CN112334246A - 涂料组合物、涂覆铸模的方法以及所述涂料组合物用于涂覆铸模的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涂料组合物，其包含含有粘土和云母的固体组分，其中粘土包含约50‑约90重量％的高岭土和约5‑约35重量％的蒙脱土，并且所述涂料组合物包含基于固体组分为约5‑约50重量份的粘土。此外，公开了一种涂覆铸模的方法和所述涂料组合物用于涂覆铸模的用途。

Description

涂料组合物、涂覆铸模的方法以及所述涂料组合物用于涂覆 铸模的用途
技术领域
本发明涉及一种涂料组合物(Schlichtezusammensetzung)，其包含含有粘土和云母的固体组分。此外，公开了一种涂覆铸模的方法以及所述涂料组合物用于涂覆铸模的用途。
现有技术
铁、钢和有色金属工业的大多数产品经历铸造工艺以进行初始成型。此处，熔融材料，黑色金属或有色金属，被转变成具有特定工件性质的成型物品。对铸件的成型而言，有时必须首先制造用于容纳金属熔体的非常复杂的铸模。铸模分为在每次铸造操作之后被破坏的消耗性模型和在每种情况下可以制造大量铸件的永久性模型。消耗性模型通常由耐火的、颗粒状基础模型材料组成，其通过可固化粘合剂增强。
模型是负型的：它们包含待由铸件填充的型腔，并产生制造的铸件。未来铸件的内部轮廓由型芯形成。在制造模型时，借助待制造的铸件的模型在基础模型材料中形成型腔。内部轮廓由在单独的芯盒中成型的型芯决定。
为了制造铸模，可以使用能够通过冷或热方法固化的有机和无机粘合剂。术语“冷方法”是指其中固化基本上在室温下发生而不加热模型材料混合物的方法。在这种情况下，固化通常通过化学反应进行，例如可以通过使气态催化剂通过待固化的模型材料混合物或通过将液态催化剂加入到模型材料混合物中来触发。在热方法中，在成型后，将模型材料混合物加热至足够高的温度以驱除例如存在于粘合剂中的溶剂或引发化学反应，借此粘合剂经由交联固化。
铸模的制造可以通过首先将基础模型材料与粘合剂混合，使得基础模型材料的颗粒被粘合剂薄膜包覆来进行。然后，可将由基础模型材料和粘合剂获得的模型材料混合物引入到适当的模型中，并任选压实，以便实现铸模的足够稳定性。随后，例如通过加热或通过添加催化剂以引起固化反应来固化铸模。当铸模达到至少一定的初始强度时，可以将其从模型中取出。
如上所述，用于制造金属体的铸模通常由型芯和模型组成。此处，型芯和模型必须满足不同的要求。在模型的情况下，相对大的表面积可用于将铸造期间由热金属的作用形成的气体导走。在型芯的情况下，通常仅可获得非常小的用于将气体导走的面积。因此，当产生过量的气体时，存在气体从型芯溢出到液体金属中并且在那里导致形成铸件缺陷的风险。因此，通常借助砂芯来制造内部型腔，该砂芯已经通过冷芯盒粘合剂，即基于聚氨酯的粘合剂来加强，而铸件的外部轮廓由较便宜的模型来表示，例如生砂模、由呋喃树脂或酚醛树脂粘结的模型、或钢冷铸模。
对于较大的模型，通常使用有机聚合物作为耐火的、颗粒状基础模型材料的粘合剂。通常使用洗涤、分级的硅砂作为耐火的、颗粒状的基础模型材料，但是也使用其他基础模型材料，例如锆砂、铬铁矿砂、熟料、橄榄石砂、含长石的砂和红柱石砂。由基础模型材料和粘合剂获得的模型材料混合物优选以自由流动的形式存在。
目前，在通过添加催化剂来实现粘合剂固化的情况下，通常使用有机粘合剂如聚氨酯粘合剂、呋喃树脂粘合剂或环氧-丙烯酸酯粘合剂来制造铸模。
合适的粘合剂的选择取决于待制造的铸件的形状和尺寸、制造条件以及用于铸造的材料。因此，聚氨酯粘合剂通常用于制造小铸件，所述小铸件被大量制造，因为这些粘合剂允许快速的循环时间，因此也允许大规模制造。
双组分聚氨酯粘合剂在型芯制造中的应用已经在铸造工业中获得了极大的重要性。此处，一种组分包含每分子具有至少两个OH基团的多元醇，而另一种组分包含每分子具有至少两个NCO基团的多异氰酸酯。在用于制造型芯的模型(称为冷芯盒方法)的情况下，首先将两种组分同时或相继与合适的基础模型材料例如硅砂混合。随后将该混合物(称为模型材料混合物)转移到型芯剪切机的储存容器中，借助压缩空气将其从储存容器输送到模制工具中，并且通过引入气态低沸点叔胺作为催化剂而在其中固化，从而得到固体的自支撑型芯(US 3,409,579)。作为其他成分，基础模型材料可额外包含添加剂，例如如EP0795366A1所述。
