WO2009144242A1 - Coating compositions for casting moulds and cores for avoiding maculate surfaces - Google Patents

Coating compositions for casting moulds and cores for avoiding maculate surfaces Download PDF

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WO2009144242A1
WO2009144242A1 PCT/EP2009/056434 EP2009056434W WO2009144242A1 WO 2009144242 A1 WO2009144242 A1 WO 2009144242A1 EP 2009056434 W EP2009056434 W EP 2009056434W WO 2009144242 A1 WO2009144242 A1 WO 2009144242A1
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casting
metal
sizing composition
mold
molding material
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PCT/EP2009/056434
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Reinhard Stötzel
Matthias Schrod
Michael Kloskowski
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Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH
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    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/18—Finishing

Definitions

  • the invention relates to a size, which is particularly suitable for large-scale casting, a method for producing a casting and a mold with a mold coating.
  • the lost forms usually consist of a mineral, refractory, granular molding material, often with different added to other additives, for example to achieve good casting surfaces, which is solidified with the aid of a binder.
  • a refractory granular molding material usually washed, classified quartz sand is used.
  • quartz sand is used.
  • chromite, zirconium and olivine sand are also used.
  • moldings based on chamotte, magnesite, silimanite or corundum are also used.
  • the binders with which the molding materials are solidified may be inorganic or organic in nature.
  • Permanent molds are used to make a variety of castings. You must therefore survive undamaged the casting process and the associated loads. Depending on the field of application, cast iron, unalloyed and alloyed steels, as well as copper, aluminum, graphite, sintered metals and ceramics, have been used as material for permanent molds Proven materials. Permanent molding processes include the mold, pressure, spin and continuous casting processes.
  • sizing usually consists of an inorganic refractory and a binder, which are dissolved or slurried in a suitable solvent, for example water or alcohol.
  • the surface of the mold can be modified and matched to the properties of the processed Me ⁇ talls.
  • the Ausse ⁇ hen of the casting can be obtained by the sizing can be improved by a smooth Oberflä ⁇ surface is generated, as will be offset by the size irregularities ⁇ caused by the size of the grains of the molding material.
  • the sizing may metallurgically influence the casting by transmitting selectively on the surface of the casting additives into the Gus ⁇ piece for example through the Schlich ⁇ te, which improve the surface properties of the casting.
  • the sizings form a layer which chemically isolates the casting mold from the liquid metal during casting.
  • the sizing ensures a thermal separation of mold and casting. This is particularly important in permanent forms of importance. If this function is not fulfilled, learns eg a metal form in the course of successive casting operations such high ther ⁇ mix stresses that it is destroyed prematurely.
  • the sizing can also be used to selectively control the heat transfer between the liquid metal and the casting mold in order, for example, to effect the formation of a specific metal structure by the cooling rate.
  • the commonly used sizings contain as basic materials such as clays, quartz, diatomaceous earth, cristobalite, tridymite, aluminum silicate, zirconium silicate, mica, chamotte or coke or graphite. These base materials cover the surface of the mold and close the pores against penetration of the liquid metal into the mold. Because of their high insulating power sizing is often used, which contain Siliziumdi ⁇ oxide or kieselguhr as raw materials, since these sizings can be produced at low cost and are available in large quantities.
  • the paste still contains a binder, usually water glass.
  • a binder usually water glass.
  • These pastes are applied to surfaces of the casting mold , which come into contact with the liquid metallic material, usually steel, during casting.
  • the metals contained in the paste should be protected by the heat of the melt liquid metallic material and form an alloy with this locally on the surface of the casting, which then solidifies as a peripheral shell.
  • edge shells with a thickness of up to 10 mm can be produced. These edge shells can then have a very high hardness. In order to produce a mold, such as an excavator bucket, it would be with this method therefore no longer erforder ⁇ Lich produce the entire casting from the corresponding alloy.
  • the invention therefore an object of the invention to propose measures by which an improvement in the surface of the casting can be achieved during metal casting, so that the extent of surface treatment of the casting can be reduced after the casting.
  • the metallic ⁇ Addi tive contained in the sizing composition according to the invention contains at least a metal or a metal Ver ⁇ bond, wherein the metal is selected from one of groups 7 or 9 to 12 of the Periodic Table of Elements.
  • the numbering of the groups refers to the current regulations of the IUPAC. According to the old rules of IUPAC, group 7 corresponds to group VIIA.
  • Groups 9 and 10 correspond to the elements Co, Rh, Ir and Ni, Pd and Pt of the old group VIIIA and groups 11 and 12 correspond to the groups IB and IIB, respectively, of the old notation.
  • the metallic additive may contain a metal, ie the metal in the oxidation state zero, wherein the metal can be used both in pure form or in the form of an alloy with other metals.
  • the metallic additive can also be present in the form of an oxidized metal, ie in the form of an oxide or a salt, such as a carbonate, a nitrate or chloride, the oxide being preferred.
  • the metal in a reduced form, ie in the oxidation state zero.
  • the metallic additive can be contained in the metallic additive more of the metals or compounds of these metals mentioned. However, preferably only one of the metals, in reduced or oxidized form, is contained in the metallic additive.
  • metals and their compounds are used in the metallic additive, which are selected from the groups 7, 10 or 11 of the Periodic Table of the Elements, with manganese, nickel and copper being particularly preferred.
  • the metal additive may be formed only from the mentioned metal ⁇ len or compounds thereof. However, it is also possible that, in addition to these metals or their compounds, further metals or compounds are contained in the metallic additive.
  • the metal or the metallic compound calculated as metal and based on the weight of the metallic additive, in a proportion of at least 10 wt .-%, preferably in an amount of at least 20 wt .-%, preferably in one Content of at least 30 wt .-%, more preferably in a proportion of at least 40 wt .-%, particularly preferably in a proportion of at least 50 wt .-% in the metallic additive.
  • the metallic additive is formed only by at least one of said metals, in particular manganese, nickel, copper. However, according to one embodiment, it is sufficient if the metal or its compound in a proportion of less than 90 wt .-%, according to another embodiment in an amount of less than 80 wt .-%, according to yet another embodiment in a Content of less than 70% by weight is contained in the metallic additive.
  • the sizing composition may contain, in addition to the metallic additive, further customary for sizing ingredients.
  • the metallic additive based on the solids content of the sizing composition, in a proportion of at least 10 wt .-%, preferably at least 15 wt .-%, especially preferably at least 20% by weight is contained in the sizing composition.
  • the surface or edge shell should have essentially the same composition as sections of the casting which are spaced from the surface of the casting, ie in its volume are. It is therefore preferably provided that the proportion of the metallic additive in the sizing composition, based on the solids content of the sizing composition, is less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, particularly preferably less than 35% by weight ,
  • the metallic additive can only contain at least one of the abovementioned metals, preferably at least one of the metals manganese, nickel and copper.
  • the at least one metal in the form of an alloy is contained in the metallic additive.
  • the metal is contained in the form of an iron alloy in the metallic additive.
  • the proportion of iron in the metallic additive, calculated as elemental iron, is preferably selected in the range from 20 to 80% by weight, preferably from 30 to 70% by weight.
  • the alloy may also contain other ingredients.
  • the metallic aluminum as an additive ingredient wherein the proportion of Alumini ⁇ around the metallic additive, calculated as elemental Alumini ⁇ to, preferably is less than 10 wt .-%, preferably less than 8 wt .-% selected.
  • the metallic additive contains aluminum in a proportion of more than 2 wt .-%.
  • metallic additive comprises a proportion of aluminum in the range of 2 to 8 wt .-%, preferably 3 to 6 wt .-%, preferably 3 to ⁇ particular to 5 wt .-%.
  • the metallic additive can also be used in the form of a silicon alloy according to one embodiment.
  • the proportion of silicon in such a silicon alloy is preferably in Range selected from 20 to 80 wt .-%, particularly preferably 50 to 70 wt .-%.
  • the metallic additive may also comprise further constituents, in particular metals, the proportion of which is preferably less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight.
  • These further constituents are preferably selected from the group of cerium, magnesium, chromium, molybdenum.
  • the proportions of these alloy constituents are preferably between 0.01 and 2 wt .-%, preferably 0.1 to 1 wt .-% based on the metallic additive.
  • the metallic additive may also contain calcium.
  • the content of calcium is preferably selected in the range of 0.2 to 2 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 1.5 wt .-%.
  • the grain size of the metallic additive should preferably not be too low, in particular if the metals, preferably manganese, nickel and copper are contained in elemental form in the metallic additive, since then there is an increased risk that the metallic additive with other components of the The sizing composition reacts and is oxidized, for example.
  • the grain size should preferably not be too large, since otherwise the metallic additive can sink, for example, in the sizing composition and thus an inhomogeneous application of the metallic additive takes place on the surface of a casting mold.
  • the metallic additive preferably has an average particle size (D 50 ) of less than 0.5 mm, preferably less than 0.4 mm, particularly preferably less than 0.3 mm.
  • the average particle size (D 50 ) can be determined, for example, by sieve analysis or by laser granulometry.
  • the metallic additive contained in the size according to the invention usually has a relatively high density and therefore decreases rapidly in the size. Although this decrease can be slowed down by adding an actuating agent. However, by decreasing the grain size, the decrease of the seeding agent can be further reduced so that the seeding agent remains homogeneously suspended in the sizing. As a further advantage, when using a spray device for applying the size, the nozzle of the spray device clogs less easily when using a metallic fine grain additive.
  • the inoculant has an average grain size of less than 0.3 mm.
  • the specific surface area of the metallic additive increases and thus also the reactivity with the liquid contained in the size, for example water.
  • the mean grain size is greater than 50 microns, more preferably selected greater than 80 microns.
  • the metallic additive is used with a grain size in the range of 20 to 1000 microns, more preferably from 80 to 300 microns.
  • the sizing composition according to the invention is preferably provided in the form of a paste or a suspension.
  • the sizing composition contains a carrier liquid.
  • This carrier liquid is suitably selected from ⁇ so that it can be completely evaporated at the usual conditions in metal casting.
  • the carrier liquid should therefore preferably at normal pressure have a boiling point of less than about 130 0 C, preferably less than 110 0 C.
  • the carrier liquid can be proportionately or completely formed by water.
  • the metallic additive but in the form of elemental metals or an alloy elementary Metals present, however, occasionally an oxidation of the metallic additive is observed.
  • the sizing composition therefore, a solvent which is formed at least to a proportion of an organic ⁇ rule solvent.
  • the oxidation of the metallic additive is suppressed by a high proportion of the organic solvent, for example an alcohol, on the carrier liquid.
  • the organic solvent for example an alcohol
  • the carrier liquid may be completely formed by the organic solvent.
  • the proportion of the organic solvent in the carrier liquid can also be chosen to be smaller.
  • the proportion of the organic solvent in the liquid carrier is less than 90 wt .-%, according to a further exporting ⁇ approximate shape less than 80 wt .-%, and in another embodiment less than 70 wt .-%.
  • Suitable solvents include, for example, aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons preferably comprising 5 to 15 carbons, esters of aliphatic carboxylic acids wherein the carboxylic acids preferably contain 2 to 20 carbon atoms and the alcohol component of the ester preferably comprises 1 to 4 carbon atoms.
  • Further preferred organic solvents are, for example, ketones having preferably 4 to 20 carbon atoms.
  • ethers are suitable as solvents, it also being possible to use polyglycols here.
  • the solvent is at least partly formed by at least one alcohol, which preferably comprises 1 to 10 carbon atoms.
  • Exemplary alcohols are ethanol, n-propanol, isopropanol and butanol.
  • the ratio, based on the weight of the carrier liquid is preferably greater than 50 wt .-%, preferably greater than 60 wt .-% selected.
  • the size composition according to the invention may contain further constituents customary for sizes.
  • the sizing composition according to the invention comprises at least one pulverulent refractory material.
  • This refractory material serves to close the pores in a mold against the penetration of the liquid metal. Further, a specific thermi ⁇ insulation between the mold and liquid metal is achieved by the refractory material.
  • refractory material conventional refractory materials can be used in metal casting.
  • Suitable refractory materials are quartz, aluminum oxide, zirconium oxide, aluminum silicates, such as pyropyllite, kyanite, andalusite or chamotte, zirconium sands, ciconsilicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, kaolinite , Metakaolinite, iron oxide, bauxite.
  • quartz aluminum oxide
  • zirconium oxide aluminum silicates
  • aluminum silicates such as pyropyllite, kyanite, andalusite or chamotte
  • zirconium sands such as pyropyllite, kyanite, andalusite or chamotte
  • zirconium sands such as pyropyllite, kyanite, andalusite or chamotte
  • zirconium sands such as pyropy
  • the refractory material is provided in powder form.
  • the grain ⁇ size is chosen so that in the coating a stable ⁇ les structure is formed and that the size can be preferably spread easily with a spray device on the wall of the mold.
  • the refractory material has an average particle size in the range from 0.1 to 500 ⁇ m, particularly preferably in the range from 1 to 200 ⁇ m.
  • particular special materials are suitable which have a melting point which is at least 200 ° C above the temperature of the liquid metal and which do not undergo reaction with the metal.
  • the proportion of the refractory material, based on the solids content of the sizing composition is preferably greater than 10 wt .-%, preferably greater than 20 wt .-%, particularly preferably RESIZE ⁇ SSER than 30 wt .-% selected.
  • the fraction of the refractory material is chosen to be less than 80% by weight, according to a further embodiment less than 70% by weight and according to a further embodiment less than 60% by weight.
  • the size according to the invention may comprise at least one setting agent.
  • the adjusting agent causes an increase in the viscosity of the size, so that the solid components of the size in the suspension do not fall or only to a small extent.
  • organic and inorganic materials or mixtures of these materials can be used.
  • Suitable inorganic adjusting agents are, for example, strong swellable clays.
  • the viscosity of the size is preferably in particular before ⁇ selected before ⁇ in the range of 1,000 to 3,000 mPas, Trains t from 1200 to 2000 mPas.
  • the metal additive can then approximately homogeneously distributed in the size and will therefore be uniformly applied to a wall ei ⁇ ner mold.
  • the amount of metallic additive which is applied to the surface of the casting mold can be controlled very precisely.
  • both two-layer silicates and three-layer silicates can be used, such as eg attapulgite, serpentine, kaolins, smectites, such as saponite, montmorillonite, beidellite and nontronite, vermiculite, illite, hectorite and mica.
  • Hectorite also imparts thixotropic properties to the sizing, thereby facilitating the formation of the protective layer on the casting mold since the sizing does not flow after application.
  • the amount of clay is preferably chosen to be as low as possible.
  • the amount of the highly swellable layered silicate is preferably selected in the range of 0.01 to 5.0 wt%, more preferably in the range of 0.1 to 1.0 wt%, based on the solid content of the size.
  • organic thickeners are selected as adjusting agents, since they can be dried to such an extent after application of the protective coating that they hardly give off any more water on contact with the liquid metal.
  • Suitable organic agents are, for example, swellable polymers, such as carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose, plant mucilage, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar agar and polypeptides, alginates.
  • the fiction, modern ⁇ sizing comprises as a further constituent at least one binder.
  • the binder allows a better fixation of the size or of the protective coating produced from the size on the wall of the mold.
  • the mechanical stability of the protective coating is increased, so that a lower erosion under the influence of flüssi ⁇ gen metal is observed by the binder.
  • the binder cures irreversibly, so that an abrasion-resistant coating is obtained.
  • binders which are in contact do not back up with humidity. All binders which are used in sizing can be contained per se. In this case, both inorganic and organic binders can be used.
  • Clays for example clays, in particular bentonite, can be used as binders.
  • curable binders are used.
  • curing can be achieved by free-radical formers which decompose upon irradiation with high energy radiation, for example, ultraviolet radiation to form free radicals.
  • exemplary binders are starch, dextrin, peptides, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate copolymers, polyacrylic acid, polystyrene and / or polyvinyl acetate-polyacrylate dispersions.
  • binder systems which can be used in aqueous, alcoholic or aqueous-alcoholic systems and which do not soften after curing under the action of atmospheric moisture.
  • the binder used is an alkyd resin, which is preferably selected to be soluble in both water and lower alcohols, preferably having from 2 to 4 carbon atoms, such as ethanol, n-propanol and isopropanol.
  • the coating composition according to the invention contains silica sol as binder.
  • the silica sol is preferably prepared by neutralizing water glass.
  • the resulting amorphous silica preferably has a specific surface area in the range from 10 to 1000 m 2 / g, particularly preferably in the range from 30 to 300 m 2 / g.
  • the proportion of the binder is preferably selected in the range of 0.1 to 20 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the solids weight of the sizing composition.
  • the size contains a proportion of graphite.
  • the proportion of graphite is preferably selected in the range of 1 to 30 wt .-%, particularly preferably 5 to 15 wt .-%, based on the weight of the size.
  • the size composition according to the invention may also contain further components customary for sizing, for example wetting agents, defoamers, pigments, dyes or biocides.
  • the proportion of these further constituents in the ready-to-use coating composition is preferably chosen to be less than 1% by weight.
  • wetting agents such as anionic and non-anionic surfactants medium- and high polarity can be used to ⁇ which have a value of at least HSB. 7
  • a case ⁇ play for such a wetting agent is disodium succinate dioctylsulfo-.
  • the wetting agent is preferably used in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably 0.05 to 0.3 wt .-%, based on the ready-to-use sizing composition.
  • Defoamers or antifoam agents may be used to prevent foaming in the preparation of the sizing composition or in applying it. Foaming on application of the sizing composition can result in uneven layer thickness and holes in the coating.
  • silicone or Mi ⁇ neralöl can be used.
  • the defoamer is in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably from 0.05 to 0.3 Wt .-%, based on the ready-to-use sizing composition.
  • any commonly used pigments and dyes may be used. These are added in order to achieve a different contrast, for example between different layers, or to bring about a greater separation effect of the size of the casting.
  • pigments are red and yellow iron ⁇ oxide and graphite.
  • dyes are commercially available dyes such as the Luconyl ® color range of BASF AG, Ludwigshafen, Germany.
  • the dyes and pigments are preferably contained in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably from 0.1 to 5 wt .-%, based on the solids content of the sizing composition.
  • the sizing composition contains a biocide to prevent bacterial attack, thereby avoiding a negative impact on the rheology and binding power of the binding agents.
  • a biocide to prevent bacterial attack, thereby avoiding a negative impact on the rheology and binding power of the binding agents.
  • the carrier liquid contained in the sizing composition is formed essentially of water, so the sizing composition according to the invention is provided in the form of a so-called water wash.
  • suitable biocides are formaldehyde, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT), 5-chloro-2-methyl-4-iosthiazolin-3-one (CIT) and 1,2-benzisothiazolin-3-one (BIT).
  • MIT, BIT or a mixture thereof are used.
  • the biocides are usually used in an amount of from 10 to 1000 ppm, preferably from 50 to 500 ppm, based on the weight of the ready-to-use sizing composition.
  • the solids content of the ready Schlichtezusammenset ⁇ wetting is preferably selected in the range of 10 to 60 wt .-%, preferably 20 to 50 wt .-%.
  • the sizing composition according to the invention can be prepared by conventional methods.
  • a sizing composition according to the present invention can be prepared by initially charging water and breaking up a clay acting as a sizing agent using a high shear stirrer. Subsequently, the refractory components, pigments and dyes and the metallic additive are stirred until a homogeneous mixture is formed. Finally, wetting agents, anti-foaming agents, biocides and binders are added.
  • the sizing composition according to the invention can be prepared and sold as ready-to-use sizing.
  • the size according to the invention can also be prepared and sold in concentrated form.
  • the amount of carrier liquid necessary to adjust the desired viscosity and density of the size is added.
  • the sizing composition of the invention may be provided in the form of a kit and distributed who ⁇ , wherein, for example, exist together, the solid components and the solvent ⁇ component in separate containers.
  • the solid components can be provided as a powdery Feststoffge ⁇ mixed in a separate container.
  • An inventive Sizing in the ready-to-use state preferably comprises a solids content of from 20 to 80% by weight, preferably from 30 to 70% by weight, based on the ready-to-use sizing composition.
  • the first solvent component is only water.
  • a volatile alcohol or alcohol mixture preferably ethanol, propanol, isopropanol and mixtures thereof, in preferably amounts of from 40 to 200% by weight, based on the water size
  • a ready-to-use alcohol sizing agent can be prepared from this water sizing.
  • the solids content of such an alcohol sizing is preferably from 20 to 60 wt .-%, preferably 30 to 40 wt .-%.
  • sizing compositions according to the invention used for coating molds and cores in foundry technology have a viscosity of 11 to 25 s, more preferably 12 to 15 s (determined in accordance with DIN 53211, outlet cup 4 mm, Ford cup).
  • Preferred densities of a ready-to-use sizing composition are in the range of 0 to 120 ° Be, more preferably 30 to 50 ° Be (determined by the Baume buoyancy method, DIN 12791).
  • the sizing compositions according to the invention are suitable for coating casting molds.
  • the term "casting ⁇ form” includes all types of bodies, which are necessary for producing a casting, such as cores, molds and Ko ⁇ kill.
  • the use according to the invention of the sizing composition Settlement also includes partial coating of molds.
  • a further subject of the invention therefore relates to a method for producing a casting mold, wherein at least one mold cavity provided in the casting mold is coated with the size composition according to the invention.
  • a molding material mixture which at least ⁇ contains a refractory mold material and a binder,
  • Material mixture for the preparation of form a refractory mold material is mixed with a Bindemit ⁇ tel and then formed into a basic shape or to a portion of a basic form.
  • the basic shape essentially corresponds in shape to the casting mold or a part of the casting mold. However, it does not yet have a coating with a size.
  • refractory molding material all refractory materials that are customary for the production of moldings for the foundry industry can be used per se.
  • suitable refractory mold materials are quartz sand, zircon sand, olivine sand, chromite and Alumi ⁇ niumsilikatsand or mixtures thereof.
  • quartz sand is used.
  • the refractory molding material should have a have sufficient particle size, so that the molded body produced from the molding mixture has a sufficiently high porosity to allow escape of volatile compounds during the casting process.
  • At least 70 wt .-%, particularly preferably at least 80 wt .-% of the refractory molding material has a particle size ⁇ 290 microns.
  • the average particle size of the refractory molding material should preferably be between 100 and 350 ⁇ m.
  • the particle size can be determined, for example, by sieve analysis.
  • the refractory molding material should be in free-flowing form, so that a binder or a liquid catalyst can be applied well, for example in a mixer to the grains of the refractory molding material.
  • regenerated used sands may be used as the refractory molding material. From the used sand larger aggregates are removed and the used sand is separated into individual grains. After a mechanical or thermal treatment, the old sands are dedusted and can then be reused. Before being used again the acid balance of the active ⁇ ner convinced used sand is preferred checked. Particularly during thermi ⁇ rule regeneration can be converted into the corresponding oxides by-products contained in the sand such as carbonates, which then react alkaline. If binders used, the un ⁇ ter catalysis be cured by an acid, in this case the added acid catalyst can be neutralized by the alkaline components of the regenerated used sand.
  • the processing time of the molding material mixture can be shortened.
  • the refractory molding material should be dry.
  • the refractory molding material contains less than 1 wt .-% water.
  • the refractory molding material should not be too warm.
  • the refractory molding material should have a temperature in the range of 20 to 35 ° C. Possibly. the refractory molding material can be cooled or heated.
  • binders all binders can be used per se, as are customary for the production of casting molds for metal casting. It can both inorganic and organic ⁇ specific binders.
  • inorganic binder for example, water glass can be used, which can be cured thermally or by introducing carbon dioxide.
  • organic binders are polyurethane no-bake and cold-box binders, binders based on furan resins or phenolic resins, or else epoxy-acrylate binders.
  • Polyurethanes based on polyurethanes are generally composed of two components, a first component containing a phenolic resin and a second component containing a polyisocyanate. These two components are mixed with the refractory molding material and the molding mixture is brought into a mold by ramming, blowing, shooting or other method, compacted and then cured. Depending on the method in which the catalyst is introduced into the molding material mixture, a distinction is made between the "polyurethane no-bake process" and the "polyurethane cold-box process".
  • a liquid catalyst generally a liquid tertiary amine
  • phenol resin, polyisocyanate and curing catalyst with the refractory mixed molding material proceed in such a way that the refractory molding material is first coated with a component of the binder, and then the other component is added.
  • the curing catalyst is added to one of the components.
  • the ready-made molding material mixture must have a sufficiently long processing time, so that the molding material mixture can be plastically deformed for a sufficient time and processed into a molding.
  • the polymerization must be correspondingly slow so that not already in the storage tanks or supply lines hardening of the molding material mixture.
  • the curing should not be too slow to achieve a sufficiently high throughput in the production of molds.
  • the processing time can be influenced for example by adding retarders, which slow down the curing of the molding material mixture.
  • a suitable retarder is, for example, phosphorus oxychloride.
  • the molding material mixture is first brought into a mold without catalyst.
  • a gaseous tertiary amine is then passed, wel ⁇ ches may optionally be added with an inert carrier gas.
  • wel ⁇ ches may optionally be added with an inert carrier gas.
  • the binder binds very quickly, so that a high throughput in the production of molds is achieved.
  • the binder systems based on polyurethanes contain a polyol component and a polyisocyanate component, in which case known components can be used.
  • the polyisocyanate component of the binder system may comprise an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic isocyanate.
  • the polyisocyanate preferably contains at least 2 isocyanate groups, preferably 2 to 5 isocyanate groups per mole of lekül.
  • the isocyanates used can consist of mixtures of monomers, oligomers and polymers and are therefore referred to below as polyisocyanates.
  • the polyisocyanate component per se can be any polyisocyanate which is customary in polyurethane binders for molding mixtures for the foundry industry.
  • Suitable polyisocyanates include aliphatic polyisocyanates, e.g. Hexamethylene diisocyanate, alicyclic polyisocyanates, e.g. 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and dimethyl derivatives thereof.
  • aromatic polyisocyanates examples include toluene-2,4-diisocyanate, toluene-2,6-diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate and methyl derivatives thereof, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate and polymethylene-polyphenyl polyisocyanate.
  • aromatic polyisocyanates more preferably polymethylene polyphenyl polyisocyanate, such as e.g. commercially available mixtures of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, its isomers and higher homologs.
  • the polyisocyanates can be used both in substance and dissolved in an inert or reactive solvent.
  • a reactive solvent is understood to mean a solvent which has a reactive group, so that it is incorporated into the framework of the binder when the binder is set.
  • the polyisocyanates are preferably used in Dilution ⁇ ter shape because of the lower viscosity of the solution to better envelop the grains of the refractory mold material with a thin film of the binder.
