包含鹽的用于無(wú)機(jī)的鑄模和芯的覆層料及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的主題是作為用于鑄模的覆層料的膠料組合物。所述膠料組合物適合于芯和模具、特別是在使用水玻璃作為粘合劑的情況下制造的這樣的芯和模具。膠料組合物包含特定的鹽。
【專(zhuān)利說(shuō)明】包含鹽的用于無(wú)機(jī)的鑄模和芯的覆層料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種作為用于鑄模的覆層料的膠料組合物。膠料組合物適合于芯和模具，特別是在應(yīng)用水玻璃作為粘合劑的情況下制造的這樣的芯和模具。膠料組合物包含特定的鹽。
【背景技術(shù)】
[0002]鑄模可通過(guò)耐火材料例如石英砂在成形為鑄模并且通過(guò)適合的粘合劑粘接的情況下獲得，以便確保鑄模的足夠的機(jī)械強(qiáng)度。因此為了制造鑄模應(yīng)用耐火的模具母材(Formgrundstoff)和適合的粘合劑。耐火的模具母材優(yōu)選以能夠流動(dòng)的方式存在，以至于它能夠填充到適合的空模中并且在該處被壓縮。通過(guò)粘合劑在模具母材的顆粒之間產(chǎn)生固定的粘結(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(wú)機(jī)的粘合劑，所述粘合劑的硬化分別能夠通過(guò)冷法或者熱法來(lái)進(jìn)行。在此將如下方法稱(chēng)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(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，所述化學(xué)反應(yīng)例如通過(guò)如下方式來(lái)觸發(fā)，即作為催化劑的氣體被引導(dǎo)穿過(guò)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(dòng)化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)所述化學(xué)反應(yīng)粘合劑例如通過(guò)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(wú)關(guān)，使得它們?cè)趯⒁簯B(tài)金屬填入到鑄模中時(shí)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(huì)部分地釋放未識(shí)別的裂解產(chǎn)物。
[0005]雖然已通過(guò)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。
[0006]為了將在鑄造過(guò)程期間的粉碎產(chǎn)物的排放降低到最小或者避免在鑄造過(guò)程期間的粉碎產(chǎn)物的排放，能夠應(yīng)用如下粘合劑，所述粘合劑基于無(wú)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(zhǎng)期以來(lái)一直是已知的。
[0007]已開(kāi)發(fā)出如下粘合劑體系，所述粘合劑體系通過(guò)氣體的導(dǎo)入而硬化。這類(lèi)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(guò)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劑。此外研發(fā)了如下粘合劑體系，所述粘合劑體系在室溫下自硬化。這些基于磷酸或者金屬氧化物的體系例如在US5582232A中描述。最后還已知如下無(wú)機(jī)的粘合劑體系，所述粘合劑體系在較高的溫度下硬化，例如在熱的模具中硬化。這些熱硬化的粘合劑體系例如從US5474606A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。
[0008]在US7022178B1中描述了一種用于制造芯的型砂的粘合劑體系?；谒ＡУ恼澈蟿w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%的固體份額。為了獲得也能夠被填入到復(fù)雜的芯模中的能夠流動(dòng)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(diǎn)。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(guò)射芯機(jī)注射到芯盒中。
[0009]模制材料混合物的硬化通過(guò)抽出仍包含的水或者縮合來(lái)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。
[0010]但是無(wú)機(jī)的粘合劑相對(duì)于有機(jī)的粘合劑也具有如下缺點(diǎn)，例如已知的無(wú)機(jī)的粘合劑具有借其制造的鑄模相對(duì)于高的空氣濕度或者相對(duì)于水的低的穩(wěn)定性。因此在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)貯存模具體，如在有機(jī)的粘合劑中常見(jiàn)的那樣不是絕對(duì)可行的。為了獲得鑄模相對(duì)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(shí)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)用沉淀硅石或者熱解硅石作為粒狀的金屬氧化物。
[0011]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(chēng)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(duì)模具部分表面產(chǎn)生影響、改進(jìn)鑄件外觀、在冶金上對(duì)鑄件產(chǎn)生影響和/或避免鑄造缺陷。
[0012]通常所應(yīng)用的膠料例如包含粘土、石英、硅藻土、方石英、鱗石英、硅酸鋁、硅酸鋯、云母、耐火粘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)孔防止鑄造金屬滲入。
[0013]通過(guò)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(guò)膠料改進(jìn)鑄件的外觀，其方式為:產(chǎn)生平滑的表面，因?yàn)橥ㄟ^(guò)膠料補(bǔ)償由模制材料的顆粒大小弓I起的不均勻性。
