。所述粘合劑實現(xiàn)更好地將膠料或者由膠料制造的保護(hù)涂層固定在鑄模的壁上。此夕卜，通過粘合劑提高了保護(hù)覆層的機(jī)械穩(wěn)定性，以至于觀察到在液態(tài)金屬的作用下較低的侵蝕。優(yōu)選粘合劑不可逆轉(zhuǎn)地硬化，以至于獲得耐磨的覆層。特別優(yōu)選的是如下粘合劑，所述粘合劑在與空氣濕氣接觸時不再次軟化。實質(zhì)上能夠包含所有的在膠料中應(yīng)用的粘合齊U。在此不僅能夠應(yīng)用無機(jī)的粘合劑也能夠應(yīng)用有機(jī)的粘合劑。例如能夠應(yīng)用黏土、特別是膨潤土作為粘合劑。
[0038]粘合劑的份額優(yōu)選以膠料組合物的固體含物計在0.1重量％至20重量％的、尤其
優(yōu)選0.5重量％至5重量％的范圍中選擇。[0039]根據(jù)另一個優(yōu)選的實施形式，膠料包含一定份額的石墨。這支持層狀碳在鑄件和鑄模之間的邊界面上構(gòu)成。石墨的份額優(yōu)選以膠料的固體含物計在I重量％至30重量％的、尤其優(yōu)選5重量％至15重量％的范圍中選擇。石墨在鐵澆鑄時有利地對鑄件的表面質(zhì)量起作用。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物必要時也能夠還包含對于膠料而言常見的組分，例如潤濕劑、消泡劑、顏料、染料和抗微生物劑。這些其它的組成部分占可用的覆層料的份額優(yōu)選被選擇為小于10重量％,優(yōu)選小于5重量％并且尤其優(yōu)選小于I重量％。
[0041]陰離子的和非陰離子的表面活性劑、特別是具有至少為7的HSB值的這種表面活性劑例如能夠用作為潤濕劑。這類潤濕劑的實例是二鈉二辛基磺酸鈉。潤濕劑優(yōu)選以可用的膠料組合物計0.01重量％至I重量％的量，優(yōu)選0.05重量％至0.3重量％來應(yīng)用。
[0042]能夠應(yīng)用也稱為抗泡劑的消泡劑，以便在制造膠料組合物時或者在涂覆所述膠料組合物時防止泡沫形成。在涂覆膠料組合物時的泡沫形成會導(dǎo)致不均勻的層厚度并且導(dǎo)致覆層中的孔。例如能夠應(yīng)用硅油或者礦物油作為消泡劑。消泡劑以可用的膠料組合物計優(yōu)選包含在0.01重量％至I重量％的、優(yōu)選0.05重量％至0.3重量％的量。
[0043]在根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物中必要時能夠應(yīng)用常見的顏料和染料。這些顏料和染料被添加，以便實現(xiàn)例如在不同的層之間的另一個對比度，或者產(chǎn)生膠料與鑄件的更強(qiáng)的分離效果。
[0044]顏料的實例是紅色的和黃色的氧化鐵以及石墨。染料的實例是商用的染料、如德國路德維希港BASF股份公司的Luconyl?的顏色系列的染料。染料和顏料以膠料組合物的固體含物計優(yōu)選包含在0.01重量％至10重量％的,優(yōu)選0.1重量％至5重量％的量。
[0045]根據(jù)另一個實施形式，膠料組合物包含抗微生物劑，以便防止細(xì)菌侵?jǐn)_進(jìn)而避免對粘合劑的流變學(xué)和粘合力產(chǎn)生負(fù)面的影響。當(dāng)包含在膠料組合物中的載流體以重量計基本上由水形成時，也就是說，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物以所謂的水性膠料的形式提供時，這是尤其優(yōu)選的。適合的抗微生物劑的實例是甲醛、2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(MIT)、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮(CIT)和1,2-苯并異噻唑啉-3-酮(BIT)。優(yōu)選應(yīng)用MIT、BIT或者它們的混合物。抗微生物劑以可用的膠料組合物的重量計通常在IOppm至IOOOppm的、優(yōu)選50ppm至500ppm的量中應(yīng)用。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物能夠根據(jù)常見的方法來制造。根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物例如通過如下方式被制造，即存在水并且在應(yīng)用高剪切攪拌器的條件下將作用為懸浮劑的黏土在水中分裂。