DE102005025771B3

DE102005025771B3 - Insulating feeder and process for its preparation

Info

Publication number: DE102005025771B3
Application number: DE102005025771A
Authority: DE
Inventors: Rolf STÖCKLEIN; Eckhard Mekus; Ulrich Lanver; Carsten Kuhlgatz
Original assignee: Chemex GmbH
Current assignee: Chemex GmbH
Priority date: 2005-06-04
Filing date: 2005-06-04
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-05
Also published as: ATE408467T1; EP1728571B1; EP1728571A1; ES2313559T3; DE502006001576D1; PT1728571E; PL1728571T3

Abstract

An insulating feed unit for use in casting, comprises hollow ceramic spheres with a density of less than 0.3 g/cm3, a hardened binding agent, and fibre material. The unit is produced by mixing the spheres, the binding agent and the fibre material, then forming the mixture and hardening it.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft isolierende Speiser sowie Verfahren zu deren Herstellung.The The present invention relates to insulating feeders and methods for their production.

Der Begriff „Speiser" umfasst dabei im Rahmen der vorliegenden Unterlagen sowohl Speiserumhüllungen, Speisereinsätze und Speiserkappen als auch Heizkissen.Of the Term "feeder" includes in the Framework of the present documentation, both feeder shells, feeder sleeves and feeder caps as well as heating pads.

Bei der Herstellung von metallischen Formteilen in der Gießerei wird flüssiges Metall in eine Gießform eingefüllt und erstarrt dort. Der Erstarrungsvorgang ist mit einer Verringerung des Metallvolumens verbunden und es werden deshalb regelmäßig Speiser, d. h. offene oder geschlossene Räume in oder an der Gießform eingesetzt, um das Volumendefizit bei der Erstarrung des Gussstücks anzugleichen und so eine Lunkerbildung im Gussstück zu verhindern. Speiser sind mit dem Gussstück bzw. mit dem gefährdeten Gussstückbereich verbunden und befinden sich für gewöhnlich oberhalb und/oder an der Seite des Formhohlraums.at the production of metallic moldings in the foundry liquid Metal filled in a mold and solidifies there. The solidification process is with a reduction connected to the metal volume and it is therefore regular feeders, d. H. open or closed rooms used in or on the casting mold, to equalize the volume deficit in the solidification of the casting and to prevent a voids formation in the casting. Feeders are with the casting or with the endangered Cast range connected and are located for usually above and / or on the side of the mold cavity.

Isolierende Speiser werden aus formbaren isolierenden Zusammensetzungen (Isoliermassen) hergestellt und sind zu unterscheiden von exothermen Speisern, welche aus exothermen Massen hergestellt sind, die sich durch eine alumi nothermische Reaktion selbst erwärmen. Isolierende Speiser nehmen beim Abgießen der Form zuerst Wärme aus dem flüssigen Metall auf, bis sich ein Temperaturausgleich einstellt; von diesem Zeitpunkt an schützen sie das flüssige Gießmetall eine gewisse Zeit gegen weitere Wärmeverluste. Isolierende Speiser verzögern somit den Erstarrungsbeginn und fördern die Dichtspeisung.insulating Feeders are made of formable insulating compositions (insulating compounds) and are distinguished from exothermic feeders, which are made of exothermic masses, characterized by an alumi nothermic Heat reaction yourself. Insulating feeders first remove heat when pouring the mold the liquid Metal on until a temperature equalization sets; from this point in time to protect she the liquid casting metal a certain amount of time against further heat losses. Insulating feeders delay thus the start of solidification and promote the feed.

Im Rahmen der vorliegenden Unterlagen sind isolierende Speiser solche Speiser, die weniger als 1 Gew.-% oxidierbare Metalle umfassen. Vorzugsweise umfassen erfindungsgemäße isolierende Speiser (wie unten im Detail definiert) gar kein oxidierbares Metall. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass isolierende Speiser im Sinne der vorstehenden Definition z. B. aufgrund der Anwesenheit organischer Materialien im Gießereibetrieb eine exotherme Reaktion durchlaufen.in the The present documentation is based on insulating feeders Feeders comprising less than 1% by weight of oxidisable metals. Preferably, inventive insulating feeders (as below defined in detail) no oxidizable metal. However, it is not excluded that insulating feeders as defined in the preceding Definition z. Due to the presence of organic materials in the foundry business undergo an exothermic reaction.

