BR112019013763B1 - Composição de revestimento, uso de uma composição de revestimento, processo para produzir um molde ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água ou um macho ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água, molde ligado com silicato de sódio revestido ou macho ligado com silicato de sódio, molde revestido ou macho revestido e kit - Google Patents

Abstract

Descreve-se uma composição de revestimento para uso na fundição, em particular compreendendo dióxido de silício (SiO2) amorfo particulado e uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, e também elementos de moldagem de fundição ligados com silicato de sódio revestidos, especialmente moldes de fundição ligados com silicato de sódio e/ou núcleos de fundição, cada um deles compreendendo uma composição de revestimento da invenção. A invenção descreve ainda o uso de uma composição de revestimento da invenção para produzir um revestimento sobre um elemento de moldagem de fundição ligado com silicato de sódio e um método para produzir um elemento de moldagem (molde ou núcleo) de fundição ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água. Especifica-se também um kit cujo conteúdo inclui uma composição de revestimento da invenção.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma composição de revestimento para uso na fundição, em particular compreendendo dióxido de silício (SiO2) amorfo particulado e uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, preferivelmente de no máximo 4; e também a elementos de moldagem de fundição ligados com silicato de sódio revestidos, especialmente moldes de fundição ligados com silicato de sódio revestidos e/ou machos de fundição compreendendo uma composição de revestimento da invenção. A invenção refere-se ainda ao uso de uma composição de revestimento da invenção para produzir um revestimento sobre um elemento de moldagem de fundição ligado com silicato de sódio e a um método para produzir um elemento de moldagem de fundição (molde ou macho) ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água. A invenção refere-se também a um kit cujo conteúdo inclui uma composição de revestimento da invenção. Define-se a invenção nas reivindicações anexas.

[0002] Fundir em um molde descartável é um método difundido para produzir componente de forma quase líquida, particularmente em fundição de metal. Após a fundição, destrói-se o molde e se remove a peça fundida. Os moldes são negativos: eles contêm a cavidade na qual a fundição deve ocorrer, produzindo a peça cuja fabricação é pretendida. Os contornos internos da futura fundição podem ser formados por machos. Na produção do molde, a cavidade pode ser moldada no material de moldagem por meio de um modelo do molde a ser fabricado. De modo geral, os machos são moldados em uma caixa central separada.

[0003] Materiais-base de moldes usados para moldes de fundição (para os propósitos da presente invenção também chamados de “moldes”) e machos de fundição (para os propósitos da presente invenção também chamados de “machos”) são predominantemente materiais refratários granulares tal como areia de sílica classificada que foi lavada. Outros materiais-base de molde apropriados conhecidos per se são, por exemplo, areias de zircônio, areias de cromita, chamote, areias de olivina, areias contendo feldspato e areias de andalusita. Um material-base de molde pode ser também uma mistura de diferentes materiais-base de moldes dentre aqueles declarados ou de outros materiais-base de moldes preferidos. O material-base de molde refratário está preferivelmente numa forma de fluxo livre, permitindo que seja introduzido numa cavidade apropriada e compactado nela. O material-base de molde ou a mistura de materiais de moldagem apropriados (material de moldagem) é compactado a fim de aumentar a resistência do molde de fundição. Para produzir moldes de fundição, os materiais-base de molde são ligados usando ligantes de materiais de moldagem orgânicos ou inorgânicos (ligantes). O ligante de materiais de moldagem gera uma forte coesão entre as partículas do material de moldagem provendo o molde de fundição com a estabilidade mecânica requerida. A produção de moldes e machos em prática industrial ocorre geralmente e vantajosamente em máquinas de descarga ou máquinas de moldagem, nas quais os constituintes particulados são compactados e o ligante é curado; isto também é verdade para os moldes e machos usados no contexto da presente invenção.

[0004] Moldes de fundição podem ser produzidos usando ligantes de materiais de moldagem orgânicos ou inorgânicos, a cura dos quais pode ocorrer, respectivamente, por meio de processos a frio ou a quente. Processos a frio tais como referidos pelos especialistas são aqueles realizados substancialmente à temperatura ambiente sem aquecimento do molde de fundição. Neste caso, a cura ocorre usualmente por uma reação química que inicia, por exemplo, pela passagem de um catalisador gasoso, após moldagem, através da mistura de materiais de moldagem a ser curada, esta mistura compreendendo o material-base de molde e o ligante de material de moldagem. No caso de processos a quente, a mistura de materiais de moldagem após a moldagem é aquecida até uma temperatura suficientemente elevada para expulsar, por exemplo, o solvente presente no ligante de materiais de moldagem, e/ou para iniciar uma reação química que cura o ligante de material de moldagem, por exemplo, por reticulação.

[0005] Uma característica comum a todos os ligantes de materiais de moldagem orgânicos, independentemente de seu mecanismo de cura, é que quando o metal líquido é introduzido no molde de fundição, eles sofrem decomposição térmica e, ao fazê-lo, pode liberar poluentes tais como, por exemplo, benzeno, tolueno, xilenos, fenol, formaldeído, e outros produtos de termólise e/ou craqueamento, alguns dos quais não são identificados. Embora várias medidas tenham trazido sucesso na minimização dessas emissões, elas não podem, no entanto, ser completamente evitadas no momento, no caso de ligantes orgânicos para materiais de moldagem.

[0006] A fim de minimizar ou impedir a emissão de produtos de decomposição durante o procedimento de fundição, os ligantes de materiais de moldagem a serem usados baseiam-se em materiais inorgânicos e contêm no máximo uma fração muito baixa de compostos orgânicos. Sistemas de ligantes de materiais de moldagem deste tipo já são conhecidos há um tempo considerável a partir, por exemplo, dos documentos GB 782205 A, US 6972059 B1, US 5582232 A, US 5474606 A, e US 7022178.

[0007] O termo “ligante de material de moldagem inorgânico” refere-se abaixo a um ligante de material de moldagem que consiste muito predominantemente, preferivelmente até um nível superior a 95% em peso, mais preferivelmente mais que 99% em peso e muito preferivelmente completamente de água e materiais inorgânicos, de modo que a fração de compostos orgânicos num ligante de material de moldagem inorgânico deste tipo seja preferivelmente menor que 5% em peso, mais preferivelmente menor que 1% em peso e muito preferivelmente 0% em peso.

[0008] A expressão “ligado inorganicamente” no contexto do presente texto significa que um molde ou um macho foi ligado com um ligante de material de moldagem inorgânico (tal como definido acima).

[0009] Um constituinte particularmente importante de ligantes de materiais de moldagem inorgânicos é um silicato de metal alcalino. Silicato de metal alcalino refere-se a vítreos, em outras palavras silicatos de sódio, lítio e potássio solúveis em água amorfos que foram solidificados de um fundido, a misturas dos mesmos e também às soluções aquosas correspondentes. O termo “silicato de metal alcalino” abaixo refere-se àqueles silicatos de sódio, lítio e potássio solúveis em água amorfos e/ou suas soluções aquosas e/ou mistura dos silicatos supramencionados e/ou suas soluções que têm em cada caso um módulo molar (razão molar) de SiO2 para M2O na faixa de 1,6 a 4,0, preferivelmente na faixa de 1,8 a 2,5, onde M2O indica a quantidade total de óxido de lítio, óxido de sódio e óxido de potássio. A expressão “ligado com silicato de sódio” significa que um elemento de moldagem de fundição, mais particularmente um molde ou um macho, foi produzido ou é produzível usando um ligante de material de moldagem que compreende silicato de sódio ou consiste de silicato de sódio. No pedido de patente US 7770629 B2, por exemplo, propõe-se uma mistura de materiais de moldagem que assim como um material-base de molde refratário compreende um ligante de material de moldagem a base de silicato de sódio e um óxido metálico particulado, o óxido metálico particulado usado sendo preferivelmente sílica precipitada ou sílica coloidal pirogenada.

[0010] No entanto, em comparação com ligantes de materiais de moldagem orgânicos, os ligantes de materiais de moldagem inorgânicos também têm desvantagens. Por exemplo, moldes ou machos de fundição produzidos usando ligantes de materiais de moldagem inorgânicos possuem uma estabilidade comparativamente baixa ou inferior em relação à umidade atmosférica e/ou em relação à água ou umidade aquosa. Por conseguinte, não é possível seguramente, por exemplo, que tais moldes ou machos de fundição sejam armazenados durante um período de tempo prolongado, como é usual com ligantes de materiais de moldagem orgânicos.

