包含酸的涂料组成在铸造工业中的应用制造技术

本发明专利技术描述了一种包括pH值至多为5的水相和一种或更多种耐火材料的涂料组成在铸造工业中的应用，以及经涂覆的水玻璃粘合的铸造模制品，尤其铸模和/或铸芯，其分别包含这种前述的涂料组成。此外，本发明专利技术描述了一种用于制造经涂覆的水玻璃粘合的铸造模制品的方法。本发明专利技术同样描述了一种组合物，所述组合物尤其包含前述涂料组成，包括含水的酸和一种或多种耐火材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含酸的涂料组成在铸造工业中的应用
本专利技术涉及一种涂料组成，尤其包含pH值至多为5的水相和一种或多种耐火材料的涂料组成在铸造中的应用，以及涉及一种经涂覆的水玻璃粘合的铸造模制品，尤其铸模和/或铸芯，其分别包含根据本专利技术使用的涂料组成。本专利技术还涉及一种用于制造经涂覆的水玻璃粘合的铸造模制品(模具或芯)的方法。本专利技术同样涉及一种组合物(kit)，所述组合物尤其包含根据本专利技术使用的涂料组成。本专利技术在所附的权利要求中限定。
技术介绍
在消失模中的铸造是广泛用于制造接近最终轮廓的构件的方法，尤其在金属铸造中。在铸造之后，将模具破坏并且将铸件取出。模具是阴模，所述阴模包含要浇铸的空腔，所述空腔产生要生产的铸件。未来的铸件的内部轮廓能够通过芯形成。在制造模具时，借助于要生产的铸件的模型能够将空腔模制到模制材料中。芯通常在单独的芯盒中成型。针对铸模(针对本专利技术的目的也称作为“模具”)和铸芯(针对本专利技术的目的也称作为“芯”)作为模制原料主要使用耐火的粒状物质，例如经冲洗的分类的石英砂。其他适合的并且本身已知的模制原料例如是锆石型砂、铬铁矿型砂、耐火土、橄榄石型砂、长石质型砂和红柱石型砂。模制原料也能够是不同的上述或其他优选模制原料的混合物。耐火的模制原料优选以松散的形式存在，使得其能够填充到适合的空腔中并且在其中压缩。将模制原料或相应的模制材料混合物(模制材料)，以便提高铸模的强度。为了制造铸模，将模制原料与无机的或有机的模制材料粘合剂(粘胶)粘合。通过模制材料粘合剂在模制材料的颗粒之间产生固定的粘结，使得铸模获得所需要的机械稳定性。模具和芯的制造在工业实践中常规地并且有利地在射芯机或铸模机中进行，其中进行颗粒状的组分的压缩和粘合剂的硬化；这也适用于在本专利技术的范围中使用的模具和芯。为了制造铸模能够使用有机的和无机的模制材料粘合剂，其硬化能够分别通过冷方法和热方法进行。在此将如下方法称为冷方法，所述方法基本上在室温下在不加热铸模的情况下执行。硬化在此大多通过化学反应进行，所述化学反应例如通过如下方式触发：在成型之后将气体作为催化剂引导通过要硬化的模制材料混合物，所述模制材料混合物包含模制原料和模制材料粘合剂。在热方法中，在成型之后将模制材料混合物加热到足够高的温度上，以便例如驱除包含在模制材料粘合剂中的溶剂和/或以便开始化学反应，通过所述化学反应使模制材料粘合剂硬化，例如通过交联使其硬化。与硬化机制无关地，全部有机模制材料粘合剂的共同点是，其在将液态金属填入到铸模中时热分解并且在此有害物质，例如苯、甲苯、二甲苯、苯酚、甲醛和其他部分未识别的热分解或裂解产物能够释放。尽管通过不同措施成功使所述排放最小化，然而此时这在有机的模制材料粘合剂的情况下不能够完全避免。为了在铸造期间最小化或避免分解产物的排放，能够使用如下模制材料粘合剂，所述模制材料粘合剂基于无机材料并且在任何情况下包含非常小份额的有机化合物。这种模制材料粘合剂体系长期以来已经是已知的，例如从文献GB782205A、US6972059B1、US5582232A、US5474606A和US7022178中已知。下面，术语“无机的模制材料粘合剂”表示如下模制材料粘合剂，所述模制材料粘合剂绝大部分地、优选大于95重量％、更优选大于99重量％、非常优选完全地由水和无机材料构成，使得在这种无机的模制材料粘合剂中的有机化合物的份额优选小于5重量％、更优选小于1重量％并且非常优选为0重量％。