  • the polyisocyanates or their solutions in organic complementary and ⁇ stuffs are used in sufficient concentration to accomplish the hardening of the polyol component, constructiveerwei ⁇ se in a range of 10 to 500 wt .-% based on the weight of the polyol component.
  • Liquid polyisocyanates can be used in undiluted form while solid or viscous polyisocyanates are dissolved in organic solvents.
  • Up to 80 wt .-%, preferably up to 60 wt .-%, particularly preferably up to 40 wt .-% of the isocyanate component may consist of solvents.
  • the polyisocyanate is used in an amount such that the number of isocyanate groups is 80 to 120%, based on the number of free hydroxyl groups of the polyol component.
  • polyol component all polyols used in polyurethane binders can be used per se.
  • the polyol component contains at least 2 hydroxyl groups which may react with the groups of the polyisocyanate component Isocyanatgrup ⁇ , to achieve crosslinking of the binder during curing, and thus a better strength of the cured molding.
  • phenolic resins are preferably used, obtained by condensation of phenols with aldehydes, preferably Formalde ⁇ hyd, are obtained in the liquid phase at temperatures up to about 180 0 C in the presence of catalytic amounts of metal.
  • aldehydes preferably Formalde ⁇ hyd
  • the processes for the preparation of such phenolic resins are known per se.
  • the polyol is preferably used in liquid or dissolved in organic solvents to obtain a homogeneous distri ⁇ development of the binder in the refractory mold material to ermögli ⁇ chen.
  • the polyol component is preferably used in anhydrous form, because the reaction of the isocyanate component with Water is an undesirable side reaction.
  • Non-aqueous or anhydrous in this context means a water content of the polyol component of preferably less than 5 wt .-%, preferably less than 2 wt .-%, mean.
  • phenolic resin means the reaction product of phenol, phenol ⁇ derivatives, bisphenols and higher phenolic condensation products is meant with an aldehyde.
  • the composition of the phenolic resin ⁇ is dependent on the specific selected starting materials, the ratio of the starting materials and the reaction conditions. For example, the type of catalyst, the time and the reaction temperature play an important role, as well as the presence of solvents and other substances.
  • the phenolic resin is typically present as a mixture of different compounds and may contain in widely varying ratio ⁇ sen addition products, condensation products, and not the other way releasing ⁇ te starting compounds, such as phenols, bisphenol and / or aldehyde.
  • addition product is meant reaction products in which an organic component substituted by at least a hydrogen on a not previously substituted phenol or a Kondensati ⁇ ons.
  • condensation product is meant reaction products having two or more phenolic rings.
  • Novolacs are soluble, meltable, non-self-curing, and shelf-stable oligomers having a molecular weight in the range of about 500 to 5,000 g / mole. They fall in the condensation of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1:> 1 in counter ⁇ wart acidic catalysts. Novolacs are phenol resins free of methylol groups in which the phenyl nuclei are linked via methylene bridges. They may be cured at elevated temperature with crosslinking after addition of curing agents, such as formaldehyde donating agents, preferably hexamethylenetetramine.
  • curing agents such as formaldehyde donating agents, preferably hexamethylenetetramine.
  • Resoles are mixtures of hydroxymethylphenols which are linked via methylene and methylene ether bridges and can be obtained by reaction of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1: ⁇ 1, if appropriate in the presence of a catalyst, for example a basic catalyst. They have a molecular weight M w of ⁇ 10,000 g / mol.
  • phenol resins particularly suitable as polyol component are known under the name "oo 1 " or "high-ortho” novolaks or benzyl ether resins. These are obtainable by condensation of Phe ⁇ nolen with aldehydes in a weakly acidic medium using suitable catalysts.
  • Suitable catalysts for the preparation of benzylic ether resins are salts of divalent ions of metals such as Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca and Ba. Preferably, zinc acetate is used. The amount used is not critical. Typical amounts of metal catalyst are 0.02 to 0.3 wt .-%, preferably 0.02 to 0.15 wt .-%, based on the total amount of phenol and Alde ⁇ hyd.
  • phenolic resins are all suitable conventionally used ⁇ th phenols.
  • substituted phenols or mixtures thereof can be used.
  • the phenolic compounds are unsubstituted either in both ortho positions or in an ortho and in the para position to allow polymerization.
  • the remaining ring carbon atoms may be substituted.
  • the choice of Substituent is not particularly limited so long as the substituent does not adversely affect the polymerization of the phenol or aldehyde.
  • substituted phenols are alkyl-substituted phenols, alkoxy-substituted phenols and aryloxy-substituted phenols.
  • the abovementioned substituents have, for example, 1 to 26, preferably 1 to 15, carbon atoms.
  • suitable phenols are o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xylene, 3,4-xylene, 3, 4, 5-trimethylphenol, 3-ethylphenol, 3, 5-diethylphenol, p-butylphenol, 3, 5-dibutylphenol, p-amylphenol, cyclohexylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, 3, 5-dicyclohexylphenol, p-crotylphenol, p-phenylphenol, 3, 5-dimethoxyphenol and p-phenoxyphenol.
  • phenol itself.
  • higher condensed phenols such as bisphenol A, are suitable.
  • polyhydric phenols having more than one phenolic hydroxyl group are also suitable.
  • Preferred polyhydric phenols have 2 to 4 phenolic hydroxyl groups.
  • suitable polyhydric phenols are pyrocatechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, fluoroglycine, 2,5-dimethylresorcinol, 4,5-dimethylresorcinol, 5-methylresorcinol or 5-ethylresorcinol.
  • Mixtures of various mono- and polyhydric and / or substituted and / or condensed phenolic components can also be used for the preparation of the polyol component.
  • phenols of general formula I are phenols of general formula I:
  • A, B and C independently of one another from a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl radical, which may have, for example 1 to 26, preferably 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkoxy radical, for example 1 to 26, preferably having from 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkenoxy radical which may, for example, have 1 to 26, preferably 1 to 15, carbon atoms, an aryl or alkylaryl radical, such as, for example, bisphenyls.
  • a branched or unbranched alkyl radical which may have, for example 1 to 26, preferably 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkoxy radical, for example 1 to 26, preferably having from 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkenoxy radical which may, for example, have 1 to 26, preferably 1 to 15, carbon atoms, an aryl or alkylaryl radical, such as, for example, bispheny
  • Suitable aldehydes for the production of the phenolic resin component are aldehydes of the formula:
  • R is a hydrogen atom or a carbon atom radical having preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • Specific examples are formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, furfuraldehyde and benzaldehyde. Particular preference is given to using formaldehyde, either in its aqueous form, as para-formaldehyde or trioxane.
  • molar ratio is preferably Aldehyde to phenol 1: 1.0 to 2.5: 1, more preferred
  • the production of the phenolic resin component takes place by methods known to the person skilled in the art.
  • the phenol and the aldehyde is reacted under substantially anhydrous conditions in the presence of a divalent metal ion at temperatures of preferably less than 130 0 C.
  • the resulting water is distilled off.
  • a suitable entraining agent may be added to the reaction mixture, for example toluene or xylene, or the distillation is carried out at reduced pressure.
  • an aldehyde preferably Benzyletherharzen.
  • the reaction with a primary or secondary aliphatic alcohol to give an alkoxy-modified phenolic resin in the one-stage or two-stage process is likewise possible.
  • step process the phenol, the aldehyde and the alcohol in the presence of a geeigne ⁇ th catalyst are reacted.
  • an unmodified resin is first prepared, which is subsequently reacted with an alcohol.
  • Consists in the use alkoxymod instructer phenolic resins with respect to the mole ratio in itself is not limited, but the Alko ⁇ holkomponente is preferably in a molar ratio of alcohol to phenol of less than 0.25 is used, that less than 25% of the hydroxymethyl groups are etherified.
  • Suitable alcohols are primary and secondary aliphatic alcohols having a hydroxy group and 1 to 10 carbon atoms. Suitable primary and secondary alcohols are, for example, methanol, ethanol, propanol, n-butanol and n-hexanol. Particularly preferred are methanol and n-butanol.
  • the phenolic resin is preferably selected so that crosslinking with the polyisocyanate component is possible.
  • phenolic resins comprising molecules having at least two hydroxyl groups in the molecule are particularly suitable.
  • the phenolic resin component and the isocyanate component of the binder system ⁇ medium is preferably used as a solution in an organic solvent or a combination of organic complementary and ⁇ stuffs.
  • Solvents may be required to keep the components of the binder in a sufficiently low viscosity state. This is required, inter alia, in order to obtain a uniform crosslinking of the refractory molding material and its flowability.
  • solvents for the polyisocyanate or the polyol component of the binder system based on polyurethanes all solvents which are conventionally used in such binder systems for foundry technology can be used per se.
  • Suitable solvents are, for example, oxygen-rich, polar, organic solvents.
  • Particularly suitable are dicarboxylic acid esters, glycol ether esters, glycol diesters, glycol diethers, cyclic ketones, cyclic esters or cyclic carbonates.
  • Dicarboxylic acid esters, cycli ⁇ specific ketones and cyclic carbonates are preferably used.
  • Dicarboxylic acid esters have the formula R a OOC-R b -COOR a , wherein the radicals R a are each independently an alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6 carbon atoms and R b is an alkylene lengue, ie a divalent alkyl group with 1 to 12, be ⁇ preferably 1 to 6 carbon atoms. R b may also include one or more carbon-carbon double bonds. Examples are dimethyl esters of carboxylic acids having 4 to 10 carbon atoms, which are obtainable, for example, under the name "dibasic ester" (DBE) from Invista International S.A.rl, Geneva, CH.
  • DBE dibasic ester
  • Glycol ether esters are compounds of the formula R c -OR d - OOCR e , where R c is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R d is an ethylene group, a propylene group or an oligomeric ethylene oxide or propylene oxide and R e is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Preference is given to glycol ether acetates, for example butylglycol acetate. Glycol diesters accordingly have the general formula R e COO-R d OOCR e , where R d and R e are as defined above and the radicals R e are each independently selected.
  • glycol diacetates such as propylene glycol diacetate.
  • Glycol diethers can be characterized by the formula R c -OR d -OR c , where R c and R d are as defined above and the radicals R c are each independently selected.
  • a suitable glycol diether is, for example, dipropylene glycol dimethyl ether.
  • Cyclic ketones, cyclic esters and cyclic carbonates of 4 to 5 carbon atoms are also suitable.
  • a suitable cyclic carbonate is, for example, propylene carbonate.
  • the alkyl and alkylene groups may each be branched or unbranched.
  • the proportion of the solvent in the binder system is preferably not chosen too high, since the solvent evaporates during the production and application of the molded article produced from the molding compound and thus, for example, can lead to unpleasant odors or leads to smoke during the casting.
  • the proportion of the solvent in the binder system is less than 50 wt .-%, more preferably less than 40 wt .-%, more preferably less than 35 wt .-%, selected.
  • the binder is first mixed with the refractory mold material to form a material mixture.
  • a suitable catalyst can also already be added to the molding material mixture.
  • Suitable catalysts are 4-alkylpyridines, wherein the alkyl group comprises 1 to 4 carbon atoms, isoquinoline, arylpyridines, such as phenylpyridine, pyridine, acrylin, 2-methoxypyridine, pyridazine, 3-chloropyridine, quinoline, n-methylimidazole, 4, 4 ' -Dipyridine, phenylpropylpyridine, 1-methylbenzimidazole, 1,4-thiazine, N, N-dimethylbenzylamine, triethylamine, tribenzylamine, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N-dimethylethanolamine, and triethanolamine.
  • arylpyridines such as phenylpyridine, pyridine, acrylin, 2-methoxypyridine, pyridazine, 3-chloropyridine, quinoline, n-methylimidazole, 4, 4 ' -Di
  • the catalyst may optionally be diluted with an inert solvent, for example 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate, or a fatty acid ester.
  • an inert solvent for example 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate, or a fatty acid ester.
  • the amount of catalyst added is selected in the range of 0.1 to 15% by weight, based on the weight of the polyol component.
  • the molding material mixture is then introduced by conventional means into a mold and compacted there.
  • the molding material mixture is then cured to a shaped body.
  • the shaped body should preferably retain its outer shape.
  • a gaseous catalyst is passed through the shaped molding material mixture.
  • the usual Ka gas catalytic converters can be used in the field of the cold-box method.
  • amines as catalysts, in particular preferably dimethylethylamine, dimethyl-n-propylamine, dimethylisopropylamine, dimethyl-n-butylamine, triethylamine and trimethylamine in their gaseous form or as aerosol.
  • a furan resin or a phenolic resin is used as the binder, wherein the molding material mixture is cured according to the "furan no-bake" method with catalysis by a strong acid.
  • Furan and phenolic resins show very good disintegration properties during casting. Under the action of heat of the liquid metal, the furan or phenolic resin decomposes and the strength of the mold is lost. After casting, therefore, cores, possibly after prior shaking of the casting, pour out very well from cavities.
  • furan no-bake binders contained ⁇ requested reactive furan resins comprise as an essential component furfuryl alcohol.
  • Furfuryl alcohol can react with itself under acid catalysis and form a polymer.
  • furfurylalko ⁇ hol other compounds are Siert the copolymerized in the resin. Examples of such compounds are Alguerhy ⁇ de, such as formaldehyde or furfural, ketones such as acetone, phenols, urea or polyols, such as sugar alcohols or to ethylene glycol.
  • the resins may be added with other components that affect the properties of the resin, such as its elasticity. Melamine may for example be set to ⁇ to bind free formaldehyde.
  • Furan no-bake binders are usually displayed in a manner by first furfuryl Dictionary precondensates of example, urea, formaldehyde and furfuryl alcohol are generated at acidic Bedingun ⁇ gen. The reaction conditions are chosen so that only a slight polymerization of furfuryl alcohol occurs. These precondensates are then diluted with furfuryl alcohol ⁇ .
  • Resoles can also be used to prepare furan no-bake binders. Resoles are prepared by polymerization of mixtures of phenol and formaldehyde. These resoles are then diluted with furfuryl alcohol.
  • the second component of the furan no-bake binder forms an acid.
  • This acid neutralises alkaline components
  • the crosslinking of the reactive furan resin catalyzes them, which are contained in the refractory molding material.
  • acids mostly aromatic sulfonic acids and in some special cases also phosphoric acid or sulfuric acid are used.
  • Phosphoric acid is used in concentrated form, ie at concentrations greater than 75%.
  • Sulfuric acid can be added as a relatively strong acid starter for the curing of furan resins to weaker acids.
  • aromatic sulfonic acids are used as catalysts. Because of their good availability and their high acidity especially toluene sulfonic acid, xylylene sulfonic acid and benzenesulfonic acid are used.
  • Phenolic resins as the second large group under acid catalysis aushärtba ⁇ rer no-bake binders contain as reactive resin component resoles, phenolic resins thus produced with an excess of Formalde ⁇ hyd. Phenol resins show a significantly lower reactivity compared to furan resins and require strong sulfonic acids as catalysts. Phenol resins show a rela ⁇ tively high viscosity, which still increases with prolonged storage of the resin. Especially at temperatures below 20 0 C, the viscosity increases sharply, so that the sand must be heated in order to apply the binder evenly on the surface of the grains of sand can.
  • the molding compound After the phenol no-bake binder has been applied to the refractory molding material, the molding compound should be processed as promptly as possible in order to prevent any deterioration in the quality of the molding material mixture. having to accept early curing, which can lead to a deterioration in the strength of the molds produced from the molding material mixture.
  • the flowability of the molding material mixture is usually poor. In the production of the casting mold, therefore, the molding compound must be carefully compacted in order to achieve a high strength of the casting mold.
  • the preparation and processing of the molding material mixture should be carried out at temperatures in the range of 15 to 35 0 C. If the temperature is too low, the molding material mixture is difficult to process because of the high viscosity of the phenol no-bake resin. At temperatures of more than 35 ° C., the processing time is shortened by premature curing of the binder.
  • molding mixtures based on phenol no-bake binders can also be worked up again, in which case mechanical or thermal or combined mechanical / thermal processes can also be used.
  • An acid is then introduced ⁇ on the free-flowing refractory material, wherein an acid-coated refractory molding material is obtained.
  • the acid is applied by conventional methods to the fi ⁇ erfesten molding material, for example by the acid is sprayed onto the refractory mold material.
  • the amount of acid is preferably selected in the range of 5 to 45 wt .-%, particularly preferably in the range of 20 to 30 wt .-%, based on the weight of the binder and calculated as the pure acid, ie without taking into account any used solvent.
  • the acid is dissolved in a suitable solvent.
  • suitable solvents are water or alcohol system ⁇ le or mixtures of water and alcohol.
  • the use of water makes the solution as concentrated as possible in order to minimize the amount of water entrained in the binder or the molding material mixture.
  • the mixture of refractory molding material and acid is well homogenized.
  • An acid-curable binder is then applied to the acid-coated refractory molding material.
  • the amount of the binder is preferably selected in the range of 0.25 to 5 wt .-%, particularly preferably in the range of 1 to 3 wt .-%, based on the refractory molding material and calculated as the resin component.
  • a curable acid binders are all binders may be used per se, curable by acid, particularly those curable by acid binding ⁇ medium, which are already common in the manufacture of mold mixes for the foundry industry.
  • the binder may also contain other customary components, for example solvents for adjusting the viscosity or extenders which replace part of the crosslinkable resin.
  • the binder is applied to the acid-coated refractory molding material and distributed by moving the mixture on the grains of the refractory molding material in the form of a thin film.
  • the amounts of binder and acid are that ei ⁇ is achieved necard a sufficient strength of the mold and on the other hand, ⁇ a sufficient processing time of the molding material mixture so selected. For example, a processing time in the range of 5 to 45 minutes is suitable.
  • the coated with the binder refractory molding material is then formed by conventional methods to a shaped body.
  • the molding material mixture can be introduced into a suitable mold and be condensed there.
  • the resulting molded body is then allowed to cure.
  • furan no-bake binder all furan resins can be used per se, as they are already used in furan no-bake binder systems.
  • the furan resins used in technical furan no-bake binders are usually precondensates or mixtures of furfuryl alcohol with other monomers or precondensates.
  • the precondensates contained in furan no-bake binders are prepared in a manner known per se.
  • furfuryl alcohol is used in combination with urea and / or formaldehyde or urea / formaldehyde precondensates.
  • Formaldehyde can be used both in a monomeric form, for example in the form ei ⁇ ner formalin, as well as in the form of its polymer, such as Trio xan or paraformaldehyde.
  • formaldehyde other aldehydes or ketones can be used.
  • Suitable aldehydes are, for example, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, acrolein, crotonaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, cinnamaldehyde, glyoxal and mixtures of these aldehydes.
  • Formaldehyde is preferred, this being preferably used in the form of paraformaldehyde.
  • ketones As ketone component, all ketones can be used which have a sufficiently high reactivity.
  • Exemplary keto ⁇ ne are methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone and acetone, acetone is preferably used.
  • the said aldehydes and ketones can be used as a single compound but also in admixture with each other.
  • the molar ratio of aldehyde, in particular formaldehyde, or ketone to furfuryl alcohol can be selected within wide ranges.
  • 0.4 to 4 moles of furfuryl alcohol, preferably 0.5 to 2 moles of furfuryl alcohol, may be used per mole of aldehyde.
  • furfuryl alcohol, formaldehyde and urea can be heated to boiling, for example, after adjusting the pH to more than 4.5, with water being continuously distilled off from the reaction mixture.
  • the reaction time can be several hours, crizspielswei ⁇ se 2 hours. Under these reaction conditions occurs almost no polymerization of furfuryl alcohol. However, the furfuryl alcohol is condensed into a resin together with the formaldehyde and the urea.
  • furfuryl alcohol, form ⁇ aldehyde and urea are set at a pH significantly below 4.5, for example at a pH of 2.0, in the heat by ⁇ , wherein the water formed in the condensation under can be distilled off reduced pressure.
  • the reaction product has a relatively high viscosity and is diluted with furfuryl alcohol to produce the binder until the desired viscosity is achieved.
  • phenol can be reacted under alkaline conditions, first with formaldehyde to a resole resin.
  • This resol can then be reacted or mixed with furfuryl alcohol or a furan group-containing resin.
  • furan phenomenonhalti ⁇ gen resins can be obtained, for example, the methods described above.
  • higher phenols for example resorcinol, cresols or else bisphenol A.
  • the proportion of phenol or higher phenols in the binder is preferably in the range of up to 45% by weight, preferably up to 20% by weight, in particular ⁇ dess preferably selected up to 10 wt .-%. According to one embodiment, the proportion of phenol or higher phenols can be greater than 2 wt .-%, according to a further embodiment greater than 4 wt .-% can be selected.
  • condensates of aldehydes and ketones which are then mixed with furfuryl alcohol to produce the binder.
  • Such condensates can be prepared by reacting aldehydes and ketones under alkaline conditions.
  • the aldehyde used is preferably formaldehyde, in particular in the form of paraformaldehyde.
  • the ketone used is preferably acetone.
  • the relative molar ratio of aldehyde to ketone is preferably selected in the range of 7: 1 to 1: 1, preferably 1.2: 1 to 3.0: 1.
  • the condensation is preferably carried out under alkaline conditions at pH values in the range of 8 to 11.5, preferably 9 to 11.
  • a suitable base is, for example, sodium carbonate.
  • the proportion of the Furfurylalko ⁇ hols to the binder ranges from 30 to 95 wt .-%, is preferably 50 to 90 wt .-%, particularly preferably 60 to 85 wt .-% selected.
  • the proportion of urea and / or formaldehyde on the binder is preferably in the range of 2 to 70 wt .-%, preferably 5 to 45 wt .-%, particularly preferably 15 to 30 wt .-% selected.
  • the Antei ⁇ le include both the unbound portions of these compounds contained in the binder and the proportions that are bound in the resin.
  • the proportion of these extenders in the binder is therefore preferably less than 25% by weight, preferably less than 15% by weight and more preferably less than 10% by weight. In order to achieve a cost saving without having to put an excessive influence on the strength of the mold, the proportion of extenders is chosen according to an embodiment greater than 5 wt .-%.
  • the furan no-bake binders may further contain water.
  • the proportion of water is preferably chosen as low as possible.
  • the proportion of water in the binder is preferably less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight. From an economic point of view, an amount of water of more than 5% by weight in the binder can be tolerated.
  • Resoles are mixtures of hydroxymethylphenols which are linked via methylene and methylene ether bridges and by reaction of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1: ⁇ 1, if appropriate in the presence of a catalyst, for example a base see catalyst, are available. They have a molecular weight M w of ⁇ 10,000 g / mol.
  • phenolic resins For the preparation of the phenolic resins, all conventionally used phenols are suitable, with phenol being particularly preferred.
  • the aldehyde component used is preferably formaldehyde, in particular in the form of paraformaldehyde.
  • Alternative phenols and aldehydes have already been explained in connection with the polyurethane binders. The corresponding passages are referred to.
  • the binders may contain other customary additives, for example silanes as adhesion promoters.
  • Suitable silanes are, for example, aminosilanes, epoxysilanes, mercaptosilanes, hydroxysilanes and ureidosilanes, such as ⁇ -hydroxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, ⁇ -mercaptopropyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ - (3,4-epoxycyclohexyl) trimethoxysilane, N- ⁇ - (aminoethyl) - ⁇ -aminopropyltrimethoxysilane.
  • silane is added to the binder in a proportion of 0.1 to 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight.
  • the binders may also contain other conventional components, such as activators or plasticizers.
  • the molding material mixture in addition to the refractory molding material, the binder and optionally the catalyst may contain other conventional ingredients.
  • exemplary further constituents are iron oxide, ground flax fibers, wood flour granules, ground coal or clay.
  • the molding material mixture is then shaped by conventional methods into a basic shape or a part of a basic shape and optionally hardened. If appropriate, the basic shape can then be completely or partially assembled and the mold cavity provided in its basic form can be coated in its entirety or in sections with the sizing composition described above. For this purpose, conventional methods can be used.
  • the sizing composition can be applied, for example, by dipping, flooding, brushing or by spraying.
  • the mold When immersed as an application method, the mold, in the mold cavity of which optionally a primer coating has been applied, immersed for about 2 seconds to 2 minutes in a container which is filled with a ready-to-use, inventive sizing composition. The mold is then removed from the sizing composition and excess sizing composition drained from the mold. The time taken to drain the excess sizing composition after dipping depends on the flow behavior of the sizing composition used.
  • the Schlichtezu ⁇ composition is filled in the diluted state to push boiler.
  • the sizing can be pressed into a spray gun via the overpressure to be set, where it is sprayed with the aid of separately adjustable atomizing air.
  • the conditions are preferably chosen so that the pressure for size composition and atomizing air is adjusted to the gun such that the sprayed size composition still wet on the mold or the core, but gives a uniform application.
  • the carrier liquid contained in the sizing is subsequently evaporated ⁇ stannum, so that a dry size coat is obtained.
  • a drying process all conventional drying drying such as drying in air, drying with dehumidified air, drying with microwave or infrared radiation, drying in a convection oven, and similar methods.
  • the coated mold at 100 to 250 ° C, preferably at 120 to 180 0 C, dried in a convection oven.
  • the sizing composition according to the invention is preferably dried by burning off the alcohol or alcohol mixture.
  • the coated casting mold is additionally heated by the heat of combustion.
  • the coated casting mold is dried in the air without further treatment.
  • the sizing layer can then be further cured, for example by irradiation with UV radiation, if a corresponding curable binder is included in the sizing composition.
  • the size can be applied in the form of a single layer or in the form of several layers arranged one above the other.
  • the individual layers may be the same or different in their composition.
  • a base coat can be made from a commercially available size which does not contain a metallic additive according to the invention.
  • a primer coating for example, water-based or alcohol-based sizing can be used.
  • the layer which later comes in contact with the liquid metal is always made from the size of the invention.
  • each individual layer may be after the application entirely or partially getrock ⁇ net.
  • the coating prepared from the sizing composition preferably has a dry film thickness of at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm, more preferably at least 0.45 mm, most preferably at least 0.55 mm.
  • the thickness of the coating is chosen to be less than 1.5 mm.
  • the dry film thickness is in this case the layer thickness of the dried coating, which was obtained by Trock ⁇ NEN of the sizing composition by substantially complete removal of the solvent component, and optionally followed by curing.
  • the dry layer thickness of the base coat and the top coat are preferably determined by measurement with the wet film thickness comb.
  • the casting mold can then be completely assembled.
  • Another object of the invention relates to the use of the casting mold described above for the production of a casting.
  • a casting mold is first provided.
  • This may be a lost mold made as described above from a refractory material, such as quartz sand, and a binder, or even a permanent mold commonly used to make pipes, bearings or sleeves, the mold cavity having the shape described above Sizing composition was lined.