[0014]此外，鑄件的膠料在冶金上能夠例如通過(guò)經(jīng)由膠料選擇性地在鑄件的表面上將添加劑轉(zhuǎn)移到鑄件中的方式來(lái)影響，所述添加劑改進(jìn)鑄件的表面特性。此外膠料形成了如下層，所述層在鑄造液態(tài)金屬時(shí)在化學(xué)上隔離鑄模。由此防止了鑄件和鑄模之間的任何粘附，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(duì)性地控制液態(tài)金屬和鑄模之間的熱傳遞，以便例如通過(guò)冷卻速度影響特定的金屬組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。
[0015]所應(yīng)用的無(wú)機(jī)的粘合劑的硬化現(xiàn)今越來(lái)越多地經(jīng)由在因高溫引發(fā)的縮合反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，其中中間粘合劑(Binderbriicken )的構(gòu)成經(jīng)由裂解水來(lái)進(jìn)行。如多個(gè)化學(xué)反應(yīng)在這里是可逆反應(yīng)，也就是說(shuō)通過(guò)與水的接觸和反應(yīng)能夠重新裂解鍵(Bindung)，其中這個(gè)逆反應(yīng)的程度很大程度上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)的情況下，鑄模通過(guò)與水接觸并且部分地也通過(guò)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】

[0016]本發(fā)明基于如下目的，提出一種膠料，通過(guò)所述膠料能夠保證盡可能無(wú)缺陷的覆層、特別是無(wú)機(jī)的芯和模具的覆層，而不會(huì)對(duì)芯和模具的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面的損害進(jìn)而不會(huì)對(duì)加工和貯存產(chǎn)生負(fù)面的損害。
[0017]這個(gè)目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的膠料組合物來(lái)實(shí)現(xiàn)，有利的設(shè)計(jì)方案形成從屬權(quán)利要求的主題或者在下文中描述。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式以膏或者懸浮液的形式提供。在這個(gè)實(shí)施形式中膠料組合物包含載流體。
[0019]令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將在特定的濃度范圍中的特定的鹽添加給含水的膠料組合物時(shí)，已上膠的無(wú)機(jī)的芯和模具的質(zhì)量能夠持續(xù)地被改善，并且例如能夠毫無(wú)問(wèn)題地實(shí)現(xiàn)芯和模具的多日的貯存穩(wěn)定性。
[0020]令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，能夠使用鎂和/或錳的金屬鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。優(yōu)選使用氧化價(jià)+2或者+4的錳鹽。尤其優(yōu)選使用氧化價(jià)+2的鎂鹽和氧化價(jià)+2的錳鹽。鹽的濃度以膠料組合物計(jì)大于I重量％，優(yōu)選大于3重量％并且尤其優(yōu)選大于5重量％。根據(jù)一個(gè)設(shè)計(jì)方案，所述濃度向上通過(guò)相應(yīng)使用的載流體的量和類(lèi)型的飽和濃度來(lái)限制。根據(jù)另一個(gè)設(shè)計(jì)方案，最大濃度以膠料組合物計(jì)小于10重量％。優(yōu)選使用硫酸根離子作為陰離子和/或尤其優(yōu)選使用一價(jià)氯離子作為抗衡離子。
[0021]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)。
[0022]作為膠料組合物的其它的添加劑組成部分，能夠使用甲酸(蟻酸)的酯，其中在酯化時(shí)所應(yīng)用的醇或者醇混合物的鏈長(zhǎng)特別是平均小于6個(gè)碳原子并且尤其優(yōu)選小于3個(gè)碳原子。
[0023]尤其優(yōu)選應(yīng)用甲酸甲基酯(甲酸甲酯)和甲酸乙基酯(甲酸乙酯)。也可能的是，一個(gè)(或多個(gè))醇基團(tuán)或者醇基團(tuán)中的幾個(gè)攜帶一個(gè)或兩個(gè)其它的基團(tuán)，如醚基團(tuán)、羥基基團(tuán)、酯基團(tuán)或者羧基基團(tuán)，或者甲酸通過(guò)第二或者第三羥基基團(tuán)交聯(lián)，例如通過(guò)縮合來(lái)交聯(lián)。
[0024]在此,上述添加劑的總含量以膠料組合物計(jì)為I重量％至8重量％,優(yōu)選2重量％至8重量％并且尤其優(yōu)選3重量％至6重量％。作為添加劑例如能夠使用BASF公司的“純甲酸甲酯”。它具有CAS編號(hào)107-31-3。
[0025]膠料例如能夠包括作為膠料的內(nèi)含材料的特定的粘土的組合。應(yīng)用a)l重量份數(shù)至10重量份數(shù)的、特別是I重量份數(shù)至5重量份數(shù)的坡縷石；b)l重量份數(shù)至10重量份數(shù)的、特別是I重量份數(shù)至5重量份數(shù)的水輝石；和c)l重量份數(shù)至20重量份數(shù)的、特別是I重量份數(shù)至5重量份數(shù)的鈉基膨潤(rùn)土的組合(分別相對(duì)于彼此)作為粘土材料，特別是在坡縷石關(guān)于水輝石的I比0.8至1.2的重量比中，并且在坡縷石與水輝石一起關(guān)于鈉基膨潤(rùn)土的I比0.8至1.2的比例中。在此，膠料占上述粘土的粘土總含量以膠料組合物的固體含量計(jì)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％。在應(yīng)用這些粘土的情況下，能夠進(jìn)一步提高芯和模具的貯存穩(wěn)定性。
[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(shí)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。適合的溶劑是醇，包括多元醇和聚醚醇。示例的醇是乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇和乙二醇。
[0028]可用的膠料組合物的固體含量?jī)?yōu)選設(shè)定在10重量％至85重量％的范圍中，或者在售出時(shí)(在稀釋前)特別是30重量％至70重量％。