作为耐火的基础模型材料，可以使用例如硅砂、锆砂或铬矿砂、橄榄石、熟料和铝土矿。此外，也可以使用合成制备的基础模型材料，例如中空硅酸铝球(称为微球)、玻璃珠、玻璃颗粒或以名称“Cerabeads”或“Carboaccucast”已知的球形陶瓷基础模型材料。基础模型材料的混合物同样是可能的。
作为决定目的的组分，涂料组合物通常包含至少一种耐火材料。这种耐火材料的目的主要是影响待涂覆的铸模体的表面，以便满足上述关于避免导致铸造操作中的缺陷的砂缺陷和铸件的清洁度不足的要求。
例如，耐火材料可以在铸造技术中封闭型芯或模型的砂孔，以防止铸造金属的侵入。
耐火材料的实例为叶蜡石、云母、硅酸锆、红柱石、熟料、氧化铁、蓝晶石、铝土矿、橄榄石、氧化铝、石英、滑石、煅烧高岭土(偏高岭土)和/或石墨，单独或作为其混合物。
因此，WO 2004/083321A1和EP2364795A1描述了使用细颗粒材料，例如可浸渍砂孔的偏高岭土和导致覆盖砂表面并因此导致良好的防冲砂和渗透的片状粗叶蜡石。
涂料组合物通常包含载液。涂料组合物的固体成分可与载液一起形成悬浮液，其结果是固体成分变得可加工，并且可通过合适的方法例如浸涂施加到待涂覆的物体上。
通常，在多孔材料的涂覆中施加涂料组合物的方法不仅受涂料组合物的流变性的影响，而且受多孔体的吸收行为和载液被涂料保留的能力的影响。就多孔体的吸收性能而言，可以注意到，包含水硬性粘合剂如粘土、水泥和水玻璃的基材通常特别强烈地吸收载液。
在基于水性粘合剂体系的涂料组合物的情况下，使用悬浮剂如胶浆剂或纤维素衍生物是已知的。尽管这些导致涂料的高保水能力，但体系的流变学受到不利影响，使得涂料组合物具有不利的、较少的非牛顿性质，并且以更粘稠的方式流走。这会导致不希望的使用特性，例如液滴和幕帘的形成，以及不均匀的层厚。特别是在作为施加方法的浸涂的情况下，涂料组合物流走行为的优化对于实现轮廓形成、均匀的层厚和低液滴形成是特别重要的。
基本上，每种涂料组合物在加工过程中必须保持均匀状态。特别地，必须避免悬浮液中的固体沉降。与所需的施加行为相结合，复合悬浮液的流变特性以及触变程度应当满足所需的要求。
例如，可膨胀的活化层状硅酸盐在许多工业领域中用作水性体系的增稠剂。为此，借助剪切力将层状硅酸盐以细碎形式分散在体系中，其中单个层状小片彼此基本至完全分离并在体系中形成胶态分散体或悬浮液，从而产生凝胶结构。
DE 3704084A1提出通过将长链有机聚电解质，例如总分子量至少为2百万的多糖或杂多糖加入到可膨胀的活化层状硅酸盐中来改善该凝胶结构的稳定性以及增稠剂的流变效力。此外，所述组分可与伯胺或仲胺和/或氨基官能硅烷反应以增加流变效力。
EP 0751103A1公开了使用未煅烧的绿土粘土和有机添加剂来提高用于具有复杂形状的陶瓷物体的粉浆铸造的粘土组合物的强度。
US 5,164,433公开了一种用于水性体系的增稠剂，其包含粘土材料、淀粉和不饱和羧酸、改性不饱和羧酸和/或乙烯基单体的聚合物或共聚物。
EP 0509202A1描述了一种流变添加剂，其包含粘土、聚合物材料和淀粉。粘土选自蒙脱土、膨润土、锂蒙脱土、高岭土、伊利石、皂石、绿坡缕石、海泡石及其混合物。还描述了一种包含颜料、胶乳增充剂和该流变添加剂的水基涂料组合物。
US 5,120,465描述了一种适于产生离子洗涤剂触变性质的增稠剂，该增稠剂包含高岭土粘土和选自绿土粘土、绿坡缕石粘土及其混合物的非高岭土粘土的混合物，并且高岭土粘土包含高岭土颗粒和至少约50重量％的具有小于2μm当量球直径的粒度的颗粒，并且还描述了包含该增稠剂的洗涤剂组合物。
US 5,735,943描述了一种用于有机流体体系的干流变添加剂，其包含(a)一种或多种有机粘土，其通过绿土粘土或一种或多种有机阳离子反应制备，和(b)一种或多种纤维材料。
然而，已知的增稠剂并不总是能满足关于控制涂料组合物对多孔体的施加行为的特定要求，并且涂料组合物的重要性质不是同时最佳设定的。
WO 2004/083321A1描述了使用流变添加剂，其包括如下成分：含伊利石的粘土:蒙脱土:绿坡缕石以此顺序的重量比为1-100:1-100:1-100，优选为1-30:1-20:1-20。这些涂料组合物优选包含0.1-10重量％的含伊利石的粘土、0.1-10重量％的绿土和0.1-10重量％的绿坡缕石。在特别优选的实施方案中，涂料组合物包含0.1-3.0重量％的含伊利石的粘土、0.1-2.0重量％的绿土和0.1-2.0重量％的绿坡缕石。