  • the mold has a protective coating on at least the surfaces which contact the liquid metal, which isolates the liquid metal from the mold and which can positively influence the surface finish of the casting.
  • liquid metal is introduced, preferably iron or an iron alloy.
  • the liquid metal is then allowed to solidify into a casting and then the casting is separated from the casting mold.
  • applied method In lost molds, the mold is mechanically destroyed, for example by shaking.
  • the casting is erformen at Dau ⁇ drawn by conventional methods from the mold.
  • Another object of the invention relates to a mold having a mold coating which has been prepared from the size described above.
  • a mold advantageously has an insulation between the liquid metal and the casting mold, whereby the thermal load of the casting mold is reduced during the casting process and thereby increases the durability of the casting mold.
  • the mold coating a metallic additive that can positively influence the surface properties of the cast part, in particular the formation of a pitted surface on the casting ⁇ piece pushes back.
  • Molds having a topcoat made from the sizing composition of the present invention are used, inter alia, to make wind force scars, grinding bowls, engines and engine components, machine beds and turbines, general machine components or dies.
  • the core size used in the examples below has the composition given in Table 1.
  • Table 1 Composition of the size
  • the cast molding stock was prepared as follows: isopropanol is charged and the clay is digested for at least 15 minutes using a high shear stirrer. Subsequently, the refractory components, pigments, manganese and dyes are stirred for at least 15 minutes until a homo ⁇ gene mixture is formed. Finally, ethanol, rheological additives and binders are stirred in.

Abstract

The invention relates to a size composition for casting moulds and cores, comprising at least one metallic additive which contains a metal or a compound of a metal, wherein the metal is selected from one of groups 7 or 9 to 12 of the Periodic Table of the Elements. The invention also relates to a process for producing a casting mould, which comprises a mould coating of the size according to the invention, and to the use of said mould for the casting of metals.

Description

BESCHICHTUNGSMASSEN FÜR GIEßFORMEN UND KERNE ZUR VERMEIDUNG VON NARBIGEN OBERFLÄCHEN Coating masses for molds and kernels for the prevention of scarred surfaces
Die Erfindung betrifft eine Schlichte, welche insbesondere für den Großguss geeignet ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Gussstücks sowie eine Gießform mit einem Formüberzug.The invention relates to a size, which is particularly suitable for large-scale casting, a method for producing a casting and a mold with a mold coating.
Die meisten Erzeugnisse der Eisen- und Stahlindustrie sowie der Nichteisenmetallindustrie durchlaufen zur ersten Formgebung Gießprozesse. Dabei werden die Schmelzflüssigwerkstoffe, Eisen¬ metalle bzw. Nichteisenmetalle, in geometrisch bestimmte Gegenstände mit bestimmten Werkstückeigenschaften überführt. Für die Formgebung der Gussstücke müssen zunächst zum Teil sehr komplizierte Gießformen zur Aufnahme der Schmelze hergestellt werden. Die Gießformen werden unterteilt in verlorene Formen, die nach jedem Guss zerstört werden, sowie Dauerformen, mit denen jeweils eine große Anzahl von Gussstücken hergestellt werden kann.Most products of the iron and steel industry and the non-ferrous metal industry undergo casting processes for the first shaping. In this case, the molten materials, iron ¬ metals or non-ferrous metals, transferred to geometrically certain items with certain workpiece characteristics. To shape the castings, very complicated casting molds for receiving the melt must first be produced. The casting molds are divided into lost molds that are destroyed after each casting, and permanent molds, with each of which a large number of castings can be produced.
Die verlorenen Formen bestehen meist aus einem mineralischen, feuerfesten, körnigen Formstoff, der oft noch mit verschiedenen weiteren Zusätzen versetzt wird, z.B. zur Erzielung guter Gussoberflächen, der mit Hilfe eines Bindemittels verfestigt wird. Als feuerfester, körniger Formstoff wird meist gewaschener, klassierter Quarzsand verwendet. Für bestimmte Anwendungen, bei denen besondere Anforderungen erfüllt werden müssen, wird auch Chromit-, Zirkon- und Olivinsand eingesetzt. Daneben werden noch Formstoffe auf Schamotte-, sowie Magnesit-, Silimanit- oder Korundbasis benutzt. Die Bindemittel, mit welchen die Formstoffe verfestigt werden, können anorganischer oder organischer Natur sein. Kleinere verlorene Formen werden überwiegend aus Formstof¬ fen hergestellt, welche durch Bentonit als Bindemittel verfestigt werden, während für größere Formen meist organische Polyme¬ re als Bindemittel verwendet werden. Die Herstellung der Gießformen verläuft meist in der Weise, dass der Formstoff zunächst mit dem Bindemittel vermengt wird, sodass die Körner des Formstoffs mit einem dünnen Film des Bindemittels überzogen sind. Diese Formstoffmischung wird dann in eine entsprechende Form eingebracht und ggf. verdichtet, um eine ausreichende Standfes¬ tigkeit der Gießform zu erreichen. Anschließend wird die Gießform ausgehärtet, beispielsweise indem sie erwärmt wird oder indem ein Katalysator zugegeben wird, der eine Aushärtungsreaktion bewirkt. Hat die Gießform zumindest eine gewisse Anfangsfestigkeit erreicht, so kann sie ggf. aus der Form entnommen werden und zur vollständigen Aushärtung beispielsweise in einen Ofen überführt werden, um dort für eine vorbestimmte Zeit auf eine bestimmte Temperatur erhitzt zu werden.The lost forms usually consist of a mineral, refractory, granular molding material, often with different added to other additives, for example to achieve good casting surfaces, which is solidified with the aid of a binder. As a refractory, granular molding material usually washed, classified quartz sand is used. For certain applications where special requirements have to be met, chromite, zirconium and olivine sand are also used. In addition, moldings based on chamotte, magnesite, silimanite or corundum are also used. The binders with which the molding materials are solidified may be inorganic or organic in nature. Smaller lost molds to be produced mainly from Formstof ¬ fen, which are solidified by bentonite as a binder, while polyme ¬ re used as binders for larger molds usually organic. The production of the molds usually proceeds in such a way that the molding material is first mixed with the binder, so that the grains of the molding material are coated with a thin film of the binder. This molding material mixture is then introduced into an appropriate mold and, if necessary, compressed to obtain a sufficient Standfes ¬ ACTION the mold. Subsequently, the mold is cured, for example by heating it or by adding a catalyst which effects a curing reaction. If the casting mold has reached at least a certain initial strength, then it may optionally be removed from the mold and, for complete curing, for example, be transferred to an oven in order to be heated there for a predetermined time to a certain temperature.
Dauerformen werden für die Herstellung einer Vielzahl von Gusstücken verwendet. Sie müssen daher den Gießvorgang und die damit verbundenen Belastungen unbeschädigt überstehen. Als Werkstoff für Dauerformen haben sich je nach Anwendungsbereich besonders Gusseisen sowie unlegierte und legierte Stähle, aber auch Kupfer, Aluminium, Graphit, Sintermetalle und keramische Materialien bewährt. Zu den Dauerformverfahren zählen das Kokillen-, Druck-, Schleuder- und Stranggießverfahren.Permanent molds are used to make a variety of castings. You must therefore survive undamaged the casting process and the associated loads. Depending on the field of application, cast iron, unalloyed and alloyed steels, as well as copper, aluminum, graphite, sintered metals and ceramics, have been used as material for permanent molds Proven materials. Permanent molding processes include the mold, pressure, spin and continuous casting processes.
Gießformen sind während des Gießvorgangs sehr hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. An der Kontaktfläche zwischen flüssigem Metall und Gießform können daher Fehler entstehen, beispielsweise indem die Gießform reißt oder indem flüssiges Metall in das Gefüge der Gießform eindringt. Meist werden daher diejenigen Flächen der Gießform, die mit dem flüssigen Metall in Berührung gelangen, mit einer schützenden Beschichtung versehen, die auch als Schlichte bezeichnet wird. Eine solche Schlichte besteht meist aus einem anorganischen feuerfesten Stoff und einem Bindemittel, die in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Wasser oder Alkohol, gelöst oder aufgeschlämmt sind.Molds are exposed during the casting process very high thermal and mechanical loads. At the contact surface between the liquid metal and the mold can therefore cause errors, for example by the mold breaks or by liquid metal penetrates into the structure of the mold. In most cases, therefore, those surfaces of the mold, which come into contact with the liquid metal, provided with a protective coating, which is also referred to as sizing. Such a sizing usually consists of an inorganic refractory and a binder, which are dissolved or slurried in a suitable solvent, for example water or alcohol.
Durch diese Beschichtungen kann also die Oberfläche der Gießform modifiziert und auf die Eigenschaften des zu verarbeitenden Me¬ talls abgestimmt werden. So kann durch die Schlichte das Ausse¬ hen des Gussstücks verbessert werden, indem eine glatte Oberflä¬ che erzeugt wird, da durch die Schlichte Unregelmäßigkeiten aus¬ geglichen werden, die durch die Größe der Körner des Formstoffs verursacht werden. Weiter kann die Schlichte das Gussstück metallurgisch beeinflussen, indem beispielsweise über die Schlich¬ te selektiv an der Oberfläche des Gusstücks Zusätze in das Gus¬ stück übertragen werden, welche die Oberflächeneigenschaften des Gusstücks verbessern. Ferner bilden die Schlichten eine Schicht, welche die Gießform beim Gießen vom flüssigen Metall chemisch isoliert. Dadurch wird jegliche Haftung zwischen Gussstück und Gießform verhindert, sodass sich das Gussstück ohne Schwierigkeiten aus der Gießform entfernen lässt. Darüber hinaus gewährleistet die Schlichte eine thermische Trennung von Gießform und Gussstück. Dies ist insbesondere bei Dauerformen von Bedeutung. Wird diese Funktion nicht erfüllt, erfährt z.B. eine Metallform im Laufe der aufeinander folgenden Gießvorgänge solch hohe ther¬ mische Belastungen, dass sie vorzeitig zerstört wird. Die Schlichte kann aber auch dazu genutzt werden, die Wärmeübertragung zwischen flüssigem Metall und Gießform gezielt zu steuern, um beispielsweise durch die Abkühlungsrate die Ausbildung eines bestimmten Metallgefüges zu bewirken.By these coatings so the surface of the mold can be modified and matched to the properties of the processed Me ¬ talls. Thus, the Ausse ¬ hen of the casting can be obtained by the sizing can be improved by a smooth Oberflä ¬ surface is generated, as will be offset by the size irregularities ¬ caused by the size of the grains of the molding material. Further, the sizing may metallurgically influence the casting by transmitting selectively on the surface of the casting additives into the Gus ¬ piece for example through the Schlich ¬ te, which improve the surface properties of the casting. Further, the sizings form a layer which chemically isolates the casting mold from the liquid metal during casting. This prevents any adhesion between the casting and the casting mold so that the casting can be easily removed from the casting mold. In addition, the sizing ensures a thermal separation of mold and casting. This is particularly important in permanent forms of importance. If this function is not fulfilled, learns eg a metal form in the course of successive casting operations such high ther ¬ mix stresses that it is destroyed prematurely. However, the sizing can also be used to selectively control the heat transfer between the liquid metal and the casting mold in order, for example, to effect the formation of a specific metal structure by the cooling rate.
Die üblicherweise verwendeten Schlichten enthalten als Grundstoffe z.B. Tone, Quarz, Kieselgur, Cristobalit, Tridymit, AIu- miniumsilicat, Zirkonsilicat, Glimmer, Schamotte oder auch Koks bzw. Graphit. Diese Grundstoffe bedecken die Oberfläche der Gießform und verschließen die Poren gegen ein Eindringen des flüssigen Metalls in die Gießform. Wegen ihres großen Isoliervermögens werden häufig Schlichten verwendet, welche Siliziumdi¬ oxid oder Kieselgur als Grundstoffe enthalten, da diese Schlichten mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden können und in großen Mengen verfügbar sind.The commonly used sizings contain as basic materials such as clays, quartz, diatomaceous earth, cristobalite, tridymite, aluminum silicate, zirconium silicate, mica, chamotte or coke or graphite. These base materials cover the surface of the mold and close the pores against penetration of the liquid metal into the mold. Because of their high insulating power sizing is often used, which contain Siliziumdi ¬ oxide or kieselguhr as raw materials, since these sizings can be produced at low cost and are available in large quantities.
Man hat bereits versucht, über eine Schlichteschicht gezielt Legierungsbestandteile in die Oberfläche eines Gussstücks einzu¬ bringen, um beispielsweise die Härte der Oberfläche zu verbessern. So beschreiben K. Herfurth und S. Pinkert, Technische Zeitschrift für das Gießereiwesen, 19, 1973, 365 - 400, sowie K. Herfurth, S. Pinkert, K. Nowak, "Oberflächenlegierungen von Stahlguss in der Gießform", Freiberger Forschungsbericht, B 184 1975, 203 - 215, Pasten, die große Mengen an Übergangsmetallen, wie Chrom, Nickel oder Mangan in Form von beispielsweise Ferro- chrom oder Ferromangan enthalten. Der Anteil dieser Metalle oder Legierungen an der Paste liegt dabei deutlich über 50 Gew.-%. Daneben ist in der Paste noch ein Bindemittel enthalten, üblicherweise Wasserglas. Diese Pasten werden auf Flächen der Gie߬ form aufgetragen, die beim Abguss mit dem flüssigen metallischen Werkstoff, üblicherweise Stahl, in Berührung kommen. Beim Abguss sollen die in der Paste enthaltenen Metalle durch die Hitze des flüssigen metallischen Werkstoffs schmelzen und mit diesem lokal an der Oberfläche des Gussstücks eine Legierung bilden, die dann als Randschale erstarrt. Je nach Verfahrensführung können dabei Randschalen mit einer Dicke von bis zu 10 mm erzeugt werden. Diese Randschalen können dann eine sehr hohe Härte aufweisen. Um eine Gussform herstellen zu können, beispielsweise eine Baggerschaufel, wäre es mit diesem Verfahren also nicht mehr erforder¬ lich, das gesamte Gussstück aus der entsprechenden Legierung herzustellen. Vielmehr wäre es ausreichend, lediglich die beson¬ ders beanspruchten Abschnitte der Gussform, beispielsweise die Zähne der Baggerschaufel, mit Hilfe der in der Paste enthaltenen Legierungsbestandteile gezielt während des Abgusses aus einer Legierung herzustellen, die eine besonders hohe Härte der Oberfläche ermöglicht. Problematisch ist bei diesem Verfahren jedoch der unterschiedliche Schrumpfungskoeffizient der verschiedenen Werkstoffe. Die gehärtete Oberflächenschicht weist dadurch nicht durchgehend die gleiche Dicke auf oder es werden Unregelmäßigkeiten der Oberfläche beobachtet, wie Risse, Abplatzungen oder Vertiefungen.Attempts have been made, einzu alloy components into the surface of a casting ¬ bring targeted a size layer, for example, to improve the hardness of the surface. Thus, K. Herfurth and S. Pinkert, Technical Magazine for foundry, 19, 1973, 365-400, and K. Herfurth, S. Pinkert, K. Nowak, "Surface alloys of cast steel in the mold", Freiberg research report, B 184 1975, 203 - 215, pastes containing large amounts of transition metals such as chromium, nickel or manganese in the form of, for example, ferro-chromium or ferromanganese. The proportion of these metals or alloys in the paste is well above 50 wt .-%. In addition, the paste still contains a binder, usually water glass. These pastes are applied to surfaces of the casting mold , which come into contact with the liquid metallic material, usually steel, during casting. During casting, the metals contained in the paste should be protected by the heat of the melt liquid metallic material and form an alloy with this locally on the surface of the casting, which then solidifies as a peripheral shell. Depending on the process, edge shells with a thickness of up to 10 mm can be produced. These edge shells can then have a very high hardness. In order to produce a mold, such as an excavator bucket, it would be with this method therefore no longer erforder ¬ Lich produce the entire casting from the corresponding alloy. Rather, it would be sufficient to only the particular ¬ DERS claimed sections of the mold, for example the teeth of the excavator shovel, to produce with the aid of the alloy components contained in the paste targeted during the casting of an alloy, which enables a particularly high hardness of the surface. However, the problem with this method is the different shrinkage coefficient of the different materials. The cured surface layer does not consistently have the same thickness or irregularities of the surface are observed, such as cracks, chips or depressions.
Beim Eisen- und Stahlguss bilden sich gelegentlich an der Ober¬ fläche des Gussstücks Fehler aus, wie eine narbige, raue oder vererzte Oberfläche, Abplatzungen, Grübchen, Löcher oder Pinho- les oder es bilden sich weiße oder schwarze Beläge aus. Die Ur¬ sachen für diese Fehler sind noch nicht vollständig verstanden. Man versucht sie zu bekämpfen, indem man beispielsweise die Gießparameter verändert, das Bindemittelsystem der Gießform mo¬ difiziert oder auch verschiedene Additive zur Schlichte gibt. Der Erfolg dieser Maßnahmen ist jedoch meist unbefriedigend. Zwar verschwindet der Fehler zunächst. Er tritt nach einiger Zeit jedoch wieder auf, wobei Zeitpunkt, Intensität und Ausmaß des Fehlers jedoch nicht vorhergesagt werden kann. Treten die oben beschriebenen Fehler auf, ist eine aufwändige Nachbearbeitung der Oberfläche des Gussstücks erforderlich, um die gewünschten Oberflächeneigenschaften zu erreichen. Dies erfordert zusätzliche Arbeitsschritte und damit ein Absinken der Produktivität bzw. ein Ansteigen der Kosten. Treten die Fehler an Flächen des Gussstücks auf, die schlecht oder überhaupt nicht zugänglich sind, kann dies auch zu einem Verlust des Gussstücks führen.When iron and steel castings, errors occasionally form on the upper surface of the casting from ¬, such as a pitted, rough or mineralized surface, flaking, dimples, holes or Pinho- les or are formed from white or black coverings. The Ur ¬ things for these errors are not yet fully understood. They tried to fight by changing, for example, the casting parameters, the binder system of the mold mo ¬ difiziert or are also various additives for sizing. However, the success of these measures is usually unsatisfactory. Although the error disappears first. However, it does reoccur after some time but the timing, intensity and extent of the error can not be predicted. If the errors described above occur, elaborate reworking of the surface of the casting is required to achieve the desired surface properties. This requires additional work steps and thus a drop in productivity or an increase in costs. If the defects occur on surfaces of the casting which are poorly or not at all accessible, this can also lead to a loss of the casting.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, durch welche beim Metallguss eine Verbesserung der Oberfläche des Gussstücks erreicht werden kann, sodass das Ausmaß der Oberflächenbearbeitung des Gussstücks nach dem Abguss verringert werden kann.The invention therefore an object of the invention to propose measures by which an improvement in the surface of the casting can be achieved during metal casting, so that the extent of surface treatment of the casting can be reduced after the casting.
Diese Aufgabe wird mit einer Schlichtezusammensetzung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbil¬ dungen der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved with a sizing composition having the features of patent claim 1. Advantageous Wide Erbil ¬ compounds of the sizing composition according to the invention are subject of the dependent claims.
Überraschend wurde gefunden, dass bei Zugabe eines bestimmten metallischen Additivs zu einer Schlichtezusammensetzung die Qualität der Oberfläche des Gussstücks nachhaltig verbessert werden kann, und beispielsweise eine Narbenbildung auf der Oberfläche des Gussstücks weitgehend bis vollständig unterdrückt wird. Da¬ bei wird nicht beobachtet, dass größere Mengen des metallischen Additivs bzw. seiner Komponenten in das Gussstück übertreten. Es treten daher auch keine Schwierigkeiten durch unterschiedliche Ausdehnungs- bzw. Schrumpfungskoeffizienten zwischen Gussstück und Randschale auf.Surprisingly, it has been found that the addition of a specific metallic additive to a size composition can sustainably improve the quality of the surface of the casting, and, for example, scar formation on the surface of the casting is largely or completely suppressed. Since at ¬ is not observed to occur over larger amounts of the additive metal or its components in the casting. There are therefore no difficulties due to different expansion or shrinkage coefficients between the casting and the peripheral shell.
Das in der Schlichtezusammensetzung enthaltene metallische Addi¬ tiv enthält erfindungsgemäß zumindest ein Metall oder eine Ver¬ bindung eines Metalls, wobei das Metall ausgewählt ist aus einer der Gruppen 7 oder 9 bis 12 des Periodensystems der Elemente. Die Nummerierung der Gruppen bezieht sich auf die geltenden Regelungen der IUPAC. Nach den alten Regelungen der IUPAC entspricht die Gruppe 7 der Gruppe VIIA. Die Gruppen 9 und 10 entsprechen den Elementen Co, Rh, Ir sowie Ni, Pd und Pt der alten Gruppe VIIIA und die Gruppen 11 und 12 entsprechen den Gruppen IB bzw. IIB der alten Notation.The metallic ¬ Addi tive contained in the sizing composition according to the invention contains at least a metal or a metal Ver ¬ bond, wherein the metal is selected from one of groups 7 or 9 to 12 of the Periodic Table of Elements. The numbering of the groups refers to the current regulations of the IUPAC. According to the old rules of IUPAC, group 7 corresponds to group VIIA. Groups 9 and 10 correspond to the elements Co, Rh, Ir and Ni, Pd and Pt of the old group VIIIA and groups 11 and 12 correspond to the groups IB and IIB, respectively, of the old notation.
Das metallische Additiv kann ein Metall enthalten, also das Metall in der Oxidationsstufe Null, wobei das Metall sowohl in reiner Form eingesetzt werden kann oder auch in Form einer Legierung mit anderen Metallen. Das metallische Additiv kann aber auch in Form eines oxidierten Metalls vorliegen, also in Form eines Oxids oder eines Salzes, wie eines Carbonates, eines Nitrats oder Chlorids, wobei das Oxid bevorzugt ist.The metallic additive may contain a metal, ie the metal in the oxidation state zero, wherein the metal can be used both in pure form or in the form of an alloy with other metals. However, the metallic additive can also be present in the form of an oxidized metal, ie in the form of an oxide or a salt, such as a carbonate, a nitrate or chloride, the oxide being preferred.
An sich ist bevorzugt, das Metall in reduzierter Form, also in der Oxidationsstufe Null einzusetzen.As such, it is preferred to use the metal in a reduced form, ie in the oxidation state zero.
Es können mehrere der genannten Metalle bzw. Verbindungen dieser Metalle im metallischen Additiv enthalten sein. Bevorzugt ist jedoch nur eines der Metalle, in reduzierter oder oxidierter Form, im metallischen Additiv enthalten.It can be contained in the metallic additive more of the metals or compounds of these metals mentioned. However, preferably only one of the metals, in reduced or oxidized form, is contained in the metallic additive.
Bevorzugt werden im metallischen Additiv Metalle bzw. deren Verbindungen verwendet, die aus den Gruppen 7, 10 oder 11 des Periodensystems der Elemente ausgewählt sind, wobei Mangan, Nickel und Kupfer besonders bevorzugt sind.Preferably metals and their compounds are used in the metallic additive, which are selected from the groups 7, 10 or 11 of the Periodic Table of the Elements, with manganese, nickel and copper being particularly preferred.
Das metallische Additiv kann lediglich aus den genannten Metal¬ len bzw. deren Verbindungen gebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass neben diesen Metallen bzw. deren Verbindungen noch weitere Metalle bzw. Verbindungen im metallischen Additiv enthalten sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metall oder die metallische Verbindung, berechnet als Metall und bezogen auf das Gewicht des metallischen Additivs, in einem Anteil von zumindest 10 Gew.-%, vorzugsweise in einem Anteil von zumindest 20 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 30 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Anteil von zumindest 40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% in dem metallischen Additiv enthalten.The metal additive may be formed only from the mentioned metal ¬ len or compounds thereof. However, it is also possible that, in addition to these metals or their compounds, further metals or compounds are contained in the metallic additive. According to a preferred embodiment, the metal or the metallic compound, calculated as metal and based on the weight of the metallic additive, in a proportion of at least 10 wt .-%, preferably in an amount of at least 20 wt .-%, preferably in one Content of at least 30 wt .-%, more preferably in a proportion of at least 40 wt .-%, particularly preferably in a proportion of at least 50 wt .-% in the metallic additive.
Gemäß einer Ausführungsform wird das metallische Additiv nur von zumindest einem der genannten Metalle, insbesondere Mangan, Nickel, Kupfer, gebildet. Es ist aber gemäß einer Ausführungsform ausreichend, wenn das Metall bzw. seine Verbindung in einem Anteil von weniger als 90 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von weniger als 80 Gew.-%, gemäß noch einer weiteren Ausführungsform in einem Anteil von weniger als 70 Gew-% in dem metallischen Additiv enthalten ist.According to one embodiment, the metallic additive is formed only by at least one of said metals, in particular manganese, nickel, copper. However, according to one embodiment, it is sufficient if the metal or its compound in a proportion of less than 90 wt .-%, according to another embodiment in an amount of less than 80 wt .-%, according to yet another embodiment in a Content of less than 70% by weight is contained in the metallic additive.
Die Schlichtezusammensetzung kann neben dem metallischen Additiv noch weitere für Schlichten übliche Bestandteile enthalten. Um einen nachhaltigen Einfluss auf die Oberfläche des Gussstücks zu erzielen ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das metallische Additiv, bezogen auf den Feststoffanteil der Schlichtezusammensetzung, in einem Anteil von zumindest 10 Gew.-%, bevorzugt zumindest 15 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 20 Gew.-% in der Schlichtezusammensetzung enthalten ist.The sizing composition may contain, in addition to the metallic additive, further customary for sizing ingredients. In order to achieve a lasting influence on the surface of the casting, it is provided according to a preferred embodiment that the metallic additive, based on the solids content of the sizing composition, in a proportion of at least 10 wt .-%, preferably at least 15 wt .-%, especially preferably at least 20% by weight is contained in the sizing composition.