[0011] Particularmente no contexto de fundição de ferro e aço, as superfícies de elementos de moldagem de fundição, mais particularmente moldes e machos, são habitualmente revestidos com um revestimento chamado “revestimento refratário”, especialmente aquelas superfícies que entram em contato com metal fundido. Revestimentos refratários aqui forma uma camada limite ou camada de barreira entre molde/macho e metal, para os propósitos, entre outros, de supressão controlada de mecanismos de defeito nesses pontos, ou para a utilização de efeitos metalúrgicos. De modo geral, os revestimentos refratários na tecnologia de fundição pretendem, em particular, cumprir as seguintes funções conhecidas do especialista: melhorar a lisura da superfície da fundição; maximizar separação de metal líquido e molde ou macho; impedir reações químicas entre constituintes de molde/macho e fundido, facilitando assim a separação entre molde/macho e peça de fundição; e/ou impedir defeitos superficiais na peça fundida, tais como bolhas de gás, penetrações, lampejo e/ou escamas.

[0012] As funções acima mencionadas e também, quando apropriado, outras funções são geralmente estabelecidas e otimizadas, e/ou adaptadas à finalidade específica pretendida, por meio da composição precisa do revestimento refratário ou da composição de revestimento a ser aplicada ao molde ou ao macho.

[0013] Composições para uso na fundição compreendem ou são compostas usualmente dos seguintes componentes: (i) um ou mais refratários particulados finos, isto é, materiais inorgânicos muito refratários ou refratários finamente particulados, (ii) um líquido transportador compreendendo um ou mais compostos (água, álcoois, etc.) e (iii) como constituintes adicionais, por exemplo, um ou mais ligantes de revestimentos refratários (doravante também chamados apenas de “ligantes”) e/ou biocidas e/ou agentes umectantes e/ou aditivos reológicos. Consequentemente, composições de revestimento prontas para uso como revestimento de moldes e machos são usualmente suspensões de materiais inorgânicos muito refratários ou refratários finamente particulados (refratários) num fluido transportador, por exemplo, num líquido transportador aquoso (isto é, contendo água) ou um líquido transportador não aquoso (isto é, sem água); para detalhes em relação ao líquido transportador, veja mais adiante.

[0014] Aplica-se o revestimento refratário ou a composição de revestimento no contorno interno do molde ou do macho de fundição por meio de um processo de aplicação apropriado, tal como aspersão, imersão, revestimento de fluxo ou espalhamento, por exemplo, e depois secado para dar um revestimento com base em um revestimento refratário ou película de revestimento refratário. O revestimento com base em um revestimento refratário pode ser secado por fornecimento de calor ou energia radiante, tal como por radiação de micro-ondas, por exemplo, ou por secagem em ar ambiente. No caso de composições de revestimento que incluem compostos combustíveis no líquido transportador, a secagem pode ocorrer também pela queima destes compostos.

[0015] Usa-se o termo “refratário” no presente texto e em consonância com a compreensão usual de um especialista para referir a composições, materiais e minerais que são capazes de suportar, pelo menos por um curto período de tempo, a exposição à temperatura envolvida na fundição ou na solidificação de fundido de ferro, usualmente ferro fundido.Composições, materiais e minerais referidos como “muito refratários são aqueles que são capazes de suportar brevemente o calor de fusão de um fundido de aço. As temperaturas que podem surgir durante fundição de fundidos de aço são usualmente maiores que as temperaturas que podem surgir durante a fundição de ferro ou ferro fundido. Composições, materiais e minerais refratários (refratários) e composições, materiais e minerais muito refratários são conhecidos do especialista, a partir de, por exemplo, DIN 51060:2000-06.

[0016] Refratários usados em composições de revestimento são habitualmente óxidos minerais, silicatos ou minerais de argilas. Exemplos de refratários também apropriados no contexto da presente invenção são quartzo (dióxido de silício), óxido de alumínio, dióxido de zircônio, silicatos de alumínio, filossilicatos, silicatos de zircônio, olivina, talco, mica, grafite, coque, feldspato, diatomita, caulins, caulins calcinados, meta-caulinita, óxido de ferro, cromita e bauxita, que podem ser usados individualmente ou em quaisquer combinações desejadas. O refratário serve, entre outras coisas, para vedar os poros num macho ou molde de fundição com respeito à penetração de metal líquido. Além disso, o refratário produz um isolamento térmico entre o molde ou macho de fundição e o metal líquido. Usualmente, provê-se o refratário em forma de pó. Salvo indicação em contrário, os refratários em pó, nesse caso, têm um tamanho médio de partícula (preferivelmente medido por espalhamento de luz de acordo com ISO 13320:2009-10) na faixa de 0,1 a 500 μ m, preferivelmente na faixa de 1 a 200 μ m. São refratários particularmente apropriados os materiais que têm pontos de fusão que se situam pelo menos 200 °C acima da temperatura do fundido metálico particular usado e/ou que não entram em nenhuma reação com o fundido metálico.

[0017] Habitualmente, os refratários estão dispersos num líquido transportador. O líquido transportador é um constituinte ou o constituinte de uma composição de revestimento que, preferivelmente, está em forma líquida em condições-padrão (20 °C e 1013,25 hPa) ou é vaporizável a 160 °C e pressão-padrão (1013,25 hPa). Líquidos transportadores preferidos, que também são apropriados no contexto da presente invenção, são selecionados do grupo consistindo de água e líquidos transportadores orgânicos e, também, misturas dos mesmos e/ou com constituintes adicionais. Líquidos transportadores orgânicos apropriados são preferivelmente álcoois, incluindo poliálcoois e poliéteres álcoois. São álcoois preferidos: etanol, n-propanol, isopropanol (2- propanol), n-butanol, e glicol. Água e misturas aquosas (incluindo soluções aquosas) são frequentemente preferidas como líquido transportador.

[0018] O propósito principal de ligantes de revestimentos refratários é fixar os refratários presentes numa composição de revestimento no material de moldagem. Exemplos de ligantes que também são apropriados no contexto da presente invenção são resinas sintéticas (polímeros orgânicos) ou dispersões de resinas sintéticas, tais como poli(álcoois vinílicos), poliacrilatos, poli(acetatos de vinila) e/ou copolímeros correspondentes dos polímeros supramencionados. Prefere-se os poli(álcoois vinílicos). São também apropriados como ligantes as resinas naturais, dextrinas, amidos e peptídeos.

[0019] Os biocidas impedem infestação bacteriana. São exemplos de biocidas também apropriados no contexto da presente invenção: formaldeído, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona (MIT), 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona (CIT) e 1,2- benzisotiazolin-3-ona (BIT). Os biocidas, preferivelmente os biocidas individuais indicados, são utilizados habitualmente numa quantidade total de 10 a 1000 ppm, preferivelmente numa quantidade de 50 a 500 ppm, baseado em cada caso na massa total da composição de revestimento pronta para uso (que é pretendida para aplicação direta num molde ou macho de fundição).

[0020] Usam-se aditivos reológicos (padronizadores) a fim de ajustar a fluidez de revestimento refratário desejada para processar. São padronizadores inorgânicos também apropriados no contexto da presente invenção, por exemplo: argilas dilatáveis, tal como bentonita de sódio ou atapulgita (paligorsquita), por exemplo. Exemplos de padronizadores orgânicos também apropriados no contexto da presente invenção incluem polímeros dilatáveis tais como derivados de celulose, mais particularmente carboximetil-, metil-, etil-, hidroxietil- e hidroxipropil-celulose, mucilagens de plantas, polivinilpirrolidona, pectina, gelatina, ágar, polipeptídeos e/ou alginatos. Os aditivos reológicos ou padronizadores supramencionados são ingredientes preferidos da composição de revestimento da invenção.

[0021] Além disso, particularmente no caso de composições de revestimento que são aquosas (isto é, que compreendem água como líquido transportador ou como um constituinte do líquido transportador) é possível usar agentes umectantes a fim de atingir umedecimento mais eficaz do material de moldagem. O especialista está ciente da existência de agentes umectantes iônicos e não iônicos. Por exemplo, são agentes umectantes usados os sulfossuccinatos de dioctila, e os agentes umectantes não iônicos usados são, por exemplo, alcinodióis e alcinodióis etoxilados. Os agentes umectantes supramencionados também são ingredientes preferidos da composição de revestimento aquosa da invenção.

[0022] Uma composição de revestimento pode compreender ainda antiespumantes, pigmentos e/ou corantes. Os antiespumantes usados podem ser, por exemplo, óleo de silicone ou óleo mineral. São exemplos de pigmentos óxido de ferro vermelho e amarelo e também grafite. Exemplos de corantes são corantes comerciais conhecidos dos especialistas. Os antiespumantes, pigmentos e/ou corantes supramencionados também são ingredientes preferidos da composição de revestimento da invenção.

[0023] Para poder atender às crescentes exigências na área de proteção ambiental e de emissões, os ligantes de materiais de moldagem inorgânicos, especialmente ligantes de materiais de moldagem contendo silicato de sódio, devem futuramente ganhar importância para a fabricação de moldes e machos no setor da fundição de ferro e aço também. Para atingir a qualidade de fundição desejada ou necessária, é usualmente necessário ou vantajoso, tal como indicado acima, revestir moldes e machos ligados inorganicamente com um revestimento refratário. Portanto, no interesse da proteção ambiental de das emissões, logicamente também vale a pena selecionar o revestimento refratário para evitar o uso de líquidos transportadores orgânicos e empregar, preferivelmente, revestimentos refratários à base de água, ou seja, revestimentos refratários com água como o único transportador líquido ou como pelo menos a fração predominante do líquido transportador.