緊接著拌入耐火組分、顏料和染料以及金屬的添加劑，直至產(chǎn)生均勻的混合物。最后拌入潤濕劑、抗泡劑、抗微生物劑和粘合劑。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物能夠作為可用的按配方制造的膠料來制造和銷售。但是根據(jù)本發(fā)明的膠料也能夠以濃縮的形式來制造和銷售。在這種情況下，為了提供可用的膠料，添加一定量的載流體，所述載流體是必需的，以便調(diào)節(jié)膠料的所期望的粘度和密度。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物也能夠以套組的形式來制造和銷售，其中例如(多種)固體組分和(多種)溶劑組分彼此同時存在于分隔的容器中。
[0048](多種)固體組分能夠作為粉末狀的固體混合物在獨立的容器被提供。必要時待應(yīng)用的其它的液態(tài)的(多種)組分，例如粘合劑、潤濕劑、浸透劑(Netzer) /消泡劑、顏料、染料和抗微生物劑，在這個套組中能夠再次存在于分隔的容器中。(多種)溶劑組分或者能夠包括必要時附加地待應(yīng)用的組分，例如在一個共同的容器中的組分，或者它能夠與其它的可選的組成部分分開地存在于獨立的容器中。為了制造可用的膠料，固體組分、可選的其它的組分和溶劑組分的適合的量彼此混合在一起。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物適合于給鑄模覆層。在這里所應(yīng)用的表述“鑄?！卑ㄋ蓄愋偷呐黧w，所述坯體對于鑄件、如芯、模具和硬模的制造是重要的。膠料組合物的根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用也包括對鑄模部分地覆層。
[0050]膠料供用于金屬加工的鑄模，所述膠料可由無機(jī)的模制材料混合物獲得，包括至少一種耐火的模具母材、基于水玻璃的粘合劑并且優(yōu)選包括一定份額的金屬氧化物，所述金屬氧化物選自二氧化硅、特別是無定形二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦或者氧化鋅和它們的混合物，其中這種金屬氧化物優(yōu)選粒狀地存在并且特別是具有小于300 μ m (篩析)的粒大小。無定形二氧化碳例如從水玻璃開始經(jīng)由沉淀工藝來獲得，所述水玻璃可通過分裂具有碳酸鈉或者碳酸鉀的石英砂來獲得。因此根據(jù)工藝條件將所產(chǎn)生的SiO2稱為沉淀硅石
(Fallungskieselsauren )。另一種重要的制造變型是在氫氧焰中從流體的氯娃燒、如
四氯化硅開始產(chǎn)生所謂的氣相Si02。
[0051]模制材料混合物和用于在應(yīng)用硬化的模制材料混合物的條件下制造供金屬加工的鑄模的方法在W02006/024540 (=US7770629B2)中描述并且關(guān)于此點所述公開通過參引并入本文。優(yōu)選的模制材料混合物是W02006/024540的權(quán)利要求的主題。
[0052]待覆層的鑄模因此典型地包括:
[0053]a)大于80重量％的耐火的模具母材(包括添加劑，所述添加物表現(xiàn)如耐火的模具母材)
[0054]b) 0.01重量％至5重量％的硬化的水玻璃作為粘合劑，以及
[0055]c)必要時O重量％至5重量％的上述一種或多種金屬氧化物。
[0056]此外本發(fā)明涉及一種在將膠料施加層到上述部分地或者完全地硬化的無機(jī)的模制材料混合物上的條件下制造用于金屬加工的上膠的鑄模的方法。層的施加或者提供能夠如下進(jìn)行:
[0057]在將浸入作為施加方法時，將鑄模浸入到容器中持續(xù)達(dá)大約2秒至2分鐘，在所述鑄模的模具空腔中必要時施加有基礎(chǔ)覆層，所述容器通過可用的、根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物來填充。
[0058]鑄模隨后從膠料組合物中取出，并且使多余的膠料組合物從鑄模中流出。在浸入之后用于流出多余的膠料組合物的時間遵從所應(yīng)用的膠料組合物的流出性能。