Wie bereits erläutert, soll mit der Schlichte nicht bevorzugt eine Legierung einer Oberflächenschicht eines Gussstücks erreicht werden sondern die Oberfläche bzw. eine Randschale soll im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung aufweisen, wie Abschnitte des Gussstücks, die beabstandet zur Oberfläche des Gussstücks, d.h. in dessen Volumen angeordnet sind. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass der Anteil des metallischen Additivs an der Schlichtezusammensetzung, bezogen auf den Feststoffgehalt der Schlichtezusammensetzung, geringer als 50 Gew.-%, vorzugsweise geringer als 40 Gew.-%, besonders bevorzugt geringer als 35 Gew.-% gewählt ist.As already explained, it is not preferable for the size to achieve an alloy of a surface layer of a casting, but the surface or edge shell should have essentially the same composition as sections of the casting which are spaced from the surface of the casting, ie in its volume are. It is therefore preferably provided that the proportion of the metallic additive in the sizing composition, based on the solids content of the sizing composition, is less than 50% by weight, preferably less than 40% by weight, particularly preferably less than 35% by weight ,
Wie bereits erläutert, kann das metallische Additiv lediglich zumindest eines der oben erwähnten Metalle enthalten, bevorzugt zumindest eines der Metalle Mangan, Nickel und Kupfer. Es ist jedoch gemäß einer Ausführungsform auch möglich, dass das zumindest eine Metall in Form einer Legierung in dem metallischen Additiv enthalten ist. Gemäß einer Ausführungsform ist das Metall in Form einer Eisenlegierung in dem metallischen Additiv enthalten. Der Anteil des Eisens an dem metallischen Additiv, berechnet als elementares Eisen, wird bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-% gewählt.As already explained, the metallic additive can only contain at least one of the abovementioned metals, preferably at least one of the metals manganese, nickel and copper. However, according to one embodiment, it is also possible that the at least one metal in the form of an alloy is contained in the metallic additive. According to one embodiment, the metal is contained in the form of an iron alloy in the metallic additive. The proportion of iron in the metallic additive, calculated as elemental iron, is preferably selected in the range from 20 to 80% by weight, preferably from 30 to 70% by weight.
Neben dem Metall und dem Eisen kann die Legierung auch noch weitere Bestandteile enthalten.In addition to the metal and the iron, the alloy may also contain other ingredients.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das metallische Additiv Aluminium als Bestandteil, wobei der Anteil des Alumini¬ ums am metallischen Additiv, berechnet als elementares Alumini¬ um, vorzugsweise geringer als 10 Gew.-%, bevorzugt geringer als 8 Gew.-% gewählt wird. Gemäß einer Ausführungsform enthält des metallische Additiv Aluminium in einem Anteil von mehr als 2 Gew.-%. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlichte umfasst metallische Additiv einen Anteil an Aluminium im Bereich von 2 bis 8 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 6 Gew.-%, ins¬ besondere bevorzugt 3 bis 5 Gew.-%.According to a further embodiment, the metallic aluminum as an additive ingredient, wherein the proportion of Alumini ¬ around the metallic additive, calculated as elemental Alumini ¬ to, preferably is less than 10 wt .-%, preferably less than 8 wt .-% selected. According to one embodiment, the metallic additive contains aluminum in a proportion of more than 2 wt .-%. According to one embodiment of the sizing according to the invention metallic additive comprises a proportion of aluminum in the range of 2 to 8 wt .-%, preferably 3 to 6 wt .-%, preferably 3 to ¬ particular to 5 wt .-%.
Das metallische Additiv kann gemäß einer Ausführungsform auch in Form einer Siliziumlegierung verwendet werden. Der Siliciuman- teil einer solchen Siliciumlegierung wird dabei bevorzugt im Bereich von 20 bis 80 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 50 bis 70 Gew.-% gewählt.The metallic additive can also be used in the form of a silicon alloy according to one embodiment. The proportion of silicon in such a silicon alloy is preferably in Range selected from 20 to 80 wt .-%, particularly preferably 50 to 70 wt .-%.
Das metallische Additiv kann noch weitere Bestandteile umfassen, insbesondere Metalle, wobei deren Anteil vorzugsweise geringer als 2 Gew.-%, bevorzugt geringer als 1 Gew.-% gewählt wird.The metallic additive may also comprise further constituents, in particular metals, the proportion of which is preferably less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight.
Diese weiteren Bestandteile sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von Cer, Magnesium, Chrom, Molybdän.These further constituents are preferably selected from the group of cerium, magnesium, chromium, molybdenum.
Die Anteile dieser Legierungsbestandteile betragen bevorzugt zwischen 0,01 und 2 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-% bezogen auf das metallische Additiv. Als weiteren Legierungsbestandteil kann das metallische Additiv auch Calcium enthalten. Der Gehalt an Calcium wird dabei bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 2 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-% gewählt.The proportions of these alloy constituents are preferably between 0.01 and 2 wt .-%, preferably 0.1 to 1 wt .-% based on the metallic additive. As a further alloying constituent, the metallic additive may also contain calcium. The content of calcium is preferably selected in the range of 0.2 to 2 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 1.5 wt .-%.
Die Korngröße des metallischen Additivs sollte bevorzugt nicht zu gering gewählt sein, insbesondere wenn die Metalle, bevorzugt Mangan, Nickel und Kupfer, in elementarer Form in dem metallischen Additiv enthalten sind, da dann eine erhöhte Gefahr besteht, dass das metallische Additiv mit weiteren Komponenten der Schlichtezusammensetzung reagiert und beispielsweise oxidiert wird. Andererseits sollte die Korngröße bevorzugt nicht zu groß gewählt werden, da sonst das metallische Additiv beispielsweise in der Schlichtezusammensetzung absinken kann und damit ein inhomogener Auftrag des metallischen Additivs auf die Fläche einer Gießform erfolgt.The grain size of the metallic additive should preferably not be too low, in particular if the metals, preferably manganese, nickel and copper are contained in elemental form in the metallic additive, since then there is an increased risk that the metallic additive with other components of the The sizing composition reacts and is oxidized, for example. On the other hand, the grain size should preferably not be too large, since otherwise the metallic additive can sink, for example, in the sizing composition and thus an inhomogeneous application of the metallic additive takes place on the surface of a casting mold.
Das metallische Additiv weist vorzugsweise eine mittlere Korngröße (D50) von weniger als 0,5 mm bevorzugt weniger als 0,4 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,3 mm auf. Die mittlere Korngröße (D50) lässt sich beispielsweise durch Siebanalyse oder durch Lasergranulometrie ermitteln. Das in der erfindungsgemäßen Schlichte enthaltene metallische Additiv weist gewöhnlich eine relativ hohe Dichte auf und sinkt daher in der Schlichte rasch ab. Dieses Absinken kann zwar durch Zugabe eines Stellmittels abgebremst werden. Durch eine Verkleinerung der Korngröße kann jedoch das Absinken des Impfmittels weiter verringert werden, so dass das Impfmittel homogen in der Schlichte suspendiert verbleibt. Als weiterer Vorteil verstopft bei Verwendung einer Sprühvorrichtung zum Aufbringen der Schlichte die Düse der Sprühvorrichtung bei Verwendung eines metallischen Additivs mit feiner Körnung weniger leicht. Insbesondere bevorzugt weist das Impfmittel eine mittlere Korngröße von weniger 0,3 mm auf. Mit abnehmender Körnung nimmt jedoch die spezifische Oberfläche des metallischen Additivs zu und damit auch die Reaktivität mit der in der Schlichte enthaltenen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser. Bei einer Reaktion des metallischen Additivs mit beispielsweise Wasser wird eine Gasbildung beobachtet, was zu einer Schaumbil¬ dung führt. Die Schlichte lässt sich dann nicht mehr zuverlässig pumpen bzw. versprühen. Vorzugsweise wird daher die mittlere Korngröße größer als 50 μm, insbesondere bevorzugt größer als 80 μm gewählt. Besonders bevorzugt wird das metallische Additiv mit einer Körnung im Bereich von 20 bis 1000 μm, weiter bevorzugt von 80 bis 300 μm verwendet.The metallic additive preferably has an average particle size (D 50 ) of less than 0.5 mm, preferably less than 0.4 mm, particularly preferably less than 0.3 mm. The average particle size (D 50 ) can be determined, for example, by sieve analysis or by laser granulometry. The metallic additive contained in the size according to the invention usually has a relatively high density and therefore decreases rapidly in the size. Although this decrease can be slowed down by adding an actuating agent. However, by decreasing the grain size, the decrease of the seeding agent can be further reduced so that the seeding agent remains homogeneously suspended in the sizing. As a further advantage, when using a spray device for applying the size, the nozzle of the spray device clogs less easily when using a metallic fine grain additive. Most preferably, the inoculant has an average grain size of less than 0.3 mm. With decreasing grain size, however, the specific surface area of the metallic additive increases and thus also the reactivity with the liquid contained in the size, for example water. At a reaction of the metallic additive with, for example, water, a gas formation is observed, which leads to a dung Schaumbil ¬. The size can then no longer reliably pump or spray. Preferably, therefore, the mean grain size is greater than 50 microns, more preferably selected greater than 80 microns. Particularly preferably, the metallic additive is used with a grain size in the range of 20 to 1000 microns, more preferably from 80 to 300 microns.
Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung wird bevorzugt in Form einer Paste oder einer Suspension bereitgestellt. Bei die¬ ser Ausführungsform enthält die Schlichtezusammensetzung eine Trägerflüssigkeit. Diese Trägerflüssigkeit wird geeignet so aus¬ gewählt, dass sie bei den im Metallguss üblichen Bedingungen vollständig verdampft werden kann. Die Trägerflüssigkeit sollte daher bevorzugt bei Normaldruck einen Siedepunkt von weniger als etwa 1300C, vorzugsweise weniger als 1100C aufweisen.The sizing composition according to the invention is preferably provided in the form of a paste or a suspension. In this embodiment, the sizing composition contains a carrier liquid. This carrier liquid is suitably selected from ¬ so that it can be completely evaporated at the usual conditions in metal casting. The carrier liquid should therefore preferably at normal pressure have a boiling point of less than about 130 0 C, preferably less than 110 0 C.
Die Trägerflüssigkeit kann anteilig oder vollständig von Wasser gebildet sein. Insbesondere wenn das metallisch Additiv jedoch in Form elementarer Metalle bzw. einer Legierung elementarer Metalle vorliegt, wird jedoch gelegentlich eine Oxidation des metallischen Additivs beobachtet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Schlichtezusammensetzung daher ein Lösungsmittel, welches zumindest zu einem Anteil von einem organi¬ schen Lösungsmittel gebildet wird.The carrier liquid can be proportionately or completely formed by water. In particular, if the metallic additive but in the form of elemental metals or an alloy elementary Metals present, however, occasionally an oxidation of the metallic additive is observed. According to a preferred embodiment, the sizing composition, therefore, a solvent which is formed at least to a proportion of an organic ¬ rule solvent.
Die Oxidation des metallischen Additivs wird durch einen hohen Anteil des organischen Lösungsmittels, beispielsweise eines Alkohols, an der Trägerflüssigkeit zurückgedrängt. Als weiterer Vorteil lässt sich die Schlichte nach dem Auftrag sehr leicht trocknen, indem das Lösungsmittel abgebrannt wird.The oxidation of the metallic additive is suppressed by a high proportion of the organic solvent, for example an alcohol, on the carrier liquid. As a further advantage, the size can be dried very easily after application by the solvent is burned off.
Sofern ein organisches Lösungsmittel in der Schlichtezusammensetzung enthalten ist, so wird dessen Anteil an der Trägerflüs¬ sigkeit vorzugsweise größer als 20 Gew.-%, bevorzugt größer als 30 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 40 Gew.-% gewählt.When an organic solvent is contained in the sizing composition, its share of the Trägerflüs ¬ sigkeit is preferably greater than 20 wt .-%, preferably greater than 30 wt .-%, particularly preferably greater than 40 wt .-% selected.
Die Trägerflüssigkeit kann vollständig von dem organischen Lösungsmittel gebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform kann der Anteil des organischen Lösungsmittels an der Trägerflüssigkeit jedoch auch kleiner gewählt werden. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Anteil des organischen Lösungsmittels an der Trägerflüssigkeit weniger als 90 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausfüh¬ rungsform weniger als 80 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform weniger als 70 Gew.-%.The carrier liquid may be completely formed by the organic solvent. However, according to one embodiment, the proportion of the organic solvent in the carrier liquid can also be chosen to be smaller. According to one embodiment, the proportion of the organic solvent in the liquid carrier is less than 90 wt .-%, according to a further exporting ¬ approximate shape less than 80 wt .-%, and in another embodiment less than 70 wt .-%.
Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise aliphatische, cyclo- aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, die bevorzugt 5 bis 15 Kohlenstoffe umfassen, Ester aliphatischer Carbonsäuren, wobei die Carbonsäuren bevorzugt 2 bis 20 Kohlenstoffatome und die Alkoholkomponente des Esters bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome umfasst. Weitere bevorzugt organische Lösungsmittel sind beispielsweise Ketone mit vorzugsweise 4 bis 20 Kohlen- stoffatomen. Weiter sind Ether als Lösungsmittel geeignet, wobei hier auch Polyglykole verwendet werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lösungsmittel zumindest anteilig von zumindest einem Alkohol gebildet, der vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome umfasst. Beispielhafte Alkohole sind Ethanol, n-Propanol, Isopropanol und Butanol.Suitable solvents include, for example, aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons preferably comprising 5 to 15 carbons, esters of aliphatic carboxylic acids wherein the carboxylic acids preferably contain 2 to 20 carbon atoms and the alcohol component of the ester preferably comprises 1 to 4 carbon atoms. Further preferred organic solvents are, for example, ketones having preferably 4 to 20 carbon atoms. Further, ethers are suitable as solvents, it also being possible to use polyglycols here. According to a preferred embodiment, the solvent is at least partly formed by at least one alcohol, which preferably comprises 1 to 10 carbon atoms. Exemplary alcohols are ethanol, n-propanol, isopropanol and butanol.
Sofern ein Alkohol als Bestandteil der Trägerflüssigkeit verwen¬ det wird, wird dessen Anteil, bezogen auf das Gewicht der Trägerflüssigkeit, vorzugsweise größer als 50 Gew.-%, bevorzugt größer als 60 Gew.-% gewählt.When an alcohol as part of the carrier liquid is USAGE ¬ det, the ratio, based on the weight of the carrier liquid is preferably greater than 50 wt .-%, preferably greater than 60 wt .-% selected.
Neben den bereits genannten Bestandteilen kann die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung weitere für Schlichten übliche Bestandteile enthalten.In addition to the constituents already mentioned, the size composition according to the invention may contain further constituents customary for sizes.
So umfasst die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zumindest einen pulverförmiger Feuerfeststoff. Dieser Feuerfeststoff dient dazu, die Poren in einer Gießform gegen das Eindringen des flüssigen Metalls zu verschließen. Weiter wird durch den Feuerfeststoff eine thermi¬ sche Isolierung zwischen Gießform und flüssigem Metall erreicht. Als Feuerfeststoff können im Metallguss übliche Feuerfeststoffe verwendet werden. Beispiele für geeignete Feuerfeststoffe sind Quarz, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Aluminiumsilicate, wie Pyro- pyllit, Kyanit, Andalusit oder Schamotte, Zirkonsande, Zikonsi- likate, Olivin, Talk, Glimmer, Grafit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Kaolinit, Metakaolinit, Eisenoxid, Bauxit .Thus, according to a preferred embodiment, the sizing composition according to the invention comprises at least one pulverulent refractory material. This refractory material serves to close the pores in a mold against the penetration of the liquid metal. Further, a specific thermi ¬ insulation between the mold and liquid metal is achieved by the refractory material. As refractory material, conventional refractory materials can be used in metal casting. Examples of suitable refractory materials are quartz, aluminum oxide, zirconium oxide, aluminum silicates, such as pyropyllite, kyanite, andalusite or chamotte, zirconium sands, ciconsilicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, kaolinite , Metakaolinite, iron oxide, bauxite.
Der Feuerfeststoff wird in Pulverform bereitgestellt. Die Korn¬ größe wird dabei so gewählt, dass in der Beschichtung ein stabi¬ les Gefüge entsteht und dass sich die Schlichte vorzugsweise mit einer Sprühvorrichtung problemlos auf der Wand der Gießform verteilen lässt. Geeignet weist der Feuerfeststoff eine mittlere Korngröße im Bereich von 0,1 bis 500 μm, insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 bis 200 μm auf. Als Feuerfeststoff sind insbe- sondere Materialien geeignet, welche einen Schmelzpunkt aufweisen, der zumindest 200 °C oberhalb der Temperatur des flüssigen Metalls liegt und die keine Reaktion mit dem Metall eingehen.The refractory material is provided in powder form. The grain ¬ size is chosen so that in the coating a stable ¬ les structure is formed and that the size can be preferably spread easily with a spray device on the wall of the mold. Suitably, the refractory material has an average particle size in the range from 0.1 to 500 μm, particularly preferably in the range from 1 to 200 μm. As refractory material, particular special materials are suitable which have a melting point which is at least 200 ° C above the temperature of the liquid metal and which do not undergo reaction with the metal.
Der Anteil des Feuerfeststoffs, bezogen auf den Feststoffanteil der Schlichtezusammensetzung, wird vorzugsweise größer als 10 Gew.-%, bevorzugt größer als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt grö¬ ßer als 30 Gew.-% gewählt. Gemäß einer Ausführungsform wird der Anteil des Feuerfeststoffs geringer als 80 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform geringer als 70 Gew.-% und gemäß einer weiteren Ausführungsform geringer als 60 Gew.-% gewählt.The proportion of the refractory material, based on the solids content of the sizing composition is preferably greater than 10 wt .-%, preferably greater than 20 wt .-%, particularly preferably RESIZE ¬ SSER than 30 wt .-% selected. According to one embodiment, the fraction of the refractory material is chosen to be less than 80% by weight, according to a further embodiment less than 70% by weight and according to a further embodiment less than 60% by weight.
Die erfindungsgemäße Schlichte kann gemäß einer Ausführungsform mindestens ein Stellmittel umfassen. Das Stellmittel bewirkt eine Erhöhung der Viskosität der Schlichte, so dass die festen Bestandteile der Schlichte in der Suspension nicht bzw. nur in geringem Ausmaß absinken. Zur Erhöhung der Viskosität können sowohl organische als auch anorganische Materialien oder Gemische dieser Materialien eingesetzt werden. Geeignete anorganische Stellmittel sind beispielsweise starke quellfähige Tone.According to one embodiment, the size according to the invention may comprise at least one setting agent. The adjusting agent causes an increase in the viscosity of the size, so that the solid components of the size in the suspension do not fall or only to a small extent. To increase the viscosity, both organic and inorganic materials or mixtures of these materials can be used. Suitable inorganic adjusting agents are, for example, strong swellable clays.
Um ein Absinken der festen Bestandteile der Schlichte zu verhindern und gleichzeitig einen gleichmäßigen Auftrag auf der Gie߬ form erreichen zu können, wird die Viskosität der Schlichte vor¬ zugsweise im Bereich von 1000 bis 3000 mPas, insbesondere bevor¬ zugt 1200 bis 2000 mPas gewählt.To prevent settling of the solid components of the size and simultaneously to achieve a uniform application to the casting ¬ form, the viscosity of the size is preferably in particular before ¬ selected before ¬ in the range of 1,000 to 3,000 mPas, Trains t from 1200 to 2000 mPas.
Das metallische Additiv kann dann annähernd homogen in der Schlichte verteilt und daher auch gleichmäßig auf eine Wand ei¬ ner Gießform aufgebracht werden. Dadurch lässt sich die Menge an metallischem Additiv, welches auf der Oberfläche der Gießform aufgebracht wird, sehr genau steuern.The metal additive can then approximately homogeneously distributed in the size and will therefore be uniformly applied to a wall ei ¬ ner mold. As a result, the amount of metallic additive which is applied to the surface of the casting mold can be controlled very precisely.
Als hochquellfähiges Schichtsilikat können sowohl Zwei-Schicht- Silikate als auch Drei-Schicht-Silikate verwendet werden, wie z.B. Attapulgit, Serpentine, Kaoline, Smektite, wie Saponit, Montmorillonit, Beidellit und Nontronit, Vermiculit, Illit, Hec- torit und Glimmer. Hectorit verleiht der Schlichte auch thi- xotrope Eigenschaften, wodurch die Ausbildung der Schutzschicht auf der Gießform erleichtert wird, da die Schlichte nach dem Aufbringen nicht mehr fließt. Da Schichtsilicate in den Zwischenschichten Wasser enthalten, welches beim Aufbringen der Schlichte auf die heiße Gießform, welche eine Temperatur im Bereich von etwa 250 bis 3500C aufweist, nicht verdampft, wird die Menge des Tons vorzugsweise möglichst gering gewählt. Die Menge des hochquellfähigen Schichtsilicats wird bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 5,0 Gew.-%, insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1,0 Gew.-% ausgewählt, bezogen auf Feststoffgehalt der Schlichte .As a highly swellable phyllosilicate both two-layer silicates and three-layer silicates can be used, such as eg attapulgite, serpentine, kaolins, smectites, such as saponite, montmorillonite, beidellite and nontronite, vermiculite, illite, hectorite and mica. Hectorite also imparts thixotropic properties to the sizing, thereby facilitating the formation of the protective layer on the casting mold since the sizing does not flow after application. Since phyllosilicates in the intermediate layers contain water, which does not evaporate when the size is applied to the hot casting mold, which has a temperature in the range from about 250 to 350 ° C., the amount of clay is preferably chosen to be as low as possible. The amount of the highly swellable layered silicate is preferably selected in the range of 0.01 to 5.0 wt%, more preferably in the range of 0.1 to 1.0 wt%, based on the solid content of the size.
Vorzugsweise werden als Stellmittel organische Verdickungsmittel ausgewählt, da diese nach dem Aufbringen der Schutzbeschichtung soweit getrocknet werden können, dass sie beim Kontakt mit dem flüssigen Metall kaum noch Wasser abgeben. Als organische Stell¬ mittel kommen beispielsweise quellfähige Polymere in Frage, wie Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxyproyl- cellulose, Pflanzenschleime, Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrro- lidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar und Polypeptiden, Alginaten.Preferably, organic thickeners are selected as adjusting agents, since they can be dried to such an extent after application of the protective coating that they hardly give off any more water on contact with the liquid metal. Suitable organic agents are, for example, swellable polymers, such as carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose, plant mucilage, polyvinyl alcohols, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar agar and polypeptides, alginates.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungs¬ gemäße Schlichte als weiteren Bestandteil zumindest ein Bindemittel. Das Bindemittel ermöglicht eine bessere Fixierung der Schlichte bzw. des aus der Schlichte hergestellten Schutzüberzugs auf der Wand der Gießform. Außerdem wird durch das Bindemittel die mechanische Stabilität der Schutzbeschichtung erhöht, so dass eine geringere Erosion unter der Einwirkung des flüssi¬ gen Metalls beobachtet wird. Vorzugsweise härtet das Bindemittel irreversibel aus, sodass eine abriebfeste Beschichtung erhalten wird. Insbesondere bevorzugt sind Bindemittel, die bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit nicht rückerweichen. Es können an sich alle Bindemittel enthalten sein, die in Schlichten verwendet werden. Dabei können sowohl anorganische als auch organische Bindemittel verwendet werden. Als Bindemittel können beispielsweise Tone werden, insbesondere Bentonit.According to a preferred embodiment, the fiction, modern ¬ sizing comprises as a further constituent at least one binder. The binder allows a better fixation of the size or of the protective coating produced from the size on the wall of the mold. In addition, the mechanical stability of the protective coating is increased, so that a lower erosion under the influence of flüssi ¬ gen metal is observed by the binder. Preferably, the binder cures irreversibly, so that an abrasion-resistant coating is obtained. Particular preference is given to binders which are in contact do not back up with humidity. All binders which are used in sizing can be contained per se. In this case, both inorganic and organic binders can be used. Clays, for example clays, in particular bentonite, can be used as binders.
Bevorzugt werden härtbare Bindemittel verwendet. Zum Beispiel kann bei Acrylatsystemen eine Härtung durch Radikalbildner erreicht werden, die bei Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung, beispielsweise ultraviolette Strahlung unter Bildung von Radikalen zerfallen.Preferably, curable binders are used. For example, in acrylate systems, curing can be achieved by free-radical formers which decompose upon irradiation with high energy radiation, for example, ultraviolet radiation to form free radicals.
Andere beispielhafte Bindemittel sind Stärke, Dextrin, Peptide, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetatcopolymere, Polyacrylsäure, Polystyrol- und/oder Polyvinylacetat-Polyacylatdispersionen. Allgemein werden bevorzugt Bindemittelsysteme verwendet, die sich in wässrigen, alkoholischen oder wässrig-alkoholischen Systemen einsetzen lassen und die nach dem Aushärten unter Einwirkung von Luftfeuchtigkeit nicht rückerweichen.Other exemplary binders are starch, dextrin, peptides, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate copolymers, polyacrylic acid, polystyrene and / or polyvinyl acetate-polyacrylate dispersions. In general, preference is given to using binder systems which can be used in aqueous, alcoholic or aqueous-alcoholic systems and which do not soften after curing under the action of atmospheric moisture.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Bindemittel ein Alkydharz verwendet, wobei dieses vorzugsweise so ausgewählt wird, dass es sowohl in Wasser als auch in niedrigen Alkoholen, die bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen, wie Ethanol, n-Propanol und Isopropanol, löslich ist.In a preferred embodiment, the binder used is an alkyd resin, which is preferably selected to be soluble in both water and lower alcohols, preferably having from 2 to 4 carbon atoms, such as ethanol, n-propanol and isopropanol.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Beschichtungsmasse Kieselsol als Bindemittel. Das Kieselsol wird bevorzugt durch Neutralisieren von Wasserglas hergestellt. Die erhaltene amorphe Kieselsäure weist dabei bevorzugt eine spezifische Oberfläche im Bereich von 10 bis 1000 m2/g, insbesondere bevorzugt im Bereich von 30 bis 300 m2 /g auf. Der Anteile des Bindemittels wird bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Feststoffgewicht der Schlichtezusammensetzung gewählt.According to a further embodiment, the coating composition according to the invention contains silica sol as binder. The silica sol is preferably prepared by neutralizing water glass. The resulting amorphous silica preferably has a specific surface area in the range from 10 to 1000 m 2 / g, particularly preferably in the range from 30 to 300 m 2 / g. The proportion of the binder is preferably selected in the range of 0.1 to 20 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 5 wt .-%, based on the solids weight of the sizing composition.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Schlichte einen Anteil an Graphit. Dies unterstützt die Ausbildung von Lamellenkohlenstoff an der Grenzfläche zwischen Gussstück und Gießform. Der Anteil des Graphits wird vorzugsweise im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schlichte, gewählt.According to a further preferred embodiment, the size contains a proportion of graphite. This supports the formation of lamellar carbon at the interface between casting and mold. The proportion of graphite is preferably selected in the range of 1 to 30 wt .-%, particularly preferably 5 to 15 wt .-%, based on the weight of the size.
Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung kann gegebenenfalls auch noch weitere, für Schlichten übliche Komponenten enthalten, wie beispielsweise Netzmittel, Entschäumer, Pigmente, Farbstoffe oder Biozide. Der Anteil dieser weiteren Bestandteile an der gebrauchsfertigen Beschichtungsmasse wird bevorzugt geringer als 1 Gew.-% gewählt.If appropriate, the size composition according to the invention may also contain further components customary for sizing, for example wetting agents, defoamers, pigments, dyes or biocides. The proportion of these further constituents in the ready-to-use coating composition is preferably chosen to be less than 1% by weight.