表述“无机地粘合”在本文的范围中表示：模具或芯借助无机的模制材料粘合剂(如在上文中定义的那样)粘合。碱金属水玻璃作为无机的模制材料粘合剂的组分是特别重要的。称作为碱金属水玻璃的是由熔融物凝固的、玻璃状的即无定形的、水溶性的硅酸钠、硅酸钾和硅酸锂、其混合物以及相应的含水溶液。下面，术语“水玻璃”表示这种无定形的、水溶性的硅酸钠、硅酸钾和/或硅酸锂和/或其含水溶液和/或上述硅酸盐的混合物和/或其溶液，所述溶液分别具有SiO2与M2O的在1.6至4.0的范围中的优选在1.8至2.5的范围中的摩尔模量(摩尔比)，其中M2O表示氧化锂、氧化钠和氧化钾的总量。表述“水玻璃粘合的”表示：铸造模制品、尤其模具或芯，利用模制材料粘合剂制造或可利用模制材料粘合剂制造，所述模制材料粘合剂包含水玻璃或者由水玻璃构成。例如，在文献US7770629B2中提出一种模制材料混合物，所述模制材料混合物除了耐火的模制原料之外还包含基于水玻璃的模制材料粘合剂和微粒状的金属氧化物，其中作为微粒状的金属氧化物优选使用沉淀二氧化硅或热解硅石。然而，无机的模制材料粘合剂与有机的模制材料粘合剂相比也具有缺点。例如，借助已知的无机的模制材料粘合剂制造的铸模或铸芯相对于空气湿气和/或相对于水或含水湿气具有相对小的或较小的稳定性。借此例如无法像借助于有机的模制材料粘合剂的情况下所常见的那样在较长的时间段中贮存这种铸模或铸芯。通常，尤其在铸铁和铸钢的情况下，铸造模制品的表面、尤其模具和芯的表面由称为“涂料”的覆盖层来覆层，尤其如下表面，所述表面与铸造金属接触。涂料在此形成模具/芯与金属之间的边界层或阻挡层，尤其用于有针对性地抑制在所述部位处的缺陷机制或用于使用冶金学的效应。通常，涂料应在铸造技术中尤其满足如下功能：-改进铸件表面的光滑度；-将液态的金属和模具或芯尽可能完全分隔；-避免在模具/芯的组分和熔融物之间的化学反应，由此简化在模具/芯和铸件之间的分隔，和/或-避免在铸件上的表面缺陷，例如气泡、穿孔、毛刺和/或铸疤。在上文中提到的以及可能的其他功能通常通过涂料的精确组成或要施用到铸模或芯上的涂料组成的精确组成来设定和优化或者匹配于分别有意的目的。用于在铸造中使用的涂料组成大多包含如下组分或者由所述组分组成：(i)一种或更多种细粒的耐火料，如细粒的、耐火的直至高度耐火的无机材料(ii)载液，所述载液包含一种或更多种化合物(水，酒精等)以及(iii)作为其他组分的例如一种或更多种涂料粘合剂(下面也简称为“粘合剂”)和/或生物杀灭剂和/或润湿剂和/或流变助剂。用于对模具和芯进行覆层的即用型涂料组成据此通常是细粒的、耐火的直至高度耐火的无机材料(耐火料)在载液、例如含水的(包含水的)载液或不含水的(不包含水的)载液中的悬浮液；关于载液的细节参见下文。涂料或涂料组成通过适当的涂覆方法、例如喷射、浸渍、流涂或铺展来施加到铸模的内部轮廓或施加到芯上并且在那里干燥，使得出现涂覆部或涂覆膜。涂覆部的干燥能够通过输送热量或辐射能量、例如通过微博辐射或通过在室内空气处干燥来实现。在涂料组成在载液中包含可燃化合物的情况下，干燥也能够通过燃烧所述化合物来进行。术语“耐火的”在本文中与本领域技术人员常规理解的一致表示如下物质、材料和矿物质，其至少能够暂时承受住在浇铸时或在铁熔融物、通常铸铁凝固时的温度负荷。如下物质、材料和矿物质称为“高度耐火的”，其能够暂时承受钢熔融物的铸造热。在浇铸钢熔融物时能够出现的温度通常高于在浇铸铁或铸铁熔融物时能够出现的温度。耐火的物质、材料和矿物质(耐火料)和高度耐火的物质、材料和矿物质对于本领域技术人员而言是已知的，例如从DIN51060:2000-06中已知。