[0029]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(guò)耐火材料實(shí)現(xiàn)鑄模和液態(tài)金屬之間的熱隔離。在金屬鑄造時(shí)應(yīng)用常見(jiàn)的耐火材料作為耐火材料。適合的耐火材料的示例是石英、氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋁如葉臘石、藍(lán)晶石、紅柱石或者耐火粘土、鋯英砂、硅酸鋯、橄欖石、滑石、云母、焦炭、長(zhǎng)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。
[0030]耐火材料以粉末狀來(lái)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(guò)噴射設(shè)備毫無(wú)問(wèn)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的范圍中的平均粒度(借助于根據(jù)DIN/IS013320的光散射來(lái)測(cè)量)。具有至少高于液態(tài)金屬的溫度200°C的熔點(diǎn)且與此無(wú)關(guān)地不與金屬發(fā)生反應(yīng)的特別的材料適合作為耐火材料。
[0031]耐火材料的份額(總是僅對(duì)于固體含量有貢獻(xiàn))，以膠料組合物的固體份額計(jì)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％。
[0032]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式(總是僅對(duì)于固體含量有貢獻(xiàn))，耐火材料的份額小于70重量％，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式小于60重量％并且根據(jù)再一個(gè)實(shí)施方式小于50重量％。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的膠料能夠根據(jù)一個(gè)實(shí)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(wú)機(jī)的材料或者這些材料的混合物。適合的無(wú)機(jī)的懸浮劑例如是可強(qiáng)烈膨脹的粘土，例如鈉基膨潤(rùn)土。
[0034]作為懸浮劑，可替選地或者補(bǔ)充地，也能夠選擇有機(jī)的增稠劑，因?yàn)檫@種增稠劑能夠在施加保護(hù)覆層之后干燥至使得它在與液態(tài)金屬接觸時(shí)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。懸浮劑的份額以全部的膠料組合物計(jì)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(lái)選擇。
[0035]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)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。所述粘合劑能夠?qū)崿F(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。此外，通過(guò)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)選的是如下粘合齊U，所述粘合劑在與空氣濕氣接觸時(shí)不會(huì)再次軟化。實(shí)質(zhì)上能夠包含所有的在膠料中應(yīng)用的粘合劑。在此不僅能夠應(yīng)用無(wú)機(jī)的粘合劑也能夠應(yīng)用有機(jī)的粘合劑。作為粘合劑例如能夠應(yīng)用粘土、特別是膨潤(rùn)土和/或高嶺土。
[0036]粘合劑的份額優(yōu)選以膠料組合物的固體含量計(jì)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。
[0037]根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式，膠料包含一定份額的石墨。這輔助層狀碳構(gòu)成在鑄件和鑄模之間的邊界面上。石墨的份額優(yōu)選以膠料組合物的固體含量計(jì)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(shí)有利地對(duì)鑄件的表面質(zhì)量起作用。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物必要時(shí)也能夠還包含對(duì)于膠料而言常見(jiàn)的組分，例如潤(rùn)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％。[0039]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(rùn)濕劑。這類(lèi)潤(rùn)濕劑的示例是二鈉二辛基磺酸鈉。潤(rùn)濕劑優(yōu)選以可用的膠料組合物計(jì)0.01重量％至I重量％的量，優(yōu)選0.05重量％至0.3重量％來(lái)應(yīng)用。
[0040]能夠應(yīng)用也稱(chēng)為抗泡劑的消泡劑，以便在制造膠料組合物時(shí)或者在涂覆所述膠料組合物時(shí)防止泡沫形成。在涂覆膠料組合物時(shí)的泡沫形成會(huì)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(jì)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。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物中必要時(shí)能夠應(yīng)用常見(jiàn)的顏料和染料。這些顏料和染料被添加，以便實(shí)現(xiàn)例如在不同的層之間的另一個(gè)對(duì)比度，或者產(chǎn)生膠料與鑄件的更強(qiáng)的分離效果。顏料的示例是紅色的和黃色的氧化鐵以及石墨。染料的示例是市售的染料、如德國(guó)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量計(jì)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。