Als Netzmittel können beispielsweise anionische und nicht- anionische Tenside mittlerer und hoher Polarität verwendet wer¬ den, welche einen HSB-Wert von mindestens 7 aufweisen. Ein Bei¬ spiel für ein derartiges Netzmittel ist Dinatrium-dioctylsulfo- succinat. Das Netzmittel wird vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf die gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung eingesetzt.Wetting agents such as anionic and non-anionic surfactants medium- and high polarity can be used to ¬ which have a value of at least HSB. 7 A case ¬ play for such a wetting agent is disodium succinate dioctylsulfo-. The wetting agent is preferably used in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably 0.05 to 0.3 wt .-%, based on the ready-to-use sizing composition.
Entschäumer oder Antischaummittel können verwendet werden, um bei der Herstellung der Schlichtezusammensetzung oder beim Auftragen derselben eine Schaumbildung zu verhindern. Schaumbildung beim Auftragen der Schlichtezusammensetzung kann zu einer ungleichmäßigen Schichtdicke und zu Löchern in der Beschichtung führen. Als Entschäumer können beispielsweise Silikon- oder Mi¬ neralöl verwendet werden. Vorzugsweise ist der Entschäumer in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt von 0,05 bis 0,3 Gew.-% enthalten, bezogen auf die gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung .Defoamers or antifoam agents may be used to prevent foaming in the preparation of the sizing composition or in applying it. Foaming on application of the sizing composition can result in uneven layer thickness and holes in the coating. As defoamers silicone or Mi ¬ neralöl can be used. Preferably, the defoamer is in an amount of 0.01 to 1 wt .-%, preferably from 0.05 to 0.3 Wt .-%, based on the ready-to-use sizing composition.
In der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung können gegebenenfalls üblicherweise verwendete Pigmente und Farbstoffe verwendet werden. Diese werden zugesetzt, um einen anderen Kontrast, z.B. zwischen verschiedenen Schichten zu erreichen, beziehungsweise einen stärkeren Trenneffekt der Schlichte vom Guss zu bewirken. Beispiele für Pigmente sind rotes und gelbes Eisen¬ oxid sowie Graphit. Beispiele für Farbstoffe sind handelsübliche Farbstoffe wie die Luconyl® Farbreihe der BASF AG, Ludwigshafen, DE. Die Farbstoffe und Pigmente sind vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten, bezogen auf den Feststoffgehalt der Schlichtezusammensetzung.In the sizing composition of the present invention, any commonly used pigments and dyes may be used. These are added in order to achieve a different contrast, for example between different layers, or to bring about a greater separation effect of the size of the casting. Examples of pigments are red and yellow iron ¬ oxide and graphite. Examples of dyes are commercially available dyes such as the Luconyl ® color range of BASF AG, Ludwigshafen, Germany. The dyes and pigments are preferably contained in an amount of 0.01 to 10 wt .-%, preferably from 0.1 to 5 wt .-%, based on the solids content of the sizing composition.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält die Schlichtezusammensetzung ein Biozid, um einen bakteriellen Befall zu verhindern und damit einen negativen Einfluss auf die Rheologie und die Bindekraft der Bindungsmittel zu vermeiden. Dies ist insbe¬ sondere bevorzugt, wenn die in der Schlichtezusammensetzung enthaltene Trägerflüssigkeit im Wesentlichen aus Wasser gebildet wird, also die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung in Form einer sogenannten Wasserschlichte bereitgestellt wird. Beispiele für 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) . Vorzugsweise werden MIT, BIT oder ein Gemisch davon eingesetzt. Die Biozide werden üblicherweise in einer Menge von 10 bis 1000 ppm, vorzugsweise von 50 bis 500 ppm verwendet, bezogen auf das Gewicht der gebrauchsfertigen SchlichteZusammensetzung.In another embodiment, the sizing composition contains a biocide to prevent bacterial attack, thereby avoiding a negative impact on the rheology and binding power of the binding agents. This is in particular ¬ sondere preferred if the carrier liquid contained in the sizing composition is formed essentially of water, so the sizing composition according to the invention is provided in the form of a so-called water wash. Examples of suitable biocides are formaldehyde, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT), 5-chloro-2-methyl-4-iosthiazolin-3-one (CIT) and 1,2-benzisothiazolin-3-one (BIT). Preferably, MIT, BIT or a mixture thereof are used. The biocides are usually used in an amount of from 10 to 1000 ppm, preferably from 50 to 500 ppm, based on the weight of the ready-to-use sizing composition.
Der Feststoffgehalt der gebrauchsfertigen Schlichtezusammenset¬ zung wird vorzugsweise im Bereich von 10 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 50 Gew.-% gewählt. Die erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung kann nach üblichen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung hergestellt werden, indem Wasser vorgelegt und hierin ein als Stellmittel wirkender Ton unter Verwendung eines hochscherenden Rührers aufgeschlossen wird. Anschließend werden die Feuerfestkomponenten, Pigmente und Farbstoffe sowie das metallische Additiv eingerührt, bis eine homogene Mischung entsteht. Zum Schluss werden Netz-, Anti- schaummittel, Biozide und Bindemittel eingerührt.The solids content of the ready Schlichtezusammenset ¬ wetting is preferably selected in the range of 10 to 60 wt .-%, preferably 20 to 50 wt .-%. The sizing composition according to the invention can be prepared by conventional methods. For example, a sizing composition according to the present invention can be prepared by initially charging water and breaking up a clay acting as a sizing agent using a high shear stirrer. Subsequently, the refractory components, pigments and dyes and the metallic additive are stirred until a homogeneous mixture is formed. Finally, wetting agents, anti-foaming agents, biocides and binders are added.
Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung kann als gebrauchsfertig formulierte Schlichte hergestellt und vertrieben werden. Die erfindungsgemäße Schlichte kann aber auch in konzentrierter Form hergestellt und vertrieben werden. Im diesem Fall wird zur Bereitstellung einer gebrauchsfertigen Schlichte die Menge der Trägerflüssigkeit zugegeben, die nötig ist, um die gewünschte Viskosität und Dichte der Schlichte einzustellen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung auch in Form eines Kits bereitgestellt und vertrieben wer¬ den, wobei z.B. die Feststoffkomponenten und die Lösungsmittel¬ komponente nebeneinander in getrennten Behältnissen vorliegen. Die Feststoffkomponenten können als pulverförmiges Feststoffge¬ misch in einem separaten Behältnis bereitgestellt werden. Gege¬ benenfalls zu verwendende weitere flüssige Komponenten, wie z.B. Bindemittel, Netzmittel, Netzer/Entschäumer, Pigmente, Farbstof¬ fe und Biozide, können in diesem Kit wiederum in einem getrennten Behältnis vorliegen. Die Lösungsmittelkomponente kann entwe¬ der die gegebenenfalls zusätzlich zu verwendenden Komponenten umfassen, z.B. in einem gemeinsamen Behältnis, oder sie kann getrennt von weiteren optionalen Bestandteilen in einem separaten Behältnis vorhanden sein. Zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Schlichte werden die geeigneten Mengen der Feststoffkomponente, der optionalen weiteren Komponenten und der Lösungsmittelkomponente miteinander vermengt. Eine erfindungsgemäße Schlichte umfasst im gebrauchsfertigen Zustand vorzugsweise einen Feststoffgehalt von 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung. Es ist ferner auch möglich, eine erfindungsgemäße Schlich¬ tezusammensetzung bereitzustellen, deren Lösungsmittelkomponente zunächst nur aus Wasser besteht. Durch Zugabe beispielsweise eines flüchtigen Alkohols oder Alkoholgemischs, vorzugsweise Ethanol, Propanol, Isopropanol und Gemische davon, in vorzugsweise Mengen von 40 bis 200 Gew.-% bezogen auf die Wasserschlichte kann aus dieser Wasserschlichte eine gebrauchsfertige Alkoholschlichte bereitgestellt werden. Der Feststoffgehalt einer solchen Alkoholschlichte beträgt dabei vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 40 Gew.-%.The sizing composition according to the invention can be prepared and sold as ready-to-use sizing. However, the size according to the invention can also be prepared and sold in concentrated form. In this case, to provide a ready-to-use size, the amount of carrier liquid necessary to adjust the desired viscosity and density of the size is added. Moreover the sizing composition of the invention may be provided in the form of a kit and distributed who ¬, wherein, for example, exist together, the solid components and the solvent ¬ component in separate containers. The solid components can be provided as a powdery Feststoffge ¬ mixed in a separate container. Gege ¬ appropriate, to use other liquid components, such as binders, wetting agents, Netzer / defoamers, pigments, Farbstof ¬ fe and biocides, can be present in a separate container in the kit in turn. The solvent component can entwe ¬ which optionally comprise additional components to be used, for example in a common container, or it can be present separately from other optional components in a separate container. To prepare a ready-to-use size, the appropriate amounts of the solid component, the optional further components and the solvent component are mixed together. An inventive Sizing in the ready-to-use state preferably comprises a solids content of from 20 to 80% by weight, preferably from 30 to 70% by weight, based on the ready-to-use sizing composition. It is also possible further to provide an inventive Schlich ¬ tezusammensetzung, the first solvent component is only water. By adding, for example, a volatile alcohol or alcohol mixture, preferably ethanol, propanol, isopropanol and mixtures thereof, in preferably amounts of from 40 to 200% by weight, based on the water size, a ready-to-use alcohol sizing agent can be prepared from this water sizing. The solids content of such an alcohol sizing is preferably from 20 to 60 wt .-%, preferably 30 to 40 wt .-%.
Je nach gewünschter Verwendung der Schlichtezusammensetzung, z.B. als Grundbeschichtung oder als Deckbeschichtung, und gewünschter Schichtdicke der aus der Schlichtezusammensetzung hergestellten Beschichtung können weitere charakteristische Parame¬ ter der Schlichtezusammensetzung eingestellt werden. So weisen erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen, die zur Beschichtung von Formen und Kernen in der Gießereitechnik verwendet werden, in einer bevorzugten Ausführungsform eine Viskosität von 11 bis 25 s, stärker bevorzugt 12 bis 15 s auf (bestimmt nach DIN 53211; Auslaufbecher 4mm, Ford-Cup) . Bevorzugte Dichten einer gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung liegen im Bereich von 0 bis 1200Be, stärker bevorzugt von 30 bis 500Be (bestimmt nach der Baume-Auftriebsmethode; DIN 12791) .Depending on the desired use of the sizing composition, such as a primer or as top coat, and the desired layer thickness of the coating prepared from the sizing composition further characteristic parame ter ¬ the sizing composition can be adjusted. Thus, in one preferred embodiment, sizing compositions according to the invention used for coating molds and cores in foundry technology have a viscosity of 11 to 25 s, more preferably 12 to 15 s (determined in accordance with DIN 53211, outlet cup 4 mm, Ford cup). , Preferred densities of a ready-to-use sizing composition are in the range of 0 to 120 ° Be, more preferably 30 to 50 ° Be (determined by the Baume buoyancy method, DIN 12791).
Die erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen eignen sich zum Beschichten von Gießformen. Der hier verwendete Ausdruck "Gie߬ form" umfasst alle Arten von Körpern, welche zur Herstellung eines Gussstücks notwendig sind, wie etwa Kerne, Formen und Ko¬ killen. Die erfindungsgemäße Verwendung der Schlichtezusammen- Setzungen umfasst auch ein teilweises Beschichten von Gießformen .The sizing compositions according to the invention are suitable for coating casting molds. The term "casting ¬ form" includes all types of bodies, which are necessary for producing a casting, such as cores, molds and Ko ¬ kill. The use according to the invention of the sizing composition Settlement also includes partial coating of molds.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung einer Gießform, wobei zumindest ein in der Gießform vorgesehener Formhohlraum mit der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung beschichtet wird.A further subject of the invention therefore relates to a method for producing a casting mold, wherein at least one mold cavity provided in the casting mold is coated with the size composition according to the invention.
Dabei wird:It will:
eine Formstoffmischung bereitgestellt, welche zumin¬ dest einen feuerfesten Formstoff und ein Bindemittel enthält,a molding material mixture is provided which at least ¬ contains a refractory mold material and a binder,
die Formstoffmischung zu einer Grundform geformt, welche einen Formhohlraum umfasst; undmolding the molding material mixture into a basic shape comprising a mold cavity; and
zumindest die Flächen des Formhohlraums der Grundform mit einer Schlichtezusammensetzung beschichtet, wie sie oben beschrieben wurde.at least the surfaces of the mold cavity of the basic mold coated with a sizing composition, as described above.
Zunächst wird in an sich bekannter Weise aus einer Formstoffmi¬ schung eine Grundform hergestellt. Zur Herstellung der Form- stoffmischung wird ein feuerfester Formstoff mit einem Bindemit¬ tel vermischt und dann zu einer Grundform oder zu einem Teilstück einer Grundform geformt. Die Grundform entspricht in ihrer Form im Wesentlichen der Gießform bzw. einem Teil der Gießform. Sie weist jedoch noch keine Beschichtung mit einer Schlichte auf .First produced in a conventional manner from a Formstoffmi ¬ research a basic form. Material mixture for the preparation of form a refractory mold material is mixed with a Bindemit ¬ tel and then formed into a basic shape or to a portion of a basic form. The basic shape essentially corresponds in shape to the casting mold or a part of the casting mold. However, it does not yet have a coating with a size.
Als feuerfester Formstoff können an sich alle feuerfesten Stoffe verwendet werden, die für die Herstellung von Formkörpern für die Gießereiindustrie üblich sind. Beispiele geeigneter feuerfester Formstoffe sind Quarzsand, Zirkonsand, Olivinsand, Alumi¬ niumsilikatsand und Chromerzsand bzw. deren Gemische. Bevorzugt wird Quarzsand verwendet. Der feuerfeste Formstoff sollte eine ausreichende Partikelgröße aufweisen, so dass der aus der Form- stoffmischung hergestellte Formkörper eine ausreichend hohe Porosität aufweist, um ein Entweichen flüchtiger Verbindungen während des Gießvorgangs zu ermöglichen. Bevorzugt weisen mindestens 70 Gew.-%, insbesondere bevorzugt mindestens 80 Gew.-% des feuerfesten Formstoffs eine Partikelgröße ≤ 290 μm auf. Die durchschnittliche Partikelgröße des feuerfesten Formstoffs soll vorzugsweise zwischen 100 und 350 μm betragen. Die Partikelgröße lässt sich beispielsweise durch Siebanalyse ermitteln. Der feuerfeste Formstoff soll in rieselfähiger Form vorliegen, sodass sich ein Bindemittel oder ein flüssiger Katalysator beispielsweise in einem Mischer gut auf die Körner des feuerfesten Formstoffs auftragen lässt.As a refractory molding material, all refractory materials that are customary for the production of moldings for the foundry industry can be used per se. Examples of suitable refractory mold materials are quartz sand, zircon sand, olivine sand, chromite and Alumi ¬ niumsilikatsand or mixtures thereof. Preferably, quartz sand is used. The refractory molding material should have a have sufficient particle size, so that the molded body produced from the molding mixture has a sufficiently high porosity to allow escape of volatile compounds during the casting process. Preferably, at least 70 wt .-%, particularly preferably at least 80 wt .-% of the refractory molding material has a particle size ≤ 290 microns. The average particle size of the refractory molding material should preferably be between 100 and 350 μm. The particle size can be determined, for example, by sieve analysis. The refractory molding material should be in free-flowing form, so that a binder or a liquid catalyst can be applied well, for example in a mixer to the grains of the refractory molding material.
Gemäß einer Ausführungsform können als feuerfester Formstoff regenerierte Altsande verwendet werden. Aus dem Altsand werden größere Aggregate entfernt und der Altsand ggf. kornvereinzelt. Nach einer mechanischen bzw. thermischen Behandlung werden die Altsande entstaubt und können dann wiederverwendet werden. Vor der erneuten Verwendung wird bevorzugt die Säurebilanz des rege¬ nerierten Altsandes geprüft. Insbesondere während einer thermi¬ schen Regenerierung können im Sand enthaltene Nebenprodukte, wie Carbonate, in die entsprechenden Oxide umgewandelt werden, die dann alkalisch reagieren. Werden Bindemittel verwendet, die un¬ ter Katalyse durch eine Säure ausgehärtet werden, kann in diesem Fall die als Katalysator zugesetzte Säure durch die alkalischen Komponenten des regenerierten Altsandes neutralisiert werden. Ebenso kann, beispielsweise bei einer mechanischen Regenerierung eines Altsandes, Säure im Altsand verbleiben, welche bei der Herstellung des Bindemittels berücksichtigt werden muss, da sonst beispielsweise die Verarbeitungszeit der Formstoffmischung verkürzt werden kann. Der feuerfeste Formstoff sollte trocken sein. Vorzugsweise enthält der feuerfeste Formstoff weniger als 1 Gew.-% Wasser. Um eine vorzeitige Aushärtung des Bindemittels durch die Einwirkung von Wärme zu verhindern, sollte der feuerfeste Formstoff nicht zu warm sein. Bevorzugt sollte der feuerfeste Formstoff eine Temperatur im Bereich von 20 bis 35 °C aufweisen. Ggf. kann der feuerfeste Formstoff gekühlt bzw. erwärmt werden.According to one embodiment, regenerated used sands may be used as the refractory molding material. From the used sand larger aggregates are removed and the used sand is separated into individual grains. After a mechanical or thermal treatment, the old sands are dedusted and can then be reused. Before being used again the acid balance of the active ¬ nerierten used sand is preferred checked. Particularly during thermi ¬ rule regeneration can be converted into the corresponding oxides by-products contained in the sand such as carbonates, which then react alkaline. If binders used, the un ¬ ter catalysis be cured by an acid, in this case the added acid catalyst can be neutralized by the alkaline components of the regenerated used sand. Likewise, for example, in a mechanical regeneration of a used sand, acid remain in the used sand, which must be considered in the preparation of the binder, otherwise, for example, the processing time of the molding material mixture can be shortened. The refractory molding material should be dry. Preferably, the refractory molding material contains less than 1 wt .-% water. To prevent premature curing of the binder by the action of heat, the refractory molding material should not be too warm. Preferably, the refractory molding material should have a temperature in the range of 20 to 35 ° C. Possibly. the refractory molding material can be cooled or heated.
Als Bindemittel können an sich alle Bindemittel verwendet werden, wie sie für die Herstellung von Gießformen für den Metall- guss üblich sind. Es können sowohl anorganische als auch organi¬ sche Bindemittel verwendet werden. Als anorganisches Bindemittel kann beispielsweise Wasserglas verwendet werden, welches thermisch oder durch Einleiten von Kohlendioxid ausgehärtet werden kann. Beispielhafte organische Bindemittel sind Polyurethan-No- Bake- und Cold-Box-Bindmittel, Bindemittel auf der Basis von Furanharzen oder Phenolharzen, oder auch Epoxy-Acrylatbinde- mittel .As binders, all binders can be used per se, as are customary for the production of casting molds for metal casting. It can both inorganic and organic ¬ specific binders. As the inorganic binder, for example, water glass can be used, which can be cured thermally or by introducing carbon dioxide. Exemplary organic binders are polyurethane no-bake and cold-box binders, binders based on furan resins or phenolic resins, or else epoxy-acrylate binders.
Bindemittel auf der Basis von Polyurethanen sind im Allgemeinen aus zwei Komponenten aufgebaut, wobei eine erste Komponente ein Phenolharz und eine zweite Komponente ein Polyisocyanat enthält. Diese beiden Komponenten werden mit dem feuerfesten Formstoff gemischt und die Formstoffmischung durch Rammen, Blasen, Schießen oder ein anderes Verfahren in eine Form gebracht, verdichtet und anschließend ausgehärtet. Je nach dem Verfahren, mit welchem der Katalysator in die Formstoffmischung eingebracht wird, unterscheidet man zwischen dem "Polyurethan-No-Bake-Verfahren" und dem "Polyurethan-Cold-Box-Verfahren" .Polyurethanes based on polyurethanes are generally composed of two components, a first component containing a phenolic resin and a second component containing a polyisocyanate. These two components are mixed with the refractory molding material and the molding mixture is brought into a mold by ramming, blowing, shooting or other method, compacted and then cured. Depending on the method in which the catalyst is introduced into the molding material mixture, a distinction is made between the "polyurethane no-bake process" and the "polyurethane cold-box process".
Beim No-Bake-Verfahren wird ein flüssiger Katalysator, im Allgemeinen ein flüssiges tertiäres Amin, in die Formstoffmischung eingebracht, ehe diese in eine Form gebracht und ausgehärtet wird. Für die Herstellung der Formstoffmischung werden Phenolharz, Polyisocyanat und Aushärtungskatalysator mit dem feuerfes- ten Formstoff gemischt. Dabei kann beispielsweise in der Weise vorgegangen werden, dass der feuerfeste Formstoff zunächst mit einer Komponente des Bindemittels umhüllt wird, und dann die andere Komponente zugegeben wird. Der Aushärtungskatalysator wird dabei einer der Komponenten zugegeben. Die fertig zubereitete Formstoffmischung muss eine ausreichend lange Verarbeitungszeit aufweisen, sodass die Formstoffmischung ausreichend lange plastisch verformt und zu einem Formkörper verarbeitet werden kann. Die Polymerisation muss dazu entsprechend langsam verlaufen, sodass nicht bereits in den Vorratsbehältern oder Zuführungsleitungen eine Aushärtung der Formstoffmischung erfolgt. Andererseits darf die Aushärtung nicht zu langsam erfolgen, um einen ausreichend hohen Durchsatz bei der Herstellung von Gießformen zu erreichen. Die Verarbeitungszeit kann beispielsweise durch Zugabe von Verzögerern beeinflusst werden, welche die Aushärtung der Formstoffmischung verlangsamen. Ein geeigneter Verzögerer ist beispielsweise Phosphoroxychlorid.In the no-bake process, a liquid catalyst, generally a liquid tertiary amine, is introduced into the molding material mixture before it is shaped and cured. For the preparation of the molding material mixture phenol resin, polyisocyanate and curing catalyst with the refractory mixed molding material. In this case, for example, proceed in such a way that the refractory molding material is first coated with a component of the binder, and then the other component is added. The curing catalyst is added to one of the components. The ready-made molding material mixture must have a sufficiently long processing time, so that the molding material mixture can be plastically deformed for a sufficient time and processed into a molding. The polymerization must be correspondingly slow so that not already in the storage tanks or supply lines hardening of the molding material mixture. On the other hand, the curing should not be too slow to achieve a sufficiently high throughput in the production of molds. The processing time can be influenced for example by adding retarders, which slow down the curing of the molding material mixture. A suitable retarder is, for example, phosphorus oxychloride.
Beim Cold-Box-Verfahren wird die Formstoffmischung zunächst ohne Katalysator in eine Form gebracht. Durch die Formstoffmischung wird anschließend ein gasförmiges tertiäres Amin geleitet, wel¬ ches gegebenenfalls mit einem inerten Trägergas versetzt sein kann. Bei Kontakt mit dem gasförmigen Katalysator bindet das Bindemittel sehr schnell ab, so dass ein hoher Durchsatz bei der Herstellung von Gießformen erzielt wird.In the cold-box process, the molding material mixture is first brought into a mold without catalyst. Through the molding material mixture, a gaseous tertiary amine is then passed, wel ¬ ches may optionally be added with an inert carrier gas. On contact with the gaseous catalyst, the binder binds very quickly, so that a high throughput in the production of molds is achieved.
Die Bindemittelsysteme auf Basis von Polyurethanen enthalten eine Polyolkomponente sowie eine Polyisocyanatkomponente, wobei hier an sich auf bekannte Komponenten zurückgegriffen werden kann.The binder systems based on polyurethanes contain a polyol component and a polyisocyanate component, in which case known components can be used.
Die Polyisocyanatkomponente des Bindemittelsystems kann ein a- liphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Isocyanat umfassen. Das Polyisocyanat enthält vorzugsweise mindestens 2 Isocyanatgruppen, vorzugsweise 2 bis 5 Isocyanatgruppen pro Mo- lekül. Je nach den gewünschten Eigenschaften können auch Mischungen von Isocyanaten eingesetzt werden. Die verwendeten Iso- cyanate können aus Gemischen von Monomeren, Oligomeren und Polymeren bestehen und werden deshalb im Folgenden als Polyisocyana- te bezeichnet.The polyisocyanate component of the binder system may comprise an aliphatic, cycloaliphatic or aromatic isocyanate. The polyisocyanate preferably contains at least 2 isocyanate groups, preferably 2 to 5 isocyanate groups per mole of lekül. Depending on the desired properties, it is also possible to use mixtures of isocyanates. The isocyanates used can consist of mixtures of monomers, oligomers and polymers and are therefore referred to below as polyisocyanates.
Als Polyisocyanatkomponente kann an sich jedes Polyisocyanat eingesetzt werden, das in Polyurethan-Bindemitteln für Form- stoffmischungen für die Gießereiindustrie üblich ist. Geeignete Polyisocyanate umfassen aliphatische Polyisocyanate, z.B. Hexa- methylendiisocyanat, alicyclische Polyisocyanate, wie z.B. 4,4'- Dicyclohexylmethandiisocyanat, und Dimethylderivate hiervon. Beispiele geeigneter aromatischer Polyisocyanate sind Toluol- 2, 4-diisocyanat, Toluol-2, 6-diisocyanat, 1, 5-Naphthalin- diisocyanat, Xylylendiisocyanat und Methylderivate hiervon, Diphenylmethan-4, 4 ' -diisocyanat und Polymethylen-Polyphenyl- Polyisocyanat .The polyisocyanate component per se can be any polyisocyanate which is customary in polyurethane binders for molding mixtures for the foundry industry. Suitable polyisocyanates include aliphatic polyisocyanates, e.g. Hexamethylene diisocyanate, alicyclic polyisocyanates, e.g. 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and dimethyl derivatives thereof. Examples of suitable aromatic polyisocyanates are toluene-2,4-diisocyanate, toluene-2,6-diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate and methyl derivatives thereof, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate and polymethylene-polyphenyl polyisocyanate.
Obwohl prinzipiell alle herkömmlichen Polyisocyanate mit dem phenolischen Harz unter Bildung einer vernetzten Polymerstruktur reagieren, werden bevorzugt aromatische Polyisocyanate eingesetzt, besonders bevorzugt Polymethylen-Polyphenyl-Polyisocya- nat, wie z.B. kommerziell erhältliche Gemische von Diphenyl- methan-4, 4 ' -diisocyanat, seinen Isomeren und höheren Homologen.Although in principle all conventional polyisocyanates react with the phenolic resin to form a crosslinked polymer structure, preference is given to the use of aromatic polyisocyanates, more preferably polymethylene polyphenyl polyisocyanate, such as e.g. commercially available mixtures of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, its isomers and higher homologs.