作为耐火料在涂料组成中通常使用矿物质的氧化物、硅酸盐或粘土矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂料组成的应用，用于制造在水玻璃粘合的模具上或水玻璃粘合的芯上的覆盖层以在铸造时使用，所述涂料组成包含(a)一种或多种耐火材料，和(b)具有至多为5的pH值的水相，其中所述水玻璃粘合的模具或所述水玻璃粘合的芯包含颗粒状的、无定形二氧化硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.04 DE 102017100110.7;2017.04.10 DE 10201711.一种涂料组成的应用，用于制造在水玻璃粘合的模具上或水玻璃粘合的芯上的覆盖层以在铸造时使用，所述涂料组成包含(a)一种或多种耐火材料，和(b)具有至多为5的pH值的水相，其中所述水玻璃粘合的模具或所述水玻璃粘合的芯包含颗粒状的、无定形二氧化硅。2.根据权利要求1所述的应用，其中经敷盖的水玻璃粘合的模具或经敷盖的水玻璃粘合的芯与经敷盖的水玻璃粘合的对照模具或经敷盖的水玻璃粘合的对照芯相比较，-具有在干燥时更小程度地降低的弯曲强度，和/或-具有增加的贮存稳定性，其中关于所述对照模具或对照芯的制造在其它方面条件相同的情况下使用对照涂料组成，所述对照涂料组成通过给所述涂料组成添加氢氧化钠直至达到pH值为7来获得。3.根据权利要求1和2中任一项所述的应用，其中所述水相(b)包含(b1)水，和(b2)一种或多种酸，优选pKa<5，更优选pKa<4的，其中组分(b1)的质量与组分(b2)的质量的比值优选在10:1至200:1的范围内，尤其优选在10:1至100:1的范围内，和/或其中优选地，组分(b1)的质量与所述水相(b)的总质量的比值大于50％，优选大于70％，尤其优选大于90％，和/或其中优选地，所述水相具有至多为4的pH值。4.根据权利要求3所述的应用，其中所述组分(b2)包含选自无机酸和有机酸的一种或多种酸，-其中所述有机酸优选选自单羧酸、二羧酸和三羧酸，优选在25℃和1013毫巴下为固态的单羧酸、二羧酸和三羧酸，尤其优选柠檬酸和草酸，和/或-其中所述无机酸优选选自盐酸、硝酸、磷酸和酸性磷酸盐，尤其优选选自盐酸、硝酸和磷酸，和/或-其中组分(b2)的无机酸和有机酸的总质量与所述涂料组成的总质量的比值在0.1％至10％的范围内，优选在0.5％至5％的范围内，更优选在1％至5％的范围内，尤其优选在1％至3.5％的范围内并且更尤其优选在2.5％至3.5％的范围内。5.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述组分(a)包含：颗粒状的、无定形二氧化硅，优选如下颗粒状的、无定形二氧化硅，其初级颗粒(i)是球形的和/或(ii)具有借助于激光衍射确定的<10μm的D90，优选<1μm的D90，尤其优选包括作为次级组分的(i)二氧化锆和/或(ii)路易斯酸的颗粒状的、无定形二氧化硅，和/或选自以下的一种或更多种物质：石英、氧化铝、氧化锆、硅酸铝、层状硅酸盐、硅酸锆、橄榄石、滑石、云母、石墨、焦炭、长石、硅藻土、高岭土、煅烧高岭土、偏高岭土、氧化铁和铝土矿。6.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述涂料组成包含以下组分中的一种或多种或所有：-一种或多种生物杀灭剂，-一种或更多种润湿剂，-一种或更多种流变助剂，和-一种或更多种粘合剂，优选聚乙烯醇。7.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中按所述涂料组成的总质量计，所述涂料组成具有小于80重量％，优选小于45重量％的固体含量，和/或其中按所述涂料组成的总质量计，所述涂料组成包含总量不大于2重量％，...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨布里纳·玛丽亚·安第尔顿，克劳斯·塞格，克里斯蒂安·卢斯蒂格，保罗·阿德里亚诺·费尔特林，
申请(专利权)人：胡坦斯·阿尔伯图斯化学厂有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE