吸附有味和有害物质并用于金属铸造用砂箱的涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于金属铸造的铸模，其中在该铸模的排气表面的至少部分上特别是其上侧上设置有由吸收有害物质的材料构成的层。本发明专利技术还涉及一种涂料组合物、用于制备该铸模的方法和该铸模在金属铸造中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】吸附有味和有害物质并用于金属铸造用砂箱的涂料组合物本专利技术涉及一种金属铸造用的铸模、一种涂料组合物和一种制备铸模的方法。钢铁工业和有色金属工业中的大部分制品为首次成型均要进行铸造过程。该过程 中铁金属或有色金属的熔液材料转化为具有特定材料性能的有确定几何形状的物体。为使 铸件成型，有时需首先制造非常复杂的容纳熔体的铸模。制备金属铸件的铸模由所谓的型 芯和模型组成。铸模基本上形成待制备的铸件的阴模，其中型芯用于在铸件内部形成空腔， 而该模型形成外界面。同时，对型芯和模型的要求不同。模型要具有较大的表面积，用于将 铸造期间由热金属作用产生的气体移出。型芯通常仅具有非常小的可移出气体的面积。因 此，如果气体形成太多，则存在气体从型芯转入液态金属并在那里产生铸造缺陷的风险。因 此，内空腔通常通过由冷芯盒-粘合剂，即基于聚氨酯的粘合剂固化的型芯形成，而铸件的 外轮廓由较廉价的模型如湿砂模型(即通过呋喃树脂或酚树脂结合的模型)或钢锭模型产 生。铸模由耐火材料如石英砂构成，铸模最后成型后其颗粒通过适合的粘合剂结合， 以确保铸模型有足够的机械强度。因此，使用与适合的粘合剂反应的耐火造型材料来制备 铸模。由造型材料和粘合剂获得的造型材料混合物优选以可倾倒的形式存在，使得其可倾 倒入适合的空心模型中并在该处压实。通过粘合剂在造型材料的颗粒之间产生牢固的粘 附，使得铸模获得所需的机械稳定性。有机粘合剂和无机粘合剂均可用于制备铸模，其可通过冷法或热法进行固化。在 本文中，可基本上在室温下进行而无需加热造型材料混合物的方法称为冷法。该固化通常 通过化学反应进行，该化学反应可通过例如使气态催化剂通过待固化的造型材料混合物或 在造型材料混合物中加入液态催化剂来引发。在热法中，造型材料混合物在成型后经加热 到足够高的温度，以例如将粘合剂中所含的溶剂排出，或引发粘合剂通过交联而固化的化 学反应。当前，通常使用有机粘合剂如聚氨酯粘合剂、呋喃树脂粘合剂或环氧_丙烯酸酯 粘合剂来制备铸模，通过加入催化剂实现粘合剂固化。适合的粘合剂的选择由待制备铸件的形状和尺寸、制备条件以及用于铸造的材料 决定。因此，在制备大量的小型铸件时，通常使用聚氨酯_粘合剂，这是因为这些粘合剂能 够使生产周期加快并因此能够连续生产。造型材料混合物的固化通过加热或通过随后加入催化剂来实现的方法的优点是， 造型材料混合物的加工不受任何特定时间限制。造型材料混合物首先可较大量制备，然后 在较长时间内即通常几小时内进行加工。造型材料混合物的固化仅在成型后进行，因此力 求快速反应。铸模可在固化后直接从模型中取出，使得可实现短的生产周期。但为了获得良 好强度的铸模，造型材料混合物的固化需在铸模内均勻进行。如果造型材料混合物的固化 通过随后加入催化剂进行，则铸模在成型后用催化剂吹气。为此，使气态催化剂通过铸模。 造型材料混合物在与催化剂接触后立即固化，并因此可从模型中快速取出。随铸模尺寸增 大，更加难以在铸模的所有部分中提供足以使得造型材料混合物固化的催化剂量。吹气时 间延长，尽管如此在铸模中仍可形成气态催化剂难以达到或根本达不到的部分。因此催化剂的用量随铸模尺寸增大而显著增加。在热固化法中也遇到类似困难。在该情况下，必须将铸模的所有部分均加热到足 够高的温度。一方面随铸模尺寸增大，必须将铸模加热到一定温度以固化的时间延长。只 有这样，才可确保铸模内部也具有所需强度。另一方面，随铸模尺寸增大，固化设备变得非浩曰虫吊ρ卩贝。在制备用于大铸件如船用发动机的铸锭或大型机器部件如风力发电机的转子轮 毂的铸模时，通常使用自硬粘合剂。在自硬法中，首先利用催化剂涂敷耐火造型材料。然后 加入粘合剂，并通过混合到已涂有催化剂的耐火造型材料的颗粒上来使粘合剂均勻分布。 然后使造型材料混合物成型成铸模。因为粘合剂和催化剂在造型材料混合物中均勻分布， 所以即使在大铸模的情况下，固化也大致均勻。铸造期间，固化的粘合剂在液态金属的热和铸造期间所产生的还原性气氛的影响 下分解，使得铸模丧失强度。然后可将铸模与铸件容易地分离。特别重要的是，在铸模中所 用的型芯丧失了强度，使得用于制备该型芯的砂可从铸模的空腔中容易地倒出。