Die Polyisocyanate können sowohl in Substanz als auch gelöst in einem inerten oder reaktiven Lösungsmittel eingesetzt werden. Unter einem reaktiven Lösungsmittel wird dabei ein Lösungsmittel verstanden, welches eine reaktive Gruppe aufweist, so dass es beim Abbinden des Bindemittels in das Gerüst des Bindemittels eingebaut wird. Bevorzugt werden die Polyisocyanate in verdünn¬ ter Form eingesetzt, um wegen der niedrigeren Viskosität der Lösung die Körner des feuerfesten Formstoff besser mit einem dünnen Film des Bindemittels umhüllen zu können. Die Polyisocyanate oder ihre Lösungen in organischen Lösungsmit¬ teln werden in ausreichender Konzentration eingesetzt, um die Aushärtung der Polyolkomponente zu bewerkstelligen, üblicherwei¬ se in einem Bereich von 10 bis 500 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Polyolkomponente. Bevorzugt werden 20 bis 300 Gew.-%, bezogen auf die gleiche Basis, eingesetzt. Flüssige Polyisocyanate können in unverdünnter Form eingesetzt werden, während feste oder viskose Polyisocyanate in organischen Lösungsmitteln gelöst werden. Bis zu 80 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 60 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 40 Gew.-% der Isocyanatkomponente können aus Lösungsmitteln bestehen.The polyisocyanates can be used both in substance and dissolved in an inert or reactive solvent. A reactive solvent is understood to mean a solvent which has a reactive group, so that it is incorporated into the framework of the binder when the binder is set. The polyisocyanates are preferably used in Dilution ¬ ter shape because of the lower viscosity of the solution to better envelop the grains of the refractory mold material with a thin film of the binder. The polyisocyanates or their solutions in organic complementary and ¬ stuffs are used in sufficient concentration to accomplish the hardening of the polyol component, üblicherwei ¬ se in a range of 10 to 500 wt .-% based on the weight of the polyol component. From 20 to 300% by weight, based on the same base, are preferably used. Liquid polyisocyanates can be used in undiluted form while solid or viscous polyisocyanates are dissolved in organic solvents. Up to 80 wt .-%, preferably up to 60 wt .-%, particularly preferably up to 40 wt .-% of the isocyanate component may consist of solvents.
Bevorzugt wird das Polyisocyanat in einer Menge eingesetzt, dass die Anzahl der Isocyanatgruppen 80 bis 120 % bezogen auf die Anzahl der freien Hydroxylgruppen der Polyolkomponente beträgt.Preferably, the polyisocyanate is used in an amount such that the number of isocyanate groups is 80 to 120%, based on the number of free hydroxyl groups of the polyol component.
Als Polyolkomponente können an sich alle in Polyurethanbindemitteln verwendeten Polyole eingesetzt werden. Die Polyolkomponente enthält mindestens 2 Hydroxylgruppen, die mit den Isocyanatgrup¬ pen der Polyisocyanatkomponente reagieren können, um eine Vernetzung des Bindemittels beim Aushärten erreichen zu können, und dadurch eine bessere Festigkeit des ausgehärteten Formkörpers.As the polyol component, all polyols used in polyurethane binders can be used per se. The polyol component contains at least 2 hydroxyl groups which may react with the groups of the polyisocyanate component Isocyanatgrup ¬, to achieve crosslinking of the binder during curing, and thus a better strength of the cured molding.
Als Polyole werden vorzugsweise Phenolharze verwendet, die durch Kondensation von Phenolen mit Aldehyden, vorzugsweise Formalde¬ hyd, in flüssiger Phase bei Temperaturen bis zu etwa 1800C in Gegenwart katalytischer Mengen von Metall, erhalten werden. Die Verfahren zur Herstellung derartiger Phenolharze sind an sich bekannt .As polyols, phenolic resins are preferably used, obtained by condensation of phenols with aldehydes, preferably Formalde ¬ hyd, are obtained in the liquid phase at temperatures up to about 180 0 C in the presence of catalytic amounts of metal. The processes for the preparation of such phenolic resins are known per se.
Die Polyolkomponente wird vorzugsweise flüssig bzw. in organischen Lösungsmitteln gelöst eingesetzt, um eine homogene Vertei¬ lung des Bindemittels auf dem feuerfesten Formstoff zu ermögli¬ chen. Die Polyolkomponente wird vorzugsweise in wasserfreier Form eingesetzt, weil die Reaktion der Isocyanatkomponente mit Wasser eine unerwünschte Nebenreaktion ist. Nicht-wässrig oder wasserfrei soll in diesem Zusammenhang einen Wassergehalt der Polyolkomponente von vorzugsweise kleiner als 5 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 2 Gew.-%, bedeuten.The polyol is preferably used in liquid or dissolved in organic solvents to obtain a homogeneous distri ¬ development of the binder in the refractory mold material to ermögli ¬ chen. The polyol component is preferably used in anhydrous form, because the reaction of the isocyanate component with Water is an undesirable side reaction. Non-aqueous or anhydrous in this context means a water content of the polyol component of preferably less than 5 wt .-%, preferably less than 2 wt .-%, mean.
Unter "Phenolharz" wird das Reaktionsprodukt von Phenol, Phenol¬ derivaten, Bisphenolen sowie höherer Phenol-Kondensationsprodukte mit einem Aldehyd verstanden. Die Zusammensetzung des Phenol¬ harzes ist abhängig von den spezifisch ausgewählten Ausgangsstoffen, dem Verhältnis der Ausgangsstoffe und den Reaktionsbedingungen. So spielen z.B. die Art des Katalysators, die Zeit und die Reaktionstemperatur eine wichtige Rolle, ebenso wie die Anwesenheit von Lösungsmitteln und anderen Stoffen.By "phenolic resin" means the reaction product of phenol, phenol ¬ derivatives, bisphenols and higher phenolic condensation products is meant with an aldehyde. The composition of the phenolic resin ¬ is dependent on the specific selected starting materials, the ratio of the starting materials and the reaction conditions. For example, the type of catalyst, the time and the reaction temperature play an important role, as well as the presence of solvents and other substances.
Das Phenolharz liegt typischerweise als Gemisch verschiedener Verbindungen vor und kann in sehr unterschiedlichen Verhältnis¬ sen Additionsprodukte, Kondensationsprodukte und nicht umgesetz¬ te Ausgangsverbindungen, wie Phenole, Bisphenol und/oder Aldehyd enthalten.The phenolic resin is typically present as a mixture of different compounds and may contain in widely varying ratio ¬ sen addition products, condensation products, and not the other way releasing ¬ te starting compounds, such as phenols, bisphenol and / or aldehyde.
Als "Additionsprodukt" werden Reaktionsprodukte verstanden, in denen eine organische Komponente wenigstens einen Wasserstoff an einem vorher nicht substituierten Phenol oder einem Kondensati¬ onsprodukt substituiert. Unter "Kondensationsprodukt" werden Reaktionsprodukte mit zwei oder mehr Phenolringen verstanden.As "addition product" is meant reaction products in which an organic component substituted by at least a hydrogen on a not previously substituted phenol or a Kondensati ¬ onsprodukt. By "condensation product" is meant reaction products having two or more phenolic rings.
Als Kondensationsreaktionen von Phenolen mit Aldehyden resultieren Phenolharze, die in Abhängigkeit von den Mengenverhältnissen der Edukte, den Reaktionsbedingungen und den eingesetzten Katalysatoren in zwei Produktklassen, die Novolake und Resole, ein¬ geteilt werden:As the condensation reaction of phenols with aldehydes resulting phenolic resins, which are divided depending on the proportions of the reactants, the reaction conditions and the catalysts used in two product classes, novolaks and resols, a ¬:
Novolake sind lösliche, schmelzbare, nicht selbsthärtende und lagerstabile Oligomere mit einem Molekülgewicht im Bereich von ungefähr 500 bis 5.000 g/Mol. Sie fallen bei der Kondensation von Aldehyden und Phenolen im Molverhältnis von 1 : >1 in Gegen¬ wart saurer Katalysatoren an. Novolake sind methylolgruppenfreie Phenolharze, in denen die Phenylkerne über Methylenbrücken verknüpft sind. Sie können nach Zusatz von Härtungsmitteln, wie Formaldehyd spendenden Mitteln, bevorzugt Hexamethylentetramin, bei erhöhter Temperatur unter Vernetzung gehärtet werden.Novolacs are soluble, meltable, non-self-curing, and shelf-stable oligomers having a molecular weight in the range of about 500 to 5,000 g / mole. They fall in the condensation of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1:> 1 in counter ¬ wart acidic catalysts. Novolacs are phenol resins free of methylol groups in which the phenyl nuclei are linked via methylene bridges. They may be cured at elevated temperature with crosslinking after addition of curing agents, such as formaldehyde donating agents, preferably hexamethylenetetramine.
Resole sind Gemische von Hydroxymethylphenolen, die über Methylen- und Methylenetherbrücken verknüpft sind und durch Reaktion von Aldehyden und Phenolen im Molverhältnis von 1 : <1, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators, z.B. eines basischen Katalysators, erhältlich sind. Sie weisen ein Molgewicht Mw von < 10.000 g/mol auf.Resoles are mixtures of hydroxymethylphenols which are linked via methylene and methylene ether bridges and can be obtained by reaction of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1: <1, if appropriate in the presence of a catalyst, for example a basic catalyst. They have a molecular weight M w of <10,000 g / mol.
Die als Polyolkomponente besonders geeigneten Phenolharze sind unter der Bezeichnung "o-o1" oder "high-ortho"-Novolake bzw. Benzyletherharze bekannt. Diese sind durch Kondensation von Phe¬ nolen mit Aldehyden in schwach saurem Medium unter Verwendung geeigneter Katalysatoren erhältlich.The phenol resins particularly suitable as polyol component are known under the name "oo 1 " or "high-ortho" novolaks or benzyl ether resins. These are obtainable by condensation of Phe ¬ nolen with aldehydes in a weakly acidic medium using suitable catalysts.
Zur Herstellung von Benzyletherharzen geeignete Katalysatoren sind Salze zweiwertiger Ionen von Metallen, wie Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca und Ba. Bevorzugt wird Zinkacetat verwendet. Die eingesetzte Menge ist nicht kritisch. Typische Mengen an Metallkatalysator betragen 0,02 bis 0,3 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 0,15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Phenol und Alde¬ hyd.Suitable catalysts for the preparation of benzylic ether resins are salts of divalent ions of metals such as Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca and Ba. Preferably, zinc acetate is used. The amount used is not critical. Typical amounts of metal catalyst are 0.02 to 0.3 wt .-%, preferably 0.02 to 0.15 wt .-%, based on the total amount of phenol and Alde ¬ hyd.
Zur Herstellung der Phenolharze sind alle herkömmlich verwende¬ ten Phenole geeignet. Neben unsubstituierten Phenolen können substituierte Phenole oder Gemische hiervon eingesetzt werden. Die Phenolverbindungen sind entweder in beiden ortho-Positionen oder in einer ortho- und in der para-Position nicht substituiert, um eine Polymerisation zu ermöglichen. Die verbleibenden Ring-Kohlenstoffatome können substituiert sein. Die Wahl des Substituenten ist nicht besonders beschränkt, sofern der Substi- tuent die Polymerisation des Phenols oder des Aldehyds nicht nachteilig beeinflusst. Beispiele substituierter Phenole sind alkylsubstituierte Phenole, alkoxysubstituierte Phenole und aryloxysubstituierte Phenole.To prepare the phenolic resins are all suitable conventionally used ¬ th phenols. In addition to unsubstituted phenols, substituted phenols or mixtures thereof can be used. The phenolic compounds are unsubstituted either in both ortho positions or in an ortho and in the para position to allow polymerization. The remaining ring carbon atoms may be substituted. The choice of Substituent is not particularly limited so long as the substituent does not adversely affect the polymerization of the phenol or aldehyde. Examples of substituted phenols are alkyl-substituted phenols, alkoxy-substituted phenols and aryloxy-substituted phenols.
Die vorstehend genannten Substituenten haben beispielsweise 1 bis 26, bevorzugt 1 bis 15 Kohlenstoffatome . Beispiele geeigneter Phenole sind o-Kresol, m-Kresol, p-Kresol, 3,5-Xylol, 3,4- Xylol, 3, 4, 5-Trimethylphenol, 3-Ethylphenol, 3, 5-Diethylphenol, p-Butylphenol, 3, 5-Dibutylphenol, p-Amylphenol, Cyclohexylphe- nol, p-Octylphenol, p-Nonylphenol, 3, 5-Dicyclohexylphenol, p- Crotylphenol, p-Phenylphenol, 3, 5-Dimethoxyphenol und p-Phenoxy- phenol .The abovementioned substituents have, for example, 1 to 26, preferably 1 to 15, carbon atoms. Examples of suitable phenols are o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xylene, 3,4-xylene, 3, 4, 5-trimethylphenol, 3-ethylphenol, 3, 5-diethylphenol, p-butylphenol, 3, 5-dibutylphenol, p-amylphenol, cyclohexylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, 3, 5-dicyclohexylphenol, p-crotylphenol, p-phenylphenol, 3, 5-dimethoxyphenol and p-phenoxyphenol.
Besonders bevorzugt ist Phenol selbst. Auch höher kondensierte Phenole, wie Bisphenol A, sind geeignet. Darüber hinaus eignen sich auch mehrwertige Phenole, die mehr als eine phenolische Hydroxylgruppe aufweisen. Bevorzugte mehrwertige Phenole weisen 2 bis 4 phenolische Hydroxylgruppen auf. Spezielle Beispiele geeigneter mehrwertiger Phenole sind Brenzkatechin, Resorcin, Hydrochinon, Pyrogallol, Fluoroglycin, 2, 5-Dimethylresorcin, 4, 5-Dimethylresorcin, 5-Methylresorcin oder 5-Ethylresorcin.Particularly preferred is phenol itself. Also higher condensed phenols, such as bisphenol A, are suitable. In addition, polyhydric phenols having more than one phenolic hydroxyl group are also suitable. Preferred polyhydric phenols have 2 to 4 phenolic hydroxyl groups. Specific examples of suitable polyhydric phenols are pyrocatechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, fluoroglycine, 2,5-dimethylresorcinol, 4,5-dimethylresorcinol, 5-methylresorcinol or 5-ethylresorcinol.
Es können auch Gemische aus verschiedenen ein- und mehrwertigen und/oder substituierten und/oder kondensierten Phenolkomponenten für die Herstellung der Polyolkomponente verwendet werden.Mixtures of various mono- and polyhydric and / or substituted and / or condensed phenolic components can also be used for the preparation of the polyol component.
In einer Ausführungsform werden Phenole der allgemeinen Formel I:
Figure imgf000031_0001
In one embodiment, phenols of general formula I:
Figure imgf000031_0001
Formel IFormula I
zur Herstellung der Phenolharzkomponente verwendet, wobei A, B und C unabhängig voneinander aus einem Wasserstoffatom, einem verzweigten oder unverzweigten Alkylrest, der beispielsweise 1 bis 26, vorzugsweise 1 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen kann, einem verzweigten oder unverzweigten Alkoxyrest, der beispielsweise 1 bis 26, vorzugsweise 1 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen kann, einem verzweigten oder unverzweigten Alkenoxyrest, der beispielsweise 1 bis 26, vorzugsweise 1 bis 15 Kohlenstoffatome aufweisen kann, einem Aryl- oder Alkylarylrest, wie beispielsweise Bisphenyle, ausgewählt sind.for the preparation of the phenolic resin component, wherein A, B and C independently of one another from a hydrogen atom, a branched or unbranched alkyl radical, which may have, for example 1 to 26, preferably 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkoxy radical, for example 1 to 26, preferably having from 1 to 15 carbon atoms, a branched or unbranched alkenoxy radical which may, for example, have 1 to 26, preferably 1 to 15, carbon atoms, an aryl or alkylaryl radical, such as, for example, bisphenyls.
Als Aldehyd zur Herstellung der Phenolharzkomponente eignen sich Aldehyde der Formel:Suitable aldehydes for the production of the phenolic resin component are aldehydes of the formula:
R-CHO,R-CHO,
wobei R ein Wasserstoffatom oder ein Kohlenstoffatomrest mit vorzugsweise 1 bis 8, besonders bevorzugt 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist. Spezielle Beispiele sind Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Furfurylaldehyd und Benzaldehyd. Besonders bevorzugt wird Formaldehyd eingesetzt, entweder in seiner wässri- gen Form, als para-Formaldehyd oder Trioxan.wherein R is a hydrogen atom or a carbon atom radical having preferably 1 to 8, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. Specific examples are formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, furfuraldehyde and benzaldehyde. Particular preference is given to using formaldehyde, either in its aqueous form, as para-formaldehyde or trioxane.
Um die Phenolharze zu erhalten, sollte eine mindestens äquivalente Molzahl an Aldehyd, bezogen auf die Molzahl der Phenolkom¬ ponente, eingesetzt werden. Bevorzugt beträgt das Molverhältnis Aldehyd zu Phenol 1 : 1,0 bis 2,5 : 1, besonders bevorzugtTo obtain the phenolic resins, at least equivalent molar number of aldehyde relative of Phenolkom be ¬ component, used on the moles should. The molar ratio is preferably Aldehyde to phenol 1: 1.0 to 2.5: 1, more preferred
1,1 : 1 bis 2,2 : 1, insbesondere bevorzugt 1,2 : 1 bis 2,0 : 1.1.1: 1 to 2.2: 1, more preferably 1.2: 1 to 2.0: 1.
Die Herstellung der Phenolharzkomponente erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren. Dabei wird das Phenol und der Aldehyd unter im Wesentlichen wasserfreien Bedingungen in Gegenwart eines zweiwertigen Metallions bei Temperaturen von vorzugsweise weniger als 1300C umgesetzt. Das entstehende Wasser wird abdestilliert. Dazu kann der Reaktionsmischung ein geeignetes Schleppmittel zugesetzt werden, beispielsweise Toluol oder Xy- lol, oder die Destillation wird bei reduziertem Druck durchgeführt.The production of the phenolic resin component takes place by methods known to the person skilled in the art. Here, the phenol and the aldehyde is reacted under substantially anhydrous conditions in the presence of a divalent metal ion at temperatures of preferably less than 130 0 C. The resulting water is distilled off. For this purpose, a suitable entraining agent may be added to the reaction mixture, for example toluene or xylene, or the distillation is carried out at reduced pressure.
Für das Bindemittel der Formstoffmischung wird die Phenolkompo¬ nente mit einem Aldehyd, bevorzugt zu Benzyletherharzen, umgesetzt. Die Umsetzung mit einem primären oder sekundären alipha- tischen Alkohol zu einem alkoxymodifizierten Phenolharz im Einstufen- oder Zweistufenverfahren (EP-B-O 177 871 und EP 1 137 500 ) ist ebenfalls möglich. Beim Einstufenverfahren werden das Phenol, der Aldehyd und der Alkohol in Gegenwart eines geeigne¬ ten Katalysators zur Reaktion gebracht. Beim Zweistufenverfahren wird zunächst ein nicht modifiziertes Harz hergestellt, das an¬ schließend mit einem Alkohol umgesetzt wird. Bei der Verwendung alkoxymodifizierter Phenolharze besteht bezüglich des Molverhältnisses an sich keine Beschränkung, jedoch wird die Alko¬ holkomponente bevorzugt in einem Molverhältnis Alkohol : Phenol von weniger als 0,25 eingesetzt, so dass weniger als 25 % der Hydroxymethylgruppen verethert sind. Geeignete Alkohole sind primäre und sekundäre aliphatische Alkohole mit einer Hydro- xygruppe und 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Geeignete primäre und sekundäre Alkohole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, Propa- nol, n-Butanol und n-Hexanol. Besonders bevorzugt sind Methanol und n-Butanol. Das Phenolharz wird bevorzugt so gewählt, dass eine Vernetzung mit der Polyisocyanatkomponente möglich ist. Für den Aufbau eines Netzwerkes sind Phenolharze, die Moleküle mit mindestens zwei Hydroxylgruppen im Molekül umfassen, besonders geeignet. Die Phenolharzkomponente bzw. die Isocyanatkomponente des Binde¬ mittelsystems wird bevorzugt als Lösung in einem organischen Lösungsmittel oder einer Kombination von organischen Lösungsmit¬ teln eingesetzt. Lösungsmittel können erforderlich sein, um die Komponenten des Bindemittels in einem ausreichend niedrigviskosen Zustand zu halten. Dieser ist u.a. erforderlich, um eine gleichmäßige Vernetzung des feuerfesten Formstoffes und dessen Rieselfähigkeit zu erhalten.For the binder of the molding mixture of the Phenolkompo ¬ component is reacted with an aldehyde, preferably Benzyletherharzen. The reaction with a primary or secondary aliphatic alcohol to give an alkoxy-modified phenolic resin in the one-stage or two-stage process (EP-B-0 177 871 and EP 1 137 500) is likewise possible. When step process, the phenol, the aldehyde and the alcohol in the presence of a geeigne ¬ th catalyst are reacted. In the two-stage process, an unmodified resin is first prepared, which is subsequently reacted with an alcohol. Consists in the use alkoxymodifizierter phenolic resins with respect to the mole ratio in itself is not limited, but the Alko ¬ holkomponente is preferably in a molar ratio of alcohol to phenol of less than 0.25 is used, that less than 25% of the hydroxymethyl groups are etherified. Suitable alcohols are primary and secondary aliphatic alcohols having a hydroxy group and 1 to 10 carbon atoms. Suitable primary and secondary alcohols are, for example, methanol, ethanol, propanol, n-butanol and n-hexanol. Particularly preferred are methanol and n-butanol. The phenolic resin is preferably selected so that crosslinking with the polyisocyanate component is possible. For the construction of a network, phenolic resins comprising molecules having at least two hydroxyl groups in the molecule are particularly suitable. The phenolic resin component and the isocyanate component of the binder system ¬ medium is preferably used as a solution in an organic solvent or a combination of organic complementary and ¬ stuffs. Solvents may be required to keep the components of the binder in a sufficiently low viscosity state. This is required, inter alia, in order to obtain a uniform crosslinking of the refractory molding material and its flowability.
Als Lösungsmittel für die Polyisocyanat- bzw. die Polyolkompo- nente des Bindemittelsystems auf Basis von Polyurethanen können an sich alle Lösungsmittel eingesetzt werden, die konventionell in derartigen Bindemittelsystemen für die Gießereitechnik Verwendung finden. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Sauerstoffreiche, polare, organische Lösungsmittel. Geeignet sind vor allem Dicarbonsäureester, Glykoletherester, Glykol- diester, Glykoldiether, cyclische Ketone, cyclische Ester oder cyclische Carbonate . Bevorzugt werden Dicarbonsäureester, cycli¬ sche Ketone und cyclische Carbonate verwendet. Dicarbonsäureester weisen die Formel RaOOC-Rb-COORa auf, wobei die Reste Ra jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 12, bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellen und Rb eine Alky- lengruppe, also eine zweibindige Alkylgruppe, mit 1 bis 12, be¬ vorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist. Rb kann auch ein oder mehrere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen umfassen. Beispiele sind Dimethylester von Carbonsäuren mit 4 bis 10 Kohlen- stoffatomen, die z.B. unter der Bezeichnung "dibasic ester" (DBE) von Invista International S.ä.r.l., Genf, CH, erhältlich sind. Glykoletherester sind Verbindungen der Formel Rc-O-Rd- OOCRe, wobei Rc eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Rd eine Ethylengruppe, eine Propylengruppe oder ein oligomeres Ethylenoxid bzw. Propylenoxid und Re eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist. Bevorzugt sind Glykoletheracetate, z.B. Butylglykolacetat . Glykoldiester weisen entsprechend die allgemeine Formel ReCOO-RdOOCRe auf, wobei Rd und Re wie vorstehend definiert sind und die Reste Re jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden. Bevorzugt sind Glykoldiacetate, wie beispielsweise Propylenglykoldiacetat . Glykoldiether lassen sich durch die Formel Rc-O-Rd-O-Rc charakterisieren, wobei Rc und Rd wie vorstehend definiert sind und die Reste Rc jeweils unabhängig voneinander ausgewählt werden. Ein geeigneter Glykoldiether ist beispielsweise Dipropylenglykoldimethylether . Cyclische Ke- tone, cyclische Ester und cyclische Carbonate mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen sind ebenfalls geeignet. Ein geeignetes cycli- sches Carbonat ist beispielsweise Propylencarbonat . Die Alkyl- und Alkylengruppen können jeweils verzweigt oder unverzweigt sein.As solvents for the polyisocyanate or the polyol component of the binder system based on polyurethanes, all solvents which are conventionally used in such binder systems for foundry technology can be used per se. Suitable solvents are, for example, oxygen-rich, polar, organic solvents. Particularly suitable are dicarboxylic acid esters, glycol ether esters, glycol diesters, glycol diethers, cyclic ketones, cyclic esters or cyclic carbonates. Dicarboxylic acid esters, cycli ¬ specific ketones and cyclic carbonates are preferably used. Dicarboxylic acid esters have the formula R a OOC-R b -COOR a , wherein the radicals R a are each independently an alkyl group having 1 to 12, preferably 1 to 6 carbon atoms and R b is an alkylene lengruppe, ie a divalent alkyl group with 1 to 12, be ¬ preferably 1 to 6 carbon atoms. R b may also include one or more carbon-carbon double bonds. Examples are dimethyl esters of carboxylic acids having 4 to 10 carbon atoms, which are obtainable, for example, under the name "dibasic ester" (DBE) from Invista International S.A.rl, Geneva, CH. Glycol ether esters are compounds of the formula R c -OR d - OOCR e , where R c is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R d is an ethylene group, a propylene group or an oligomeric ethylene oxide or propylene oxide and R e is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Preference is given to glycol ether acetates, for example butylglycol acetate. Glycol diesters accordingly have the general formula R e COO-R d OOCR e , where R d and R e are as defined above and the radicals R e are each independently selected. Preferred are glycol diacetates such as propylene glycol diacetate. Glycol diethers can be characterized by the formula R c -OR d -OR c , where R c and R d are as defined above and the radicals R c are each independently selected. A suitable glycol diether is, for example, dipropylene glycol dimethyl ether. Cyclic ketones, cyclic esters and cyclic carbonates of 4 to 5 carbon atoms are also suitable. A suitable cyclic carbonate is, for example, propylene carbonate. The alkyl and alkylene groups may each be branched or unbranched.