[0024] No entanto, como indicado acima, elementos de moldagem de fundição, especialmente moldes e machos, que foram produzidos usando ligantes de materiais de moldagem inorgânicos, mais particularmente usando ligantes de materiais de moldagem contendo silicato de sódio, possuem uma baixa estabilidade em relação a exposição à agua ou umidade aquosa. A água presente nas composições de revestimento a base de água pode, portanto, danificar os moldes e machos ligados inorganicamente que são tratados (revestidos) com eles. Como resultado, em particular, a resistência dos moldes e machos assim revestidos pode diminuir prejudicialmente. Este problema particular que é conhecido na tecnologia de fundição (por exemplo, WO 00/05010A1) tem sido até agora combatido apenas inadequadamente com os meios existentes utilizados, incluindo, por exemplo, a cura particularmente intensiva dos moldes e machos, processos dispendiosos e inconvenientes para a secagem do revestimento refratário aplicado, ou a adaptação da mistura de materiais de moldagem.

[0025] O documento WO 00/05010 especifica como é possível para um revestimento baseado em água ser aplicado em particular a moldes e machos que foram gaseificados com dióxido de carbono e ligados com silicato de sódio quando a composição de revestimento empregada compreende um adjuvante específico solúvel em água ou miscível com água.

[0026] O documento WO 2013/044904 A1 especifica a possibilidade, através da combinação de determinadas argilas como ingredientes de um revestimento refratário contendo água, para produzir revestimentos refratários tendo um teor de sólidos excepcionalmente alto, mas uma viscosidade, no entanto, que é comparável com aquela de revestimentos refratários comerciais prontos para uso, permitindo aparentemente uma melhoria na qualidade dos machos e moldes ligados com ligantes de materiais de moldagem inorgânicos e revestidos com estes revestimentos refratários.

[0027] Os documentos DE 10 2011 115 025 A1 e WO 2013/050022 A2 especificam o melhoramento em qualidade dos moldes e machos inorgânicos revestidos quando se mistura uma composição de revestimento aquosa com determinados sais numa determinada faixa de concentração, e particularmente o aparente aumento da estabilidade de armazenamento dos referidos moldes e machos. Os sais em questão são sais de magnésio e/ou manganês, especialmente seus sulfatos e cloretos.

[0028] Os documentos DE 10 2011 115 024 A1 e WO 2013/050023 A2 indicam que quando se adicionam determinados aditivos numa composição de revestimento aquosa a qualidade dos moldes e machos inorgânicos revestidos é aparentemente melhorada, e particularmente sua estabilidade de armazenamento aumentada. Usados como um constituinte de aditivo da composição de revestimento são ésteres de ácido fórmico (ácido metanoico), e o comprimento de cadeia do álcool ou da mistura de álcoois usada na esterificação é em particular em média menos que seis e mais preferivelmente menos que três átomos de carbono.

[0029] O documento DE 10 2006 040 385 A1 divulga camadas de liberação de molde BN de temperatura estável baseadas em ligantes cerâmicos e vítreos; no entanto, o documento não divulga o uso para moldes e machos ligados inorganicamente (baseado em materiais-base de moldes particulados correspondentes) para uso na fundição.

[0030] Para a aplicação prioritária do presente pedido, o Instituto Alemão de Marcas e Patentes pesquisou a seguinte técnica anterior: DE 10 2006 040 385 A1, WO 00/05 010 A1, e DE 10 2011 115 024 A1.

[0031] No entanto, como nossas próprias investigações mostraram os problemas identificados acima ainda existem em uma extensão relevante, mesmo no caso de um procedimento de acordo com a técnica anterior.

[0032] Portanto, a partir do estado da técnica existe uma necessidade de composições de revestimento adicionalmente melhoradas para uso na fundição que se destinam a ter ou permitir uma ou mais, de preferência todas, as seguintes propriedades vantajosas: a resistência dos moldes e/ou machos produzidos com elas deve aumentar em relação aos moldes e machos revestidos com composições de revestimento ou revestimentos refratários contendo água conhecidos, especialmente onde os moldes e machos foram produzidos com ligantes de materiais de moldagem inorgânicos, mais particularmente com ligantes de materiais de moldagem contendo silicato de sódio; a estabilidade de armazenamento e também a resistência à umidade atmosférica dos moldes e/ou machos revestidos produzidos com elas serão aumentados em relação a moldes e/ou machos revestidos com composições de revestimento ou revestimentos refratários contendo água conhecidos; a estabilidade de armazenamento da própria composição de revestimento não será significativamente prejudicada ou mesmo ser aumentada em relação a composições de revestimento contendo água conhecidas; a aplicação da composição de revestimento em moldes e/ou machos quentes (isto é, em particular, naqueles moldes e/ou machos que têm temperaturas maiores que 50 °C, preferivelmente temperaturas na faixa de 50 a 100 °C) deve ser possível ou pelo menos melhorada; os moldes e machos revestidos produzidos com elas são capazes de uma qualidade de fundição elevada, preferivelmente livre de defeitos, mais preferivelmente uma qualidade de fundição livre de defeitos e/ou uma lisura da superfície da peça fundida; o uso de elementos de moldagem de fundição ligados inorganicamente, especialmente ligados com silicato de sódio, especialmente moldes e/ou machos, se tornará possível também para a fundição de ferro e/ou aço, ou a possibilidade de uso para estes propósitos será estendida.

[0033] De modo geral, é um objetivo da presente invenção especificar uma composição de revestimento para uso na fundição que possui ou permite uma ou mais ou todas as propriedades acima referidas.

[0034] É um objetivo principal da presente invenção aqui desenvolver uma composição de revestimento para uso na fundição que possa ser usada em elementos de moldagem de fundição, especialmente elementos de moldagem de fundição ligados inorganicamente, mais particularmente ligados com silicato de sódio, preferivelmente moldes e/ou machos, sem afetar adversamente suas propriedades, em particular suas resistências.

[0035] Um objetivo adicional da presente invenção é prover elementos de moldagem de fundição ligados inorganicamente, especialmente moldes de fundição e/ou machos de fundição, que compreendem em cada caso uma composição de revestimento para ser especificada de acordo com a invenção.

[0036] Um objetivo adicional da presente invenção é prover um processo correspondente para produzir um elemento de moldagem de fundição ligado inorganicamente revestido com um revestimento refratário contendo água.

[0037] Além disso, um objetivo da presente invenção é prover um kit cujo conteúdo inclui uma composição de revestimento especificada de acordo com a invenção.

[0038] A invenção é mais rigorosamente definida ou descrita nas reivindicações anexas, incluindo combinações particularmente preferidas de parâmetros, propriedades e constituintes preferidos da invenção. A seguir, descreve-se com mais precisão incorporações específicas e/ou preferidas da invenção. Salvo se indicado ao contrário, aspectos ou incorporações preferidas da invenção podem ser combinados com outros aspectos ou incorporações da invenção, em particular com outros aspectos ou incorporações preferidas. A combinação de aspectos ou incorporações respectivamente preferidas com uma outra produz novamente em cada caso aspectos ou incorporações preferidas da invenção. Incorporações, aspectos ou propriedades descritas, ou descritas como preferidas, em conexão com a presente invenção para a composição de revestimento da invenção são em cada caso também válidas correspondentemente ou no mesmo sentido para os usos das mesmas de acordo com a invenção, para processos da invenção, para moldes ou machos revestidos da invenção, e para kits da invenção.

[0039] Quando as composições de revestimento da invenção, usos de acordo com a invenção, processos da invenção, moldes e machos revestidos da invenção, e kits da invenção que “compreendem” ou “contêm” incorporações, constituintes e características mais intimamente identificados são descritas abaixo, a intenção é que a variante correspondente, para ser entendida numa abrangência mais estreita, das referidas composições de revestimento, usos, processos, moldes e machos revestidos, ou kits seja em cada caso também destinada a ser divulgada, a dita variante “consistindo” destas incorporações, constituintes ou características definidas mais de perto em cada caso.

[0040] De acordo com a invenção o objetivo principal e aspectos adicionais indicados acima do objetivo geral são atingidos por meio de uma composição de revestimento compreendendo (a) uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, preferivelmente de no máximo 4, (b) dióxido de silício amorfo particulado, e (c) um ou mais refratários adicionais, para produzir um revestimento em um molde ligado com silicato de sódio ou um macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição. Atinge-se também o objetivo principal pelo uso correspondente da composição de revestimento para produzir um revestimento num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição.