Es war die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen isolierenden Speiser anzugeben, der eine hohe Festigkeit besitzt, bei geringem Gewicht eine gute isolierende Wirkung besitzt und sich zudem vorzugsweise nach dem Abgießen leicht und zumindest im Wesentlichen rückstandsfrei wieder von dem Formsand trennen lässt, in den er während des Gießereibetriebs eingebettet wird.It was the primary one Object of the present invention to provide an insulating feeder, which has a high strength, good at low weight has insulating effect and also preferably after the pour off light and at least substantially residue free again from the Separating molding sand, in the he while of the foundry is embedded.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen isolierenden Speiser zur Verwendung in der Gießereiindustrie, umfassend

– keramische Hohlkugeln,
– Glas-Hohlkugeln mit einer Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm3,
– ausgehärtetes Bindemittel,
– gegebenenfalls Fasermaterial.

According to the invention, this object is achieved by an insulating feeder for use in the foundry industry, comprising

Ceramic hollow spheres,
Glass hollow spheres with a bulk density of less than 0,3 g / cm3,
Hardened binder,
- Optionally fiber material.

Aus der DE 196 17 938 A1 sind bereits isolierende Speiser-Einsätze bekannt, die Hohlkugeln enthalten (vergleiche dort insbesondere Beispiel 4).From the DE 196 17 938 A1 already insulating feeder inserts are known which contain hollow spheres (see in particular example 4).

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die gleichzeitige Anwesenheit von (a) keramischen Hohlkugeln und (b) Glas-Hohlkugeln mit einer Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ in dem erfindungsgemäßen isolierenden Speiser im Gießbetrieb (d. h. beim Abgießen, wobei Temperaturen von bis zu 1400°C auf den isolierenden Speiser einwirken) eine erhöhte Festigkeit des Speisers erreichbar ist, die auch nach dem Abgießen noch zu beobachten ist. Diese erhöhte Festigkeit ist vermutlich auf die Anwesenheit der Glas-Hohlkugeln zurückzuführen.Surprisingly, it has been found that by the simultaneous presence of (a) ceramic hollow spheres and (b) glass hollow spheres with a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ in the insulating feeder according to the invention in the casting operation (ie, during casting, with temperatures of up to 1400 ° C act on the insulating feeder) increased strength of the feeder is reached, which is still observed after pouring. This increased strength is presumably due to the presence of the glass hollow spheres.

Der erfindungsgemäße isolierende Speiser besitzt zudem eine besonders gute isolierende Wirkung, die vermutlich auf die besonders geringe Schüttdichte der erfindungsgemäß einzusetzenden Glas-Hohlkugeln zurückzuführen ist und sich in deutlich erhöhten Erstarrungszeiten (für eingefülltes Gießmetall) im Vergleich mit Speisern zeigt, die lediglich keramische Hohlkugeln enthalten. Eine Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³, wie sie für die erfindungsgemäß einzusetzenden Glas-Hohlkugeln vorgesehen ist, ist geringer als die Schüttdichte der üblicherweise in isolierenden Speisern bislang eingesetzten keramischen Hohlkugeln. Vorzugsweise besitzen die in erfindungsgemäßen isolierenden Speisern eingesetzten Glas-Hohlkugeln eine Schüttdichte von weniger als 0,2 g/cm³, bevorzugt sogar eine Schüttdichte von weniger als 0,15 g/cm³. Glas-Hohlkugeln mit solchen Schüttdichten sind im Handel erhältlich, z. B. Glas-Hohlkugeln mit dem Handelsnamen Q-CEL^® (Lieferant: Omega Minerals).The insulating feeder according to the invention also has a particularly good insulating effect, which is probably due to the particularly low bulk density of the glass hollow spheres to be used according to the invention and in significantly increased solidification times (for filled cast metal) in comparison with feeders containing only ceramic hollow spheres. A bulk density of less than 0.3 g / cm ³ , as provided for the glass hollow spheres to be used according to the invention, is lower than the bulk density of the ceramic hollow spheres conventionally used so far in insulating feeders. The glass hollow spheres used in the insulating feeders according to the invention preferably have a bulk density of less than 0.2 g / cm ³ , preferably even a bulk density of less than 0.15 g / cm ³ . Glass hollow spheres with such bulk densities are commercially available, e.g. B. glass hollow spheres with the trade name Q-CEL ^® (Lie ferant: Omega Minerals).

Die in den erfindungsgemäßen isolierenden Speisern eingesetzten keramischen Hohlkugeln wirken isolierend, und sie stabilisieren – aufgrund ihrer hohen Temperaturstabilität – die Struktur eines erfindungsgemäßen isolierenden Speisers während des Abgießens. Zudem lindern die keramischen Hohlkugeln, gegebenenfalls gemeinsam mit zusätzlichen weiteren Füllmaterialien, einen Nachteil, der mit dem Einsatz von Glas-Hohlkugeln in den erfindungsgemäßen Speisern verbunden sein dürfte: Glas-Hohlkugeln ermöglichen nämlich aufgrund ihrer Transparenz einen Wärmetransport aufgrund von Wärmestrahlung; keramische Hohlkugeln sind aber vergleichsweise intransparent und reduzieren deshalb diesen Effekt.The in the insulating invention Feeders used ceramic hollow spheres have an insulating effect, and they stabilize - due their high temperature stability - the structure an insulating invention Feeders during of pouring. In addition, relieve the ceramic hollow spheres, optionally together with additional further filling materials, a disadvantage associated with the use of glass hollow spheres in the feeders according to the invention should be connected: Glass hollow balls allow namely due their transparency a heat transfer due to heat radiation; ceramic hollow spheres are comparatively non-transparent and therefore reduce this effect.