Der Anteil des Lösungsmittels am Bindemittelsystem wird bevorzugt nicht zu hoch gewählt, da das Lösungsmittel während der Herstellung und Anwendung des aus der Formstoffmischung hergestellten Formkörpers verdampft und damit beispielsweise zu Geruchsbelästigungen führen kann oder beim Abguss zu einer Rauchentwicklung führt. Bevorzugt wird der Anteil des Lösungsmittels am Bindemittelsystem geringer als 50 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner als 40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt kleiner als 35 Gew.-%, gewählt.The proportion of the solvent in the binder system is preferably not chosen too high, since the solvent evaporates during the production and application of the molded article produced from the molding compound and thus, for example, can lead to unpleasant odors or leads to smoke during the casting. Preferably, the proportion of the solvent in the binder system is less than 50 wt .-%, more preferably less than 40 wt .-%, more preferably less than 35 wt .-%, selected.
Zur Herstellung des Formkörpers wird zunächst wie oben beschrie¬ ben das Bindemittel mit dem feuerfesten Formstoff zu einer Form- stoffmischung vermischt. Soll die Herstellung des Formkörpers nach dem PU-No-Bake-Verfahren erfolgen, kann der Formstoffmischung auch bereits ein geeigneter Katalysator zugegeben werden. Bevorzugt werden dazu flüssige Amine zur Formstoffmischung gege- ben. Diese Amine weisen bevorzugt einen pKb-Wert von 4 bis 11 auf. Beispiele geeigneter Katalysatoren sind 4-Alkylpyridine, wobei die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome umfasst, Isochi- nolin, Arylpyridine, wie Phenylpyridin, Pyridin, Acrylin, 2- Methoxypyridin, Pyridazin, 3-Chlorpyridin, Chinolin, n- Methylimidazol, 4, 4 ' -Dipyridin, Phenylpropylpyridin, 1- Methylbenzimidazol, 1,4-Thiazin, N,N-Dimethylbenzylamin, Triethylamin, Tribenzylamin, N,N-Dimethyl-1, 3-propandiamin, N, N- Dimethylethanolamin sowie Triethanolamin. Der Katalysator kann gegebenenfalls mit einem inerten Lösungsmittel verdünnt werden, beispielsweise 2,2, 4-Trimethyl-l, 3-pentandiol-diisobutyrat, oder einem Fettsäureester. Die Menge des zugegebenen Katalysator wird, bezogen auf das Gewicht der Polyolkomponente, im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% gewählt.For the preparation of the shaped article as above beschrie ¬ ben, the binder is first mixed with the refractory mold material to form a material mixture. If the molding is to be produced by the PU-No-Bake process, a suitable catalyst can also already be added to the molding material mixture. For this purpose, preference is given to liquid amines for the molding material mixture. ben. These amines preferably have a pK b value of 4 to 11. Examples of suitable catalysts are 4-alkylpyridines, wherein the alkyl group comprises 1 to 4 carbon atoms, isoquinoline, arylpyridines, such as phenylpyridine, pyridine, acrylin, 2-methoxypyridine, pyridazine, 3-chloropyridine, quinoline, n-methylimidazole, 4, 4 ' -Dipyridine, phenylpropylpyridine, 1-methylbenzimidazole, 1,4-thiazine, N, N-dimethylbenzylamine, triethylamine, tribenzylamine, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N-dimethylethanolamine, and triethanolamine. The catalyst may optionally be diluted with an inert solvent, for example 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol diisobutyrate, or a fatty acid ester. The amount of catalyst added is selected in the range of 0.1 to 15% by weight, based on the weight of the polyol component.
Die Formstoffmischung wird dann mit üblichen Mitteln in eine Form eingebracht und dort verdichtet. Die Formstoffmischung wird anschließend zu einem Formkörper ausgehärtet. Bei der Härtung sollte der Formkörper bevorzugt seine äußere Form behalten.The molding material mixture is then introduced by conventional means into a mold and compacted there. The molding material mixture is then cured to a shaped body. When curing, the shaped body should preferably retain its outer shape.
Sofern die Aushärtung nach dem PU-Cold-Box-Verfahren erfolgen soll, wird ein gasförmiger Katalysator durch die geformte Form- stoffmischung geleitet. Als Katalysator können die üblichen Ka¬ talysatoren auf dem Gebiet des Cold-Box-Verfahrens verwendet werden. Besonders bevorzugt werden Amine als Katalysatoren verwendet, insbesondere bevorzugt Dimethylethylamin, Dimethyl-n- propylamin, Dimethylisopropylamin, Dimethyl-n-butylamin, Triethylamin und Trimethylamin in ihrer gasförmigen Form oder als Aerosol.If the curing is to take place by the PU cold box process, a gaseous catalyst is passed through the shaped molding material mixture. As the catalyst, the usual Ka gas catalytic converters can be used in the field of the cold-box method. Particular preference is given to using amines as catalysts, in particular preferably dimethylethylamine, dimethyl-n-propylamine, dimethylisopropylamine, dimethyl-n-butylamine, triethylamine and trimethylamine in their gaseous form or as aerosol.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Bindemittel ein Furanharz oder ein Phenolharz eingesetzt, wobei die Formstoffmischung gemäß dem "Furan-No-Bake"-Verfahren unter Katalyse durch eine starke Säure ausgehärtet wird. Furan- und Phenolharze zeigen beim Guss sehr gute Zerfallseigenschaften. Unter der Hitzeeinwirkung des flüssigen Metalls zersetzt sich das Furan- oder Phenolharz und die Festigkeit der Gießform geht verloren. Nach dem Guss lassen sich daher Kerne, ggf. nach vorherigem Rütteln des Gussstücks, sehr gut aus Hohlräumen ausgießen.According to a further preferred embodiment, a furan resin or a phenolic resin is used as the binder, wherein the molding material mixture is cured according to the "furan no-bake" method with catalysis by a strong acid. Furan and phenolic resins show very good disintegration properties during casting. Under the action of heat of the liquid metal, the furan or phenolic resin decomposes and the strength of the mold is lost. After casting, therefore, cores, possibly after prior shaking of the casting, pour out very well from cavities.
Die als erste Komponente in "Furan-No-Bake-Bindemitteln" enthal¬ tenen reaktiven Furanharze umfassen als wesentliche Komponente Furfurylalkohol . Furfurylalkohol kann unter saurer Katalyse mit sich selbst reagieren und ein Polymer ausbilden. Für die Herstellung von Furan-No-Bake-Bindemitteln wird im Allgemeinen nicht reiner Furfurylalkohol verwendet sondern dem Furfurylalko¬ hol weitere Verbindungen zugesetzt, die in das Harz einpolymeri- siert werden. Beispiele für derartige Verbindungen sind Aldehy¬ de, wie Formaldehyd oder Furfural, Ketone, wie Aceton, Phenole, Harnstoff oder auch Polyole, wie Zuckeralkohole oder Ethylengly- kol. Den Harzen können noch weitere Komponenten zugegeben werden, welche die Eigenschaften des Harzes beeinflussen, beispielsweise dessen Elastizität. Melamin kann beispielsweise zu¬ gesetzt werden, um freies Formaldehyd zu binden.The first component in "furan no-bake binders" contained ¬ requested reactive furan resins comprise as an essential component furfuryl alcohol. Furfuryl alcohol can react with itself under acid catalysis and form a polymer. For the preparation of furan no-bake binders are generally not pure furfuryl alcohol is used but added to the Furfurylalko ¬ hol other compounds are Siert the copolymerized in the resin. Examples of such compounds are Aldéhy ¬ de, such as formaldehyde or furfural, ketones such as acetone, phenols, urea or polyols, such as sugar alcohols or to ethylene glycol. The resins may be added with other components that affect the properties of the resin, such as its elasticity. Melamine may for example be set to ¬ to bind free formaldehyde.
Furan-No-Bake-Bindemittel werden meist in der Weise dargestellt, indem zuerst furfurylhaltige Vorkondensate aus beispielsweise Harnstoff, Formaldehyd und Furfurylalkohol bei sauren Bedingun¬ gen erzeugt werden. Die Reaktionsbedingungen werden dabei so gewählt, dass nur eine geringfügige Polymerisation des Furfuryl- alkohols eintritt. Diese Vorkondensate werden dann mit Furfuryl¬ alkohol verdünnt. Zur Herstellung von Furan-No-Bake-Bindemitteln können auch Resole verwendet werden. Resole werden durch Polymerisation von Gemischen aus Phenol und Formaldehyd hergestellt. Diese Resole werden dann mit Furfurylalkohol verdünnt.Furan no-bake binders are usually displayed in a manner by first furfurylhaltige precondensates of example, urea, formaldehyde and furfuryl alcohol are generated at acidic Bedingun ¬ gen. The reaction conditions are chosen so that only a slight polymerization of furfuryl alcohol occurs. These precondensates are then diluted with furfuryl alcohol ¬. Resoles can also be used to prepare furan no-bake binders. Resoles are prepared by polymerization of mixtures of phenol and formaldehyde. These resoles are then diluted with furfuryl alcohol.
Die zweite Komponente der Furan-No-Bake-Bindemittel bildet eine Säure. Diese Säure neutralisiert zum Einen alkalische Komponen- ten, die im feuerfesten Formstoff enthalten sind und katalysiert zum Anderen die Vernetzung des reaktiven Furanharzes.The second component of the furan no-bake binder forms an acid. This acid neutralises alkaline components On the other hand, the crosslinking of the reactive furan resin catalyzes them, which are contained in the refractory molding material.
Als Säuren werden meist aromatische Sulfonsäuren und in einigen speziellen Fällen auch Phosphorsäure oder Schwefelsäure verwendet. Phosphorsäure wird in konzentrierter Form, d.h. bei Konzentrationen von mehr als 75 % verwendet. Sie eignet sich jedoch nur für die katalytische Aushärtung von Furanharzen mit einem relativ hohen Anteil an Harnstoff. Der Stickstoffgehalt derarti¬ ger Harze liegt bei mehr als 2,0 Gew.-%) . Schwefelsäure kann als relativ starke Säure als Starter für die Aushärtung der Furan- harze schwächeren Säuren zugesetzt werden. Beim Abguss entwickelt sich dann jedoch ein für Schwefelverbindungen typischer Geruch. Außerdem besteht die Gefahr, dass vom Gusswerkstoff Schwefel aufgenommen wird und dessen Eigenschaften beeinflusst. Meist werden aromatische Sulfonsäuren als Katalysatoren eingesetzt. Wegen ihrer guten Verfügbarkeit und ihrer hohen Säurestärke werden vor allem Toluolsulfonsäure, Xylyolsulfonsäure sowie Benzolsulfonsäure verwendet.As acids mostly aromatic sulfonic acids and in some special cases also phosphoric acid or sulfuric acid are used. Phosphoric acid is used in concentrated form, ie at concentrations greater than 75%. However, it is only suitable for the catalytic curing of furan resins with a relatively high proportion of urea. The nitrogen content derarti ¬ ger resins is more than 2.0 wt .-%). Sulfuric acid can be added as a relatively strong acid starter for the curing of furan resins to weaker acids. During casting, however, a smell typical of sulfur compounds develops. There is also the danger that the casting material absorbs sulfur and influences its properties. Mostly aromatic sulfonic acids are used as catalysts. Because of their good availability and their high acidity especially toluene sulfonic acid, xylylene sulfonic acid and benzenesulfonic acid are used.
Phenolharze als zweite große Gruppe säurekatalysiert aushärtba¬ rer No-Bake-Bindemittel enthalten als reaktive Harzkomponente Resole, also Phenolharze, die mit einem Überschuss an Formalde¬ hyd hergestellt wurden. Phenolharze zeigen im Vergleich zu Furanharzen eine deutlich geringere Reaktivität und erfordern als Katalysatoren starke Sulfonsäuren. Phenolharze zeigen eine rela¬ tiv hohe Viskosität, die bei längerem Lagern des Harzes noch zunimmt. Insbesondere bei Temperaturen unterhalb von 20 0C nimmt die Viskosität stark zu, sodass der Sand erwärmt werden muss, um das Bindemittel gleichmäßig auf der Oberfläche der Sandkörner auftragen zu können. Nachdem das Phenol-No-Bake-Bindemittel auf dem feuerfesten Formstoff aufgetragen wurde, sollte die Form- stoffmischung möglichst umgehend verarbeitet werden, um keine Verschlechterung der Qualität der Formstoffmischung durch vor- zeitige Aushärtung in Kauf nehmen zu müssen, was zu einer Verschlechterung der Festigkeit der aus der Formstoffmischung hergestellten Gießformen führen kann. Bei Verwendung von Phenol-No- Bake-Bindemitteln ist die Fließfähigkeit der Formstoffmischung meist schlecht. Bei der Herstellung der Gießform muss die Form- stoffmischung daher sorgfältig verdichtet werden, um eine hohe Festigkeit der Gießform erreichen zu können.Phenolic resins as the second large group under acid catalysis aushärtba ¬ rer no-bake binders contain as reactive resin component resoles, phenolic resins thus produced with an excess of Formalde ¬ hyd. Phenol resins show a significantly lower reactivity compared to furan resins and require strong sulfonic acids as catalysts. Phenol resins show a rela ¬ tively high viscosity, which still increases with prolonged storage of the resin. Especially at temperatures below 20 0 C, the viscosity increases sharply, so that the sand must be heated in order to apply the binder evenly on the surface of the grains of sand can. After the phenol no-bake binder has been applied to the refractory molding material, the molding compound should be processed as promptly as possible in order to prevent any deterioration in the quality of the molding material mixture. having to accept early curing, which can lead to a deterioration in the strength of the molds produced from the molding material mixture. When using phenol no-bake binders, the flowability of the molding material mixture is usually poor. In the production of the casting mold, therefore, the molding compound must be carefully compacted in order to achieve a high strength of the casting mold.
Die Herstellung und Verarbeitung der Formstoffmischung sollte bei Temperaturen im Bereich von 15 bis 35 0C erfolgen. Bei zu niedriger Temperatur lässt sich die Formstoffmischung wegen der hohen Viskosität des Phenol-No-Bake-Harzes schlecht verarbeiten. Bei Temperaturen von mehr als 35 0C verkürzt sich die Verarbeitungszeit durch vorzeitige Aushärtung des Bindemittels.The preparation and processing of the molding material mixture should be carried out at temperatures in the range of 15 to 35 0 C. If the temperature is too low, the molding material mixture is difficult to process because of the high viscosity of the phenol no-bake resin. At temperatures of more than 35 ° C., the processing time is shortened by premature curing of the binder.
Nach dem Abguss lassen sich Formstoffmischungen auf der Basis von Phenol-No-Bake-Bindemitteln ebenfalls wieder aufarbeiten, wobei auch hier mechanische oder thermische bzw. kombinierte mechanisch/thermische Verfahren verwendet werden können.After casting, molding mixtures based on phenol no-bake binders can also be worked up again, in which case mechanical or thermal or combined mechanical / thermal processes can also be used.
Auf den rieselfähigen Feuerfeststoff wird dann eine Säure aufge¬ bracht, wobei ein säurebeschichteter feuerfester Formstoff erhalten wird. Die Säure wird mit üblichen Verfahren auf den feu¬ erfesten Formstoff aufgebracht, beispielsweise indem die Säure auf den feuerfester Formstoff aufgesprüht wird. Die Menge der Säure wird bevorzugt im Bereich von 5 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 30 Gew.-% gewählt, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels und berechnet als reine Säure, also ohne Berücksichtigung eines ggf. verwendeten Lösungsmittels. Sofern die Säure nicht bereits in flüssiger Form vorliegt und eine ausreichend niedrige Viskosität aufweist, um in Form eines dünnen Films auf den Körnern des feuerfesten Formstoffs verteilt werden zu können, wird die Säure in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Beispielhafte Lösungsmittel sind Wasser oder Alkoho¬ le oder Gemische aus Wasser und Alkohol. Insbesondere bei Ver- wendung von Wasser wird die Lösung jedoch möglichst konzentriert hergestellt, um die in das Bindemittel bzw. die Formstoffmischung eingeschleppte Wassermenge möglichst gering zu halten. Zur gleichmäßigen Verteilung der Säure auf den Körnern wird das Gemisch aus feuerfestem Formstoff und Säure gut homogenisiert.An acid is then introduced ¬ on the free-flowing refractory material, wherein an acid-coated refractory molding material is obtained. The acid is applied by conventional methods to the feu ¬ erfesten molding material, for example by the acid is sprayed onto the refractory mold material. The amount of acid is preferably selected in the range of 5 to 45 wt .-%, particularly preferably in the range of 20 to 30 wt .-%, based on the weight of the binder and calculated as the pure acid, ie without taking into account any used solvent. If the acid is not already in liquid form and has a sufficiently low viscosity to be distributed in the form of a thin film on the grains of the refractory molding material, the acid is dissolved in a suitable solvent. Exemplary solvents are water or alcohol system ¬ le or mixtures of water and alcohol. In particular, in However, the use of water makes the solution as concentrated as possible in order to minimize the amount of water entrained in the binder or the molding material mixture. For uniform distribution of the acid on the grains, the mixture of refractory molding material and acid is well homogenized.
Auf den mit Säure beschichteten feuerfesten Formstoff wird dann ein durch Säure aushärtbares Bindemittel aufgebracht. Die Menge des Bindemittels wird bevorzugt im Bereich von 0,25 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3 Gew.-% gewählt, bezogen auf den feuerfesten Formstoff und berechnet als Harzkomponente. Als durch Säure aushärtbares Bindemittel können an sich alle Bindemittel verwendet werden, die durch Säure aushärtbar sind, insbesondere solche durch Säure aushärtbare Binde¬ mittel, die bereits für die Herstellung von Formstoffmischungen für die Gießereiindustrie üblich sind. Das Bindemittel kann ne¬ ben einem vernetzbaren Harz auch noch weitere übliche Komponenten enthalten, beispielsweise Lösungsmittel zur Einstellung der Viskosität oder Streckmittel, die einen Teil des vernetzbaren Harzes ersetzen.An acid-curable binder is then applied to the acid-coated refractory molding material. The amount of the binder is preferably selected in the range of 0.25 to 5 wt .-%, particularly preferably in the range of 1 to 3 wt .-%, based on the refractory molding material and calculated as the resin component. As a curable acid binders are all binders may be used per se, curable by acid, particularly those curable by acid binding ¬ medium, which are already common in the manufacture of mold mixes for the foundry industry. Besides a crosslinkable resin, the binder may also contain other customary components, for example solvents for adjusting the viscosity or extenders which replace part of the crosslinkable resin.
Das Bindemittel wird auf den mit Säure beschichteten feuerfesten Formstoff aufgegeben und durch Bewegen der Mischung auf den Körnern des feuerfesten Formstoffs in Form eines dünnen Films verteilt.The binder is applied to the acid-coated refractory molding material and distributed by moving the mixture on the grains of the refractory molding material in the form of a thin film.
Die Mengen an Bindemittel und Säure werden so gewählt, dass ei¬ nerseits eine ausreichende Festigkeit der Gießform und anderer¬ seits eine ausreichende Verarbeitungszeit der Formstoffmischung erreicht wird. Geeignet ist beispielsweise eine Verarbeitungszeit im Bereich von 5 bis 45 Minuten.The amounts of binder and acid are that ei ¬ is achieved nerseits a sufficient strength of the mold and on the other hand, ¬ a sufficient processing time of the molding material mixture so selected. For example, a processing time in the range of 5 to 45 minutes is suitable.
Der mit dem Bindemittel beschichtete feuerfeste Formstoff wird dann mit üblichen Verfahren zu einem Formkörper geformt. Dazu kann die Formstoffmischung in eine geeignete Form eingebracht und dort verdichtet werden. Der dabei erhaltene Formkörper wird dann aushärten gelassen.The coated with the binder refractory molding material is then formed by conventional methods to a shaped body. For this purpose, the molding material mixture can be introduced into a suitable mold and be condensed there. The resulting molded body is then allowed to cure.
Als Furan-No-Bake-Bindemittel können an sich alle Furanharze verwendet werden, wie sie bereits in Furan-No-Bake Bindemittelsystemen verwendet werden.As furan no-bake binder, all furan resins can be used per se, as they are already used in furan no-bake binder systems.
Die in technischen Furan-No-Bake-Bindemitteln eingesetzten Furanharze sind meist Vorkondensate oder Mischungen von Furfury- lalkohol mit weiteren Monomeren oder Vorkondensaten. Die in Furan-No-Bake-Bindemitteln enthaltenen Vorkondensate werden in an sich bekannter Weise hergestellt.The furan resins used in technical furan no-bake binders are usually precondensates or mixtures of furfuryl alcohol with other monomers or precondensates. The precondensates contained in furan no-bake binders are prepared in a manner known per se.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird Furfurylalkohol in Kombination mit Harnstoff und/oder Formaldehyd bzw. Harnstoff / Formaldehyd-Vorkondensaten eingesetzt. Formaldehyd kann sowohl in monomerer Form eingesetzt werden, beispielsweise in Form ei¬ ner Formalinlösung, als auch in Form seiner Polymeren, wie Trio- xan oder Paraformaldehyd. Neben bzw. an Stelle von Formaldehyd können auch andere Aldehyde oder auch Ketone verwendet werden. Geeignete Aldehyde sind beispielsweise Acetaldehyd, Propionalde- hyd, Butyraldehyd, Acrolein, Crotonaldehyd, Benzaldehyd, SaIi- cylaldehyd, Zimtaldehyd, Glyoxal und Gemische dieser Aldehyde. Formaldehyd ist bevorzugt, wobei dieser vorzugsweise in Form von Paraformaldehyd eingesetzt wird.According to a preferred embodiment, furfuryl alcohol is used in combination with urea and / or formaldehyde or urea / formaldehyde precondensates. Formaldehyde can be used both in a monomeric form, for example in the form ei ¬ ner formalin, as well as in the form of its polymer, such as Trio xan or paraformaldehyde. In addition to or instead of formaldehyde, other aldehydes or ketones can be used. Suitable aldehydes are, for example, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, acrolein, crotonaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde, cinnamaldehyde, glyoxal and mixtures of these aldehydes. Formaldehyde is preferred, this being preferably used in the form of paraformaldehyde.
Als Ketonkomponente können alle Ketone eingesetzt werden, die eine ausreichend hohe Reaktivität aufweisen. Beispielhafte Keto¬ ne sind Methylethylketon, Methylpropylketon und Aceton, wobei Aceton bevorzugt verwendet wird.As ketone component, all ketones can be used which have a sufficiently high reactivity. Exemplary keto ¬ ne are methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone and acetone, acetone is preferably used.
Die genannten Aldehyde und Ketone können als einzelne Verbindung aber auch im Gemisch miteinander eingesetzt werden. Das Molverhältnis von Aldehyd, insbesondere Formaldehyd, bzw. Keton zu Furfurylalkohol kann innerhalb weiter Bereiche gewählt werden. Bei der Herstellung der Furanharze können pro Mol Aldehyd vorzugsweise 0,4 bis 4 Mol Furfurylalkohol, bevorzugt 0,5 bis 2 Mol Furfurylalkohol verwendet werden.The said aldehydes and ketones can be used as a single compound but also in admixture with each other. The molar ratio of aldehyde, in particular formaldehyde, or ketone to furfuryl alcohol can be selected within wide ranges. In the preparation of the furan resins, 0.4 to 4 moles of furfuryl alcohol, preferably 0.5 to 2 moles of furfuryl alcohol, may be used per mole of aldehyde.
Zur Herstellung der Vorkondensate können Furfurylalkohol, Formaldehyd und Harnstoff beispielsweise nach Einstellung eines pH- Werts von mehr als 4,5 zum Sieden erhitzt werden, wobei kontinuierlich Wasser aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert wird. Die Reaktionszeit kann dabei mehrere Stunden betragen, beispielswei¬ se 2 Stunden. Bei diesen Reaktionsbedingungen tritt nahezu keine Polymerisation des Furfurylalkohols ein. Der Furfurylalkohol wird jedoch zusammen mit dem Formaldehyd und dem Harnstoff in ein Harz einkondensiert.To produce the precondensates, furfuryl alcohol, formaldehyde and urea can be heated to boiling, for example, after adjusting the pH to more than 4.5, with water being continuously distilled off from the reaction mixture. The reaction time can be several hours, beispielswei ¬ se 2 hours. Under these reaction conditions occurs almost no polymerization of furfuryl alcohol. However, the furfuryl alcohol is condensed into a resin together with the formaldehyde and the urea.
Nach einem alternativen Verfahren werden Furfurylalkohol, Form¬ aldehyd und Harnstoff bei einem pH-Wert von deutlich unterhalb 4,5, beispielsweise bei einem pH-Wert von 2,0, in der Hitze um¬ gesetzt, wobei das bei der Kondensation entstehende Wasser unter reduziertem Druck abdestilliert werden kann. Das Reaktionsprodukt weist eine relativ hohe Viskosität auf und wird zur Herstellung des Bindemittels mit Furfurylalkohol verdünnt, bis die gewünschte Viskosität eingestellt ist.According to an alternative method, furfuryl alcohol, form ¬ aldehyde and urea are set at a pH significantly below 4.5, for example at a pH of 2.0, in the heat by ¬, wherein the water formed in the condensation under can be distilled off reduced pressure. The reaction product has a relatively high viscosity and is diluted with furfuryl alcohol to produce the binder until the desired viscosity is achieved.
Mischformen dieser Herstellungsverfahren können ebenfalls angewandt werden.Mixed forms of these production methods can also be used.
Es ist auch möglich, Phenol in das Vorkondensat einzuführen. Dazu kann das Phenol unter alkalischen Bedingungen zunächst mit Formaldehyd zu einem Resolharz umgesetzt werden. Dieses Resol kann dann mit Furfurylalkohol oder einem furangruppenhaltigen Harz umgesetzt oder vermischt werden. Solche furangruppenhalti¬ gen Harze können beispielsweise mit den oben beschriebenen Verfahren erhalten werden. Für die Herstellung des Vorkondensats können auch höhere Phenole eingesetzt werden, beispielsweise Resorcin, Kresole oder auch Bisphenol A. Der Anteil des Phenols bzw. der höheren Phenole am Bindemittel wird vorzugsweise im Bereich von bis zu 45 Gew.-%, bevorzugt bis zu 20 Gew.-%, beson¬ ders bevorzugt bis zu 10 Gew.-% gewählt. Gemäß einer Ausführungsform kann der Anteil des Phenols bzw. der höheren Phenole größer als 2 Gew.-%, gemäß einer weiteren Ausführungsform größer als 4 Gew.-% gewählt werden.It is also possible to introduce phenol into the precondensate. For this purpose, the phenol can be reacted under alkaline conditions, first with formaldehyde to a resole resin. This resol can then be reacted or mixed with furfuryl alcohol or a furan group-containing resin. Such furangruppenhalti ¬ gen resins can be obtained, for example, the methods described above. For the production of the precondensate It is also possible to use higher phenols, for example resorcinol, cresols or else bisphenol A. The proportion of phenol or higher phenols in the binder is preferably in the range of up to 45% by weight, preferably up to 20% by weight, in particular ¬ dess preferably selected up to 10 wt .-%. According to one embodiment, the proportion of phenol or higher phenols can be greater than 2 wt .-%, according to a further embodiment greater than 4 wt .-% can be selected.