[0042]根據(jù)另一個(gè)實(shí)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(duì)粘合劑的粘合力和流變學(xué)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(jì)基本上由水形成時(shí)，也就是說(shuō)，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(shí)，這是尤其優(yōu)選的。適合的抗微生物劑的示例是甲醛、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?？刮⑸飫┮钥捎玫哪z料組合物的重量計(jì)通常在IOppm至IOOOppm的、優(yōu)選50ppm至500ppm的量中應(yīng)用。
[0043]除了已經(jīng)提到的組成部分，根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物能夠包含其它的對(duì)于膠料而言常見(jiàn)的組成部分。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物能夠根據(jù)常見(jiàn)的方法來(lái)制造。根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物例如通過(guò)如下方式被制造，即存在水并且在應(yīng)用高剪切攪拌器的情況下將作用為懸浮劑的粘土在水中分裂。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(rùn)濕劑、抗泡劑、抗微生物劑和粘合劑。
[0045]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(lái)制造和銷(xiāo)售。但是根據(jù)本發(fā)明的膠料也能夠以濃縮的形式來(lái)制造和銷(xiāo)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(lái)制造和銷(xiāo)售，其中例如固體組分和溶劑組分彼此同時(shí)存在于分隔的容器中。固體組分能夠作為粉末狀的固體混合物在獨(dú)立的容器被提供。
[0046]必要時(shí)待應(yīng)用的其它的液態(tài)組分，例如粘合劑、潤(rùn)濕劑、浸透劑(Netzer) /消泡齊U、顏料、染料和抗微生物劑，能夠在這個(gè)套組中再次存在于分隔的容器中。溶劑組分或者能夠包括必要時(shí)附加地待應(yīng)用的組分，例如在一個(gè)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(kāi)地存在于獨(dú)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。
[0047]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?lèi)型的坯體，所述坯體對(duì)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(duì)鑄模部分地覆層。膠料供用于金屬加工的鑄模，所述膠料可由無(wú)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(wú)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)的粒子大小。無(wú)定形二氧化碳例如從水玻璃開(kāi)始經(jīng)由沉淀工藝來(lái)獲得，所述水玻璃可通過(guò)分裂具有碳酸鈉或者碳酸鉀的石英砂來(lái)獲得。因此根據(jù)工藝條件將所產(chǎn)生的SiO2稱(chēng)為沉淀硅石(Fallungskieselsauren )。另一種重要的制造變型方案是
在氫氧焰中從流體的氯硅烷、如四氯化硅開(kāi)始產(chǎn)生所謂的氣相Si02。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情況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(diǎn)所述公開(kāi)文獻(xiàn)通過(guò)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。
[0048]待覆層的鑄模因此典型地包括:
[0049]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)；
[0050]b) 0.01重量％至5重量％的硬化的水玻璃作為粘合劑；以及
[0051]c)必要時(shí)O重量％至5重量％的上述一種或多種金屬氧化物。
[0052]此外本發(fā)明涉及一種在將膠料施加到上述部分地或者完全地硬化的無(wú)機(jī)的模制材料混合物上的情況下制造用于金屬加工的上膠的鑄模的方法。膠料的施加或者提供能夠如下進(jìn)行:
[0053]在將浸入作為施加方法時(shí)，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(shí)施加有基礎(chǔ)覆層，所述容器通過(guò)可用的、根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物來(lái)填充。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(shí)間遵從所應(yīng)用的膠料組合物的流出性能。
[0054]在將噴射作為施加方法時(shí)，應(yīng)用市售的壓力箱噴射設(shè)備。在這里膠料組合物以稀釋的狀態(tài)填充到壓力箱中。經(jīng)由待設(shè)置的過(guò)壓，膠料能夠被壓入到噴槍中，在該處所述膠料借助于獨(dú)立可調(diào)控的霧化空氣來(lái)噴涂。在噴涂時(shí)，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(rùn)地射到模具或者芯上，但是產(chǎn)生均勻的涂覆。
[0055]在將流涂作為施加方法時(shí)，鑄模借助于軟管、噴槍或者類(lèi)似的工具以可用的根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物來(lái)傾注，在所述鑄模的模具空腔中必要時(shí)施加有基礎(chǔ)覆層。鑄模在此完全地由膠料組合物覆蓋，多余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(shí)間遵從所應(yīng)用的膠料組合物的流出性能。
[0056]此外，膠料也能夠通過(guò)涂抹來(lái)施加。