[0041] Sem qualquer garantia de exatidão, pensa-se que quando a composição aquosa de revestimento é usada em conformidade, enquanto a fração aquosa da composição de revestimento significa que as estruturas de ligação na estrutura de silicato de metal alcalino de um elemento de moldagem de fundição revestido ligado com silicato de sódio (molde ou macho) é atacado, uma reação química adicional, tal como uma reação ácido-base, na presença do dióxido de silício amorfo particulado, resulta em enfraquecimento resultante da estrutura de ligação que possivelmente está sendo temporariamente eliminada novamente, com o resultado final da resistência aumentada por parte de tais elementos de moldagem de fundição ligados por silicato de sódio, em comparação com a técnica anterior.

[0042] Para os propósitos da presente invenção, determina- se, em cada caso, o valor de pH numa composição de revestimento da invenção a partir da suspensão, preferivelmente pelo método padronizado DIN 19260:2012-10.

[0043] O termo “dióxido de silício amorfo particulado” refere-se no contexto da presente invenção a dióxido de silício sintético particulado, preferivelmente sílica precipitada e/ou sílica coloidal pirogenada. As sílicas coloidais pirogenadas são preferidas.

[0044] Para os propósitos de presente invenção em qualquer taxa, o dióxido de silício amorfo particulado (constituinte (b)) não conta como parte dos refratários “adicionais” do constituinte (c).

[0045] A sílica precipitada é conhecida per se, e pode ser obtida, por exemplo, por um modo conhecido per se por reação de uma solução aquosa de silicato de metal alcalino com ácidos minerais: o precipitado resultante é subsequentemente separado, secado e, onde apropriado, moído. Do mesmo modo, as sílicas coloidais pirogenadas são conhecidas per se, e podem ser obtidas preferivelmente de maneira conhecida per se em temperaturas elevadas por coagulação da fase gasosa. A sílica coloidal pirogenada pode ser produzida, por exemplo, por hidrólise por chama de tetracloreto de silício ou, para os propósitos da presente invenção, preferivelmente num forno de arco voltaico por redução de areia de sílica com coque ou antracita para formar monóxido de silício gasoso, com subsequente oxidação para formar dióxido de silício. Uma forma preferida adicional de dióxido de silício particulado amorfo de acordo com a invenção é obtida durante a produção de dióxido de zircônio. Uma possibilidade adicional, conhecida per se, para a produção de dióxido de silício amorfo particulado é a aspersão de um fundido de dióxido de silício: as partículas primárias de dióxido de silício amorfo neste caso não são formadas por uma operação de moagem (como em outros processos de produção preferidos também).

[0046] Após as operações de produção identificadas acima, as partículas primárias de dióxido de silício amorfo (“partículas primárias”) estão frequentemente em forma aglomerada, isto é, estão presentes como aglomerados de partículas primárias. Para os propósitos da presente invenção as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado preferivelmente (i) são esféricas e/ou possuem (ii) um D90 < 10 μ m, preferivelmente < 1 μ m, determinado por difração de laser. A forma de partícula das partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado é preferivelmente esférica. A forma esférica das partículas primárias pode ser observada, por exemplo, por meio de microscopia eletrônica de varredura. Preferivelmente, as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado são esféricas e possuem uma esfericidade maior ou igual a 0,9, determinada por avaliação de imagens microscópicas bidimensionais (preferivelmente microscopia eletrônica de varredura).

[0047] Como refratários (constituinte (c)) dá-se preferência para uma ou mais substâncias selecionadas do grupo consistindo de quartzo, óxido de alumínio, dióxido de zircônio, silicatos de alumínio, filossilicatos, silicatos de zircônio, olivina, talco, mica, grafite, coque, feldspato, diatomita, caulins, caulins calcinados, meta-caulinita, óxido de ferro e bauxita.

[0048] A composição de revestimento da invenção é particularmente apropriada para produzir um revestimento sobre um elemento de moldagem de fundição ligado por silicato de sódio, preferivelmente moldes ou machos ligados com silicato de sódio, que compreende pelo menos uma fração de dióxido de silício amorfo particulado.

[0049] Moldes e machos ligados por silicato de sódio, incluindo aqueles que compreendem dióxido de silício amorfo particulado (bem como materiais-base de molde granulares convencionais) e sua produção, são conhecidos per se, a partir, por exemplo, dos documentos WO 2006/024540 e WO 2009/056320. Os moldes e machos supramencionados que são conhecidos per se são apropriados para os propósitos da presente invenção.

[0050] Prefere-se uma composição de revestimento da invenção onde as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado (i) são esféricas e/ou (ii) possuem um D90 < 10 μ m, preferivelmente < 1 μ m, determinado por difração de laser. Preferivelmente, as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado (i) são esféricas e possuem uma esfericidade maior ou igual a 0,9 determinada por avaliação de imagens microscópicas bidimensionais. Sistemas de microscópio de luz ou eletrônico comerciais modernos permitem análise de imagem digital e, portanto, uma determinação conveniente da forma da partícula. Para estudos da esfericidade prefere-se análise de imagem digital.

[0051] Prefere-se uma composição de revestimento da invenção onde o constituinte (2) compreende uma ou mais substâncias selecionadas do grupo consistindo de quartzo, óxido de alumínio, dióxido de zircônio, silicatos de alumínio, filossilicatos, silicatos de zircônio, olivina, talco, mica, grafite, coque, feldspato, diatomita, caulins, caulins calcinados, meta-caulinita, óxido de ferro e bauxita e/ou o constituinte (a) compreende um ou mais ácidos, tendo preferivelmente um pKa < 5, mais preferivelmente tendo um pKa < 4, que são selecionados do grupo consistindo de ácidos inorgânicos e orgânicos, onde os ácidos inorgânicos são preferivelmente selecionados do grupo consistindo de ácidos mono, bi e tricarboxílicos que são sólidos a 25 °C e 0,1013 MPa (1013 mbar), mais preferivelmente ácido cítrico e ácido oxálico, e/ou onde os ácidos inorgânicos são preferivelmente selecionados do grupo consistindo de ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido fosfórico, e/ou compreendendo no ou como constituinte (b) dióxido de silício amorfo particulado que como um constituinte secundário compreende (i) dióxido de zircônio, (ii) carbono e/ou (iii) um ácido de Lewis, preferivelmente dióxido de zircônio, e/ou a fase aquosa (a) tem um pH de no máximo 4.

[0052] O “D90” das partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado designa sua distribuição de tamanho de partícula. Determina-se a distribuição de tamanho de partícula de maneira conhecida per se por difração de laser, preferivelmente pelo método padronizado de acordo com DIN ISO 13320:2009-10. Os valores D90 aqui determinados para a distribuição de frequência acumulada da função de distribuição de tamanho médio volumétrico indicam que 90% em volume das partículas primárias têm um tamanho de partículas menor ou igual ao valor especificado (por exemplo, 10 μ m). Os instrumentos apropriados para determinar a distribuição de tamanho de partícula são instrumentos de difração de laser conhecidos per se, do tipo “Mastersizer 3000” de Malvern, Reino Unido, por exemplo, preferivelmente do tipo “Coulter LS 230” de Beckman Coulter, EUA, a mensuração sendo executada preferivelmente por meio da tecnologia de “espalhamento diferencial de intensidade de polarização” (“PIDS”). Com a técnicas de difração de laser supramencionadas, sinais de luz espalhada são avaliados em cada caso preferivelmente de acordo com a teoria de Mie, que também leva em conta o comportamento de refração e absorção das partículas primárias.

[0053] Onde as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado estão presentes como aglomerados e/ou agregados e/ou como associações de uma pluralidade de partículas primárias, estas preferivelmente separadas brandamente por meios mecânicos ou de forma semelhante de uma maneira conhecida per se antes de se determinar a distribuição de tamanho de partícula das partículas primárias, de modo a descartar, na medida do possível, a distorção do resultado.

[0054] O termo “constituinte secundário” indica no contexto da presente invenção que o dióxido de silício amorfo particulado do constituinte (b) inclui tais constituintes secundários apenas em pequenas quantidades que podem originar-se, por exemplo, como impurezas ou aderências de produção a montante e/ou procedimentos de processamento do dióxido de silício amorfo particulado. Os ditos constituintes secundários estão preferivelmente presentes numa quantidade menor ou igual a 18% em peso (ou fração ponderal), mais preferivelmente numa quantidade menor ou igual a 12% em peso, muito preferivelmente numa quantidade menor ou igual a 8% em peso, baseada em cada caso na massa total do dióxido de silício amorfo particulado do constituinte (b).

[0055] Um dos constituintes secundários supramencionados no constituinte (b) pode ser um ácido de Lewis. No entanto, também é possível a inclusão de dois ou mais ácidos de Lewis e/ou misturas dos mesmos. No contexto da presente invenção, um “ácido de Lewis” é um ácido de acordo com a abordagem proposta por G.N. Lewis, através da qual um ácido é um aceitador de par de elétrons, isto é, uma molécula ou íons com configuração de gás nobre incompleta, que é capaz de aceitar um par eletrônico provido por uma base de Lewis e formar com a dita base um chamado aduto de Lewis. Um ácido de Lewis é eletrofílico, enquanto que uma base de Lewis é nucleofílica. Consequentemente, moléculas e íons que de acordo com as noções convencionais não são ácidos também podem ser interpretados como ácidos.