Weiter ist auch möglich, Kondensate aus Aldehyden und Ketonen zu verwenden, die zur Herstellung des Bindemittels dann mit Furfu- rylalkohol vermischt werden. Solche Kondensate lassen sich durch Umsetzung von Aldehyden und Ketonen unter alkalischen Bedingungen herstellen. Als Aldehyd wird bevorzugt Formaldehyd, insbesondere in Form von Paraformaldehyd verwendet. Als Keton wird bevorzugt Aceton eingesetzt. Andere Aldehyde bzw. Ketone können jedoch ebenfalls verwendet werden. Das relative Molverhältnis von Aldehyd zu Keton wird vorzugsweise im Bereich von 7 : 1 bis 1 : 1, bevorzugt 1,2 : 1 bis 3,0 : 1 gewählt. Die Kondensation wird vorzugsweise unter alkalischen Bedingungen bei pH-Werten im Bereich von 8 bis 11,5, bevorzugt 9 bis 11 durchgeführt. Eine geeignete Base ist beispielsweise Natriumcarbonat .It is also possible to use condensates of aldehydes and ketones, which are then mixed with furfuryl alcohol to produce the binder. Such condensates can be prepared by reacting aldehydes and ketones under alkaline conditions. The aldehyde used is preferably formaldehyde, in particular in the form of paraformaldehyde. The ketone used is preferably acetone. However, other aldehydes or ketones can also be used. The relative molar ratio of aldehyde to ketone is preferably selected in the range of 7: 1 to 1: 1, preferably 1.2: 1 to 3.0: 1. The condensation is preferably carried out under alkaline conditions at pH values in the range of 8 to 11.5, preferably 9 to 11. A suitable base is, for example, sodium carbonate.
Die Menge des Furfurylalkohols, welche im Furan-No-Bake- Bindemittel enthalten ist, wird einerseits bestimmt von dem Bestreben, den Anteil aus Kostengründen möglichst gering zu halten. Andererseits wird durch einen hohen Anteil an Furfurylalko- hol eine Verbesserung der Festigkeit der Gießform erreicht. Bei sehr hohem Anteil an Furfurylalkohol im Bindemittel werden jedoch sehr spröde Gießformen erhalten, welche sich schlecht verarbeiten lassen. Vorzugsweise wird der Anteil des Furfurylalko¬ hols am Bindemittel im Bereich von 30 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% gewählt. Der Anteil an Harnstoff und/oder Formaldehyd am Bindemittel wird vorzugsweise im Bereich von 2 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 30 Gew.-% gewählt. Die Antei¬ le umfassen sowohl die im Bindemittel enthaltenen ungebundenen Anteile dieser Verbindungen als auch die Anteile, die im Harz gebunden sind.The amount of furfuryl alcohol, which is contained in the furan no-bake binder, on the one hand determined by the endeavor to keep the proportion as low as possible for cost reasons. On the other hand, an improvement in the strength of the casting mold is achieved by a high proportion of furfuryl alcohol. However, with a very high proportion of furfuryl alcohol in the binder, very brittle casting molds are obtained which are difficult to process. Preferably, the proportion of the Furfurylalko ¬ hols to the binder ranges from 30 to 95 wt .-%, is preferably 50 to 90 wt .-%, particularly preferably 60 to 85 wt .-% selected. The proportion of urea and / or formaldehyde on the binder is preferably in the range of 2 to 70 wt .-%, preferably 5 to 45 wt .-%, particularly preferably 15 to 30 wt .-% selected. The Antei ¬ le include both the unbound portions of these compounds contained in the binder and the proportions that are bound in the resin.
Den Furanharzen können weitere Zusätze zugesetzt werden, wie Ethylenglycol oder ähnliche aliphatische Polyole, beispielsweise Zuckeralkohole, wie Sorbitol, die als Streckmittel dienen und einen Teil des Furfurylalkohols ersetzen. Ein zu hoher Zusatz derartiger Streckmittel kann im ungünstigen Fall zu einer Verringerung der Festigkeit der Gießform und Absenkung der Reaktivität führen. Der Anteil dieser Streckmittel am Bindemittel wird daher vorzugsweise geringer als 25 Gew.-%, bevorzugt geringer als 15 Gew.-% und besonders bevorzugt geringer als 10 Gew.-% gewählt. Um eine Kostenersparnis zu erreichen ohne dabei einen übermäßigen Einfluss auf die Festigkeit der Gießform in Kauf nehmen zu müssen, wird der Anteil der Streckmittel gemäß einer Ausführungsform größer als 5 Gew.-% gewählt.Other additives can be added to the furan resins, such as ethylene glycol or similar aliphatic polyols, for example, sugar alcohols, such as sorbitol, which serve as an extender and replace part of the furfuryl alcohol. Too high an addition of such extenders can lead to a reduction in the strength of the mold and lowering the reactivity in the worst case. The proportion of these extenders in the binder is therefore preferably less than 25% by weight, preferably less than 15% by weight and more preferably less than 10% by weight. In order to achieve a cost saving without having to put an excessive influence on the strength of the mold, the proportion of extenders is chosen according to an embodiment greater than 5 wt .-%.
Die Furan-No-Bake-Bindemittel können weiterhin Wasser enthalten. Da Wasser die Aushärtung der Formstoffmischung jedoch verlangsamt und bei der Aushärtung Wasser als Reaktionsprodukt entsteht, wird der Anteil des Wassers bevorzugt möglichst gering gewählt. Vorzugsweise beträgt der Anteil des Wassers am Bindemittel weniger als 20 Gew.-%, bevorzugt weniger als 15 Gew.-%. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kann eine Wassermenge von mehr als 5 Gew.-% im Bindemittel toleriert werden.The furan no-bake binders may further contain water. However, since water slows the curing of the molding material mixture and water is formed as a reaction product during curing, the proportion of water is preferably chosen as low as possible. The proportion of water in the binder is preferably less than 20% by weight, preferably less than 15% by weight. From an economic point of view, an amount of water of more than 5% by weight in the binder can be tolerated.
Als Phenolharze werden im erfindungsgemäßen Verfahren Resole verwendet. Resole sind Gemische von Hydroxymethylphenolen, die über Methylen- und Methylenetherbrücken verknüpft sind und durch Reaktion von Aldehyden und Phenolen im Molverhältnis von 1 : <1, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators, z.B. eines basi- sehen Katalysators, erhältlich sind. Sie weisen ein Molgewicht Mw von < 10.000 g/mol auf.As phenolic resins resoles are used in the process according to the invention. Resoles are mixtures of hydroxymethylphenols which are linked via methylene and methylene ether bridges and by reaction of aldehydes and phenols in a molar ratio of 1: <1, if appropriate in the presence of a catalyst, for example a base see catalyst, are available. They have a molecular weight M w of <10,000 g / mol.
Zur Herstellung der Phenolharze sind alle herkömmlich verwendeten Phenole geeignet, wobei Phenol besonders bevorzugt ist. Als Aldehydkomponente wird bevorzugt Formaldehyd eingesetzt, insbesondere in form von Paraformaldehyd. Alternative Phenole und Aldehyde wurden bereits in Zusammenhang mit den Polyurethanbindemitteln erläutert. Auf die entsprechenden Passagen wird Bezug genommen.For the preparation of the phenolic resins, all conventionally used phenols are suitable, with phenol being particularly preferred. The aldehyde component used is preferably formaldehyde, in particular in the form of paraformaldehyde. Alternative phenols and aldehydes have already been explained in connection with the polyurethane binders. The corresponding passages are referred to.
Die Bindemittel können weitere übliche Zusätze enthalten, beispielsweise Silane als Haftvermittler. Geeignete Silane sind beispielsweise Aminosilane, Epoxysilane, Mercaptosilane, Hydro- xysilane und Ureidosilane, wie γ-Hydroxypropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, 3-Ureidopropyltriethoxysilan, γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltrimethoxy- silan, ß- (3, 4-Epoxycyclohexyl) trimethoxysilan, N-ß- (Aminoethyl) - γ-aminopropyltrimethoxysilan .The binders may contain other customary additives, for example silanes as adhesion promoters. Suitable silanes are, for example, aminosilanes, epoxysilanes, mercaptosilanes, hydroxysilanes and ureidosilanes, such as γ-hydroxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) trimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane.
Sofern ein solches Silan verwendet wird, wird es dem Bindemittel in einem Anteil von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 1 Gew.-% zugegeben.If such a silane is used, it is added to the binder in a proportion of 0.1 to 3% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight.
Die Bindemittel können auch noch weitere übliche Komponenten enthalten, wie beispielsweise Aktivatoren oder Weichmacher.The binders may also contain other conventional components, such as activators or plasticizers.
Die Formstoffmischung kann neben dem feuerfesten Formstoff, dem Bindemittel und ggf. dem Katalysator noch weitere übliche Bestandteile enthalten. Beispielhafte weitere Bestandteile sind Eisenoxid, gemahlene Flachsfasern, Holzmehlgranulate, gemahlene Kohle oder Ton.The molding material mixture, in addition to the refractory molding material, the binder and optionally the catalyst may contain other conventional ingredients. Exemplary further constituents are iron oxide, ground flax fibers, wood flour granules, ground coal or clay.
Die Formstoffmischung wird dann mit üblichen Verfahren zu einer GGrundform oder einem Teil einer Grundform geformt und ggf. aus- gehärtet. Die Grundform kann dann ggf. ganz oder teilweise zusammengebaut werden und der in der Grundform vorgesehene Formhohlraum mit der oben beschriebenen Schlichtezusammensetzung insgesamt oder abschnittsweise beschichtet werden. Hierzu können übliche Verfahren verwendet werden. Die Schlichtezusammensetzung kann beispielsweise durch Tauchverfahren, Fluten, Aufpinseln oder durch Aufsprühen aufgetragen werden.The molding material mixture is then shaped by conventional methods into a basic shape or a part of a basic shape and optionally hardened. If appropriate, the basic shape can then be completely or partially assembled and the mold cavity provided in its basic form can be coated in its entirety or in sections with the sizing composition described above. For this purpose, conventional methods can be used. The sizing composition can be applied, for example, by dipping, flooding, brushing or by spraying.
Bei Tauchen als Aufbringungsverfahren wird die Gießform, in deren Formhohlraum gegebenenfalls eine Grundbeschichtung aufgebracht worden ist, für etwa 2 Sekunden bis 2 Minuten in ein Behältnis eingetaucht, das mit einer gebrauchsfertigen, erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung gefüllt ist. Die Gießform wird dann aus der Schlichtezusammensetzung herausgenommen und überschüssige Schlichtezusammensetzung von der Gießform ablaufen gelassen. Die Zeit, die das Ablaufen der überschüssigen Schlichtezusammensetzung nach dem Tauchen in Anspruch nimmt, richtet sich nach dem Ablaufverhalten der verwendeten Schlichtezusammensetzung.When immersed as an application method, the mold, in the mold cavity of which optionally a primer coating has been applied, immersed for about 2 seconds to 2 minutes in a container which is filled with a ready-to-use, inventive sizing composition. The mold is then removed from the sizing composition and excess sizing composition drained from the mold. The time taken to drain the excess sizing composition after dipping depends on the flow behavior of the sizing composition used.
Beim Sprühen als Aufbringungsverfahren werden handelsübliche Druckkesselsprühgeräte verwendet. Hierbei wird die Schlichtezu¬ sammensetzung im verdünnten Zustand in einen Drückkessel gefüllt. Über den einzustellenden Überdruck kann die Schlichte in eine Sprühpistole gedrückt werden, wo Sie mit Hilfe von separat regulierbarer Zerstäuberluft versprüht wird. Beim Sprühen werden die Bedingungen vorzugsweise so gewählt dass der Druck für Schlichtezusammensetzung und Zerstäuberluft so an der Pistole eingestellt ist, dass die versprühte Schlichtezusammensetzung noch nass auf der Form oder dem Kern auftrifft, aber einen gleichmäßigen Auftrag ergibt.In spraying as the application method commercial pressure sprayers are used. Here, the Schlichtezu ¬ composition is filled in the diluted state to push boiler. The sizing can be pressed into a spray gun via the overpressure to be set, where it is sprayed with the aid of separately adjustable atomizing air. When spraying, the conditions are preferably chosen so that the pressure for size composition and atomizing air is adjusted to the gun such that the sprayed size composition still wet on the mold or the core, but gives a uniform application.
Die in der Schlichte enthaltene Trägerflüssigkeit wird anschlie¬ ßend verdampft, sodass eine trockene Schlichteschicht erhalten wird. Als Trocknungsverfahren können alle konventionellen Trock- nungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise Trocknen lassen an der Luft, Trocknung mit entfeuchteter Luft, Trocknen mit Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung, Trocknen im Konvekti- onsofen, und vergleichbare Verfahren.The carrier liquid contained in the sizing is subsequently evaporated ¬ ßend, so that a dry size coat is obtained. As a drying process, all conventional drying drying such as drying in air, drying with dehumidified air, drying with microwave or infrared radiation, drying in a convection oven, and similar methods.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die beschichtete Gießform bei 100 bis 250 °C, bevorzugt bei 120 bis 180 0C, in einem Konvektionsofen getrocknet. Bei der Verwendung von Alkoholschlichten wird die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung bevorzugt durch Abbrennen des Alkohols oder Alkohol- gemischs getrocknet. Hierbei wird die beschichtete Gießform durch die Verbrennungswärme zusätzlich erwärmt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die beschichtete Gießform ohne weiter Behandlung an der Luft getrocknet.In a preferred embodiment of the invention the coated mold at 100 to 250 ° C, preferably at 120 to 180 0 C, dried in a convection oven. When using alcohol sizing, the sizing composition according to the invention is preferably dried by burning off the alcohol or alcohol mixture. In this case, the coated casting mold is additionally heated by the heat of combustion. In a further preferred embodiment, the coated casting mold is dried in the air without further treatment.
Ggf. kann die Schlichteschicht anschließend noch gehärtet werden, beispielsweise durch Bestrahlen mit UV-Strahlung, wenn ein entsprechendes härtbares Bindemittel in der Schlichtezusammensetzung enthalten ist.Possibly. The sizing layer can then be further cured, for example by irradiation with UV radiation, if a corresponding curable binder is included in the sizing composition.
Die Schlichte kann in Form einer einzelnen Schicht oder auch in Form mehrerer übereinander angeordneter Schichten aufgebracht werden. Dabei können die einzelnen Schichten in ihrer Zusammensetzung gleich oder verschieden sein. Beispielsweise kann zunächst eine Grundbeschichtung aus einer handelsüblichen Schlichte hergestellt werden, welche kein erfindungsgemäßes metallisches Additiv enthält. Als Grundbeschichtung können beispielsweise Wasserschlichten oder auch Alkoholschlichten verwendet werden. Es ist aber auch möglich, alle Schichten aus der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung herzustellen. Die Schicht, welche später mit dem flüssigen Metall in Berührung gelangt, wird jedoch immer aus der erfindungsgemäßen Schlichte hergestellt. Beim Aufbringen mehrerer Schichten kann jede einzelne Schicht nach dem Aufbringen vollständig oder teilweise getrock¬ net werden. Die aus der Schlichtezusammensetzung hergestellte Beschichtung weist vorzugsweise eine Trockenschichtdicke von zumindest 0,1 mm, bevorzugt zumindest 0,2 mm, besonders bevorzugt zumindest 0,45 mm, insbesondere bevorzugt zumindest 0,55 mm auf. Gemäß einer Ausführungsform wird die Dicke der Beschichtung kleiner als 1,5 mm gewählt. Die Trockenschichtstärke ist hierbei die Schichtstärke der getrockneten Beschichtung, welche durch Trock¬ nen der Schlichtezusammensetzung durch im Wesentlichen vollständiges Entfernen der Lösungsmittelkomponente und gegebenenfalls anschließendem Härten erhalten wurde. Die Trockenschichtstärke der Grundbeschichtung und der Deckbeschichtung werden vorzugsweise durch Messung mit dem Nassschichtdickenkamm ermittelt.The size can be applied in the form of a single layer or in the form of several layers arranged one above the other. The individual layers may be the same or different in their composition. For example, first a base coat can be made from a commercially available size which does not contain a metallic additive according to the invention. As a primer coating, for example, water-based or alcohol-based sizing can be used. However, it is also possible to prepare all layers from the size composition according to the invention. However, the layer which later comes in contact with the liquid metal is always made from the size of the invention. When applying a plurality of layers, each individual layer may be after the application entirely or partially getrock ¬ net. The coating prepared from the sizing composition preferably has a dry film thickness of at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm, more preferably at least 0.45 mm, most preferably at least 0.55 mm. According to one embodiment, the thickness of the coating is chosen to be less than 1.5 mm. The dry film thickness is in this case the layer thickness of the dried coating, which was obtained by Trock ¬ NEN of the sizing composition by substantially complete removal of the solvent component, and optionally followed by curing. The dry layer thickness of the base coat and the top coat are preferably determined by measurement with the wet film thickness comb.
Die Gießform kann anschließend ggf. vollständig zusammengebaut werden.If necessary, the casting mold can then be completely assembled.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung der oben beschriebenen Gießform zur Herstellung eines Gussstücks .Another object of the invention relates to the use of the casting mold described above for the production of a casting.
Dazu wird zunächst eine Gießform bereitgestellt. Dies kann eine verlorene Form sein, die wie oben beschrieben aus einem Feuerfestmaterial, beispielsweise Quarzsand, und einem Bindemittel hergestellt wurde, oder auch eine Dauerform, wie sie üblicherweise zur Herstellung von Rohren, Lagern oder Hülsen verwendet wird, wobei der Formhohlraum mit der oben beschriebenen Schlichtezusammensetzung ausgekleidet wurde. Die Gießform weist auf zumindest den Flächen, welche mit dem flüssigen Metall in Kontakt gelangen, eine Schutzbeschichtung auf, welche das flüssige Metall von der Gießform isoliert und welche die Oberflächenbeschaffenheit des Gussstücks positiv beeinflussen kann. In die vorbereitete Gießform wird nun flüssiges Metall eingeleitet, vorzugsweise Eisen oder einer Eisenlegierung. Das flüssige Metall wird anschließend zu einem Gussstück erstarren gelassen und dann das Gussstück von der Gießform getrennt. Dazu werden übli- che Verfahren angewendet. Bei verlorenen Formen wird die Gießform mechanisch zerstört, beispielsweise durch Rütteln. Bei Dau¬ erformen wird das Gussstück mit üblichen Verfahren aus der Gießform gezogen.For this purpose, a casting mold is first provided. This may be a lost mold made as described above from a refractory material, such as quartz sand, and a binder, or even a permanent mold commonly used to make pipes, bearings or sleeves, the mold cavity having the shape described above Sizing composition was lined. The mold has a protective coating on at least the surfaces which contact the liquid metal, which isolates the liquid metal from the mold and which can positively influence the surface finish of the casting. In the prepared mold now liquid metal is introduced, preferably iron or an iron alloy. The liquid metal is then allowed to solidify into a casting and then the casting is separated from the casting mold. For this purpose, applied method. In lost molds, the mold is mechanically destroyed, for example by shaking. The casting is erformen at Dau ¬ drawn by conventional methods from the mold.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Gießform, welche einen Formüberzug aufweist, der aus der oben beschriebenen Schlichte hergestellt worden ist. Eine derartige Gießform weist vorteilhaft eine Isolierung zwischen dem flüssigen Metall und der Gießform auf, wodurch die thermische Belastung der Gießform beim Gussvorgang vermindert wird und sich dadurch die Haltbarkeit der Gießform erhöht. Als weiterer Vorteil weist der Formüberzug ein metallisches Additiv auf, welches die Oberflächeneigenschaften des Gussstücks positiv beeinflussen kann, insbesondere die Ausbildung einer narbigen Oberfläche auf dem Guss¬ stück zurückdrängt.Another object of the invention relates to a mold having a mold coating which has been prepared from the size described above. Such a mold advantageously has an insulation between the liquid metal and the casting mold, whereby the thermal load of the casting mold is reduced during the casting process and thereby increases the durability of the casting mold. As a further advantage, the mold coating a metallic additive that can positively influence the surface properties of the cast part, in particular the formation of a pitted surface on the casting ¬ piece pushes back.
Gießformen, welche eine Deckbeschichtung aufweisen, welche aus der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung hergestellt wurde, werden unter anderem zur Herstellung von Windkraftnarben, Mahlschüsseln, Motoren und Motorkomponenten, Maschinenbetten und Turbinen, allgemeine Maschinenkomponenten oder Presswerkzeuge verwendet .Molds having a topcoat made from the sizing composition of the present invention are used, inter alia, to make wind force scars, grinding bowls, engines and engine components, machine beds and turbines, general machine components or dies.
Die Erfindung wird im weiteren anhand von Beispielen näher erläutert .The invention will be explained in more detail by way of examples.
Beispiel 1example 1
Die in den nachstehenden Beispielen verwendete Kernschlichte weist die in Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung auf. Tabelle 1: Zusammensetzung der SchlichteThe core size used in the examples below has the composition given in Table 1. Table 1: Composition of the size
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Die Formgussschlichte wurde wie folgt hergestellt: Isopropanol wird vorgelegt und hierin wird der Ton durch Verwendung eines hochscherenden Rührers mindestens 15 Minuten aufgeschlossen. Anschließend werden die Feuerfestkomponenten, Pigmente, Mangan und Farbstoffe mindestens 15 Minuten eingerührt, bis eine homo¬ gene Mischung entsteht. Zum Schluss werden Ethanol, rheologische Additive und Bindemittel eingerührt. The cast molding stock was prepared as follows: isopropanol is charged and the clay is digested for at least 15 minutes using a high shear stirrer. Subsequently, the refractory components, pigments, manganese and dyes are stirred for at least 15 minutes until a homo ¬ gene mixture is formed. Finally, ethanol, rheological additives and binders are stirred in.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schlichtezusammensetzung für Gießformen und -kerne, umfassend zumindest ein metallisches Additiv, welches ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls enthält, wobei das Metall ausgewählt ist aus einer der Gruppen 7 oder 9 bis 12 welches ein Metall oder eine Verbindung eines Metalls enthält, wobei das Metall ausgewählt ist aus einer der Gruppen 7 oder 9 bis 12 des Periodensystems der Elemente.A sizing composition for molds and cores, comprising at least one metallic additive containing a metal or a compound of a metal, wherein the metal is selected from one of the groups 7 or 9 to 12 which contains a metal or a compound of a metal, wherein the metal is selected from one of Groups 7 or 9 to 12 of the Periodic Table of the Elements.
2. Schlichtezusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Metall ausgewählt ist aus einer der Gruppen 7, 10 oder 11 des Periodensystems der Elemente.A sizing composition according to claim 1, wherein the metal is selected from any one of Groups 7, 10 or 11 of the Periodic Table of the Elements.
3. Schlichtezusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metall ausgewählt ist aus der Gruppe von Mangan, Kupfer und Nickel.The sizing composition of claim 1 or 2 wherein the metal is selected from the group consisting of manganese, copper and nickel.
4. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metall oder die metallische Verbindung, berechnet als Metall und bezogen auf das Gewicht des metal¬ lischen Additivs, in einem Anteil von zumindest 10 Gew.-% in dem metallischen Additiv enthalten ist.4. sizing composition according to any one of the preceding claims, wherein the metal or the metallic compound, calculated as metal and based on the weight of the metal ¬ metallic additive, in a proportion of at least 10 wt .-% is contained in the metallic additive.
5. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das metallische Additiv, bezogen auf den Feststoffanteil der Schlichtezusammensetzung, in einem Anteil von zumindest 10 Gew.-% in der Schlichtezusammensetzung enthalten ist.A sizing composition according to any one of the preceding claims, wherein the metallic additive, based on the solids content of the sizing composition, is present in an amount of at least 10% by weight in the sizing composition.
6. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metall in Form einer Eisenlegierung in dem metallischen Additiv enthalten ist. A sizing composition according to any one of the preceding claims, wherein the metal is contained in the form of an iron alloy in the metallic additive.
7. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das metallische Additiv eine mitteler Korngröße (D50) im Bereich von 0,5 bis 5000 μm aufweist.A sizing composition according to any one of the preceding claims, wherein the metallic additive has an average grain size (D50) in the range of 0.5 to 5000 microns.
8. Schlichtezusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung ein Lösungsmit¬ tel enthält, und das Lösungsmittel zumindest anteilig von zumindest einem Alkohol gebildet ist.8. sizing composition according to any one of the preceding claims, wherein the sizing composition contains a ¬ solvent, and the solvent is at least partially formed by at least one alcohol.
9. Schlichtezusammensetzung nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Alkohol einen Anteil von zumindest 50 Gew.-% am Lösungsmittel bildet.A sizing composition according to claim 8, wherein the at least one alcohol forms at least 50% by weight of the solvent.
10. Verfahren zur Herstellung einer Gießform, wobei10. A process for producing a casting mold, wherein
eine Formstoffmischung bereitgestellt wird, welche zumindest einen feuerfesten Formstoff und ein Bindemittel enthält,a molding material mixture is provided which contains at least one refractory molding material and a binder,
die Formstoffmischung zu einer Grundform geformt wird, welche einen Formhohlraum umfasst; undthe molding material mixture is formed into a basic shape, which comprises a mold cavity; and
zumindest die Flächen des Formhohlraums der Grund mit einer Schlichtezusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 beschichtet werden.at least the surfaces of the mold cavity of the ground are coated with a sizing composition according to any one of claims 1 to 9.
11. Gießform mit einem Formhohlraum, wobei zumindest die Flächen des Formhohlraums mit einer Schlichte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 beschichtet ist.11. mold with a mold cavity, wherein at least the surfaces of the mold cavity is coated with a size according to one of claims 1 to 9.
12. Verwendung einer Gießform nach Anspruch 11 für den Metall- guss .12. Use of a casting mold according to claim 11 for metal casting.
13. Verwendung nach Anspruch 12, wobei der Metallguss ein Eisen- oder Stahlguss ist. 13. Use according to claim 12, wherein the metal casting is an iron or steel casting.
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