粘合剂分 解释放出大量气态有害物质，这些气态有害物质例如必须经适当设计的抽吸设备所捕获和 除去。该有害物质一方面通过树脂的分解产生，另一方面通过为固化或改进性能而加到粘 合剂中的组分的分解而产生。因此，例如在自硬法中用作催化剂的芳族磺酸特别是对甲苯 磺酸、苯磺酸和二甲苯磺酸分解，除释放出二氧化硫外还释放出芳族有害物质如苯、甲苯或 二甲苯(BTX)。一部分分解产物还保留在用过的砂中，并可在再加工时放出。对于特别是芳族有害物质，由于其致癌作用，所以其MAK值(MAK =最大工作场所 浓度)非常低。苯的MAK值仅为3. 2mg/m3,甲苯和二甲苯分别为190mg/m3和440mg/m3。这 在铸造中目前是有问题的，因为满足该限值需非常昂贵的抽吸设备和过滤器。铸造期间所形成的气体混合物的组成非常复杂且包含多种可具有不同化学性能 的化合物。在废气中除包含已提及的芳族物质外，还可包含例如酸性组分如硫化合物或碱 性组分如胺。铸造期间产生的废气中除包含气态组分外，还包含由释放气体所夹带的粉尘。 这些粉尘通常非常细，因此对健康也是有害的。铸造期间释放的气态物质除其对健康的有害作用外，其强烈的气味也成问题。人 的嗅觉对某些化合物很灵敏，使得即使低浓度就足以产生令人不舒服的气味。通过抽吸装 置通常不可能完全捕获铸造期间释放的废气，使得在有关的工作场所不可避免气味干扰。本专利技术的一个目的是提供一种铸模，其在铸造期间释放出较少量的干扰气体物 质。该目的通过具有权利要求1的特征的铸模实现。有利的实施方案列于从属权利要 求中。在根据本专利技术的铸模中，在铸模的排气表面上至少部分地设置有由吸收有害物质 的材料构成的层。由吸收有害物质的材料构成的层在下文也称为“吸收剂层”。排气表面指铸造期间气态组分可从铸模逸出的铸模的表面。排气表面可对应于铸 模的整个外表面。也可利用铸模的仅仅部分外表面来排出气态组分。因此，在金属铸造用 砂箱中，利用砂箱用于铸模的结构，其覆盖铸模下部和侧部的表面。这些表面不用于或仅非 常有限的用于气态组分的排出。在此情况下，基本上仅铸模上侧可用于气态组分的排出。铸模的外表面是指在铸造期间形成的气体可通过其离开铸模的表面。该外表面在观察铸模时可从外面看到，并在铸造期间不与液态金属接触。与其相反，内表面例如是指由 铸模所包围的模腔的表面。优选至少铸模上侧至少部分地涂覆有由吸收有害物质的材料构成的层。铸模的 上侧是指铸造期间设置在上方的铸模表面。铸造期间，释放的大部分气体经其上侧离开铸 模。因此在本专利技术的铸模中，在该处设置有由吸收有害物质的材料构成的层并使气体通过 该层。在此情况下，包含于气体中的有害物质经吸收剂层吸收，并由此从气流中除去大部分 有害物质。就本身而言，也可在铸模外表面部分处提供气密性涂层，例如使得废气特定地从 铸模的侧表面排出。吸收有害物质不仅指有害物质在吸收剂层中结合，还指有害物质转化为无害化合 物，其中无害物质不必在吸收剂层中结合，而是可再次排入废气流并离开铸模。因此，吸收 有害物质通常指从本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于金属铸造的铸模，其中在所述铸模的排气表面的至少部分上设置有吸收有害物质的材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE102008025311.12008年5月27日1.一种用于金属铸造的铸模，其中在所述铸模的排气表面的至少部分上设置有吸收有 害物质的材料层。2.根据权利要求1所述的铸模，其中吸收有害物质的所述材料层的厚度至少为2.5mm。3.根据权利要求1或2所述的铸模，其中吸收有害物质的所述材料层包含至少一种能 够物理吸附有害物质的物理吸附剂材料。4.根据权利要求3所述的铸模，其中所述物理吸附剂材料的比表面积至少为800m2/g。5.根据权利要求3或4所述的铸模，其中所述物理吸附剂材料选自活性炭、硅胶、酸溶 粘土、灰分、纤维素、人造短纤维。6.根据上述权利要求中任一项所述的铸模，其中吸收有害物质的所述材料层包含至少 一种能够通过化学反应来结合或分解有害物质的化学吸收剂材料。7.根据权利要求6所述的铸模，其中所述化学吸收剂材料为碱性材料。8.根据权利要求7所述的铸模，其中所述碱性材料选自碱金属和碱土金属的氧化物、 氢氧化物和碳酸盐。9.根据上述权利要求中任一项所述的铸模...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·克洛斯科夫斯基，
申请(专利权)人：阿什兰苏德舍米克恩费斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：DE