[0056] Além disso, dá-se preferência a uma composição de revestimento da invenção ou a composição de revestimento preferida da invenção compreendendo um ou mais ou todos os seguintes constituintes: um ou mais biocidas; um ou mais agentes umectantes; um ou mais aditivos reológicos; e um ou mais ligantes, preferivelmente poli(álcool vinílico).

[0057] Biocidas apropriados incluem biocidas usuais tais como microbicidas, especialmente bactericidas, algicidas e/ou fungicidas. Os biocidas indicados acima podem preferivelmente ser usados. Agentes umectantes apropriados são preferivelmente os agentes umectantes mencionados acima. Aditivos reológicos apropriados são preferivelmente os aditivos reológicos mencionados acima. Ligantes apropriados são preferivelmente os ligantes mencionados acima. O poli(álcool vinílico) é um ligante particularmente preferido.

[0058] Igualmente preferida é uma composição de revestimento da invenção ou composição de revestimento preferida da invenção onde a razão da massa total de ácidos inorgânicos e orgânicos na fase aquosa (a) para a massa total da composição de revestimento está na faixa de 0,1 a 10%, preferivelmente na faixa de 1 a 5%, preferivelmente na faixa de 2,5 a 3,5%, e/ou onde a razão da massa de água para a massa total da fase aquosa do constituinte (a) é maior que 50%, preferivelmente maior que 70%, mais preferivelmente maior que 90%, e/ou onde a composição de revestimento possui um teor de sólidos menor que 80% em peso, preferivelmente menor que 45% em peso, baseado na massa total da composição de revestimento, e/ou onde a composição de revestimento possui uma fração de dióxido de silício amorfo particulado de constituinte (b) na faixa de 1 a 30% em peso, preferivelmente de 5 a 20% em peso, mais preferivelmente de 8 a 17% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento, e/ou onde a composição de revestimento possui uma fração total de dióxido de silício amorfo particulado de constituinte (b) e de refratários adicionais de constituinte (c) na faixa de 25% em peso a 80% em peso, preferivelmente de 30 a 60% em peso, mais preferivelmente de 45 a 55% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento.

[0059] No contexto da presente invenção determina-se o teor de sólidos em composições de revestimento da invenção preferivelmente em cada caso de acordo com folha de dados P79 de Verein Deutscher Gieβereifachleute na versão de março de 1976, seção 6.

[0060] A composição de revestimento da invenção ou para uso de acordo com a invenção está preferivelmente pronta para uso, significando que ela se destina a aplicação imediata a um molde de fundição ou a um macho. Alternativamente, a composição de revestimento da invenção ou para uso de acordo com a invenção pode tomar a forma de um concentrado, que no caso destina-se a diluição, em particular por adição de água ou de uma mistura aquosa, antes de ser aplicada num molde de fundição ou num macho. Isto se aplica a todas as incorporações da presente invenção salvo se indicado ou especificado ao contrário. Em cada caso individual o especialista decide se uma composição de revestimento está pronta para uso ou se deve ser adicionalmente diluída.

[0061] Uma incorporação preferida adicional é uma composição de revestimento da invenção ou uma composição de revestimento preferida da invenção compreendendo um ou mais ligantes, compreendendo preferivelmente poli(álcool vinílico), numa quantidade total menor ou igual a 2% em peso, preferivelmente numa quantidade na faixa de 0,05 a 0,80% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento.

[0062] A composição de revestimento da invenção ou para uso de acordo com a invenção está preferivelmente pronta para uso, significando que ela se destina a aplicação imediata a um molde de fundição ou a um macho. Alternativamente, a composição de revestimento da invenção ou para uso de acordo com a invenção pode tomar a forma de um concentrado, que no caso destina-se a diluição, em particular por adição de água ou de uma mistura aquosa, antes de ser aplicada num molde de fundição ou num macho. Isto se aplica a todas as incorporações da presente invenção salvo se indicado ou especificado ao contrário. Em cada caso individual o especialista decide se uma composição de revestimento está pronta para uso ou se deve ser adicionalmente diluída.

[0063] Um objetivo adicional da presente invenção é o uso de uma composição de revestimento da invenção descrita acima, incluindo suas incorporações especificadas como sendo preferidas, para produzir um revestimento sobre um molde ligado com silicato de sódio ou macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição.

[0064] Todos os aspectos indicados para a composição de revestimento da invenção, especialmente as características preferidas e combinações de características da mesma, também são aplicáveis mutatis mutandis ao uso (ou a todos os usos) de acordo com a invenção da composição de revestimento da invenção.

[0065] Numa incorporação preferida deste uso de acordo com a invenção, produz-se o revestimento sobre o molde ligado com silicato de sódio ou sobre o macho ligado com silicato de sódio por um processo de aplicação selecionado do grupo consistindo de aspersão, imersão, aplicação por escorrimento e espalhamento, preferivelmente imersão.

[0066] Igualmente preferido é um uso especificado acima de acordo com a invenção ou um uso preferido de acordo com a invenção onde o molde ligado com silicato de sódio e/ou onde o macho ligado com silicato de sódio compreende dióxido de silício amorfo particulado (preferivelmente também, por exemplo, como um ou mais materiais-base de moldes convencionais) e/ou onde a composição de revestimento é aplicada num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio para uso na fundição de ferro ou aço e/ou onde a composição de revestimento é aplicada num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio para uso na fundição de um fundido metálico com uma temperatura maior que 900 °C, preferivelmente maior que 1250 °C, preferivelmente para uso na fundição de um fundido metálico compreendendo ferro e/ou aço, e/ou onde a composição de revestimento é aplicada num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio numa temperatura de macho ligado com silicato de sódio ou de molde ligado com silicato de sódio maior que 50 °C, preferivelmente maior que 70 °C, mais preferivelmente numa temperatura menor que 100 °C. Surpreendentemente, nestas condições o molde resultante ou o macho resultante que se forma ou que permanece nestas condições pode ser usado para subsequentes etapas de processamento e/ou usinagem.

[0067] A presente invenção tem como objetivo adicional o uso de dióxido de silício amorfo particulado numa composição de revestimento, preferivelmente numa composição de revestimento divulgada acima de acordo com a invenção ou preferida de acordo com a invenção, compreendendo (a) uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, preferivelmente de no máximo 4, e (c) um ou mais refratários adicionais, para aumentar a estabilidade de armazenamento da composição de revestimento.

[0068] Um objetivo da invenção é igualmente o uso de dióxido de silício amorfo particulado numa composição de revestimento, preferivelmente numa composição de revestimento divulgada acima de acordo com a invenção ou preferida de acordo com a invenção, compreendendo (a) uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, preferivelmente de no máximo 4, e (c) um ou mais refratários adicionais, como meio para reduzir o efeito prejudicial, devido ao revestimento com revestimento refratário contendo água, sobre a resistência à flexão de um macho ligado com silicato de sódio ou de um molde ligado com silicato de sódio. Preferivelmente, o macho ligado com silicato de sódio ou o molde ligado com silicato de sódio compreende dióxido de silício amorfo particulado.

[0069] No contexto da presente invenção, uma “elevada resistência à flexão” significa uma resistência à flexão na parte de um elemento de moldagem de fundição, preferivelmente um macho ou um molde, que permita que o elemento de moldagem de fundição seja manuseado praticamente sem quebrar o dito elemento.

[0070] Um objetivo adicional da invenção é também um processo para produzir um molde ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água, preferivelmente tal molde tendo uma elevada resistência à flexão, ou um macho ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água, preferivelmente tal macho tendo uma elevada resistência à flexão, para uso na fundição, compreendendo as seguintes etapas: (1) prover ou produzir uma composição de revestimento tal como divulgada acima de acordo com a invenção e/ou como preferida de acordo com a invenção, (2) prover ou produzir um molde ligado com silicato de sódio não revestido ou um macho ligado com silicato de sódio não revestido, e (3) aplicar a composição de revestimento provida ou produzida da etapa (1) no molde provido ou produzido ou no macho provido ou produzido.

[0071] Dá-se preferência a um processo da invenção onde o molde não revestido provido ou produzido ou o macho não revestido provido ou produzido compreende dióxido de silício amorfo particulado, e/ou onde o molde ligado com silicato de sódio não revestido ou o macho ligado com silicato de sódio não revestido é produzido na etapa (2) curando uma mistura de materiais de moldagem provida ou produzida gaseificando com dióxido de carbono, misturando ésteres ou fosfatos ou gaseificando com ar quente numa ferramenta aquecida.

[0072] Os processos especificados acima para curar uma mistura de materiais de moldagem provida ou produzida são conhecidos per se. Como fosfatos apropriados para a cura é possível, por exemplo, usar fosfato de alumínio.