[0059]在將噴射作為施加方法時，應(yīng)用商用的壓力箱噴射設(shè)備。在這里膠料組合物以稀釋的狀態(tài)中填充到壓力箱中。經(jīng)由待設(shè)置的過壓，膠料能夠被壓入到噴槍中，在該處所述膠料借助于獨立可調(diào)控的霧化空氣來噴涂。在噴涂時，優(yōu)選將條件選擇為，使得在槍上的用于膠料組合物和霧化空氣的壓力被調(diào)節(jié)為，使得被噴射的膠料組合物仍濕潤地射到模具或者芯上，但是得到均勻的涂層。
[0060]在將流涂作為施加方法時，鑄模借助于軟管、噴槍或者類似的工具以可用的根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物來傾注，在所述鑄模的模具空腔中必要時施加有基礎(chǔ)覆層。
[0061]鑄模在此完全地由膠料組合物覆蓋，多于的膠料組合物從鑄模流出。在流涂之后用于流出多余的膠料組合物的時間遵從所應(yīng)用的膠料組合物的流出性能。[0062]此外，膠料也能夠通過涂抹來施加。
[0063]包含在膠料中的載流體緊接著被蒸發(fā)，以至于獲得干燥的膠料層。作為干燥方法，能夠應(yīng)用所有的傳統(tǒng)的干燥方法，例如在空氣中干燥、通過除濕后的空氣來干燥、通過微波或者紅外輻射來干燥、在對流烘箱中干燥以及類似的方法。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施形式中，已覆層的鑄模在20°C至250°C中，優(yōu)選在50°C至180°C中在對流烘箱中干燥。
[0064]在應(yīng)用乙醇層時，根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物優(yōu)選通過燒除乙醇或者乙醇混合物來干燥。在這里已覆層的鑄模附加地通過燃燒熱量來加熱。在另一個優(yōu)選的實施形式中，已覆層的鑄模不需要其它的處理在空氣中干燥或者在應(yīng)用微波的條件下干燥。
[0065]膠料能夠以單獨的層的形式或者也能夠以多個疊加設(shè)置的層的方式被施加。在此各個層在其組成成分中能夠是相同的或者不同的。例如首先能夠由商用的膠料制造基礎(chǔ)覆層，所述商用的膠料不包含根據(jù)本發(fā)明的金屬的附加劑。作為基礎(chǔ)覆層，例如能夠應(yīng)用水膠料或者也能夠應(yīng)用乙醇膠料。但是也可能的是，由根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物制造所有的膠料。但是之后與液態(tài)金屬接觸的層總是由根據(jù)本發(fā)明的膠料來制造。在施加多個層時，各個層能夠在施加之后完全地或者部分地干燥。
[0066]由膠料組合物制造的覆層優(yōu)選具有至少0.1mm,優(yōu)選至少0.2mm,尤其優(yōu)選至少0.45mm,尤其優(yōu)選至少0.55mm的干燥層厚度。根據(jù)一個實施形式，覆層的厚度被選擇為小于1.5_。在這里干燥層厚度是干燥的覆層的層厚度，所述干燥的覆層通過由基本上完全的去除溶劑組分并且必要時緊接著硬化產(chǎn)生的膠料組合物的干燥來獲得?；A(chǔ)覆層和覆蓋覆層的干燥層厚度優(yōu)選通過借助于濕層厚度梳進(jìn)行測量來確定。鑄模必要時緊接著能夠完整地被裝配。鑄造優(yōu)選用于鑄鐵坯體和鑄鋼坯體的制造。
【具體實施方式】
[0067]實例I
[0068]在這個實例中，檢驗所應(yīng)用的膠料的提高的固體含物對已上膠的芯的強(qiáng)度的影響。所應(yīng)用的芯膠料I和2具有在表I和2中說明的組成成分和物理的特性。
[0069]表1:膠料的組成成分
[0070]
【權(quán)利要求】
1.一種膠料組合物，包含: (A)至少下述的黏土 (Al) I至10重量份額的坡縷石， (A2) I至10重量份額的水輝石，以及 (A3)l至20重量份額的鈉基膨潤土，其中所述重量份額是以組分(A1)、(A2)和(A3)相對于彼此的比例計的，和 (B)包含水的載流體,所述載流體能夠在至160°C和1013mbar的情況下完全地蒸發(fā)，以及 (C)不同于(A)的耐火材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠料組合物，彼此無關(guān)地包含: (Al) I至5重量份額的坡縷石， (A2) I至5重量份額的水輝石，和/或 (A3) I至10重量份額的鈉基膨潤土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膠料組合物，其中所述膠料的黏土總含量Al、A2和A3以所述膠料組合物的固體含物計為0.1重量％至4.0重量％,優(yōu)選0.5重量％至3.0重量％并且尤其優(yōu)選1.0重量％至2.0重量％。