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EP3565673A1 - SCHLICHTEZUSAMMENSETZUNG FÜR DIE GIEßEREIINDUSTRIE, ENTHALTEND PARTIKULÄRES, AMORPHES SILIZIUMDIOXID UND SÄURE - Google Patents

SCHLICHTEZUSAMMENSETZUNG FÜR DIE GIEßEREIINDUSTRIE, ENTHALTEND PARTIKULÄRES, AMORPHES SILIZIUMDIOXID UND SÄURE

Info

Publication number
EP3565673A1
EP3565673A1 EP17818564.1A EP17818564A EP3565673A1 EP 3565673 A1 EP3565673 A1 EP 3565673A1 EP 17818564 A EP17818564 A EP 17818564A EP 3565673 A1 EP3565673 A1 EP 3565673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sizing composition
water
core
bonded
particulate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP17818564.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Jattke
Christian LUSTIG
Sabrina Maria ANDERTEN
Klaus Seeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH filed Critical Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Publication of EP3565673A1 publication Critical patent/EP3565673A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
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    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5024—Silicates
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    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
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    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3248—Zirconates or hafnates, e.g. zircon
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    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
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    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C04B2235/3463—Alumino-silicates other than clay, e.g. mullite
    • C04B2235/3481—Alkaline earth metal alumino-silicates other than clay, e.g. cordierite, beryl, micas such as margarite, plagioclase feldspars such as anorthite, zeolites such as chabazite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9669—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts
    • C04B2235/9676—Resistance against chemicals, e.g. against molten glass or molten salts against molten metals such as steel or aluminium

Definitions

  • a sizing composition for the foundry industry containing particulate amorphous silica and acid
  • the present invention relates to a sizing composition for use in the foundry, in particular comprising particulate, amorphous silicon dioxide (Si0 2 ) and an aqueous phase having a pH of at most 5, preferably of at most 4, as well as sized, water glass bonded foundry shaped bodies, in particular sized, water glass bonded Foundry molds and foundry cores, each comprising a sizing composition according to the invention.
  • the invention relates to the use of a sizing composition according to the invention for the production of a coating on a water-glass-bonded foundry molded body and a process for the preparation of a water-glass-sized foundry molded body (mold or core).
  • the invention likewise relates to a kit, including, inter alia, a sizing composition according to the invention.
  • the invention is defined in the appended claims.
  • Casting in a lost form is a common process for producing near-net shape components, especially in metal casting. After casting, the mold is destroyed and the casting is removed. Shapes are negatives, they contain the emptying cavity, which results in the casting to be produced.
  • the inner contours of the future casting can be formed by cores. In the preparation of In the mold, the cavity can be formed into the molding material by means of a model of the casting to be manufactured. Cores are usually formed in a separate core box.
  • foundry molds also referred to as “molds” for the purposes of the present invention
  • foundry cores also referred to as “cores” for purposes of the present invention
  • predominantly refractory granular materials such as e.g. washed, classified quartz sand used.
  • suitable molding materials which are known per se are e.g. Zirconsande, Chromitsande, chamois, olivine sands, feldspat ambience sands and Andalusitsande.
  • a molding material may also be a mixture of various of the above or other preferred molding materials.
  • the refractory molding material is preferably in free-flowing form, so that it can be filled into a suitable mold and compacted therein.
  • the molding base material or the corresponding molding material mixture is compacted in order to increase the strength of the casting mold.
  • the mold bases are bound with inorganic or organic molding binders (binders).
  • binding By the molding material binder a firm cohesion between the particles of the molding material is generated, so that the foundry mold obtains the required mechanical stability.
  • the production of molds and cores takes place in industrial practice regularly and advantageously in shooting machines or molding machines, in which a compression of the particulate components and a hardening of the binder takes place; this also applies to the forms and cores used in the context of the present invention.
  • both organic and inorganic molding material binders can be used, the curing of which can be carried out in each case by cold or hot processes.
  • the skilled worker refers to processes which are carried out essentially at room temperature without heating the foundry mold.
  • the curing is usually carried out by a chemical reaction, which is triggered for example by the fact that a gas is passed as a catalyst after molding through the molding mixture to be cured, which contains the molding material and the molding material binder.
  • the molding material mixture is heated to a sufficiently high temperature after molding to expel, for example, the solvent contained in the molding material binder and / or to initiate a chemical reaction by which the molding material binder is cured, for example, by crosslinking.
  • molding material binders which are based on inorganic materials and at most contain a very low proportion of organic compounds.
  • Such binder systems have long been known, for example, from the documents GB 782205 A, US 6972059 B1, US 5582232 A, US 5474606 A and US 7022178.
  • inorganic molding material binder denotes a molding material binder, which consists entirely predominantly, preferably more than 95 wt .-%, preferably more than 99 wt .-%, most preferably completely of water and inorganic materials, so that the proportion on organic compounds in such an inorganic molding material binder is preferably less than 5 wt .-%, preferably less than 1 wt .-% and most preferably 0 wt .-%.
  • inorganically bound in the context of the present text means that a mold or a core has been bonded with an inorganic molding material binder (as defined above).
  • alkali water glass Of particular importance as a component of inorganic molding binders is alkali water glass.
  • glassy, ie amorphous, water-soluble sodium, potassium and lithium silicates, their mixtures and the corresponding aqueous solutions are called.
  • water glass refers to those amorphous, water-soluble sodium, potassium and / or lithium silicates and / or their aqueous solutions and / or mixtures of the aforementioned silicates and / or their solutions, each having a molar modulus (molar ratio) of Si0 2 to M 2 O in the range of 1.6 to 4.0, preferably in the range of 1.8 to 2.5, where M 2 0 denotes the total amount of lithium, sodium and potassium oxide.
  • water glass bonded means that a foundry molded body, in particular a mold or a core, has been produced or can be produced using a molding material binder which comprises water glass or consists of water glass.
  • a molding material mixture which comprises, in addition to a refractory molding base, a water glass-based molding material binder and a particulate metal oxide, wherein precipitated silica or fumed silica is preferably used as the particulate metal oxide.
  • Inorganic molding material binders also have disadvantages compared to organic molding material binders.
  • foundry molds or cores made with known inorganic molding binders have relatively little or no stability to atmospheric moisture or to water or aqueous moisture.
  • storage of such foundry molds or cores over a relatively long period of time, as is customary with organic molding material binders is not reliably possible.
  • finishing in foundry technology should fulfill the following functions known to the person skilled in the art: improvement of the smoothness of the casting surface;
  • Coating compositions for use in the foundry usually contain or consist of the following components: (i) one or more fine-grained refractory materials, ie fine-grained, refractory to highly refractory inorganic materials (ii) a carrier liquid comprising one or more compounds (water, alcohols).
  • binders for short
  • biocides and / or wetting agents and / or rheological additives Ready-to-use sizing compositions for coating molds and cores
  • a carrier liquid eg an aqueous (ie water-containing) carrier liquid or a non-aqueous (ie no water-containing) carrier liquid, for details see with regard to the carrier liquid he downstairs.
  • the size or the size composition is applied by a suitable application method, for example spraying, dipping, flooding or brushing on the inner contour of the casting mold or on the core and dried there, so that a size coat or size film is formed.
  • a suitable application method for example spraying, dipping, flooding or brushing on the inner contour of the casting mold or on the core and dried there, so that a size coat or size film is formed.
  • the drying of the size coat may be accomplished by the application of heat or radiant energy, e.g. by microwave radiation, or by drying in the room air done.
  • the drying may also be carried out by burning off these compounds.
  • refractory refers to masses, materials and minerals which, at least for a short time, can withstand the temperature load during casting or during the solidification of an iron melt, usually cast iron. Materials and minerals, which can withstand the pouring heat of a steel melt in the short term. The temperatures that can occur when casting molten steel, are usually higher than the temperatures that can occur during the casting of iron or cast iron melts. Refractory materials, materials and minerals (refractories) and high-refractory materials, materials and minerals are known in the art, for example from DIN 51060: 2000-06.
  • the refractory materials used in sizing compositions are usually mineral oxides, silicates or clay minerals.
  • refractory materials which are also suitable for the purposes of the present invention are quartz (silica), aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, Graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide, chromite and bauxite, each of which can be used individually or in any combination with each other.
  • the refractory material serves, inter alia, to close the pores in a foundry mold or a core against the penetration of the liquid metal.
  • the refractory material is usually provided in powder form. Unless stated otherwise, pulverulent refractories then have an average particle size (preferably measured by means of light scattering according to ISO 13320: 2009-10) in the range from 0.1 to 500 ⁇ m, preferably in the range from 1 to 200 ⁇ m. Suitable refractory materials are in particular those materials which have melting points which are at least 200 ° C. above the temperature of the particular molten metal used and / or which do not react with the molten metal.
  • the refractories are usually dispersed in a carrier liquid.
  • the carrier liquid is one or the constituent of a sizing composition which is preferably liquid under normal conditions (20 ° C and 1013.25 hPa) and / or vaporizable at 160 ° C and normal pressure (1013.25 hPa).
  • Preferred carrier liquids which are also suitable for the purposes of the present invention are selected from the group consisting of water and organic carrier liquids and mixtures thereof with one another and / or with further constituents.
  • Suitable organic carrier liquids are preferably alcohols, including polyalcohols and polyether alcohols. Preferred alcohols are ethanol, n-propanol, isopropanol (2-propanol), n-butanol and glycol. Water and aqueous mixtures (including aqueous solutions) are often preferred as a carrier liquid.
  • Sizing binders are primarily used to fix the refractory materials contained in a sizing composition on the molding material.
  • binders which are also suitable in the context of the present invention are synthetic resins (organic polymers) or synthetic resin dispersions, such as polyvinyl alcohols, polyacrylates, polyvinyl acetates and / or corresponding copolymers of the abovementioned polymers. Polyvinyl alcohols are preferred. Natural resins, dextrins, starches and peptides are also suitable as binders.
  • Biocides prevent bacterial infestation.
  • biocides which are also suitable for the purposes of the present invention are formaldehyde, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT), 5-chloro-2-methyl-4-iosthiazolin-3-one (CIT) and 1, 2 -Bisisothiazolin-3-one (BIT).
  • the biocides preferably the said individual biocides, are usually in one Total amount of 10 to 1000 ppm, preferably used in an amount of 50 to 500 ppm, each based on the total mass of the ready-to-use sizing composition (which is intended to be applied directly to a mold or a core).
  • Rheological additives adjusting agents are used to adjust the flowability of the size desired for processing.
  • inorganic adjusting agents are, for example, swellable clays, such as sodium bentonite or attapulgite (Palygorskit).
  • suitable organic adjusting agents are, for example, swellable polymers call, such as cellulose derivatives, in particular carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose, mucilages, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar-agar, polypeptides and / or alginates.
  • rheological additives or setting agents are preferred ingredients of the size composition according to the invention.
  • wetting agents can be used to achieve better wetting of the molding material.
  • the person skilled in the art is familiar with ionic and nonionic wetting agents.
  • dioctylsulfosuccinates are used as ionic wetting agents and alkynediols or ethoxylated alkynediols are used as nonionic wetting agents.
  • the aforementioned wetting agents are also preferred ingredients of the aqueous sizing composition of the invention.
  • a sizing composition may further contain defoamers, pigments and / or dyes.
  • defoamers for example, silicone or mineral oil can be used.
  • pigments are red and yellow iron oxide and graphite.
  • dyes are commercially available dyes known to the person skilled in the art.
  • the abovementioned defoamers, pigments and / or dyes are also preferred ingredients of the sizing composition of the invention
  • inorganic mold-material binders in particular water-glass-containing molding material binders, should become increasingly important in the area of steel and iron casting in the production of molds and cores.
  • This particular problem known in the foundry art see, e.g., WO 00/05010 A1
  • the salts are salts of magnesium and / or manganese, in particular their sulfates and chlorides.
  • the documents DE 10 201 1 1 15 024 A1 and WO 2013/050023 A2 state that the addition of certain additives to an aqueous size composition improves the quality of the sized inorganic cores and molds, in particular their storage stability can be increased.
  • an additive component of the sizing composition esters of formic acid (methanoic acid) are used, the chain length of the alcohol or the alcohol mixture used in the esterification in particular being on average less than six, and more preferably less than three, carbon atoms.