Überraschenderweise hat sich zudem gezeigt, dass sich erfindungsgemäße isolierende Speiser, die zum Gussbetrieb in Formsand eingebettet wurden, nach dem Abguss besonders leicht und zumindest im Wesentlichen rückstandsfrei wieder von dem Formsand trennen ließen. Diese Beobachtung steht vermutlich in direktem Zusammenhang mit der erhöhten Festigkeit des Speisers, welche – wie oben ausgeführt – wohl auf den Anteil eingesetzter Glas-Hohlkugeln zurückzuführen ist. Der Formsand kann dabei auf übliche Weise gebunden sein, z.B. mit Harz oder Bentonit als Bindemittel.Surprisingly In addition, it has been found that insulating feeders according to the invention, which are suitable for Casting plant were embedded in molding sand, especially after the casting light and at least substantially residue free again from the Separate molding sand. This observation is probably directly related to the heightened Strength of the feeder, which - as stated above - probably on the Share of inserted glass hollow spheres is due. The molding sand can while on usual Be bound, e.g. with resin or bentonite as binder.

Die Anwesenheit von Fasermaterial in erfindungsgemäßen isolierenden Speisern ist oft vorteilhaft, um eine zusätzliche Armierung des Speiser zu bewirken. Hinsichtlich bevorzugter einzusetzender Fasermaterialien siehe weiter unten.The Presence of fiber material in insulating feeders according to the invention often beneficial to an extra Reinforcing the feeder to effect. With regard to preferred to be used Fiber materials see below.

Zum Erreichen besonders hoher Festigkeiten und Isolierwirkungen ist es vorteilhaft, das Gewichtsverhältnis von keramischen Hohlkugeln zu Glas-Hohlkugeln mit einer Schüttdichte von weniger als 0,3 g/cm³ im Bereich von 1:1–10:1 zu wählen. Der Bereich von 2:1 bis 6:1 ist besonders bevorzugt.To achieve particularly high strengths and insulating effects, it is advantageous to choose the weight ratio of ceramic hollow spheres to hollow glass spheres with a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ in the range of 1: 1-10: 1. The range of 2: 1 to 6: 1 is particularly preferred.

Bei höheren Anteilen an Glas-Hohlkugeln in einem erfindungsgemäßen Speiser wächst die Gefahr, dass der jeweilige Speiser im Einzelfall eine für den Gießereibetrieb zu geringe Stabilität besitzt.at higher Proportions of glass hollow spheres in a feeder according to the invention grows the risk that the respective feeder in the individual case one for the foundry too low stability has.

Bei niedrigeren Anteilen an Glas-Hohlkugeln in einem erfindungsgemäßen Speiser werden in manchen Fällen keine sehr hohen Festigkeiten mehr erreicht, die Ablösbarkeit vom Formsand nach dem Abgießen ist in manchen Fällen nicht mehr optimal, und die isolierende Wirkung des Speisers ist in manchen Fällen nicht mehr so hoch wie erwünscht.at lower levels of glass hollow spheres in a feeder according to the invention in some cases no very high strength achieved, the detachability from molding sand after casting in some cases no longer optimal, and the insulating effect of the feeder is in some cases not as high as you want.

Die in erfindungsgemäßen isolierenden Speisern einzusetzenden Glas-Hohlkugeln besitzen vorzugsweise eine Körnung, d. h. minimale und maximale Durchmesser, im Bereich von 30–170 μm, und die einzusetzenden keramischen Hohlkugeln besitzen vorzugsweise eine Körnung im Bereich von 2–500 μm, wobei eine Körnung im Bereich von 20–150 μm besonders bevorzugt ist. Die Körnung von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln in erfindungsgemäßen isolierenden Speisern ist somit vorteilhafterweise recht ähnlich. Das Verhältnis der mittleren Hohlkugeldurchmesser von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln liegt vorzugsweise im Bereich von 1:5 bis 5:1.The in insulating according to the invention Feeders to be used glass hollow spheres preferably have a grain size, d. H. minimum and maximum diameters, in the range of 30-170 microns, and the ceramic hollow spheres to be used preferably have one granulation in the range of 2-500 microns, wherein a grain in the range of 20-150 μm especially is preferred. The grain of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres in insulating according to the invention Feeder is thus advantageously quite similar. The ratio of mean hollow sphere diameter of glass hollow spheres and ceramic Hollow spheres are preferably in the range of 1: 5 to 5: 1.