[0073] A composição de revestimento produzida ou provida na etapa (1) do processo da invenção pode ser produzida por processos conhecidos per se. Por exemplo, água em quantidade adequada pode ser introduzida inicialmente e os constituintes adicionais para produzir a composição de revestimento podem ser adicionados depois, cada um numa quantidade desejada para esta carga inicial com agitação usando um agitador apropriado tal como um agitador de alto cisalhamento, como por exemplo, um agitador de rodas dentadas ou agitador de dissolução. Se necessário, os constituintes podem ser incorporados de modo convencional ou durante a adição. Assim, por exemplo, opcionalmente, um ou mais aditivos reológicos podem ser incorporados usando um agitador de alto cisalhamento, antes ou após adição à carga de água inicial e individualmente ou juntamente com um ou mais refratários. Se o um ou mais refratários não forem incorporados juntamente com quaisquer aditivos reológicos adicionados, eles poderão ser incorporados individualmente e adicionados à carga de água inicial. Depois disso, por exemplo, os constituintes adicionais da composição de revestimento podem ser adicionados à carga de água inicial - opcionalmente compreendendo aditivos reológicos e/ou refratários - em qualquer ordem e preferivelmente com agitação, preferivelmente usando um agitador de alto cisalhamento, como por exemplo, um ou mais ligantes de revestimento refratário, opcionalmente um ou mais biocidas, opcionalmente um ou mais agentes umectantes, opcionalmente um ou mais antiespumantes, opcionalmente um ou mais pigmentos e/ou opcionalmente um ou mais corantes.

[0074] A composição de revestimento produzida ou provida na etapa (1) do processo da invenção pode estar pronta para uso para aplicação em elementos de moldagem de fundição, portanto, estando presente, por exemplo, numa concentração apropriada para uso como um banho de imersão para moldes ou machos. Também é possível para a composição de revestimento supramencionada, também de modo convencional, ser primeiramente produzida como um concentrado, que apenas posteriormente, como por exemplo, apenas pouco antes do uso da composição de revestimento é diluída por meio, por exemplo, de uma adição adicional de água, até uma concentração (ou consistência) pronta para uso que é então apropriada para aplicação em moldes e/ou machos. Se quantidades ou condições forem indicadas no contexto da presente invenção com respeito à composição de revestimento da invenção ou composição de revestimento usada de acordo com a invenção, a composição de revestimento referida em cada caso estará pronta para uso (entendido como para aplicação imediata num molde ou macho de fundição) a menos que declarado expressamente em contrário. Em geral não é necessário misturar os constituintes individuais da composição de revestimento da invenção, somente imediatamente antes uma operação de revestimento como pretendida em moldes ou machos; em vez disso, a misturação pode ocorrer num estágio muito anterior, porque a estabilidade de armazenamento da composição de revestimento da invenção ou para uso de acordo com a invenção é elevada.

[0075] O molde não revestido, preferivelmente ligado com silicato de sódio, provido ou produzido ou o macho não revestido, preferivelmente ligado com silicato de sódio, provido ou produzido, na etapa (2) do processo da invenção pode ser produzido de maneira convencional, por exemplo, tal como descrito nos documentos WO 2006/024540 ou WO 2009/056320.

[0076] A aplicação na etapa (3) da composição de revestimento provida ou produzida na etapa (1) no molde provido ou produzido ou no macho provido ou produzido pode ocorrer, de acordo com a etapa (2) do processo da invenção, de maneira conhecida per se, preferivelmente pelos métodos de aplicação indicados acima como sendo apropriados, mais preferivelmente por imersão do molde ou do macho numa composição de revestimento da invenção ou composição de revestimento usada de acordo com a invenção, provida como um banho de imersão.

[0077] Igualmente preferido é um processo da invenção ou um processo preferido da invenção onde a aplicação no molde não revestido provido ou produzido ou no macho não revestido provido ou produzido ocorre numa temperatura do molde provido ou produzido ou do macho provido ou produzido maior que 50 °C, preferivelmente maior que 70 °C, mais preferivelmente numa temperatura menor que 100 °C, e/ou onde a aplicação no molde não revestido provido ou produzido ou no macho não revestido provido ou produzido ocorre por um processo de aplicação selecionado do grupo consistindo de aspersão, imersão, aplicação por escorrimento e espalhamento, preferivelmente imersão.

[0078] A presente invenção tem também como objetivo um molde ligado com silicato de sódio revestido ou um macho ligado com silicato de sódio revestido para uso na fundição, compreendendo uma composição de revestimento tal como divulgado acima de acordo com a invenção ou como preferido de acordo com a invenção.

[0079] Preferivelmente o dito molde e o dito macho são produzíveis por um processo descrito acima de acordo com a invenção e/ou como preferido de acordo com a invenção, para produzir um molde ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água ou um macho ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água.

[0080] Com preferência o molde revestido especificado acima da invenção e/ou o macho revestido especificado acima da invenção é em cada caso ligado com silicato de sódio.

[0081] Da mesma forma, um objetivo da presente invenção é um molde revestido supramencionado da invenção e/ou um molde revestido preferido da invenção ou um macho revestido supramencionado da invenção e/ou um macho revestido preferido da invenção para uso na fundição de um fundido metálico tendo uma temperatura maior que 900 °C, preferivelmente maior que 1250 °C, preferivelmente para uso na fundição de um fundido metálico compreendendo ferro e/ou aço.

[0082] Um objetivo adicional da invenção é também um kit incluindo em componentes separados (U) uma composição de revestimento descrita acima e/ou uma composição de revestimento preferida de acordo com a invenção para produzir um revestimento sobre um molde ligado com silicato de sódio ou sobre um macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição, (V) um ligante compreendendo silicato de sódio, e (W) dióxido de silício amorfo particulado.

[0083] Descobriu-se que a composição de revestimento da invenção exibe e/ou substancia em particular as vantagens seguintes em relação a composições de revestimento comparáveis conhecidas da técnica anterior: uma resistência melhorada dos moldes e/ou machos revestidos produzidos com ela, especialmente os moldes e/ou machos ligados inorganicamente revestidos com ela, preferivelmente dos moldes e/ou machos ligados com silicato de sódio produzíveis com ela; uma estabilidade de armazenamento melhorada dos moldes revestidos e/ou dos machos revestidos produzíveis com ela, especialmente dos moldes ligados inorganicamente revestidos e/ou dos machos produzíveis com ela, preferivelmente dos moldes e/ou machos ligados com silicato de sódio produzíveis com ela; em particular, uma resistência à umidade atmosférica melhorada dos moldes revestidos e/ou dos machos revestidos produzíveis com ela, especialmente dos moldes ligados inorganicamente revestidos e/ou dos machos produzíveis com ela, preferivelmente dos moldes ligados com silicato de sódio e/ou machos produzíveis com ela; uma possibilidade melhorada para aplicação em machos e/ou moldes aquecidos (isto é, preferivelmente naqueles machos e/ou moldes que têm uma temperatura maior que 50 °C,preferivelmente temperaturas na faixa de 50 a 100 °C) - por meio desta propriedade é possível, por exemplo, permitir uma sequência de trabalho mais rápida em fabricação de massa e idealmente, uma maior taxa por peça por unidade de tempo; uma possibilidade melhorada para uso de elementos de moldagem de fundição ligados inorganicamente, especialmente ligados com silicato de sódio, mais particularmente de moldes e/ou machos para fundição de ferro e/ou aço, por uso correspondente dos revestimentos refratários da invenção.

[0084] Estas vantagens são válidas mutatis mutandi para outros objetivos e aspectos da presente invenção.

Exemplos

[0085] Os exemplos dados abaixo pretendem descrever e explicar mais detalhadamente a invenção sem limitar sua abrangência.

Exemplo 1: Produção de composições de revestimento

[0086] A composição de revestimento inventiva indicada na Tabela 1 (“SZ1”) e também as composições de revestimento comparativas não inventivas (“SZ2” e “SZ3”) foram produzidas de modo convencional misturando os ingredientes respectivamente indicados.

[0087] Para este propósito, em cada caso, a quantidade requerida de água foi introduzida inicialmente num béquer de vidro (tamanho de batelada em cada caso em torno de 2 kg de composição de revestimento como “concentrados”, vide Tabela 1), os aditivos reológicos e os refratários (filossilicatos, zircônio finamente dividido (farinha de zircônio), grafite) foram adicionados, e estes ingredientes foram então incorporados em modo convencional usando um agitador de dissolução de alto cisalhamento por 3 minutos. Os outros ingredientes das composições de revestimento (vide Tabela 1) foram então adicionados nas proporções indicadas, seguido por agitação por mais 2 minutos com um agitador de dissolução de alto cisalhamento. Isto deu os concentrados de composição de revestimento refratário diluíveis indicados em cada caso na Tabela 1.