  • the document DE 10 2006 040 385 A1 discloses temperature-stable BN mold release layers based on ceramic and glassy binders; however, the document does not disclose the use for inorganically bound forms or cores (based on corresponding granular molding bases) for use in the foundry.
  • the German Patent and Trademark Office has researched the prior art for the priority application for the present application: DE 10 2006 040 385 A1, DE 10 2006 002 246 A1, DE 10 2005 041 863 A1 and DE 15 08 913 A.
  • the strength of the sized forms and / or cores produced therewith is to be contrasted forms and cores coated with known water-containing sizes or sizing compositions are increased, in particular insofar as the forms and cores have been produced with inorganic molding material binders, in particular with water-glass-containing molding material binders;
  • the storage stability as well as the resistance to atmospheric moisture of the thus produced sized forms and / or cores should be increased compared with forms and / or cores sized with known aqueous-containing sizes or sizing compositions;
  • the storage stability of the sizing composition itself should not be significantly worsened or even increased compared with known hydrous sizing compositions; the application of the sizing composition to hot molds and / or cores (ie in particular to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50
  • a further object of the present task was to produce sized inorganically bonded foundry moldings, in particular foundry molds and / or foundry cores, to provide each of which comprise a sizing composition to be given according to the invention.
  • a further object of the present invention was to provide a corresponding process for the preparation of an inorganic bonded foundry body sized with a water-containing size.
  • an object of the present invention was a kit, i.a. containing a sizing composition to be given according to the invention.
  • sizing compositions according to the invention uses according to the invention, inventive methods, coated forms or cores according to the invention and kits according to the invention are described, which "comprise” or “contain” specific embodiments, constituents or features, in each case also the corresponding ones to be understood to a narrower extent
  • the primary object and other aspects of the general object given above are achieved by comprising a sizing composition (a) an aqueous phase having a pH of at most 5, preferably at most 4,
  • aqueous sizing composition according to the invention, binding structures in the alkali silicate framework of the water-glass-bound, sifted foundry shaped body (mold or core) are attacked, however, possibly resulting weakening of the bonding structure by a further chemical reaction , such as an acid-base reaction, are removed again in the presence of the particulate amorphous silica, as a result of which an increased strength of such sized, water-glass bonded foundry moldings is achieved in comparison with the prior art.
  • a further chemical reaction such as an acid-base reaction
  • the pH in a sizing composition is determined in each case from the suspension, preferably according to the standard method DIN 19260: 2012-10.
  • particulate, amorphous silicon dioxide means particulate synthetic silica, preferably precipitated silica and / or fumed silica. The use of a fumed silica is preferred.
  • the particulate amorphous silica (component (b)) does not count among the "further” refractories of component (c) for the purposes of the present invention.
  • Precipitated silica is known per se and can be obtained, for example, in a manner known per se by reaction of an aqueous alkali metal silicate solution with mineral acids: The resulting precipitate is then separated, dried and optionally ground. Fumed silicas are also known per se and can preferably be obtained in known manner at high temperatures by coagulation from the gas phase.
  • the production of fumed silica can be carried out, for example, by flame hydrolysis of silicon tetrachloride, or for the purposes of the present invention preferably in an electric arc furnace by reduction of silica sand with coke or anthracite to silicon monoxide gas with subsequent oxidation to silica.
  • amorphous particulate silica of the present invention is that of zirconia production.
  • Another, known per se, possibility of producing particulate amorphous silica is the spraying of a silicon dioxide melt: the primary, amorphous silicon dioxide particles do not arise here (as in other preferred production processes) through a milling process.
  • the primary amorphous silica particles are often agglomerated according to the above-mentioned production processes, ie as agglomerates of primary particles
  • the particle shape of the primary particles of the particulate, amorphous silicon dioxide is preferably spherical
  • the spherical shape of the primary particles can be determined, for example, by scanning electron microscopy
  • the primary particles of the particulate amorphous silica are spherical and have a sphericity of 0.9 or more as determined by evaluation of two-dimensional microscopic (preferably scanning electron microscopic) images.
  • one or more substances are preferably selected from the group consisting of quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite.
  • the sizing composition according to the invention is particularly suitable for producing a coating on a water-glass-bonded form or a water-glass-bonded core, preferably on such water-glass-bonded forms or cores, which contain at least a proportion of particulate, amorphous silicon dioxide.
  • Waterglass-bonded shapes and cores including those containing particulate amorphous silica (in addition to conventional molding bases), and their preparation, are known per se, for example from documents WO 2006/024540 and WO 2009/056320.
  • the aforementioned forms and cores known per se are suitable for the purposes of the present invention.
  • the primary particles of the particulate amorphous silica of the component (b) (i) are spherical and have a sphericity of 0.9 or more as determined by evaluation of two-dimensional microscopic images.
  • Modern commercially available electron microscopic or light microscopic systems enable a digital image analysis and thus a comfortable determination of the particle shape. Digital image analysis is preferred for studies of sphericity.
  • component (c) comprises one or more substances selected from the group consisting of quartz, alumina, zirconium dioxide, aluminum silicates, layered silicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, Kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite, and / or wherein component (a) comprises one or more acids, preferably having a pKa ⁇ 5, more preferably having a pKa ⁇ 4, selected from the group consisting of inorganic and organic acids, wherein the organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar solid mono-, di- and tricarboxylic acids, more preferably citric acid and oxalic acid, and / or wherein the inorganic acids are
  • the "D90 value" of the primary particles of the particulate, amorphous silicon dioxide denotes their particle size distribution
  • the particle size distribution is determined in a manner known per se by laser diffraction, preferably according to the standard method according to DIN ISO 13320: 2009-10
  • the cumulative frequency distribution of the volume-averaged size distribution function indicates that 90% by volume of the primary particles have a particle size which is equal to or less than the stated value (eg 10 ⁇ m) "Mastersizer 3000" from Malvern, Great Britain, preferably of the “Coulter LS 230" type from Beckman Coulter, USA, the measurement preferably being carried out with the aid of "Polarization Intensity Differential Scattering" ("PIDS”) technology.
  • PIDS Polyization Intensity Differential Scattering
  • amorphous silicon dioxide are present as agglomerates and / or aggregates and / or other than combinations of a plurality of primary particles, these are preferably mechanically or similarly separated in a manner known per se prior to carrying out the determination of the particle size distribution of the primary particles. in order to exclude a falsification of the result as far as possible.
  • the term "secondary constituent" means that the particulate amorphous silica of component (b) contains only minor amounts of such secondary constituents which are still present as impurities or adhesions from previous production and / or processing processes of the particulate, amorphous
  • the secondary components mentioned are preferably in an amount of not more than 18% by weight (or by weight), more preferably in an amount of not more than 12% by weight, most preferably in an amount of not more than 8% by weight , in each case based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide of component (b).
  • One of the aforementioned minor components in component (b) may be a Lewis acid. However, several Lewis acids and / or mixtures thereof may also be included.
  • Lewis acid is understood to mean an acid according to the concept proposed by GN Lewis, according to which an acid is an electron pair acceptor, ie a molecule or ion with incomplete noble gas configuration, which is one from a Lewis base
  • a Lewis acid is electrophilic, whereas a Lewis base is nucleophilic, which means that molecules and ions can also be considered as acids that are not acids according to classical ideas.
  • Preference is furthermore given to a sizing composition according to the invention comprising one or more or all of the following constituents: one or more biocides, one or more wetting agents, one or more rheological additives, and one or more binders, preferably polyvinyl alcohol.
  • Suitable biocides are customary biocides such as microbicides, in particular bactericides, algicides and / or fungicides.
  • the above-mentioned biocides can be used.
  • Suitable wetting agents are preferably the wetting agents mentioned above.
  • Suitable theological additives are preferably the above-mentioned rheological additives.
  • Suitable binders are preferably the abovementioned binders.
  • Polyvinyl alcohol is a particularly preferred binder.
  • an inventive or preferred sizing composition wherein the ratio of the total mass of inorganic and organic acids in the aqueous phase (a) relative to the total mass of the sizing composition in the range of 0, 1 to 10%, preferably in the range of 1 to 5%, preferably in the range of 2.5 to 3.5%, and or wherein the ratio of the mass of the water to the total mass of the aqueous phase of constituent (a) is greater than 50%, preferably greater than 70%, more preferably greater than 90%, and / or wherein the sizing composition has a solids content of less than 80% by weight.
  • the sizing composition has a proportion of particulate amorphous silica of component (b) in the range of 1 to 30 wt .-%, preferably 5 bis 20 wt .-%, particularly preferably 8 to 17 wt .-%, based on the total mass of the sizing composition and / or wherein the sizing composition is a total amount of particulate, amorphous silica of component (b) and of other refractory constituents of component (c) in the range from 25% by weight to 80% by weight, preferably from 30 to 60% by weight, particularly preferably from 45 to 55% by weight on the total mass of the size composition.
  • a further preferred embodiment is an inventive or preferred sizing composition according to the invention comprising one or more binders, preferably comprising polyvinyl alcohol, in a total amount of not more than 2% by weight, preferably in an amount in the range of from 0.05 to 0.80% by weight .-%, based on the total mass of the sizing composition.
  • the sizing composition according to the invention or to be used according to the invention is preferably ready for use, ie it is intended to be applied directly to a casting mold or to a core.
  • the sizing composition according to the invention or to be used according to the invention can also be in the form of a concentrate, then it is intended to be diluted to a casting mold or a core before application, in particular by adding water or an aqueous mixture. This applies to all embodiments of the present invention, unless stated otherwise or specified.
  • the expert decides in each case whether a sizing composition is ready for use or should still be diluted.
  • Another object of the present invention is the use of a sizing composition of the invention described above, including its preferred embodiments, for the production of a coating on a waterglass-bonded or waterglass bonded core for use in the foundry.
  • the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core contains particulate, amorphous silicon dioxide (preferably in addition to, for example, one or more conventional molding materials) and / or wherein the application of the sizing composition is carried out on a water-glass-bonded mold or a water-glass bonded core for use in iron or steel casting and / or wherein the application of the sizing composition on a water-glass-bonded mold or a water-glass bonded core for use in casting a molten metal with a temperature of> 900 ° C, preferably> 1250 ° C, preferably for use in casting a molten metal comprising iron and / or steel, and / or wherein the application of the sizing composition on a water glass bonded form or a water glass bonded core at a temperature of water glass bonded core or the water glass bonded form of> 50 ° C, preferably> 70 ° C, more preferably at a temperature
  • the invention further relates to the use of particulate, amorphous silicon dioxide in a sizing composition, preferably in a sizing composition as disclosed above as being according to the invention and / or as being preferably disclosed in accordance with the invention
  • the invention likewise relates to the use of particulate, amorphous silica in a sizing composition, preferably in a sizing composition as disclosed above as being according to the invention and / or as being preferably disclosed in accordance with the invention, comprising (a) an aqueous phase having a pH of at most 5, preferably from at most 4, and
  • the water-glass-bonded core or the water-glass-bonded form preferably contains particulate, amorphous silicon dioxide.
  • a "high flexural strength” means a bending strength of a foundry molded body, preferably a core or a mold, which allows a practical handling of the foundry molded body without breaking it.
  • the invention also provides a process for producing a water-glass-bonded form sized with a water-containing size, preferably a mold having a high flexural strength, or a water-glass-bonded core sized with an aqueous-containing size, preferably such a core having a high flexural strength, for use in the foundry, with the following steps:
  • step (1) on the provided or prepared mold or core provided or manufactured.
  • Preferred is a process according to the invention, wherein the provided or prepared unsized or uncoated core contains particulate, amorphous silica, and / or wherein the unsupported, waterglass bonded or unsupported, waterglass bonded core in step (2) Curing a prepared or prepared molding material mixture
  • esters or phosphates by the addition of esters or phosphates or
  • phosphates which are suitable for curing, for example, aluminum phosphates can be used.
  • the sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be prepared by methods known in the art. For example, water can be initially charged in a suitable amount and the further constituents for the preparation of the size composition can then be added in any desired amount to this original while stirring with a suitable stirrer such as a high-shear stirrer, for example a gear stirrer or a dissolver stirrer. If necessary, ingredients may be digested before or during the addition in a manner known per se. Thus, for example, optionally one or more rheological additives can be digested using a high shear stirrer, before or after addition to the water receiver, and individually or together with one or more refractories.