In erfindungsgemäßen isolierenden Speisern liegt die Gesamtmenge von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln vorzugsweise im Bereich von 40–80 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 40–60 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Speisers.In insulating according to the invention Feeder is the total amount of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres preferably in the range of 40-80 Wt .-%, preferably in the range of 40-60 wt .-%, based on the Total mass of the feeder.

Bei höheren Gesamtmengen von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln ist die Stabilität eines erfindungsgemäßen isolierenden Speisers in manchen Fällen in unerwünschter Weise reduziert.at higher Total amounts of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres is the stability an insulating invention Feeders in some cases in unwanted Way reduced.

Bei niedrigeren Gesamtmengen von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln ist die Isolierwirkung des erfindungsgemäßen Speisers in manchen Fällen in unerwünschter Weise reduziert.at lower total quantities of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres is the insulating effect of the feeder according to the invention in some cases in undesirable Way reduced.

Liegt die Gesamtmenge von Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln an einem erfindungsgemäßen isolierenden Speiser in dem bevorzugten Bereich von 40–60 Gew.-%, so liegt die Menge an ausgehärtetem Bindemittel vorzugsweise im Bereich von 15–35 Gew.-%, wiederum bezogen auf die Gesamtmasse des Speisers. Der relative Bindemittelanteil an dem erfindungsgemäßen Speiser ist somit recht hoch; damit ist jedoch keine inakzeptabel hohe Absolutmenge an Bindemittel verbunden, denn ein erfindungsgemäßer isolierenden Speiser ist aufgrund des hohen Anteils an Glas-Hohlkugeln und keramischen Hohlkugeln sehr leicht. Die bevorzugten erfindungsgemäßen isolierenden Speiser mit den genannten (Gesamt)Mengen an Glas-Hohlkugeln, keramischen Hohlkugeln und ausgehärtetem Bindemittel besitzen nicht nur eine besonders hohe Festigkeit, sondern auch eine besonders hohe Heißfestigkeit.Lies the total amount of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres an insulating invention Feed in the preferred range of 40-60 wt .-%, so is the amount on hardened Binder preferably in the range of 15-35 wt .-%, in turn, based on the total mass of the feeder. The relative binder content on the feeder according to the invention is thus quite high; however, this is not an unacceptably high absolute quantity connected to binder, because an inventive insulating feeder due to the high proportion of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres very easy. The preferred inventive insulating feeders with the said (total) amounts of glass hollow spheres, ceramic hollow spheres and cured Binders not only have a particularly high strength, but also a particularly high hot strength.

Ein erfindungsgemäßer isolierender Speiser umfasst vorzugsweise organisches Fasermaterial und/oder keine anorganischen Fasermaterialien. Während also die Anwesenheit organischer Fasermaterialien bevorzugt ist, sollte auf den Einsatz anorganischer Fasermaterialien verzichtet werden. Ein solcher Verzicht auf anorganische Fasermaterialien führt zu gesundheitlich unbedenklicheren Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer isolierender Speiser, da keine lungengängigen Partikel aus anorganischen Fasermaterialien abbrechen können.One Insulating according to the invention Feeder preferably comprises organic fiber material and / or no inorganic fiber materials. So while the presence Organic fiber materials is preferred should be on the use inorganic fiber materials are dispensed with. Such a waiver inorganic fiber materials leads to health safer process for the preparation of inventive insulating Speiser, as no respirable Particles of inorganic fiber materials can break off.

Der Einsatz organischer Fasermaterialien bewirkt, wie oben bereits erwähnt, eine zusätzliche Armierung des erfindungsgemäßen isolierenden Speisers, die in vielen Fällen gewünscht ist. Vorzugsweise werden in erfindungsgemäßen isolierenden Speisern Cellulosefasern eingesetzt; diese zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht aus.Of the Use of organic fiber materials causes, as already mentioned above, a additional Reinforcement of the insulating invention Feeders, in many cases required is. Preferably, cellulose fibers are produced in insulating feeders according to the invention used; These are characterized by their low weight.

Vorzugsweise liegt die Faserlänge der eingesetzten Cellulosefasern dabei im Bereich von 30–800 μm.Preferably is the fiber length the cellulose fibers used in the range of 30-800 microns.