[0057]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(guò)除濕后的空氣來(lái)干燥、通過(guò)微波或者紅外輻射來(lái)干燥、在對(duì)流烘箱中干燥以及類(lèi)似的方法作為干燥方法。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)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(duì)流烘箱中干燥。
[0058]在應(yīng)用醇膠料時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的膠料組合物優(yōu)選通過(guò)燒除醇或者醇混合物來(lái)干燥。在這里已覆層的鑄模附加地通過(guò)燃燒熱量來(lái)加熱。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)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)用微波的情況下干燥。
[0059]膠料能夠以單獨(dú)的層的形式或者也能夠以多個(gè)疊加設(shè)置的層的方式被施加。在此各個(gè)層在其組成成分中能夠是相同的或者不同的。例如首先能夠由市售的膠料制造基礎(chǔ)覆層，所述市售的膠料不包含根據(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(lái)制造。在施加多個(gè)層時(shí)，各個(gè)層能夠在施加之后完全地或者部分地干燥。
[0060]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(gè)實(shí)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(guò)由基本上完全的去除溶劑組分并且必要時(shí)緊接著硬化來(lái)干燥膠料組合物來(lái)獲得?；A(chǔ)覆層和覆蓋覆層的干燥層厚度優(yōu)選通過(guò)借助于濕層厚度梳進(jìn)行測(cè)量來(lái)確定。
[0061]鑄模必要時(shí)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(shí)施方式】
[0062]在這個(gè)示例中，檢驗(yàn)?zāi)z料中的鹽對(duì)已上膠的芯的強(qiáng)度的影響。所應(yīng)用的芯膠料I至3具有在表I至3中說(shuō)明的組成成分。
[0063]表1:膠料的組成成分
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種膠料組合物，包含: (A)以膠料組合物計(jì)的必要時(shí)總計(jì)大于I重量％的濃度中的鎂和/或錳的金屬鹽； (B)包含水或者由水構(gòu)成的載流體；以及 (C)耐火材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠料組合物，其特征在于，使用硫酸根離子和/或氯離子作為上述鹽的陰離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膠料組合物，其特征在于，使用氧化價(jià)+2或者+4的鎂和/或使用氧化價(jià)+2的錳。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述鹽的濃度以所述膠料組合物計(jì)大于3重量％并且尤其是大于5重量％。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述鹽的濃度最大相應(yīng)于所應(yīng)用的所述載流體的飽和濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述鹽的濃度以所述膠料組合物計(jì)小于10重量％。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述載流體包括大于50重量％的水，并且另外優(yōu)選包含醇，包括多元醇和聚醚醇，以及特別是在直至160°C和1013mbar的情況下能夠完全地蒸發(fā)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物的固體含量為30重量％至70重量％。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)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固體含量計(jì)包含10重量％至85重量％的耐火材料。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)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、焦炭、長(zhǎng)石、硅藻土、煅燒高嶺土、高嶺石、偏高嶺石、氧化鐵、礬土和/或上述材料的混合物。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述耐火材料借助于根據(jù)DIN/IS013320的光散射來(lái)測(cè)量，具有0.1 μ m至500 μ m的粒度，尤其是I μ m至200 μ m的粒度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)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量計(jì)包括0.1重量％至20重量％的、尤其是0.5重量％至5重量％的至少一種粘合劑。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物，其中所述膠料組合物包括光亮碳形成劑或者石墨，特別是0.1重量％至10重量％,特別是0.5重量％至3重量％。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的膠料組合物用于覆層模制材料混合物的一種應(yīng)用，所述模制材料混合物通過(guò)作為粘合劑的水玻璃被硬化，必要時(shí)在至少以水稀釋之后被硬化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的應(yīng)用，其中所述模制材料混合物包括氧化硅、氧化鋁、氧化鈦或者氧化鋅和/或上述材料的混合物以及特別是無(wú)定形二氧化硅。
【文檔編號(hào)】B22C9/18GK103857481SQ201280049488
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月7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, 斯特凡·貝措爾德 申請(qǐng)人:Ask 化學(xué)品股份有限公司