  • a suitable stirrer such as a high-shear stirrer, for example a gear stirrer or a dissolver stirrer.
  • ingredients may be digested before or during the addition in a manner known per se.
  • one or more rheological additives can be digested using
  • the one or more refractories are not digested together with any added theological additives, they can also be broken up individually. and added to the water template. Then, for example, the further constituents of the sizing composition can then be added to the water template, optionally containing theological additives and / or refractories, in any order and preferably with stirring, preferably with a high-shear agitator, such as one or more acids.
  • one or more sizing binders optionally one or more biocides, optionally one or more wetting agents, optionally one or more defoamers, optionally one or more pigments and / or optionally one or more dyes.
  • the sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be ready for application to foundry moldings, that is, for example, in a concentration suitable for use as a dipping bath for molds or cores.
  • the aforementioned sizing composition can also be prepared in a manner known per se, first as a concentrate, which is added later, e.g. just before the use of the sizing composition, e.g. by further adding water to a ready-to-use concentration (or consistency) which is then suitable for application to molds and / or cores.
  • a ready-to-use size composition (intended to be applied directly to a casting mold or a core) is meant, unless expressly stated otherwise. It is usually not necessary to mix the individual constituents of the sizing composition according to the invention or to be used according to the invention directly on molds or cores only before an intended coating process; rather, the mixing can take place much earlier because the storage stability is the same as that according to the invention or according to the invention using sizing composition is high.
  • the uncoated, preferably water-glass-bonded, or prepared or prepared unsized, preferably water-glass bonded, core prepared or prepared in step (2) of the process according to the invention can be prepared in a manner known per se, for example as in documents WO 2006/024540 or WO 2009 / 056320 described.
  • step (3) of the prepared or prepared sizing composition from step (1) to the form provided or prepared The prepared or prepared core after step (2) of the process according to the invention can be carried out in a manner known per se, preferably in accordance with the application methods specified above, particularly preferably by immersing the mold or the core in a sizing composition according to the invention or used according to the invention as a dipping bath ,
  • the present invention also relates to a sized, water-glass-bonded form or a sized, water-glass bonded core for use in the foundry, comprising a sizing composition as described above as being preferred according to the invention and / or according to the invention.
  • this mold and this core can be prepared by a method as described above according to the invention and / or as preferably described according to the invention for producing a water-glass-bonded form sized with a water-containing size or a glass-water-bonded core sized with an aqueous-containing size.
  • the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core each containing particulate, amorphous silicon dioxide.
  • the invention also relates to a kit containing in separate components
  • the sizing composition according to the invention has, in particular, the following advantages over comparable sizing compositions known from the prior art and / or substantiates: improved strength of the sized forms and / or cores obtainable therewith, in particular of the sized inorganic inks prepared therewith, preferably the water-glass-bound shapes and / or cores produceable therewith; an improved storage stability of the thus produced sized forms and / or cores, in particular of the thus produced sized inorganically bound, preferably of water-sealable forms and / or cores produced therewith; an improved resistance to atmospheric moisture of the thus produced, sized molds and / or cores, in particular of the resulting sized, inwardly prepared, preferably water-glass-bound forms and / or cores produced thereby; an improved possibility of application to hot molds and / or cores (ie preferably to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50 ° C, preferably temperatures in the range of 50 to 100 °
  • Time unit be possible; and / or an improved use of inorganic, in particular water glass, bonded foundry moldings, in particular of molds and / or cores, for iron and / or cast steel, by appropriate use of the inventive sizing.
  • SZ1 sizing composition
  • SZ2 non-inventive comparative sizing compositions
  • SZ3 non-inventive comparative sizing compositions
  • the required amount of water was initially introduced into a beaker (batch size in each case about 2 kg of sizing composition as "concentrates", see Table 1), the theological additives and the refractory materials (phyllosilicates, zirconium flour, graphite) added and then with a high shear
  • the further constituents of the size compositions were then added in the proportions indicated and the mixture was stirred for a further 2 minutes with a high-shear dissolver stirrer specified dilutable concentrates of sizing compositions.
  • Zirconium flour zirconium silicate, DIN 60 13.5 10.0 9.0 grinding
  • Biocide (benzisothiazolinone, 10% - 0.3 0.3% w / w aqueous solution) Modified strength ./. ./. 0.3
  • Table 1 The dilutable concentrates of sizing compositions given above in Table 1 were then diluted with water to prepare sizing compositions (for application to cores by means of a dipping process, preferably in the form of a dipping bath) ready for use for the intended purpose.
  • the particular dilution used, as well as other properties of the ready-to-use size compositions produced by the dilution used, are given below in Table 1a: Table A: Preparation and properties of ready-to-use (for dip or dip tanks) sizing compositions
  • the sizing compositions were prepared for the purpose intended here, application to test cores by means of a dip application or a dipping bath in such a way that good comparability (i) of their respective properties when applied to the test cores and (ii) the respectively resulting properties of the coated test cores were ensured (densities and flow times which were as similar as possible were adjusted, but deviating pH for the size composition SZ1 according to the invention compared to non-inventive sizing compositions SZ2 and SZ3).
  • the densities of the ready-to-use sizing compositions given in Table 1a were measured according to the standard test method DIN EN ISO 281 1 -2: 201 1 (method A).
  • the efflux times of the ready-to-use size compositions given in Table 1a were measured according to the standard test method DIN 5321 1 (1974) by determination with the DIN cup 4.
  • the sizing compositions SZ1 and SZ2 each contained attapulgite as a theological additive.
  • Sizing composition SZ3 is of the type described in document WO00 / 05010.
  • Example 2 Investigation of the softening of foundry cores
  • test cores (specimens) were prepared in a manner known per se (according to "core system 1" given in Table 4) in a core shooter from the company Multiserw (type LUT, Aeration pressure: 2 bar, shot time: 3.0 s, shooting pressure 4.0 bar).
  • core system 1 the number of core shooters.
  • the experimental kernels were treated with the o.g.
  • Ready-to-use sizing compositions "SZ1", “SZ2” or “SZ3” at room temperature (25 ° C.) by immersion (conditions: 1 s immersion, 3 s retention time in the sizing composition, 1 s sumping)
  • the wet layer thickness of the sizings was in each case set to approximately 250 ⁇ m, and then the sized test cores were dried in a circulating air oven (1 hour at 120 ° C.) and the change in their flexural strengths under the drying conditions was investigated.
  • test cores were each dried over a period of one hour, with their flexural strengths (in N / cm 2 , as defined in the leaflet R 202 of the Association of German foundry professionals, October 1978 issue) at different times during drying and then one hour after the end of the drying process with a standard tester of the type "Multiserw-Morek LRu-2e", each with a standard measuring program "Rg1v_B 870.0 N / cm 2 " (3-point bending strength).
  • core failure herein and in each case means that a sized core became unusable during the drying process, that is, the sized core was unusable for the measurement of flexural strength as well as for a subsequently intended cast.
  • water-glass bonded test cores were prepared in a manner known per se (analogously to Example 2) and their flexural strengths were respectively unsized shortly after their preparation (one hour of storage, relative humidity in the range from 30 to 60%, temperature in Range of 20 to 25 ° C) as stated above, cf. Table 3 (entry "unsatisfied after 1 h").
  • test cores were prepared as shown below in Table 3 one hour after core preparation (ie at the same time interval from their preparation) at room temperature (25 ° C) with the sizing compositions SZ1 and SZ2 respectively by immersion (conditions: 1s immersion, 3 s Holding time in the size composition, 1s Ausfact) (denomination of the sizing compositions as in Example 1) and then each dried for one hour at 120 ° C in a convection oven.
  • the sized, dried test kernels were then subjected to a storage test for a period of seven days (as far as the production of the sized core was possible or not previously the failure of the core was determined).
  • the temperature during storage was 35 ° C, the relative humidity was 75%.
  • the core system 1 consisted only of the components molding material, binder and additive, as indicated in Table 4:
  • the binder specified for the core system 1 in Table 4 was a commercially available alkali-waterglass binder "Cordis® 851 1" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
  • the additive given for core system 1 in Table 4 was a commercially available binder additive with the main constituent (> 95% by weight) of particulate, amorphous silicon dioxide, "Anorgit® 8396” (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
  • test cores test specimens
  • their bending strengths were respectively uncoated for comparison purposes, shortly after their preparation (one hour storage time).
  • time at a temperature in the range of 20 to 25 ° C, relative humidity 30 to 60% as stated above determined (for the production conditions of the test cores see Table 6).
  • test cores were sized as shown below in Table 5 at different core temperatures by dipping (conditions: immersion for 1 s, soaking time in sizing composition, immersion for 1 s) (designation of sizing compositions as in Example 1) and each at 120 ° C for one hour in a convection oven dried. After cooling to room temperature and a storage time of 24 hours (relative humidity in the range of 30 to 60%, temperature in the range of 20 to 25 ° C), the flexural strengths were then determined on the sized, dried test cores as indicated above.
  • Deviation of the measured value from the corresponding value in Table 3 for core system 1 is considered essentially as an effect of the maintenance of the core shooter.
  • foundry cores sized at different core temperatures with sizing compositions according to the invention achieve high flexural strengths.
  • the values given in Table 5 show that foundry cores can be successfully sized with sizing compositions according to the invention even at relatively high temperatures, for example at temperatures in the range from 50 to 100.degree.
  • SZ2 non-inventive control sizing composition
  • the core systems A and B were made identically from the identical components, with the exception of the different curing times.
  • the binders and additives given for core systems A and B in Table 6 corresponded in each case to the binders ("Cordis® 851 1") or additives ("Anorgit® 8396") given in Table 4.

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Abstract

Es wird eine Schlichtezusammensetzung beschrieben, zur Verwendung in der Gießerei, insbesondere umfassend partikuläres, amorphes Siliziumdioxid (SiO2) und eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformkörper, insbesondere geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformen und Gießereikerne, welche jeweils eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter wird beschrieben die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einem wasserglasgebundenen Gießereiformkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers (Form oder Kern). Ebenfalls wird angegeben ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung.

Description

Schlichtezusammensetzung für die Gießereiindustrie, enthaltend partikuläres, amorphes Siliziumdioxid und Säure
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlichtezusammensetzung zur Verwendung in der Gießerei, insbesondere umfassend partikuläres, amorphes Siliziumdioxid (Si02) und eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, bevorzugt von höchstens 4, sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformkörper, insbesondere geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformen und Gießereikerne, welche jeweils eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einem wasserglasgebundenen Gießereiformkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers (Form oder Kern). Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung. Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Das Gießen in einer verlorenen Form ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung endkonturnaher Bauteile, insbesondere beim Metallguss. Nach dem Guss wird die Form zerstört und das Gussstück wird entnommen. Formen sind Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen des zukünftigen Gussstückes können durch Kerne gebildet werden. Bei der Herstellung der Form kann mittels eines Modells des zu fertigenden Gussstücks der Hohlraum in den Formstoff geformt werden. Kerne werden meist in einem separaten Kernkasten geformt.
Für Gießereiformen (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als„Formen" bezeichnet) und Gießereikerne (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als„Kerne" bezeichnet) werden als Formgrundstoffe überwiegend feuerfeste körnige Stoffe wie z.B. gewaschener, klassifizierter Quarzsand verwendet. Weitere geeignete und an sich bekannte Formgrundstoffe sind z.B. Zirkonsande, Chromitsande, Schamotten, Olivinsande, feldspathaltige Sande und Andalusitsande. Ein Formgrundstoff kann auch eine Mischung verschiedener der genannten oder anderer bevorzugter Formgrundstoffe sein. Der feuer- feste Formgrundstoff liegt bevorzugt in rieselfähiger Form vor, so dass er in eine geeignete Hohlform eingefüllt und darin verdichtet werden kann. Der Formgrundstoff bzw. die entsprechende Formstoffmischung (Formstoff) wird verdichtet, um die Festigkeit der Gießereiform zu erhöhen. Zur Herstellung der Gießereiformen werden die Formgrundstoffe mit anorganischen oder organischen Formstoffbindemitteln (Bindern) gebunden. Durch das Formstoffbindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Formstoffs erzeugt, so dass die Gießereiform die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Die Herstellung von Formen und Kernen erfolgt in der industriellen Praxis regelmäßig und vorteilhafterweise in Schießmaschinen oder Formmaschinen, in denen eine Verdichtung der partikulären Bestandteile und eine Härtung des Binders erfolgt; dies gilt auch für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Formen und Kerne.