Ein erfindungsgemäßer isolierender Speiser umfasst ausgehärtetes Bindemittel. Vorzugsweise ist dieses ausgehärtete Bindemittel das Aushärtungsprodukt eines Bindemittels, welches ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Duroplastbildner, Silikatbildner und Stärke, vorzugsweise aus der Gruppe bestehend aus: Resitbildner, Nanokomposit-Binder (Zubereitung aus teilweise hydrolysierten Kieselsäureestern und Silanen) Wasserglas, Stärke.One Insulating according to the invention Feeder includes cured Binder. Preferably, this cured binder is the curing product a binder which is selected from the group consisting made of: Duroplastbildner, silicate and starch, preferably from the group consisting of: Resitbildner, nanocomposite binder (preparation from partially hydrolyzed silicic acid esters and silanes) water glass, starch.

Stärke wird als Bindemittel vorzugsweise dann eingesetzt, wenn zur Herstellung des erfindungsgemäßen isolierenden Speisers das Grünstand- oder das Slurryverfahren (Filterschlickerverfahren) eingesetzt werden soll. Im Slurry-Verfahren fördert der Einsatz von Stärke das Schwebeverhalten, wirkt also einer Entmischung entgegen, im Grünstandverfahren führt der Einsatz von Stärke zu der erforderlichen Grünstandfestigkeit. Es können insbesondere aufgeschlossene native sowie modifizierte Stärken eingesetzt werden.Strength is preferably used as a binder when for the production of the insulating invention Feeder the green state or the slurry method (filter slurry method) should. In the slurry process promotes the use of strength the suspension behavior, thus counteracts a segregation, im Green status process leads the Use of starch to the required green strength. It can especially digested native and modified starches used become.

Als Bindemittel-Komponente können bevorzugt auch Phenolharze eingesetzt werden. Bevorzugte Phenolharze sind mit Hexamethylentetramin vermahlene Phenolnovolake wie die des Typs Resital^® (Produkt von Hüttenes-Albertus) und Supraplast-Novolake (Produkt von Süd-West-Chemie).Phenol resins can also be used as binder component. Preferred phenolic resins are milled with hexamethylenetetramine phenol novolaks like those of the type Resital ^® (product of Hüttenes-Albertus) and Supraplast novolaks (product of South-West-Chemie).

Als Bindemittel-Komponente ebenfalls bevorzugt ist Melamin. Insbesondere ist es bevorzugt, Melamin und Formaldehyd gemeinsam mit anderen gegenüber Aldehyden reaktiven Verbindungen wie Phenolen einzusetzen. Es bilden sich dann Melamin-Phenol-Formaldehyd-Harze (MPF-Harze). Bevorzugt ist z. B. der Einsatz einer Mischung aus einem mit Hexamethylentetramin vermahlenen Phenolnovolak und Melamin.When Binder component also preferred is melamine. Especially it is preferred melamine and formaldehyde together with others across from Aldehydes reactive compounds such as phenols use. Make it up then melamine-phenol-formaldehyde resins (MPF resins). Prefers is z. As the use of a mixture of one with hexamethylenetetramine ground phenol novolac and melamine.

Nanokomposit-Binder sind zur Herstellung eines erfindungsgemäßen isolierenden Speisers besonders bevorzugt. Als Nanokomposit-Bindemittel können insbesondere Zubereitungen aus teilweise hydrolysierten Kieselsäureestern und Silanen eingesetzt werden. Ebenfalls eingesetzt werden können die Nanokomposit-Bindemittel, wie sie in der DE 196 47 369 A1 sowie WO 98/22241 beschrieben sind. Unter der Bezeichnung DYNASIL^® (Degussa) sind als Nanokomposit-Binder geeignete Kieselsäureester im Handel erhältlich, vgl. die Beispiele 4 und 5, unten.Nanocomposite binders are particularly preferred for the preparation of an insulating feeder according to the invention. Preparations of partially hydrolyzed silicic acid esters and silanes can be used in particular as nanocomposite binders. The nanocomposite binders, as used in the US Pat DE 196 47 369 A1 and WO 98/22241 are described. Under the name DYNASIL ^® (Degussa) suitable Kieselsäureester are commercially available, see as a nanocomposite binder. Examples 4 and 5 below.

Ein erfindungsgemäßer isolierender Speiser umfasst neben Glashohlkugeln, keramischen Hohlkugeln und gegebenenfalls Fasermaterial in manchen Fällen noch weitere Materialien, die sich als Füllmaterial bezeichnen lassen. Vorteilhaft ist z. B. bei Einsatz eines Nanokomposit-Binders die Anwesenheit biogener Kieselsäure, die z. B. in Form von Reisschalenasche vorliegen kann (z. B. erhältlich unter der Bezeichnung Silimat^®G der Firma Refratechnik). Als sonstige Füllmaterialien können aber z. B. auch Kaolin, Sand, Schamotte und/oder Koksgrieß sowie feindisperse, inerte Metalloxide wie die des Titan, Aluminium oder Silizium eingesetzt werden.An insulating feeder according to the invention comprises, in addition to hollow glass spheres, ceramic hollow spheres and, if appropriate, fibrous material, in some cases further materials which may be referred to as filler material. It is advantageous z. B. when using a nanocomposite binder, the presence of biogenic silica, the z. May be, in the form of rice husk ash (z. B. sold under the name Silimat ^® G the company Refratechnik). As other fillers but z. As well as kaolin, sand, chamotte and / or coke, and finely dispersed, inert metal oxides such as those of titanium, aluminum or silicon are used.