[0088] As referências a “moagens DIN” na Tabela 1 indicam que o constituinte indicado respectivamente da composição de revestimento está presente no estado moído e, após peneiração de uma amostra deste constituinte com uma peneira analítica tendo um tamanho de malha nominal em μ m correspondente ao valor numérico declarado (por exemplo: “80” indica “peneira analítica com tamanho de malha de 80 μ m”) (de acordo com DIN ISO 3310-1:2001-09), um resíduo permanece em cada caso que está na faixa de 1 a 10% em peso, baseado na quantidade de amostra usada.Tabela 1: Composições de revestimento inventivas e não inventivas (cada uma obtida como “concentrados” diluíveis) “-“: não contendo nenhuma fração.

[0089] Os concentrados de composição de revestimento refratária diluíveis indicados na Tabela 1 acima foram subsequentemente diluídos com água para produzir composições de revestimento prontas para uso para o propósito pretendido aqui (para aplicação em moldes e/ou machos por meio de operação de imersão, preferivelmente em forma de um banho de imersão). A respectiva diluição empregada e também outras propriedades das composições de revestimento prontas para uso resultantes em cada caso da diluição empregada estão indicadas abaixo na Tabela 1a:Tabela 1a: Produção e propriedades de composições de revestimento prontas para uso (para banho de imersão ou tanque de imersão)

[0090] Como é aparente na Tabela 1a, as composições de revestimento para o propósito pretendido aqui, aplicação em machos de teste por meio de aplicação por imersão ou tanque de imersão, foram produzidas de tal modo a garantir fácil comparabilidade (i) de suas respectivas propriedades na aplicação nos machos de teste e também (ii) das propriedades respectivamente resultantes dos machos de testes revestidos (densidades e tempos de escoamento foram definidos para serem os mais semelhantes possíveis); mas pH diferente para a composição de revestimento SZ1 em relação às composições de revestimento não inventivas SZ2 e SZ3.

[0091] As densidades das composições de revestimento prontas para uso indicadas na Tabela 1a, foram medidas de acordo com o método de teste padronizado DIN EN ISO 28112:2011 (método A).

[0092] Os tempos de escoamento das composições de revestimento prontas para uso indicados na Tabela 1a, foram medidos de acordo com o método de teste padronizado DIN 53211 (1974) por determinação com o copo DIN 4.

[0093] Os valores de pH das composições de revestimento prontas para uso indicados na Tabela 1a, foram medidos de acordo com o método de teste padronizado DIN 19260:2012-10 em cada caso a partir da suspensão.

[0094] As composições de revestimento SZ1 e SZ2, continham atapulgita como aditivo reológico. A composição de revestimento SZ3 é do tipo descrito no documento WO 00/05010. Exemplo 2: Investigação do amolecimento de machos de fundição

[0095] Para determinar o amolecimento de machos de fundição (isto é, a queda máxima na resistência à flexão), “machos de teste” (amostras) foram produzidos convencionalmente (de acordo com “sistema de macho 1” indicado na Tabela 4) numa máquina de descarga de macho de Multiserw (modelo LUT, pressão de gaseificação: 0,2 Mpa (2 bar), tempo de descarga: 3,0 s; pressão de descarga: 0,4 Mpa (4,0 bar). Uma hora após a produção de macho, os machos de teste foram revestidos com as composições de revestimento prontas para uso declaradas acima “SZ1”, “SZ2” e “SZ3” (vide Tabela 1a) em temperatura ambiente (25 °C) por imersão (condições: 1 s de imersão; 3 s de tempo de retenção na composição de revestimento, remoção de 1 s). A espessura de película úmida dos revestimentos refratários foi ajustada em cada caso para cerca de 250 μ m. Depois disso, os machos de teste revestidos foram secados num forno de ar forçado nas condições indicadas abaixo (1 hora a 120 °C), e em cada caso investigou-se a mudança em sua resistência à flexão nas condições de secagem.

[0096] Secou-se cada um dos machos de teste revestidos por um período de uma hora, durante o qual foram medidas suas resistências à flexão (em N/cm2, correspondendo à definição indicada na folha de dados R 202 de Verein Deutscher Gieβereifachleute, edição de outubro de 1978) em diferentes tempos durante a secagem e depois uma vez mais uma hora após o término da operação de secagem usando um instrumento de teste padronizado do tipo “Multiserw-Morek LRu-2e”, em cada caso com um programa de mensuração padrão “Rg1v_B 870,0 N/cm2” (resistência à flexão de 3 pontos).

[0097] A Tabela 2, para os machos de teste revestidos investigados, relata em cada caso os valores para a queda máxima de resistência à flexão dentro de um intervalo de tempo estabelecido nas condições de secagem, em %, baseada em cada caso na resistência à flexão do respectivo macho de teste recentemente revestido (ainda úmido) antes do início da secagem (valor inicial).Tabela 2: Queda em resistência de machos de teste revestidos em condições de secagem

[0098] A expressão “falha de macho” indica aqui e abaixo em cada caso a invalidação de um macho revestido durante o procedimento de secagem, significando que o macho revestido foi em cada caso inutilizável para a medida de resistência à flexão e também para um procedimento de fundição subsequentemente previsto.

[0099] A partir dos valores relatados na Tabela 2 pode-se observar, entre outras coisas, que a queda máxima na resistência à flexão de um macho de teste revestido com uma composição de revestimento inventiva (SZ1) é significativamente menor que com composições de revestimento comparativas não inventivas (SZ2 e SZ3). A partir dos valores na Tabela 2 é aparente ainda que com a composição de revestimento comparativa não inventiva SZ2 não foi possível nas condições selecionadas produzir quaisquer machos revestidos utilizáveis.

Exemplo 3: Investigação da estabilidade de armazenamento de machos de fundição revestidos e não revestidos

[0100] Para determinar a estabilidade de armazenamento, machos de teste ligados com silicato de sódio (amostras) foram produzidos de modo convencional (análogo ao Exemplo 2) e suas resistências à flexão foram determinadas em cada caso não revestidos logo após sua produção (tempo de armazenamento de uma hora, umidade relativa na faixa de 30 a 60%, temperatura de armazenamento na faixa de 20 a 25 °C) tal como indicado acima, vide Tabela 3 (acesso “não revestido após 1 h”).

[0101] Além disso, machos de teste correspondentes foram revestidos tal como indicado abaixo na Tabela 3 uma hora após a produção do macho (isto é, após o mesmo respectivo intervalo de tempo a partir de sua produção) em temperatura ambiente (25 °C) com as composições de revestimento SZ1 e SZ2, em cada caso por imersão (condições: imersão de 1 s; tempo de retenção de 3 s na composição de revestimento, remoção de 1 s) (as composições de revestimento estão designadas como no Exemplo 1) e depois secadas em cada caso durante uma hora a 120 °C num forno de ar forçado. Os machos de teste secos e revestidos foram então submetidos a um teste de armazenamento com duração de sete dias (na medida em que foi possível produzir um macho revestido ou na medida em que a falha do macho não foi observada antes). A temperatura durante o armazenamento foi, em cada caso, de 35 °C; a umidade relativa foi, em cada caso) de 75%. Após o término do teste de armazenamento, as resistências à flexão dos machos de teste foram determinadas tal como indicado acima. Os resultados destes testes de armazenamento estão relatados na Tabela 3. Os machos de teste (”sistema de macho 1”) usados para todos os testes no Exemplo 3 são machos cujas condições de produção estão especificadas abaixo na Tabela 4.Tabela 3: Determinação da estabilidade de armazenamento de machos de fundição revestidos e não revestidos

[0102] A partir dos valores relatados na Tabela 3 pode-se observar, entre outras coisas, que um macho de teste ligado com silicato de sódio revestido com uma composição de revestimento inventiva (SZ1) após armazenamento por sete dias tinha ainda aproximadamente 40% da resistência inicial, enquanto que um macho de teste revestido com uma composição de revestimento comparativa não inventiva (SZ2) foi inutilizável em condições comparáveis; sua resistência à flexão não era mais determinável nas condições definidas acima, uma vez que se desfez durante o armazenamento. Nas condições de teste, um macho comparativo não revestido falhou exatamente após 131 min, isto é, apenas a aplicação de uma composição de revestimento inventiva num macho de teste resultou no macho de teste estando estabilizado nas condições de secagem.Tabela 4: Condições de produção para sistema de macho 1

[0103] O sistema de macho 1 consistiu apenas do material de moldagem, ligante e aditivo, tal como indicado na Tabela 4 .

[0104] O ligante indicado na Tabela 4 para o sistema de macho 1 foi o ligante de silicato de metal alcalino comercial “Cordis® 8511” (HA International).

[0105] O aditivo indicado na Tabela 4 para o sistema de macho 1 foi um aditivo ligante comercial cujo constituinte principal (> 95% em peso) foi dióxido de silício amorfo particulado, “Anorgit® 8396” (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).