Zur Herstellung von Gießereiformen können sowohl organische als auch anorganische Formstoffbindemittel eingesetzt werden, deren Aushärtung jeweils durch kalte oder heiße Verfahren erfolgen kann. Als kalte Verfahren bezeichnet der Fachmann dabei Verfahren, welche im Wesentlichen bei Raumtemperatur ohne Erhitzen der Gießereiform durchge- führt werden. Die Aushärtung erfolgt dabei meist durch eine chemische Reaktion, die beispielsweise dadurch ausgelöst wird, dass ein Gas als Katalysator nach der Formgebung durch die zu härtende Formstoffmischung geleitet wird, die den Formgrundstoff und das Formstoffbindemittel enthält. Bei heißen Verfahren wird die Formstoffmischung nach der Formgebung auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um beispielsweise das im Formstoffbindemittel enthaltene Lösungsmittel auszutreiben und/oder um eine chemische Reaktion zu initiieren, durch welche das Formstoffbindemittel ausgehärtet wird, beispielsweise durch Vernetzen.
Unabhängig vom Aushärtemechanismus ist allen organischen Formstoffbindemitteln gemeinsam, dass sie sich beim Einfüllen von flüssigem Metall in die Gießereiform ther- misch zersetzen und dabei Schadstoffe, wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole, Phenol, Formaldehyd und andere, teilweise nicht identifizierte, Thermolyse- bzw. Crackprodukte freisetzen können. Es ist zwar durch verschiedene Maßnahmen gelungen, diese Emissionen zu minimieren, völlig vermeiden lassen sie sich bei organischen Formstoffbindemitteln derzeit jedoch nicht.
Um die Emission von Zersetzungsprodukten während des Gießvorgangs zu minimieren bzw. zu vermeiden, können Formstoffbindemittel verwendet werden, die auf anorganischen Materialien basieren und allenfalls einen sehr geringen Anteil an organischen Verbindungen enthalten. Solche Formstoffbindemittelsysteme sind bereits seit längerem bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten GB 782205 A, US 6972059 B1 , US 5582232 A, US 5474606 A und US 7022178.
Nachfolgend bezeichnet der Begriff „anorganisches Formstoffbindemittel" ein Formstoffbindemittel, welches ganz überwiegend, bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 99 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt vollständig aus Wasser und anorganischen Materialien besteht, so dass der Anteil an organischen Verbindungen in einem solchen anorganischen Formstoffbindemittel bevorzugt kleiner als 5 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0 Gew.-% ist.
Der Ausdruck„anorganisch gebunden" bedeutet im Rahmen des vorliegenden Textes, dass eine Form bzw. ein Kern mit einem anorganischen Formstoffbindemittel (wie vor- stehend definiert) gebunden wurde.
Von besonderer Bedeutung als Bestandteil anorganischer Formstoffbindemittel ist Alkaliwasserglas. Als Alkaliwasserglas werden aus einer Schmelze erstarrte, glasartige, also amorphe, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und Lithiumsilicate, ihre Mischungen sowie die entsprechenden wässrigen Lösungen bezeichnet. Nachfolgend bezeichnet der Begriff „Wasserglas" solche amorphen, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumsilicate und/oder deren wässrige Lösungen und/oder Mischungen der vorgenannten Silicate und/oder deren Lösungen, die jeweils ein molares Modul (molares Verhältnis) von Si02 zu M20 im Bereich von 1 ,6 bis 4,0, vorzugsweise im Bereich von 1 ,8 bis 2,5 aufweisen, wobei M20 die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeich- net. Der Ausdruck„wasserglasgebunden" bedeutet, dass ein Gießereiformkörper, insbesondere eine Form oder ein Kern, unter Verwendung eines Formstoffbindemittels hergestellt wurde bzw. herstellbar ist, welches Wasserglas umfasst oder aus Wasserglas besteht. Beispielsweise wird in der Schrift US 7770629 B2 eine Formstoffmischung vorgeschlagen, welche neben einem feuerfesten Formgrundstoff ein auf Wasserglas basierendes Formstoffbindemittel und ein teilchenförmiges Metalloxid umfasst, wobei als teilchenförmiges Metalloxid bevorzugt Fällungskieselsäure oder pyrogene Kieselsäure verwendet wird. Anorganische Formstoffbindemittel weisen im Vergleich zu organischen Formstoffbindemitteln jedoch auch Nachteile auf. Beispielsweise besitzen mit bekannten anorganischen Formstoffbindemitteln hergestellte Gießereiformen oder -kerne eine vergleichsweise geringe oder geringere Stabilität gegenüber Luftfeuchtigkeit bzw. gegen Wasser oder wässrige Feuchtigkeit. Damit ist z.B. eine Lagerung solcher Gießereiformen oder -kerne über einen längeren Zeitraum, wie mit organischen Formstoffbindemitteln üblich, nicht zuverlässig möglich.
Üblicherweise werden, insbesondere beim Stahl- und Eisenguss, die Oberflächen von Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und Kernen, mit einem „Schlichte" genannten Überzug beschichtet, insbesondere diejenigen Oberflächen, die mit gegosse- nem Metall in Berührung kommen. Schlichten bilden hier eine Grenz- oder Sperrschicht zwischen Form/Kern und Metall, u.a. zur gezielten Unterdrückung von Fehlermechanismen an diesen Stellen oder zur Nutzung metallurgischer Effekte. Allgemein sollen Schlichten in der Gießereitechnik vor allem folgende, dem Fachmann bekannte, Funktionen erfüllen: - Verbesserung der Glätte der Gussstückoberfläche;
- Möglichst vollständige Trennung von flüssigem Metall und Form bzw. Kern;
- Vermeidung von chemischen Reaktionen zwischen Bestandteilen von Form/Kern und Schmelze, dadurch Erleichterung der Trennung zwischen Form/Kern und
Gussstück und/oder
- Vermeidung von Oberflächenfehlern am Gussstück wie z.B. Gasblasen, Penetrationen, Blattrippen und/oder Schülpen. Die vorstehend genannten sowie gegebenenfalls weitere Funktionen werden in der Regel durch die genaue Zusammensetzung der Schlichte bzw. der auf die Form bzw. den Kern zu applizierenden Schlichtezusammensetzung eingestellt und optimiert bzw. an den jeweils beabsichtigten Zweck angepasst. Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei enthalten meist folgende Komponenten, oder setzen sich aus diesen zusammen: (i) ein oder mehrere feinkörnige Feuerfeststoffe, d.h. feinkörnige, feuerfeste bis hochfeuerfeste anorganische Materialien (ii) eine Trägerflüssigkeit umfassend eine oder mehrere Verbindungen (Wasser, Alkoho- le, etc.) sowie (iii) als weitere Bestandteile z.B. ein oder mehrere Schlichtebindemittel (nachfolgend auch kurz als„Bindemittel" bezeichnet) und/oder Biozide und/oder Netzmittel und/oder rheologische Additive. Gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen zur Beschichtung von Formen und Kernen sind demnach meist Suspensionen von feinkörnigen, feuerfesten bis hochfeuerfesten anorganischen Materialien (Feuerfeststoffen) in einer Trägerflüssigkeit, z.B. einer wässrigen (d.h. Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit oder einer nichtwässrigen (d.h. keine Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit; zu Details hinsichtlich der Trägerflüssigkeit siehe weiter unten.
Die Schlichte bzw. die Schlichtezusammensetzung wird durch ein geeignetes Auftragsverfahren, beispielsweise Sprühen, Tauchen, Fluten oder Streichen auf die Innenkontur der Gießform oder auf den Kern aufgebracht und dort getrocknet, so dass ein Schlichteüberzug oder Schlichtefilm entsteht. Die Trocknung des Schlichteüberzugs kann durch Zufuhr von Wärme oder Strahlungsenergie, z.B. durch Mikrowellenstrahlung, oder durch Trocknung an der Raumluft erfolgen. Im Falle von Schlichtezusammensetzungen, welche brennbare Verbindungen in der Trägerflüssigkeit enthalten, kann die Trocknung auch durch Abbrennen dieser Verbindungen erfolgen.
Als„feuerfest" werden im vorliegenden Text im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die zumindest kurzzeitig der Temperaturbelastung beim Abguss bzw. bei der Erstarrung einer Eisenschmelze, meist Gusseisen, widerstehen können. Als„hochfeuerfest" werden Massen, Werkstof- fe und Mineralien bezeichnet, die kurzfristig der Gießhitze einer Stahlschmelze widerstehen können. Die Temperaturen, die beim Abguss von Stahlschmelzen auftreten können, liegen meist höher, als die Temperaturen, welche beim Abguss von Eisen- bzw. Gusseisenschmelzen auftreten können. Feuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien (Feuerfeststoffe) und hochfeuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der DIN 51060:2000-06.
Als Feuerfeststoffe werden in Schlichtezusammensetzungen üblicherweise mineralische Oxide, Silikate oder Tonmineralien eingesetzt. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Feuerfeststoffe sind Quarz (Siliciumdioxid), Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid, Chromit und Bauxit, die jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander eingesetzt werden können. Der Feuerfeststoff dient u.a. dazu, die Poren in einer Gießereiform oder einem Kern gegen das Eindringen des flüssigen Metalls zu verschließen. Weiter wird durch den Feuerfeststoff eine thermische Isolierung zwischen Gießereiform bzw. Kern und flüssigem Metall erreicht. Der Feuerfeststoff wird meist in Pulverform bereitgestellt. Sofern nicht anders angegeben, weisen pulverförmige Feuerfeststoffe dann eine mittlere Korngröße (vorzugsweise gemessen mittels Lichtstreuung nach ISO 13320:2009-10) im Bereich von 0, 1 bis 500 μιη, bevorzugt im Bereich von 1 bis 200 μιη, auf. Als Feuerfeststoffe sind insbesondere solche Materialien geeignet, welche Schmelzpunkte aufweisen, die zumindest 200 °C oberhalb der Temperatur der jeweils eingesetzten Metallschmelze liegen und/oder die keine Reaktion mit der Metallschmelze eingehen.
Die Feuerfeststoffe werden meist in einer Trägerflüssigkeit dispergiert. Die Trägerflüssigkeit ist ein oder der Bestandteil einer Schlichtezusammensetzung, der vorzugsweise unter Normalbedingungen (20 °C und 1013,25 hPa) flüssig vorliegt und/oder bei 160 °C und Normaldruck (1013,25 hPa) verdampfbar ist. Bevorzugte Trägerflüssigkeiten, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser und organischen Trägerflüssigkeiten sowie deren Mischungen untereinander und/oder mit weiteren Bestandteilen. Geeignete organische Trägerflüssigkeiten sind vorzugsweise Alkohole, einschließlich Polyalkohole und Polyetheralkohole. Bevorzugte Alkohole sind Ethanol, n-Propanol, Isopropanol (2- Propanol), n-Butanol und Glykol. Wasser und wässrige Mischungen (auch wässrige Lösungen) sind als Trägerflüssigkeit häufig bevorzugt.
Schlichtebindemittel (Bindemittel) dienen vor allem dazu, die in einer Schlichtezusammensetzung enthaltenen Feuerfeststoffe auf dem Formstoff zu fixieren. Beispiele für Bindemittel, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Kunstharze (organische Polymere) oder Kunstharzdispersionen wie Polyviny- lalkohole, Polyacrylate, Polyvinylacetate und/oder entsprechende Copolymerisate der vorgenannten Polymere. Polyvinylalkohole sind bevorzugt. Auch Naturharze, Dextrine, Stärken und Peptide sind als Bindemittel geeignet.