Hinsichtlich der bevorzugten Verwendung von Reisschalenasche sei darauf hingewiesen, dass diese biogene Kieselsäure ein bevorzugtes Substrat für Nanokomposit-Binder ist, sich durch ein sehr niedriges Gewicht auszeichnet und sich gegenüber den weiteren Komponenten während der Speiser-Herstellung und des Abgießens inert verhält.Regarding the preferred use of rice husk ash, it should be noted that that these biogenic silica a preferred substrate for Nanocomposite binder is characterized by a very low weight and facing each other the other components during the preparation of the feeder and the pouring is inert.

In bevorzugten erfindungsgemäßen isolierenden Speisern besitzen die keramischen Hohlkugeln eine Schüttdichte von weniger als 0,5 g/cm³. Die Dichte erfindungsgemäßer isolierender Speiser ist vorzugsweise kleiner als 0,6 g/cm³.In preferred insulating feeders according to the invention, the ceramic hollow spheres have a bulk density of less than 0.5 g / cm ³ . The density of insulating feeders according to the invention is preferably less than 0.6 g / cm ³ .

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Speisers (vorzugsweise in einer seiner bevorzugten Ausgestaltungen). Ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Mischen von keramischen Hohlkugeln, Glas-Hohlkugeln mit einer Schüttdichte kleiner 0,3 g/cm³, Bindemittel, Wasser sowie gegebenenfalls Fasermaterial und/oder sonstiges Füllmaterial,
– Formen der Mischung zu einem Speiser,
– Aushärten des geformten Speisers.

According to a further aspect, the present invention relates to a method for producing a Feeder according to the invention (preferably in one of its preferred embodiments). A manufacturing method according to the invention comprises the following steps:

Mixing of ceramic hollow spheres, glass hollow spheres with a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ , binder, water and optionally fibrous material and / or other filling material,
- forming the mixture into a feeder,
- curing of the molded feeder.

Der Schritt des Formens erfolgt dabei vorzugsweise nach dem Slurry-Verfahren oder dem Grünstandverfahren.Of the Step of molding is preferably carried out by the slurry process or the green stand procedure.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:
Dabei gilt in den Beispielen:The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments:
The following applies in the examples:

„Keramische Hohlkugeln":"Ceramic Hollow spheres ": Schüttdichte: ca. 400 g/l Körnung: 20–250 μmBulk density: about 400 g / l grain size: 20-250 μm „Glashohlkugeln":"Glass bubbles": Schüttdichte: ca. 120 g/l Körnung: 20–170 μmBulk density: about 120 g / l grain size: 20-170 μm „Dynasil XAR":"Dynasil XAR ": laut Herstellerangaben eine Zubereitung aus: Kieselsäure, Tetraethylester, hydrolysiert, 2-Propanol; Tetraethylsilikatloud Manufacturer's instructions a preparation of: Silica, tetraethyl ester, hydrolyzed, 2-propanol; tetraethyl „Phenolharz":"Phenolic resin" Resital^® CR 41, Produkt von Hüttenes-AlbertusResital ^® CR 41, product of Hüttenes-Albertus

Beispiel 1 (faserfreie Grünstandsmasse):Example 1 (fiber-free Green Stand mass):

Es wurde eine formbare Isoliermasse hergestellt aus

(GT bedeutet dabei hier und nachfolgend Gewichtsteile.)

It was made from a malleable insulating

(GT means here and below parts by weight.)

Die formbare Isoliermasse wurde nach dem Grünstandverfahren zu einer Speiserkappe geformt und das Bindemittel (Phenolharz) ausgehärtet. Die isolierende Speiserkappe wurde beim Abgießen eines Gusstücks aus Eisen eingesetzt. Es wurde ein qualitativ hochwertiges Gussstück erhalten.The a malleable insulating material became a feeder cap according to the green state method shaped and cured the binder (phenolic resin). The insulating feeder cap was when pouring a cast piece made of iron. It was obtained a high quality casting.

Die Dichte der isolierenden Speiserkappe betrug 0,55 g/cm³.The density of the insulating feeder cap was 0.55 g / cm ³ .