Exemplo 4: Investigação da resistência à flexão de machos de fundição revestidos

[0106] Machos de teste ligados com silicato de sódio (amostras) foram produzidos em modo convencional (análogo àquele descrito no Exemplo 2, após manutenção provisória da máquina de descarga de macho usada) e suas resistências à flexão foram determinadas com propósitos comparativos em cada caso não revestidos pouco depois de sua produção (tempo de armazenamento de uma hora na temperatura na faixa de 20 a 25 °C, umidade relativa de 30 a 60%) tal como indicado acima (para as condições de produção dos machos de teste, vide a Tabela 6).

[0107] Além disso, machos de teste indicados abaixo na Tabela 5 foram revestidos em diferentes temperaturas de macho por imersão (condições: 1 s de imersão; 3s de tempo de retenção; na composição de revestimento, 1 s de remoção) (designação das composições de revestimento como no Exemplo 1) e secados em cada caso num forno de ar forçado a 120 °C durante uma hora. Após resfriamento até temperatura ambiente e um tempo de armazenamento de 24 horas (umidade relativa na faixa de 30 a 60%, a temperatura na faixa de 20 a 25 °C), as resistências à flexão foram então determinadas tal como indicado acima, nos machos de teste secos revestidos.

[0108] Os resultados das determinações das resistências à flexão estão relatados abaixo na Tabela 5. Neste caso, foram usados dois machos de teste diferentes (“sistema de macho A” e “sistema de macho B”). As condições de produção para cada um deles estão relatadas abaixo na Tabela 6. A composição de revestimento inventiva SZ1 aqui também foi aplicada em machos de teste que tinham diferentes temperaturas (25 °C, 50 °C e 90 °C, respectivamente).Tabela 5: Determinação das resistências à flexão de machos de fundição revestidos e não revestidos* O desvio no valor medido a partir do valor correspondente na Tabela 3 para o sistema de macho 1 é interpretado essencialmente como uma consequência da manutenção da máquina de descarga de macho.

[0109] A partir dos valores relatados na Tabela 5 pode-se observar que machos de fundição revestidos com composições de revestimento inventivas em diferentes temperaturas de macho atingiram elevadas resistências à flexão. Em particular, os valores relatados na Tabela 5 mostram que com machos de fundição de composições de revestimento inventivas podem ser revestidos com sucesso mesmo em temperaturas de macho relativamente altas, por exemplo, em temperaturas de macho na faixa de 50 a 100 °C. Por outro lado, com composição de revestimento comparativa não inventiva (SZ2), em condições comparáveis, não foi possível produzir machos utilizáveis, esses machos falham no curso da secagem. Tabela 6: Condições de produção para os sistemas de machos A e B

[0110] Os sistemas de machos A e B foram produzidos de maneira idêntica a partir dos constituintes idênticos, com exceção dos tempos de cura diferentes.

[0111] Os ligantes e aditivos indicados para os sistemas de machos A e B na Tabela 6 corresponderam em cada caso aos ligantes (“Cordis® 8511) e aditivos (“Anorgit® 8396) indicados em relação à Tabela 4.

[0112] Os sistemas de machos A e B declarados acima consistiram em cada caso somente do material de moldagem, ligante e opcionalmente aditivo, como indicado na Tabela 6.

Claims (15)

1. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de compreender: (a) uma fase aquosa tendo um pH de no máximo 5, (b) uma fração dióxido de silício amorfo particulado na faixa de 1 a 30 % em peso, com base na massa total da composição de revestimento, e (c) um ou mais refratários adicionais, selecionados do grupo consistindo de quartzo, óxido de alumínio, dióxido de zircônio, silicatos de alumínio, filossilicatos, silicatos de zircônio, olivina, talco, mica, grafite, coque, feldspato, diatomita, caulins, caulins calcinados, meta-caulinita, óxido de ferro e bauxita, para produzir um revestimento num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição, sendo que a composição de revestimento possui uma fração de dióxido de silício amorfo particulado de constituinte (b) e dos refratários adicionais de constituinte (c) na faixa de 25 a 80% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento.

2. Composição de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de as partículas primárias do dióxido de silício amorfo particulado do constituinte (b)(i) serem esféricas e/ou (ii) possuírem um D90 < 10 μ m, determinado por difração de laser, sendo que preferivelmente as partículas primárias do dióxido de silício particulado do constituinte (b)(i) são esféricas e possuem uma esfericidade maior ou igual a 0,9, determinada por avaliação de imagens microscópicas bidimensionais.

3. Composição de revestimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de o constituinte (a) compreender um ou mais ácidos, tendo um pKa < 5, que são selecionados do grupo consistindo de ácidos orgânicos e inorgânicos, sendo que os ácidos orgânicos são, preferivelmente, selecionados a partir do grupo consistindo ácidos mono-, bi- e tricarboxílicos, preferivelmente, ácidos mono-, bi- e tricarboxílicos que são sólidos a 25 °C e 0,1013 MPa (1013 mbar), mais preferivelmente ácido cítrico e ácido oxálico, e/ou sendo que os ácidos inorgânicos são preferivelmente selecionados do grupo consistindo de ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido fosfórico, e/ou compreendendo no ou como constituinte (b) um dióxido de silício amorfo particulado que como um constituinte secundário compreende (i) dióxido de zircônio, (ii) carbono e/ou (iii) um ácido de Lewis e/ou sendo que a fase aquosa (a) tem um pH de no máximo 4.

4. Composição de revestimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais ou todos os seguintes constituintes: - um ou mais biocidas; - um ou mais agentes umectantes; - um ou mais aditivos reológicos; e - um ou mais ligantes, preferivelmente poli(álcool vinílico).

5. Composição de revestimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizada pelo fato de a razão da massa total de ácidos inorgânicos e orgânicos na fase aquosa (a) em relação a massa total da composição de revestimento estar na faixa de 0,1 a 10%, e/ou a razão da massa da água para a massa total da fase aquosa do constituinte (a) é maior que 50%, e/ou a composição de revestimento possui um teor de sólidos menor que 80% em peso, baseado na massa total da composição de revestimento, e/ou sendo que a composição de revestimento possui uma fração de dióxido de silício amorfo particulado de constituinte (b) na faixa de 5 a 20% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento, e/ou sendo que a composição de revestimento possui uma fração total de dióxido de silício amorfo particulado do constituinte (b) e de refratários adicionais do constituinte (c) na faixa de 25% em peso a 60% em peso, baseada na massa total da composição de revestimento.

6. Composição de revestimento, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizada pelo fato de compreender um ou mais ligantes, preferivelmente compreender poli(álcool vinílico), numa quantidade total menor ou igual a 2% em peso, com base na massa total da composição de revestimento.

7. Uso de uma composição de revestimento, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para produzir um revestimento num molde ligado com silicato de sódio ou num macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição.

8. Processo para produzir um molde ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água ou um macho ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água, para uso na fundição, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: (1) prover ou produzir uma composição de revestimento, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6; (2) prover ou produzir um molde ligado com silicato de sódio não revestido ou um macho ligado com silicato de sódio não revestido, e (3) aplicar a composição de revestimento provida ou produzida da etapa (1) no molde provido ou produzido ou no macho provido ou produzido.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o molde não revestido provido ou produzido ou o macho não revestido provido ou produzido compreender dióxido de silício amorfo particulado, e/ou sendo que o molde ligado com silicato de sódio não revestido ou o macho ligado com silicato de sódio não revestido ser produzido na etapa (2) curando uma mistura de materiais de moldagem provida ou produzida: - gaseificando com dióxido de carbono, - misturando ésteres ou fosfatos, ou - gaseificando com ar quente numa ferramenta aquecida.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 e 9, caracterizado pelo fato de a aplicação no molde não revestido provido ou produzido ou no macho não revestido provido ou produzido ocorrer numa temperatura do molde provido ou produzido ou do macho provido ou produzido maior que 50 °C, e/ou sendo que a aplicação no molde não revestido provido ou produzido ou no macho não revestido provido ou produzido ocorrer por um processo de aplicação selecionado do grupo consistindo de aspersão, imersão, aplicação por escorrimento e espalhamento.

11. Molde ligado com silicato de sódio revestido ou macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição, caracterizado pelo fato de compreender uma composição de revestimento compreendendo, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6.

12. Molde revestido ou macho revestido, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ser produzível por um processo para produzir um molde ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água ou um macho ligado com silicato de sódio revestido com um revestimento refratário contendo água, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 8 a 10.

13. Molde revestido ou macho revestido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 e 12, caracterizado pelo fato de o molde ligado com silicato de sódio ou o macho ligado com silicato de sódio compreender dióxido de silício amorfo particulado.

14. Molde revestido ou macho revestido, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 e 12, caracterizado pelo fato de ser para uso na fundição de um fundido metálico tendo uma temperatura maior que 900 °C.

15. Kit, caracterizado pelo fato de incluir em componentes separados (U) uma composição de revestimento, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, para produzir um revestimento sobre um molde ligado com silicato de sódio ou sobre um macho ligado com silicato de sódio, para uso na fundição, (V) um ligante compreendendo silicato de sódio, e (W) dióxido de silício amorfo particulado.