Biozide verhindern einen bakteriellen Befall. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Biozide sind Formaldehyd, 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT), 5-Chlor-2-methyl-4-iosthiazolin-3-on (CIT) und 1 ,2-Benzisothiazolin-3-on (BIT). Die Biozide, vorzugsweise die genannten individuellen Biozide, werden üblicherweise in einer Gesamtmenge von 10 bis 1000 ppm, vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 500 ppm verwendet, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden). Rheologische Additive (Stellmittel) werden eingesetzt, um die für die Verarbeitung gewünschte Fließfähigkeit der Schlichte einzustellen. Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete anorganische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Tone, wie z.B. Natriumbentonit oder Attapulgit (Palygorskit). Als auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete organische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Polymere nennen, wie Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxypropylcellulose, Pflanzenschleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar-Agar, Polypeptide und/oder Alginate. Die vorgenannten Theologischen Additive bzw. Stellmittel sind bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung. Insbesondere im Falle von wässrigen (d.h. als Trägerflüssigkeit oder Bestandteil der Trägerflüssigkeit Wasser enthaltenden) Schlichtezusammensetzungen können zudem Netzmittel eingesetzt werden, um eine bessere Benetzung des Formstoffes zu erzielen. Dem Fachmann sind ionische und nichtionische Netzmittel bekannt. Beispielsweise werden als ionische Netzmittel Dioctylsulfosuccinate und als nichtionische Netzmittel Alkindiole bzw. ethoxylierte Alkindiole eingesetzt. Die vorgenannten Netzmittel sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen wässrigen Schlichtezusammensetzung.
Eine Schlichtezusammensetzung kann darüber hinaus Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe enthalten. Als Entschäumer können beispielsweise Silikon- oder Mineralöl verwendet werden. Beispiele für Pigmente sind rotes und gelbes Eisenoxid sowie Gra- phit. Beispiele für Farbstoffe sind handelsübliche, dem Fachmann bekannte Farbstoffe. Die vorgenannten Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung
Um den steigenden Anforderungen im Bereich Umwelt- und Emissionsschutz gerecht werden zu können, sollten zukünftig auch im Bereich des Stahl- und Eisengusses anor- ganische Formstoffbindemittel, insbesondere wasserglashaltige Formstoffbindemittel, bei der Fertigung von Formen und Kernen an Bedeutung gewinnen. Um die erwünschte bzw. notwendige Abgussgüte zu erzielen, ist es, wie oben angeführt, meist notwendig oder vorteilhaft, anorganisch gebundene Formen und Kerne mit einer Schlichte zu überziehen. Im Sinne des Umwelt- und Emissionsschutzes ist es daher konsequenterweise auch bei der Auswahl der Schlichte erstrebenswert, auf die Verwendung von organischen Trägerflüssigkeiten so weit wie möglich zu verzichten und vorzugsweise wasserbasierte Schlichten, d.h. Schlichten mit Wasser als alleiniger Trägerflüssigkeit oder als zumindest überwiegendem Anteil an der Trägerflüssigkeit einzusetzen.
Wie vorstehend angegeben, besitzen aber Gießereiformkörper, insbesondere Formen und Kerne, die mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglas- haltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wurden, eine geringe Stabilität gegenüber der Einwirkung von Wasser oder wässriger Feuchte. Das in wasserbasierten Schlichtezusammensetzungen enthaltene Wasser kann folglich die damit behandelten (geschlichteten), anorganisch gebundenen Formen und Kerne beschädigen. Dadurch kann insbesondere die Festigkeit der so geschlichteten Formen und Kerne nachteilig vermindert werden. Diesem in der Gießereitechnik bekannten besonderen Problem (vgl. z.B. WO 00/05010A1 ) kann mit bisher eingesetzten Mitteln, darunter z.B. eine besonders intensive Härtung der Formen und Kerne, aufwändige Verfahren zur Trocknung der applizierten Schlichte oder die Anpassung der Formstoffmischung, bislang nur unzureichend begegnet werden.
Im Dokument WO 00/05010 wird angegeben, dass eine Beschichtung auf der Basis von Wasser insbesondere angewendet werden kann auf mit Kohlenstoffdioxid begasten und mit Natriumsilikat gebundenen Kernen und Formen, wenn die zum Einsatz kommende Zusammensetzung der Beschichtung einen in Wasser löslichen oder einen mit Wasser mischbaren spezifischen Zusatzstoff enthält.
Im Dokument WO 2013/044904 A1 wird angegeben, dass durch die Kombination bestimmter Tone als Inhaltsstoffe einer wasserhaltigen Schlichte Schlichten mit einem ungewöhnlich hohen Feststoffgehalt hergestellt werden können, deren Viskosität aber trotzdem mit handelsüblichen, gebrauchsfertigen Schlichten vergleichbar sei, wobei die Qualität der mit diesen Schlichten beschichteten, mit anorganischen Formstoffbindemitteln gebundenen Kerne und Formen verbessert werden könne.
In den Dokumenten DE 10 201 1 1 15 025 A1 und WO 2013/050022 A2 wird angegeben, dass bei Zugabe bestimmter Salze in einem bestimmten Konzentrationsbereich zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert werden, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Bei den Salzen handelt es sich um Salze von Magnesium und/oder Mangan, insbesondere deren Sulfate und Chloride.
Die Dokumente DE 10 201 1 1 15 024 A1 und WO 2013/050023 A2 geben an, dass bei Zugabe bestimmter Additive zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Als Additiv-Bestandteil der Schlichtezusammensetzung werden Ester der Ameisensäure (Methansäure) verwendet, wobei die Kettenlänge des bei der Veresterung verwendeten Alkohols bzw. der Alkoholmischung insbesondere im Mittel kleiner sechs und besonders bevorzugt kleiner drei Kohlenstoffatome beträgt.
Das Dokument DE 10 2006 040 385 A1 offenbart temperaturstabile BN- Formtrennschichten auf Basis von keramischen und glasartigen Bindern; das Dokument offenbart jedoch nicht die Verwendung für anorganisch gebundene Formen oder Kerne (auf Basis entsprechender körniger Formgrundstoffe) zur Verwendung in der Gießerei. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat zu der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 10 2006 040 385 A1 , DE 10 2006 002 246 A1 , DE 10 2005 041 863 A1 und DE 15 08 913 A.
Die vorstehend genannten Probleme bestehen aber, wie eigene Untersuchungen gezeigt haben, selbst bei einer Vorgehensweise nach dem genannten Stand der Technik noch in relevantem Maße.
Ausgehend vom Stand der Technik besteht daher ein Bedarf an weiter verbesserten Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei, welche eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen oder ermöglichen sollen: - die Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und Kernen erhöht werden, insbesondere soweit die Formen und Kerne mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglashaltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wur- den; die Lagerstabilität sowie die Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und/oder Kernen erhöht werden; die Lagerstabilität der Schlichtezusammensetzung selbst soll gegenüber bekannten wasserhaltigen Schlichtezusammensetzungen nicht signifikant verschlechtert sein oder sogar gesteigert werden; die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. insbesondere auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen) soll ermöglicht oder zumindest verbessert werden; die damit herstellbaren geschlichteten Formen und Kerne sollen eine hohe, vorzugsweise eine fehlerarme Abgussgüte, besonders bevorzugt eine fehlerfreie Abgussgüte und/oder Glätte der Gussstückoberfläche ermöglichen; der Einsatz von anorganisch gebundenen, insbesondere wasserglasgebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere Formen und/oder Kernen, soll auch für den Eisen- und/oder Stahlguss ermöglicht bzw. die Möglichkeit des Einsatzes für diese Zwecke soll erweitert werden.
Es war allgemein eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlichtezusammensetzung zur Verwendung in der Gießerei anzugeben, die eine oder mehrere oder sämtliche der vorstehend genannten Eigenschaften besitzt bzw. ermöglicht.
Es war dabei eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlichtezusammensetzung zur Verwendung in der Gießerei zu entwickeln, die auf anorganisch gebundenen, insbesondere wasserglasgebundenen, Gießereiformkörpern, vorzugsweise Formen und/oder Kernen eingesetzt werden kann, ohne deren Eigenschaften, insbesondere deren Festigkeiten, nachteilig zu beeinflussen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Aufgabe war es, geschlichtete anorganisch gebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, zur Verfügung zu stellen, welche jeweils eine erfindungsgemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung umfassen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten anor- ganisch gebundenen Gießereiformkörpers zur Verfügung zu stellen.
Zudem war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung, zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen näher definiert bzw. beschrieben, einschließlich besonders bevorzugter Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigen- schaffen und Bestandteile der Erfindung. Spezielle und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend genauer beschrieben. Sofern nicht anders angegeben, lassen sich bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen, kombinieren. Die Kombination von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergibt jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung. Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung für die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung beschrieben oder als bevorzugt beschrieben werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch für deren erfin- dungsgemäße Verwendungen, für erfindungsgemäße Verfahren, für erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie für erfindungsgemäße Kits.
Sofern im Folgenden erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen, erfindungsgemäße Verwendungen, erfindungsgemäße Verfahren, erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie erfindungsgemäße Kits beschrieben werden, welche näher bestimmte Ausführungsformen, Bestandteile oder Merkmale„umfassen" oder„enthalten", soll jeweils auch die in einem engeren Umfang zu verstehende entsprechende Variante der besagten Schlichtezusammensetzungen, Verwendungen, Verfahren, geschlichteten Formen oder Kerne bzw. Kits mit offenbart sein, welche aus diesen jeweils näher bestimmten Ausführungsformen, Bestandteilen oder Merkmalen„besteht". Erfindungsgemäß werden die primäre Aufgabe und weitere oben angegebene Aspekte der allgemeinen Aufgabe gelöst durch eine Schlichtezusammensetzung umfassend (a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 4,
(b) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, und
(c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei. Die primäre Aufgabe wird auch durch die entsprechende Verwendung der Schlichtezusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei gelöst.
Ohne Gewähr der Richtigkeit wird vermutet, dass bei entsprechendem Einsatz der erfindungsgemäßen wässrigen Schlichtezusammensetzung zwar wegen des Wasseranteils der Schlichtezusammensetzung Bindungsstrukturen im Alkalisilikatgerüst des wasserglasgebundenen, geschlichteten Gießereiformkörpers (Form oder Kern) angegriffen werden, temporär möglicherweise daraus resultierende Schwächungen der Bindungsstruktur allerdings durch eine weitere chemische Reaktion, etwa eine Säure-Base- Reaktion, in Gegenwart des partikulären, amorphen Siliziumdioxids wieder beseitigt werden, wodurch im Ergebnis eine erhöhte Festigkeit solcher geschlichteter, wasserglasgebundener Gießereiformkörper im Vergleich mit dem Stand der Technik erreicht wird.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der pH-Wert in einer Schlichtezusammensetzung jeweils bestimmt aus der Suspension, vorzugsweise gemäß der Standard-Methode DIN 19260:2012-10.
Unter dem Begriff„partikuläres, amorphes Siliziumdioxid" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung teilchenformiges synthetisches Siliziumdioxid verstanden, vorzugsweise Fällungskieselsäure und/oder pyrogene Kieselsäure. Der Einsatz einer pyrogenen Kieselsäure ist bevorzugt.
Das partikuläre, amorphe Siliziumdioxid (Bestandteil (b)) zählt für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht zu den„weiteren" Feuerfeststoffen des Bestandteiles (c).
Fällungskieselsäure ist an sich bekannt und kann z.B. auf an sich bekannte Weise durch Reaktion einer wässrigen Alkalisilikatlösung mit Mineralsäuren erhalten werden: der dabei anfallende Niederschlag wird anschließend abgetrennt, getrocknet und gegebenenfalls vermählen. Pyrogene Kieselsäuren sind ebenfalls an sich bekannt und können vorzugsweise auf an sich bekannte Weise bei hohen Temperaturen durch Koagulation aus der Gasphase gewonnen werden. Die Herstellung pyrogener Kieselsäure kann z.B. durch Flammhydrolyse von Siliziumtetrachlorid, oder für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Lichtbogenofen durch Reduktion von Quarzsand mit Koks oder Anthrazit zu Siliziummonoxidgas mit anschließender Oxidation zu Siliziumdioxid erfolgen. Eine weitere erfindungsgemäß bevorzugte Form von amorphem, partikulärem Siliziumdioxid fällt bei der Zirkondioxidherstellung an. Eine weitere, an sich bekannte, Möglichkeit der Herstellung von partikulärem amorphem Siliziumdioxid ist das Versprühen einer Siliziumdioxidschmelze: die primären, amorphen Siliziumdioxid-Teilchen entstehen hierbei (wie auch in anderen bevorzugten Herstellverfahren) nicht durch einen Vermahlungsprozess.