Beispiel 2 (Slurry-Masse):

Example 2 (slurry mass):

Die formbare Isoliermasse wurde nach dem Slurry-Verfahren zu einer Speiserkappe geformt und das Bindemittel (Phenolharz) ausgehärtet. Die isolierende Speiserkappe wurde beim Abgießen eines Gusstücks aus Eisen eingesetzt. Es wurde ein qualitativ hochwertiges Gussstück erhalten.The mouldable insulating was after the slurry process to a feeder cap shaped and cured the binder (phenolic resin). The insulating feeder cap was when pouring of a cast piece Iron used. It was obtained a high quality casting.

Die Dichte der isolierenden Speiserkappe betrug 0,4 g/cm³.The density of the insulating feeder cap was 0.4 g / cm ³ .

Beispiel 3 (Slurry-Masse):

Example 3 (slurry mass):

Die Dichte der isolierenden Speiserkappe betrug 0,3 g/cm³.The density of the insulating feeder cap was 0.3 g / cm ³ .

Beispiel 4 (Grünstandsmasse):

Example 4 (green mass):

Beispiel 5 (Filterschlickermasse):

Example 5 (filter slurry mass):

Beispiel 6: Untersuchungen zum Erstarrungsverhalten:Example 6: Studies to the solidification behavior:

Es wurden insgesamt vier Isoliermassen-Mischungen hergestellt (Mischungen 1, 2, 3 und 4) und zur Herstellung von Speiserkappen eingesetzt. Die Mischungen 1 und 2 wurden dabei nach dem Slurry-Verfahren hergestellt, die Mischungen 3 und 4 nach dem Grünstand-Verfahren. Die Mischungen 1 und 3 sind dabei zur Herstellung erfindungsgemäßer Speiser vorgesehen, insbesondere enthalten sie Glashohlkugeln mit einer Schichtdichte von weniger als 0,3 g/cm³. Die Mischun gen 2 und 4 sind zur Herstellung von Vergleichsspeisern vorgesehen; sie enthalten keine Glashohlkugeln.A total of four insulating compounds mixtures were prepared (mixtures 1, 2, 3 and 4) and used for the production of feeder caps. The mixtures 1 and 2 were produced by the slurry process, and the mixtures 3 and 4 by the green state process. The mixtures 1 and 3 are provided for producing feeders according to the invention, in particular they contain glass hollow spheres with a layer density of less than 0.3 g / cm ³ . The Mischun conditions 2 and 4 are provided for the preparation of comparative feeders; they do not contain glass bubbles.

Die Rezepturen der Isoliermassen zur Herstellung von Speiserkappen nach dem Slurry-Verfahren lassen sich der nachfolgenden Tabelle 1 entnehmen.

The formulations of the insulating compositions for the production of feeder caps by the slurry process can be found in Table 1 below.

Die Speiserkappen auf Basis der Mischungen 1 und 2 wurden nach dem Slurry-Verfahren hergestellt. Hierzu wurde das Wasser in einem Gefäß vorgelegt und mit dem Kaolin, dem Phenolharz und Melamin homogen verrührt. Anschließend wurden die weiteren Komponenten der Isoliermassen unter fortgesetztem Rühren portionsweise zugegeben, bis eine gleichmäßige Schlickermasse vorlag. Diese Schlickermasse wurde in einem Werkzeug abgesaugt. Die so hergestellten Speiserkappen wurden anschließend bei 180°C getrocknet.The Feeder caps based on mixtures 1 and 2 were prepared by the slurry process. For this the water was presented in a vessel and stirred homogeneously with the kaolin, the phenolic resin and melamine. Subsequently were the other components of the insulating compositions with continued stirring in portions added until a uniform slip mass present. This slip mass was sucked off in a tool. The feeder caps thus produced were subsequently added 180 ° C dried.

Die Rezepturen der Isoliermassen zur Herstellung von Speiserkappen nach dem Grünstand-Verfahren lassen sich der nachfolgenden Tabelle 2 entnehmen.

The formulations of the insulating compositions for the production of feeder caps according to the green state method can be found in the following Table 2.

Aus den Mischungen 3 und 4 wurden nach dem Grünstand-Verfahren Speiserkappen hergestellt. Hierzu wurde aus allen Komponenten außer Wasser eine weitgehend homogene Pulvermischung hergestellt. In einem Labormischer wurde anschließend das Wasser zugegeben. Nach etwa 2 Minuten Mischzeit lag eine gebrauchsfertige Mischung vor, aus der Speiserkappen gestampft und anschließend bei 180°C getrocknet wurden.Out the mixtures 3 and 4 were according to the green state method feeder caps produced. For this purpose, all components except water made a largely homogeneous powder mixture. In a laboratory mixer was subsequently the water was added. After about 2 minutes of mixing time was a ready to use Mixture before, tamped from the feeder caps and then at 180 ° C dried were.