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述載流體包括至大于50重量％的水并且此外優(yōu)選包括酒精，包括多元醇和聚醚醇。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物的所述固體含物為20重量％至90重量％，特別是大于80重量％至85重量％。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物以所述膠料組合物的所述固體含物計包含10重量％至85重量％的耐火材料。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述耐火材料是石英、氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋁、鋯英砂、硅酸鋯、橄欖石、滑石、云母、石墨、焦炭、長石、硅藻土、高嶺土、煅燒高嶺土、高嶺石、偏高嶺石、氧化鐵、礬土和/或它們的混合物。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述耐火材料具有借助于根據(jù)DIN/IS013320的光散射來測量的0.1 μ m至500 μ m的、特別I μ m至200 μ m的顆粒大小。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物以所述膠料組合物的所述固體含物計包括0.1重量％至20重量％的、特別是0.5重量％至5重量％的至少一種粘合劑。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物用作為濃縮物，并且所述耐火材料(C)占所述膠料組合物的份額相應(yīng)地以所述膠料組合物的所述耐火材料份額計大于70重量％，優(yōu)選大于80重量％。
11.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的膠料組合物用于模制材料混合物的覆層的應(yīng)用，所述模制材料混合物通過無機(jī)的粘合劑、特別是作為粘合劑的水玻璃硬化，尤其是在所述模制材料混合物中存在二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦或者氧化鋅和/或它們的混合物并且特別是無定形二氧化硅的情況下硬化。
12.一種用于給模具和芯上膠的方法，所述模具和芯通過無機(jī)的粘合劑硬化，所述方法包括下述步驟: (a)通過結(jié)合至少下述物質(zhì)來提供膠料組合物: (A)下述黏土 (Al) I至10重量份額的坡縷石， (A2) I至10重量份額的水輝石，以及 (A3) I至20重量份額的鈉基膨潤土，所述重量份額是以組分(Al)、(A2)和(A3)相對于彼此的比例計的， (B)包含水的載流體,所述載流體能夠在至160°C和1013mbar的情況下完全地蒸發(fā)，以及 (C)不同于(A)的耐火材料；和 (b)用所述膠料組合物給模具和芯上膠，其中所述模具和芯由模制材料混合物構(gòu)成，所述模制材料混合物通過無機(jī)的粘合劑來硬化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述膠料組合物的特征在于權(quán)利要求1至10的特征。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所 述的方法，其中所述粘合劑是水玻璃并且所述模制材料混合物包含顆粒狀的二氧化硅、顆粒狀的氧化鋁、顆粒狀的氧化鈦或者顆粒狀的氧化鋅和/或其它們的合物，特別是顆粒狀的無定形二氧化硅。
【文檔編號】B22C3/00GK103826775SQ201280047222
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年10月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】邁克爾·克洛斯科夫斯基, 彼得·瓦赫塔爾奇克, 卡羅琳·瓦倫霍斯特 申請人:Ask 化學(xué)品股份有限公司