Die primären amorphen Siliziumdioxid-Teilchen („Primärpartikel") liegen nach den oben genannten Herstellungsprozessen häufig agglomeriert, d.h. als Agglomerate von Primärpartikeln vor. Die Teilchenform der Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids ist vorzugsweise sphärisch. Die sphärische Gestalt der Primärpartikel kann z.B. mittels Rasterelektronenmikroskopie festgestellt werden. Vorzugsweise sind die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids sphärisch und besitzen eine Sphärizität von 0,9 oder mehr, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer (vorzugsweise rasterelektronenmikroskopischer) Bilder.
Als Feuerfeststoffe (vgl. Bestandteil (c)) werden vorzugsweise eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierten Kaolinen, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung ist besonders geeignet zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, vorzugsweise auf solchen wasserglasgebundenen Formen bzw. Kernen, welche mindestens einen Anteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid enthalten. Wasserglasgebundene Formen und Kerne, einschließlich solcher, welche partikuläres amorphes Siliziumdioxid (neben herkömmlichen Formgrundstoffen) enthalten, und deren Herstellung, sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten WO 2006/024540 und WO 2009/056320. Die vorgenannten, an sich bekannten Formen und Kerne sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung, wobei die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b) (i) sphärisch sind und/oder (ii) einen D90-Wert < 10 μιη, vorzugsweise < 1 μιη, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung. Vorzugsweise sind die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b) (i) sphärisch und besitzen eine Sphärizität von 0,9 oder mehr, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer Bilder. Moderne handelsübliche elektronenmikroskopische oder lichtmikroskopische Systeme ermöglichen eine digitale Bildanalyse und somit eine komfortable Bestimmung der Partikelform. Die digitale Bildanalyse ist für Untersuchungen zur Sphärizität bevorzugt.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung, wobei der Bestandteil (c) eine oder mehrere Substanzen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierten Kaolinen, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit, und/oder wobei der Bestandteil (a) eine oder mehrere Säuren, bevorzugt mit einem pKa < 5, besonders bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25 °C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, und/oder umfassend in oder als Bestandteil (b) ein partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid, (ii) Kohlenstoff und/oder (iii) eine Lewis-Säure, vorzugsweise Zirkondioxid, umfasst und/oder wobei die wässrige Phase (a) einen pH-Wert von höchstens 4 aufweist.
Der„D90-Wert" der Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids bezeichnet deren Teilchengroßenverteilung. Die Teilchengroßenverteilung wird auf an sich bekannte Weise durch Laserbeugung bestimmt, vorzugsweise nach der Standard-Methode gemäß DIN ISO 13320:2009-10. Hierbei ermittelte D90-Werte der Summenhäufigkeitsverteilung der volumengemittelten Größenverteilungsfunktion geben an, dass 90 Vol.-% der Primärpartikel eine Teilchengröße aufweisen, die gleich oder kleiner als der angegebene Wert (z.B. 10 μιη) ist. Geeignete Geräte für die Bestimmung der Teilchengroßenverteilung sind an sich bekannte Laserbeugungsgeräte, z.B. vom Typ „Mastersizer 3000" der Fa. Malvern, Großbritannien, vorzugsweise vom Typ „Coulter LS 230" der Fa. Beckman Coulter, USA, wobei die Messung vorzugsweise mit Hilfe der „Polarization Intensity Differential Scattering" („PIDS")-Technologie vorgenommen wird. Die Auswertung der Streulichtsignale erfolgt bei den vorgenannten Laserbeugungsmethoden jeweils vorzugsweise nach der Mie-Theorie, welche auch das Brechungs- und Absorptionsverhalten der Primärpartikel berücksichtigt.
Sofern die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids als Agglomerate und/oder Aggregate und/oder in anderer Weise als Zusammenschlüsse mehrerer Primärpartikel vorliegen, werden diese vor Durchführung der Bestimmung der Teilchengroßenverteilung der Primärpartikel vorzugsweise auf an sich bekannte Weise schonend mechanisch oder in ähnlicher Weise getrennt, um eine Verfälschung des Ergebnisses soweit wie möglich auszuschließen.
Der Begriff „Nebenbestandteil" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das partikuläre, amorphe Siliziumdioxid des Bestandteils (b) solche Nebenbestandteile nur in geringen Mengen enthält, die etwa noch als Verunreinigungen oder Anhaftungen aus vorangegangenen Herstellungs- und/oder Bearbeitungsverfahren des partikulären, amorphen Siliziumdioxids stammen können. Die genannten Nebenbestandteile sind vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 18 Gew.-% (bzw. Massenanteil), besonders bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 12 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 8 Gew.-% vorhanden, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des partikulären amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b). Einer der vorgenannten Nebenbestandteile im Bestandteil (b) kann eine Lewis-Säure sein. Jedoch können auch mehrere Lewis-Säuren und/oder deren Mischungen umfasst sein. Unter„Lewis-Säure" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Säure nach dem von G. N. Lewis vorgeschlagenen Konzept verstanden, wonach eine Säure ein Elektronenpaarakzeptor, d. h. ein Molekül oder Ion mit unvollständiger Edelgaskonfigura- tion ist, das ein von einer Lewis-Base zur Verfügung gestelltes Elektronenpaar aufnehmen und mit dieser ein sogenanntes Lewis-Addukt bilden kann. Eine Lewis-Säure ist elektrophil, während eine Lewis-Base nucleophil ist. Es können somit auch Moleküle und Ionen als Säuren aufgefasst werden, die nach den klassischen Vorstellungen keine Säuren sind. Bevorzugt ist weiterhin eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung umfassend einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile: ein oder mehrere Biozide, ein oder mehrere Netzmittel, - ein oder mehrere Theologische Additive, und ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
Als Biozide eignen sich übliche Biozide wie Mikrobizide, insbesondere Bakterizide, Algizide und/oder Fungizide. Vorzugsweise können die oben angegebenen Biozide eingesetzt werden. Als Netzmittel eignen sich vorzugsweise die oben angeführten Netz- mittel. Als Theologische Additive eignen sich vorzugsweise die oben angeführten Theologische Additive. Als Bindemittel eignen sich vorzugsweise die oben angeführten Bindemittel. Polyvinylalkohol ist ein besonders bevorzugtes Bindemittel.
Ebenfalls bevorzugt ist eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung, wobei das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren in der wässrigen Phase (a) im Verhältnis zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung im Bereich von 0, 1 bis 10 %, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 %, vorzugsweise im Bereich von 2,5 bis 3,5 % liegt, und/oder wobei das Verhältnis der Masse des Wassers zur Gesamtmasse der wässrigen Phase des Bestandteils (a) größer ist als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Anteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 17 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Gesamtanteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) und an weiteren Feuerfeststoffen des Bestandteils (c) im Bereich von 25 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 45 bis 55 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
Die Bestimmung des Feststoffgehaltes in erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugs- weise gemäß Merkblatt P79 des Vereins Deutscher Gießereifachleute in der Fassung vom März 1976, Punkt 6. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung, umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
Die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung ist vorzugsweise gebrauchsfertig, ist also dazu vorgesehen, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden. Die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung kann aber auch als Konzentrat vorliegen, ist dann also dazu vorgesehen, vor der Applikation auf eine Gießform bzw. einen Kern verdünnt zu werden, insbesondere durch Zugabe von Wasser oder einer wässrigen Mischung. Dies gilt für sämtliche Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, sofern nicht anders angegeben oder spezifiziert. Der Fachmann entscheidet im Einzelfall, ob eine Schlichtezusammensetzung gebrauchsfertig ist oder noch verdünnt werden sollte.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung, einschließlich ihrer als bevorzugt angegebenen Ausführungsformen, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei.
Alle für die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung angegebenen Aspekte, insbesondere deren bevorzugte Merkmale und Kombinationen von Merkmalen, sind mutatis mutandis auch auf die (bzw. auf alle) erfindungsgemäße(n) Verwendung(en) der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung anwendbar. Bevorzugt ist eine Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Verwendung, wobei die Herstellung des Überzugs auf der wasserglasgebundenen Form bzw. dem wasserglasgebundenen Kern durch ein Auftragungsverfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen, erfolgt.
Ebenfalls bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid (vorzugsweise neben beispielsweise einem oder mehreren herkömmlichen Formgrundstoffen) enthält und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahl- guss erfolgt und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, bevorzugt > 1250 °C erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl, und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C. Überraschender Weise entsteht unter diesen Bedingungen bzw. bleibt unter diesen Bedingungen eine für nachfolgende Be- bzw. Verarbeitungsschritte brauchbare Form bzw. ein brauchbarer Kern erhalten.
Weiter ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von partikulärem, amorphem Siliziumdioxid in einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise in einer Schlichtezusammensetzung wie oben als erfindungsgemäß und/oder als erfindungsgemäß bevorzugt offenbart, umfassend
(a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, bevorzugt von höchstens 4, und
(c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, zur Erhöhung der Lagerstabilität der Schlichtezusammensetzung. Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von partikulärem, amorphem Siliziumdioxid in einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise in einer Schlichtezusammensetzung wie oben als erfindungsgemäß und/oder als erfindungsgemäß bevorzugt offenbart, umfassend (a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, bevorzugt von höchstens 4, und
(c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, als Mittel zur Verringerung der durch das Schlichten mit der wasserhaltigen Schlichte verursachten Beeinträchtigung der Biegefestigkeit eines wasserglasgebundenen Kerns oder einer wasserglasgebundenen Form. Vorzugsweise enthält der wasserglasgebundene Kern bzw. die wasserglasgebundene Form partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist mit einer„hohen Biegefestigkeit" eine Biegefestigkeit eines Gießereiformkörpers, vorzugsweise eines Kerns oder einer Form, gemeint, welche eine praktische Handhabung des Gießereiformkörpers erlaubt, ohne dass dieser zerbricht.
Weiterhin ist auch Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten wasserglasgebundenen Form, vorzugsweise einer solchen Form mit einer hohen Biegefestigkeit, oder eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, vorzugsweise eines solchen Kerns mit einer hohen Biegefestigkeit, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten:
(1 ) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung wie oben als erfindungsgemäß und/oder als erfindungsgemäß bevorzugt offenbart,
Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebunde Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und
(3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten
Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält, und/oder wobei das Herstellen der ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder des ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns in Schritt (2) durch Aushärten einer bereitgestellten oder hergestellten Formstoffmischung
- durch die Begasung mit Kohlenstoffdioxid,
- durch die Zumischung von Estern oder Phosphaten oder
- durch Begasung mit heißer Luft in einem beheizten Werkzeug erfolgt.
Die vorstehend angegebenen Verfahren zur Aushärtung einer bereitgestellten oder hergestellten Formstoffmischung sind an sich bekannt. Als Phosphate, welche zur Aus- härtung geeignet sind, können beispielsweise Aluminiumphosphate eingesetzt werden.
Die in Schritt (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann Wasser in geeigneter Menge vorgelegt werden und die weiteren Bestandteile zur Herstellung der Schlichtezusammensetzung können dann in jeweils gewünschter Menge zu dieser Vorlage unter Rühren mit einem geeigneten Rührer wie einem hochscherenden Rührer, z.B. einem Zahnradrührer oder einem Dissolverrührer, hinzugegeben werden. Sofern nötig, können Bestandteile vor oder während der Zugabe auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen werden. So können z.B. gegebenenfalls ein oder mehrere rheologische Additive unter Einsatz eines hochscherenden Rührers, vor oder nach Hinzugabe zu der Wasser-Vorlage und einzeln oder zusammen mit einem oder mehreren Feuerfeststoffen, aufgeschlossen werden. Sofern die einen oder mehreren Feuerfeststoffe nicht gemeinsam mit den gegebenenfalls zugegebenen Theologischen Additiven aufgeschlossen werden, können sie auch einzeln aufgeschlos- sen und zu der Wasser-Vorlage hinzugegeben werden. Anschließend können dann z.B. die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzung zu der - gegebenenfalls Theologische Additive und/oder Feuerfeststoffe enthaltenden - Wasser-Vorlage in beliebiger Reihenfolge und vorzugsweise unter Rühren, vorzugsweise mit einem hochsche- renden Rührer, hinzugegeben werden, so etwa ein oder mehrere Säuren, ein oder mehrere Schlichtebindemittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Biozide, gegebenenfalls ein oder mehrere Netzmittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Entschäumer, gegebenenfalls ein oder mehrere Pigmente und/oder gegebenenfalls ein oder mehrere Farbstoffe.