Die auf Basis der Mischungen 1, 2, 3 und 4 hergestellten Speiserkappen wurden anschließend mit einer Standardlegierung des Typs Al Si10Mg bei einer Abgießtemperatur von ca. 850°C abgegossen. Es wurden Erstarrungskurven aufgenommen, die in den beigefügten 1 und 2 wiedergegeben sind. 1 zeigt die Erstarrungskurven für die Speiserkappen auf Basis der Mischungen 1 und 2, 2 zeigt die Erstarrungskurven für die Speiserkappen auf Basis der Mischungen 3 und 4. In beiden 1 und 2 ist zu erkennen, dass die Speiserkappen auf Basis der erfindungsgemäßen Mischungen 1 bzw. 3 eine längere Erstarrungszeit im Vergleich mit den nicht-erfindungsgemäßen Speiserkappen auf Basis der Mischungen 2 und 4 besitzen.The prepared on the basis of mixtures 1, 2, 3 and 4 feeder caps were then with egg a standard alloy of type Al Si10Mg at a casting temperature of about 850 ° C poured. There were solidification curves included in the attached 1 and 2 are reproduced. 1 shows the solidification curves for the feeder caps based on the mixtures 1 and 2, 2 shows the solidification curves for the feeder caps based on mixtures 3 and 4. In both 1 and 2 It can be seen that the feeder caps based on the mixtures 1 and 3 according to the invention have a longer solidification time in comparison with the non-inventive feeder caps based on the mixtures 2 and 4.

Die durchgeführten Untersuchungen zeigen somit, dass die erfindungsgemäßen Speiserkappen gegenüber Speiserkappen, welche keine Glashohlkugeln umfassen, überlegen sind. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass auf Grund der Abwesenheit von Glashohlkugeln in den Mischungen 2 und 4 geringfügige Anpassungen in den Rezepturen hinsichtlich der Komponenten Phenolharz, Melamin und Wasser vorgenommen werden mussten, um stabile Speiserkappen herstellen zu können. Diese geringfügigen Abweichungen sind nicht verantwortlich für die unterschiedlichen Erstarrungszeiten nicht-erfindungsgemäßer und erfindungsgemäßer Speiserkappen.The conducted Investigations thus show that the feeder caps according to the invention across from Butler caps, which do not include glass bubbles, superior are. In this context, it should be noted that on the basis of the absence of glass bubbles in the mixtures 2 and 4 slight adjustments in the formulas regarding the components phenol resin, melamine and water had to be made to sturdy feeder caps to be able to produce. These minor ones Deviations are not responsible for the different solidification times non-inventive and Inventive feeder caps.

Claims

Insulating feeder for use in the foundry industry, comprising - ceramic hollow spheres, - glass hollow spheres with a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ , - hardened binder, - optionally fiber material.

A feeder according to claim 1, wherein the weight ratio of ceramic hollow spheres to glass hollow spheres having a bulk density of less than 0.3 g / cm ^{3 is} in the range of 1: 1 to 10: 1, preferably in the range of 2: 1 to 6: 1.

Feeder according to one of claims 1 or 2, wherein the total amount of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres in the range of 40 to 80 wt .-%, preferably in the range of 40 to 60 wt .-%, based on the total mass of the feeder.

Feeder according to one of the preceding claims, wherein the total amount of glass hollow spheres and ceramic hollow spheres the feeder in the range of 40 to 60 wt .-% and the amount of cured binder in the range of 15 to 35 wt .-%, based on the total mass of the feeder.

Feeder according to one of the preceding claims, wherein the feeder cap organic fiber material and / or no inorganic Fiber materials includes.

Feeder according to one of the preceding claims, wherein the cured one Binder the curing product a binder which is selected from the group consisting made of: Duroplastbildner, silicate, starch, preferably from the group consisting of: Resitbildner, nanocomposite binder (preparation of partially hydrolyzed Kieselsäureestern and silanes), water glass, starch.

A feeder according to any one of the preceding claims, additionally comprising one or more other filling materials, selected from the group consisting of: biogenic silica (e.g., rice husk ash), Kaolin, sand, chamotte and coke.

A feeder according to any one of the preceding claims, wherein the ceramic hollow spheres have a bulk density of less than 0.5 g / cm ³ .

Process for producing a feeder according to one of Claims 1 to 8, comprising the following steps: mixing ceramic hollow spheres, hollow glass spheres having a bulk density of less than 0.3 g / cm ³ , binder, water and optionally fibrous material and / or other filling material, - forming the mixture into a feeder, - curing the shaped feeder.

The method of claim 9, wherein the step of Forming by the slurry process or the green state process takes place.