Die in Schritt (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann zum Auftragen auf Gießereiformkörper gebrauchsfertig sein, also beispielsweise in einer Konzentration vorliegen, die zur Verwendung als Tauchbad für Formen oder Kerne geeignet ist. Ebenso kann die vorgenannte Schlichtezusammensetzung auch in an sich bekannter Weise zuerst als Konzentrat hergestellt werden, welches erst später, z.B. erst kurz vor der Verwendung der Schlichtezusammensetzung, z.B. durch weitere Zugabe von Wasser zu einer gebrauchsfertigen Konzentration (bzw. Konsistenz) verdünnt wird, die sich dann zum Auftragen auf Formen und/oder Kerne eignet. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung Mengen oder Verhältnisse bezüglich der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung angegeben sind, ist jeweils eine gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden) gemeint, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Es ist in der Regel nicht notwendig, die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung erst unmittelbar vor einem bestimmungsgemäßen Beschichtungsvorgang auf Formen oder Kerne miteinander zu vermischen, vielmehr kann das Vermischen sehr viel früher erfolgen, weil die Lagerstabilität der der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung hoch ist.
Die in Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, vorzugsweise wasserglasgebundene Form oder der bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, vorzugsweise wasserglasgebundene, Kern kann auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise wie in den Dokumenten WO 2006/024540 oder WO 2009/056320 beschrieben.
Das Auftragen in Schritt (3) der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitge- stellten oder hergestellten Kern nach Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, vorzugsweise gemäß den vorstehend als geeignet angegebenen Auftragsverfahren, besonders bevorzugt durch Tauchen der Form oder des Kerns in einer als Tauchbad bereitgestellten erfindungsgemäßen oder erfindungs- gemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung.
Ebenfalls bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes oder bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren, wobei das Auftragen auf die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten ungeschlichteten Kern bei einer Temperatur der bereitgestellten oder hergestellten Form bzw. des bereitgestellten oder her- gestellten Kerns von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C, und/oder wobei das Auftragen auf die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten ungeschlichteten Kern durch ein Auftragungsver- fahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen, erfolgt.
Die vorliegende Erfindung hat auch zum Gegenstand eine geschlichtete, wasserglasgebundene Form oder einen geschlichteten, wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung in der Gießerei, umfassend eine wie vorstehend als erfindungsgemäß und/oder erfin- dungsgemäß bevorzugt beschriebene Schlichtezusammensetzung.
Vorzugsweise sind diese Form und dieser Kern herstellbar nach einem wie vorstehend als erfindungsgemäß und/oder als erfindungsgemäß bevorzugt beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten wasserglasgebundenen Form oder eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten, wasser- glasgebundenen Kerns.
Weiterhin ist bevorzugt eine solche erfindungsgemäße geschlichtete Form oder ein solcher erfindungsgemäßer geschlichteter Kern, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern jeweils partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält. Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine vorgenannte erfindungsgemäße und/oder erfindungsgemäß bevorzugte geschlichtete Form oder ein vorgenannter erfindungsgemäßer und/oder erfindungsgemäß bevorzugter geschlichtete Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, bevorzugt > 1250 °C, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.
Weiter ist auch Gegenstand der Erfindung ein Kit, enthaltend in separaten Komponenten
(U) eine oben beschriebene erfindungsgemäße und/oder erfindungsgemäß bevorzugte Schlichtezusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei,
(V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und
(W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung insbesondere die folgenden Vorteile gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten vergleichbaren Schlichtezusammensetzungen aufweist und/oder begründet: eine verbesserte Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne, insbesondere der damit herstellbaren geschlichteten anorganisch gebundenen, vorzugsweise der damit herstellbaren wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne; eine verbesserte Lagerstabilität der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne insbesondere der damit herstellbaren geschlichteten anorganisch gebundenen, vorzugsweise der damit herstellbaren wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne; eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne insbesondere der damit herstellbaren geschlichteten anorganisch gebundenen, vorzugsweise der damit herstellbaren wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne; eine verbesserte Möglichkeit der Applikation auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. vorzugsweise auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen) - durch diese Eigenschaft kann beispielsweise eine raschere Bearbei- tungsfolge in der Massenfertigung und im Idealfall ein höherer Stückdurchsatz pro
Zeiteinheit möglich sein; und/oder eine verbesserte Einsatzmöglichkeit von anorganisch, insbesondere Wasserglas-, gebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und/oder Kernen, für den Eisen- und/oder Stahlguss, durch entsprechende Verwendung der erfindungs- gemäßen Schlichten.
Diese Vorteile gelten mutatis mutandis für die weiteren Gegenstände bzw. Aspekte der vorliegenden Erfindung.
Beispiele:
Die nachstehend angegebenen Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Umfang zu beschränken.
Beispiel 1 : Herstellung von Schlichtezusammensetzungen
Es wurden die in Tabelle 1 angegebenen erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung („SZ1 ") sowie die nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzungen („SZ2" bzw.„SZ3") auf an sich bekannte Weise durch Vermischen der jeweils angegebe- nen Inhaltsstoffe hergestellt:
Hierzu wurde jeweils in einem Becherglas die benötigte Menge an Wasser vorgelegt (Ansatzgröße jeweils ca. 2 kg Schlichtezusammensetzung als„Konzentrate", vgl. Tabelle 1 ), die Theologischen Additive und die Feuerfeststoffe (Schichtsilikate, Zirkonmehl, Graphit) hinzugegeben und anschließend mit einem hochscherenden Dissolverrührer 3 min. lang auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen. Dann wurden die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzungen (vgl. Tabelle 1 ) in den angegebenen Mengenverhältnissen zugegeben und es wurde für weitere 2 Minuten mit einem hochscherenden Dissolverrührer gerührt. Man erhielt jeweils die in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen. Die Angaben zu„DIN-Vermahlungen" in Tabelle 1 bedeuten, dass der jeweils angegebene Bestandteil der Schlichtezusammensetzung im vermahlenen Zustand vorliegt, wobei nach dem Sieben einer Probe dieses Bestandteils mit einem Analysensieb mit einer Nennmaschenweite in μιη, die dem angegebenen Zahlenwert entspricht (z.B.:„80" be- deutet„Analysensieb mit Maschenweite 80 μιη") (nach DIN ISO 3310-1 :2001-09), jeweils ein Rückstand im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% verbleibt, bezogen auf die eingesetzte Probenmenge.
Erfindungsgemäße und nicht-erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen (jeweils erhalten als verdünnbare„Konzentrate")
SchlichteSZ1 SZ2 SZ3 zusammensetzungen:
(„Konzentrate")
Inhaltsstoffe: [Gew.-%] [Gew.-%] [Gew.-%]
Wasser 43,3 47, 1 46,0
Rheologisches Additiv 1 ,5 1 ,5 5,0
Schichtsilikat (Pyrophyllit DIN ./. 1 1 ,0 26,0 140 Vermahlung)
Schichtsilikat (Glimmer DIN 160 12,0 18,0 ./. Vermahlung)
Zirkonmehl (Zirkonsilikat, DIN 60 13,5 10,0 9,0 Vermahlung)
Graphit (DIN 80 Vermahlung) 1 1 ,0 1 1 ,0 8,0
Polyvinylacetat ./. ./. 0,9
Polyvinylalkohol 0,4 0,4 ./.
Biozid (Benzisothiazolinon, 10%- 0,3 0,3 0,3 ige w/w wässrige Lösung) Modifizierte Stärke ./. ./. 0,3
Eisenoxid gelb ./. ./. 1 ,2
Netzmittel 0,6 0,6 0,3
Entschäumer 0, 1 0,1 ./.
Propylencarbonat ./. ./. 3,0
Partikuläres, amorphes 14,3 ./. ./. Siliziumdioxid
Citronensäure 3,0 ./. ./.
SUMME: 100,0 100,0 100,0
„./.": kein Anteil enthalten;
Die vorstehend in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen wurden anschließend zur Herstellung von für den hier vorgesehenen Zweck gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen (zum Auftragen auf Formen bzw. Kerne mittels eines Tauchprozesses, vorzugsweise in Form eines Tauchbades) mit Wasser verdünnt. Die jeweils angewendete Verdünnung sowie weitere Eigenschaften der durch die angewendete Verdünnung jeweils entstandenen gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen sind nachstehend in Tabelle 1 a angegeben: Tabelle_ a: Herstellung und Eigenschaften gebrauchsfertiger (für Tauchbad bzw. Tauchbecken) Schlichtezusammensetzungen
Wie aus Tabelle 1a ersichtlich ist, wurden die Schlichtezusammensetzungen für den hier vorgesehenen Zweck, das Auftragen auf Versuchskerne mittels einer Tauchapplikation bzw. eines Tauchbades, so hergestellt, dass eine gute Vergleichbarkeit (i) ihrer jeweiligen Eigenschaften beim Auftragen auf die Versuchskerne sowie (ii) der daraus jeweils resultierenden Eigenschaften der beschichteten Versuchskerne gewährleistet war (möglichst ähnliche Dichten und Auslaufzeiten wurden eingestellt; jedoch abweichender pH- Wert für erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung SZ1 gegenüber nicht- erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen SZ2 und SZ3).
Die in Tabelle 1a angegebenen Dichten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN EN ISO 281 1 -2:201 1 (Verfahren A) gemessen. Die in Tabelle 1a angegebenen Auslaufzeiten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN 5321 1 (1974) durch Bestimmung mit dem DIN-Becher 4 gemessen.
Die in Tabelle 1 a angegebenen pH-Werte der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden entsprechend der Standard-Prüfmethode DIN 19260:2012-10 jeweils aus der Suspension gemessen.
Die Schlichtezusammensetzungen SZ1 und SZ2 enthielten als Theologisches Additiv jeweils Attapulgit. Schlichtezusammensetzung SZ3 ist von dem in Dokument WO00/05010 beschriebenen Typ. Beispiel 2: Untersuchung der Aufweichung von Gießereikernen
Zur Ermittlung der Aufweichung von Gießereikernen (d.h. des maximalen Abfalls der Biegefestigkeit) wurden auf an sich bekannte Weise„Versuchskerne" (Prüfkörper) hergestellt (gemäß dem in Tabelle 4 angegebenen„Kernsystem 1 ") in einer Kernschießmaschine der Fa. Multiserw (Typ LUT, Begasungsdruck: 2 bar, Schusszeit: 3,0 s; Schieß- druck 4,0 bar). Eine Stunde nach Kernherstellung wurden die Versuchskerne mit den o.g. gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen „SZ1 ", „SZ2" bzw. „SZ3" (vgl. Tabelle 1a) bei Raumtemperatur (25 °C) durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet. Die Nassschichtdicke der Schlichten wurde dabei auf jeweils etwa 250 μιη eingestellt. Anschlie- ßend wurden die geschlichteten Versuchskerne im Umluftofen getrocknet (1 Stunde bei 120 °C) und dabei die Veränderung ihrer Biegefestigkeiten unter den Trocknungsbedingungen untersucht.
Die geschlichteten Versuchskerne wurden jeweils über einen Zeitraum von einer Stunde getrocknet, wobei ihre Biegefestigkeiten (in N/cm2, entsprechend der Definition wie angegeben im Merkblatt R 202 des Vereins Deutscher Gießereifachleute, Ausgabe Oktober 1978) zu verschiedenen Zeitpunkten während der Trocknung und dann noch einmal eine Stunde nach Ende des Trocknungsvorgangs mit einem Standard-Prüfgerät vom Typ „Multiserw-Morek LRu-2e" gemessen wurden, jeweils mit einem Standard- Messprogramm„Rg1v_B 870,0 N/cm2" (3-Punkt-Biegefestigkeit). In Tabelle 2 sind für die untersuchten geschlichteten Versuchskerne jeweils die Werte für den maximalen Abfall der Biegefestigkeit innerhalb des genannten Zeitraums unter Trocknungsbedingungen in % angegeben, jeweils bezogen auf die Biegefestigkeit des jeweiligen frisch geschlichteten (noch nassen) Versuchskernes vor Trocknungsbeginn (Ausgangswert).
Tabelle 2: Festigkeitsabfall geschlichteter Versuchskerne unter Trocknungsbedingungen
Der Ausdruck„Kernversagen" besagt hier und im Folgenden jeweils, dass ein geschlichteter Kern während des Trocknungsprozesses unbrauchbar wurde , d.h. der geschlichte- te Kern war jeweils für die Messung der Biegefestigkeit sowie für einen nachfolgend vorgesehenen Abguss unbrauchbar.
Aus den in Tabelle 2 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass der maximale Abfall der Biegefestigkeit eines Versuchskerns, welcher mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung geschlichtet wurde (SZ1 ), deutlich geringer ausfällt als mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichszusammensetzung (SZ2 bzw. SZ3). Weiter ist aus den Werten in Tabelle 2 zu ersehen, dass mit der nicht-erfindungsgemäßen Ver- gleichs-Schlichtezusammensetzung SZ2 unter den gewählten Bedingungen keine brauchbaren geschlichteten Kerne hergestellt werden konnten.
Beispiel 3: Untersuchung der Lagerstabilität von geschlichteten und ungeschlichteten Gießereikernen
Zur Ermittlung der Lagerstabilität wurden auf an sich bekannte Weise (analog zu Beispiel 2) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden jeweils ungeschlichtet, kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lagerzeit, relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wie oben angegeben bestimmt, vgl. Tabelle 3 (Eintrag„ungeschlichtet nach 1 h"). Zudem wurden entsprechende Versuchskerne wie unten in Tabelle 3 angegeben eine Stunde nach Kernherstellung (d.h. in jeweils gleichem zeitlichen Abstand zu ihrer Herstellung) bei Raumtemperatur (25 °C) mit den Schlichtezusammensetzungen SZ1 bzw. SZ2 jeweils durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3 s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1 ) und anschließend jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Die geschlichteten, getrockneten Versuchskerne wurden dann für die Dauer von sieben Tagen einem Lagertest unterzogen (soweit die Herstellung des geschlichteten Kerns möglich war bzw. soweit nicht zuvor das Versagen des Kerns festgestellt wurde). Die Temperatur während der Lagerung betrug jeweils 35 °C, die relative Luftfeuchtigkeit betrug jeweils 75 %. Nach Abschluss des Lagertests wurden die Biegefestigkeiten der Versuchskerne wie oben angegeben bestimmt. Die Ergebnisse dieses Lagertests sind unten in Tabelle 3 angegeben. Es wurden für alle Versuche in Beispiel 3 Versuchskerne („Kernsystem 1 ") verwendet, deren Herstellungs- bedingungen unten in Tabelle 4 angegeben sind.
Tabelle 3: Bestimmung der Lagerstabilität geschlichteter und ungeschlichteter Gießereikerne
Aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass ein mit einer erfin- dungsgemäßen Schlichtezusammensetzung (SZ1 ) geschlichteter wasserglasgebundener Versuchskern nach einer siebentägigen Lagerung zuverlässig noch etwa 40 % der Ausgangsfestigkeit aufwies, während ein mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs- Schlichtezusammensetzung (SZ2) geschlichteter Versuchskern unter vergleichbaren Bedingungen unbrauchbar war: seine Biegefestigkeit war unter den oben definierten Bedingungen nicht mehr bestimmbar, da er während der Auslagerung zerbrach. Ein ungeschlichteter Vergleichs-Kern versagte unter den Versuchsbedingungen bereits nach 131 min., d.h. das Auftragen einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung auf einen Versuchskern führte bereits zu einer Stabilisierung des Versuchskerns unter Trocknungsbedingungen.
Tabelle 4: Herstellungsbedingungen für Kernsystem 1
Das Kernsystem 1 bestand nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und Additiv, wie in Tabelle 4 angegeben: Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Bindemittel war ein handelsübliches Alkali-Wasserglas-Bindemittel „Cordis® 851 1 " (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Additiv war ein handelsübliches Binder-Additiv mit dem Hauptbestandteil (> 95 Gew.-%) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid,„Anorgit® 8396" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
Beispiel 4: Untersuchung der Biegefestigkeiten geschlichteter Gießereikerne
Es wurden auf an sich bekannte Weise (analog wie in Beispiel 2 beschrieben, aber nach zwischenzeitlicher Wartung der eingesetzten Kernschießmaschine) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden zu Vergleichszwecken jeweils ungeschlichtet, kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lager- zeit bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C, relative Luftfeuchtigkeit 30 bis 60 %) wie oben angegeben, bestimmt (zu den Herstellungsbedingungen der Versuchskerne siehe Tabelle 6).
Zudem wurden Versuchskerne wie unten in Tabelle 5 angegeben bei unterschiedlichen Kerntemperaturen durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1 ) und jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur und einer Lagerzeit von 24 Stunden (relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wurden an den geschlichteten, getrockneten Versuchskernen dann die Biegefestigkeiten wie oben angegeben bestimmt.
Die Ergebnisse der Bestimmungen der Biegefestigkeiten sind unten in Tabelle 5 angegeben. Hierbei wurden jeweils zwei verschiedene Versuchskerne („Kernsystem A" und „Kernsystem B") verwendet, deren Herstellungsbedingungen jeweils unten in Tabelle 6 angegeben sind. Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung SZ1 wurde dabei auch auf Versuchskerne aufgetragen, welche unterschiedliche Temperaturen aufwiesen (25 °C, 50 °C bzw. 90 °C).
Tabelle 5: Bestimmung der Biegefestigkeiten geschlichteter Gießereikerne
* Abweichung des Messwerts vom entsprechenden Wert in Tabelle 3 für Kernsystem 1 wird im Wesentlichen als Auswirkung der Wartung der Kernschießmaschine aufgefasst.
Aus den in Tabelle 5 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass mit erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen bei unterschiedlichen Kerntemperaturen geschlichtete Gießereikerne hohe Biegefestigkeiten erreichen. Insbesondere zeigen die in Tabelle 5 angegebenen Werte, dass mit erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen Gießereikerne erfolgreich auch bei höheren Temperaturen, etwa bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, geschlichtet werden können. Mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung (SZ2) war unter vergleichbaren Bedingungen hingegen kein brauchbarer geschlichteter Kern herstellbar, sondern dieser versagte während der Trocknung.
Tabelle 6: Herstellungsbedingungen für Kernsysteme A und B
Die Kernsysteme A und B wurden auf identische Weise aus den identischen Bestandteilen hergestellt, mit der Ausnahme der unterschiedlichen Aushärtezeiten. Die für die Kernsysteme A und B in Tabelle 6 angegebenen Bindemittel und Additive entsprachen jeweils den zu Tabelle 4 angegebenen Bindemitteln („Cordis® 851 1 ") bzw. Additiven („Anorgit® 8396").
Die oben genannten Kernsysteme A, B und C bestanden jeweils nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und gegebenenfalls Additiv, wie in Tabelle 6 angegeben.

Claims

Patentansprüche:
1. Verwendung einer Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5,
(b) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, und (c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestand- teils (b) (i) sphärisch sind und/oder (ii) einen D90-Wert < 10 μιη besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, wobei vorzugsweise die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b) (i) sphärisch sind und eine Sphärizität von 0,9 oder mehr besitzen, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer Bilder. 3. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bestandteil (c) eine oder mehrere Substanzen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit, und/oder wobei der Bestandteil (a) eine oder mehrere Säuren, bevorzugt mit einem pKa < 5, besonders bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25 °C und 1013 m bar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, und/oder umfassend in oder als Bestandteil (b) ein partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid, (ii) Kohlenstoff und/oder (iii) eine Lewis-Säure umfasst und/oder wobei die wässrige Phase (a) einen pH-Wert von höchstens 4 aufweist.
4. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile umfasst: ein oder mehrere Biozide, ein oder mehrere Netzmittel, ein oder mehrere Theologische Additive, und ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
5. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Schlichtezusammensetzung das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren in der wässrigen Phase (a) im Verhältnis zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung im Bereich von 0, 1 bis 10 %, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 %, vorzugsweise im Bereich von 2,5 bis 3,5 % liegt, und/oder das Verhältnis der Masse des Wassers zur Gesamtmasse der wässrigen Phase des Bestandteils (a) größer ist als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Anteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 17 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Gesamtanteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) und an weiteren Feuerfeststoffen des Bestandteils (c) im Bereich von 25 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.- %, besonders bevorzugt 45 bis 55 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Schlichtezusammensetzung ein oder mehrere Bindemittel umfasst, vorzugsweise umfassend Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
7. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Herstellung des Überzugs auf der wasserglasgebundenen Form bzw. dem wasserglasgebundenen Kern durch ein Auftragungsverfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen, erfolgt.
8. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.
9. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahlguss erfolgt und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Ab- guss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, bevorzugt > 1250 °C erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl, und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C. Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5,
(b) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, und
(c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei.
Schlichtezusammensetzung nach Anspruch 10, wobei die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b) (i) sphärisch sind und/oder (ii) einen D90-Wert < 10 μιη besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, wobei vorzugsweise die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (b) (i) sphärisch sind und eine Sphärizität von 0,9 oder mehr besitzen, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer Bilder.
Schlichtezusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , wobei der Bestandteil (c) eine oder mehrere Substanzen umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit, und/oder wobei der Bestandteil (a) eine oder mehrere Säuren, bevorzugt mit einem pKa < 5, besonders bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25 °C und 1013 m bar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, und/oder umfassend in oder als Bestandteil (b) ein partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid, (ii) Kohlenstoff und/oder (iii) eine Lewis-Säure umfasst und/oder wobei die wässrige Phase (a) einen pH-Wert von höchstens 4 aufweist.
13. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 12, umfassend einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile: ein oder mehrere Biozide, ein oder mehrere Netzmittel, ein oder mehrere Theologische Additive, und ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
14. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren in der wässrigen Phase (a) im Verhältnis zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung im Bereich von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 %, vorzugsweise im Bereich von 2,5 bis 3,5 % liegt, und/oder wobei das Verhältnis der Masse des Wassers zur Gesamtmasse der wässrigen Phase des Bestandteils (a) größer ist als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Anteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 8 bis 17 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung einen Gesamtanteil an partikulärem, amorphem Siliziumdioxid des Bestandteils (b) und an weiteren Feuerfeststoffen des Bestandteils (c) im Bereich von 25 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.- %, besonders bevorzugt 45 bis 55 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
15. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche 10 bis 14, umfassend ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend Polyvinylalko- hol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung. Verwendung von partikulärem, amorphem Siliziumdioxid in einer Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, und
(c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, zur Erhöhung der Lagerstabilität der Schlichtezusammensetzung.
Verwendung von partikulärem, amorphem Siliziumdioxid in einer Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 und (c) einen oder mehrere weitere Feuerfeststoffe, als Mittel zur Verringerung der durch das Schlichten mit der wasserhaltigen Schlichte verursachten Beeinträchtigung der Biegefestigkeit eines wasserglasgebundenen Kerns oder einer wasserglasgebundenen Form, wobei der wasserglasgebundene Kern bzw. die wasserglasgebundene Form vorzugsweise partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.
Verfahren zur Herstellung einer mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten wasserglasgebundenen Form oder eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten:
(1 ) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebunde Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und
(3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten
Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält, und/oder wobei das Herstellen der ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder des ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns in Schritt (2) durch Aushärten einer bereitgestellten oder hergestellten Formstoffmischung
- durch die Begasung mit Kohlenstoffdioxid,
- durch die Zumischung von Estern oder Phosphaten oder
- durch Begasung mit heißer Luft in einem beheizten Werkzeug erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Auftragen auf die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten ungeschlichteten Kern bei einer Temperatur der bereitgestellten oder hergestellten Form bzw. des bereitgestellten oder hergestellten Kerns von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C, und/oder wobei das Auftragen auf die bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten ungeschlichteten Kern durch ein Auftragungsverfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen, erfolgt.
21. Geschlichtete, wasserglasgebundene Form oder geschlichteter, wasserglasgebundener Kern zur Verwendung in der Gießerei, umfassend eine Schlichtezusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 15.
22. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach Anspruch 21 , herstellbar gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20.
23. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.
24. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 21 bis 23 zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, bevorzugt > 1250 °C, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.
25. Kit enthaltend in separaten Komponenten
(U) eine Schlichtezusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 15 zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei,
(V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und
(W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
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