一种由合成树脂粘结的型砂制造铸模和型芯的方法包括，例如，由型砂制造基础铸模或基础型芯，并将含有耐火无机成分的铸模涂料(也称为涂料组合物)至少施加到与铸造金属接触的基础铸模/基础型芯的那些表面上。模型涂层的目的是影响模制零件的表面、改善铸件外观、冶金地影响铸件和/或避免铸件缺陷。此外，这些涂料或涂料组合物具有在铸造期间将模型与液体金属化学隔离的功能，这防止了可能的粘附并且允许模型和铸件的后续分离。此外，该涂料组合物确保了模制和铸造的热隔离。如果这种功能没有实现，则例如金属模型在连续铸造操作的过程中会受到这种热应力，从而使得其过早破坏。可以以目标方式利用热传递来影响铸件的冷却。在冷芯盒的制造中，在实践中反复出现与砂的膨胀缺陷有关的问题，并且由于α向β石英的转变中的石英反转以及约1％的纵向膨胀和约580℃，导致型芯表面中的应力。这导致冲砂(由于金属侵入而撕开型芯)或剥落(剥落的砂层)，这导致凸起的铸件表面和其他地方的夹砂。
另一个主题是汽车铸造厂对具有导水或导油空腔的铸件的需求不断增加，例如水套或油道，这些空腔没有污垢。
由于这些因差的可及性而相对难以清洁，因此需要满足该要求的涂料组合物。近年来，越来越需要内部铸件轮廓的更光滑表面。这些理想地具有小于25的粗糙度Rz。
WO 2011/110798A1描述了一种铸造涂料组合物，其包含液体载体、粘合剂和颗粒状耐火填料；其中颗粒耐火填料包含粒度d>38μm的第一相对较粗的级分和粒度d<38μm的第二相对较细的级分，和不超过10％的粒度38μm<d<53μm的总颗粒状耐火固体，0-50％的由煅烧高岭土组成的第二相对较细的级分。
DE 102009032668A1描述了一种用于在消耗性模型上或在用于铁和钢铸件的型芯上产生模型涂层的即用型涂料组合物，其中该涂料组合物包含比例为0.001重量％或更多且小于1重量％的无机中空体，其特征在于该无机中空体部分或完全由结晶材料组成。
WO 2006/063696A1描述了一种用于铸模的涂料组合物，其包含溶剂组分和固体组分，其特征在于固体组分包含偏高岭土和叶蜡石的混合物作为主要成分。
本发明的目的是提供一种涂料组合物，其确保在铸造后低水平的残留污垢。
令人惊讶地发现，粘土和云母的组合可以很好地满足上述要求，其中粘土包含约50-约90重量％的高岭土和约5-约35重量％的蒙脱土，任选地与偏高岭土和/或石墨一起。
此外，本发明的涂料组合物可以减少冲砂、渗透、气体缺陷和/或剥落。还发现粘土的耐火特性和细颗粒特性(砂中空隙的浸渍)导致在防止渗透方面的优异性能。特别地，所述涂料组合物的高绝热值带来非常好的防冲砂保护，由于硅砂的热膨胀(石英反转)和不令人满意的热强度，这在硅砂的情况下经常观察到，尤其是在聚氨酯冷芯盒的情况下。此外，在铸造操作后，所述涂料组合物可以容易地从铸件上剥离。
附图说明
图1：使用本发明的组合物获得的铸件。所述铸件具有少量的残留物，且没有铸造缺陷。
图2：使用非本发明的涂料组合物获得的铸件。所述铸件具有高水平的残留物和冲砂。
发明简述
因此，本发明涉及以下各点。
(1)一种涂料组合物，其包含含有粘土和云母的固体组分，其中粘土包含约50-约90重量％的高岭土和约5-约35重量％的蒙脱土，并且所述涂料组合物包含基于固体组分为约5-约50重量份的粘土。
(2)根据(1)的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约10-约80重量份，优选为约20-约70重量份，特别优选为约30-约65重量份的云母。
(3)根据(1)或(2)的涂料组合物，其中云母与粘土的比例为约1:1至约5:1，优选为约1.3:1至约3:1，特别优选为约1.4:1至约2.5:1(重量/重量)。
(4)根据(1)至(3)中任一点的涂料组合物，其中固体组分进一步包含偏高岭土和/或石墨。
(5)根据(1)至(4)中任一点的涂料组合物，其中粘土、云母、偏高岭土和石墨的总和基于固体组分为约20-约100重量％，优选为约25-约100重量％，特别优选为约30-约100重量％。
(6)根据(1)至(5)中任一点的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约5-约40重量份，优选为约5-约35重量份的粘土。
(7)根据(1)至(6)中任一点的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约0-约35重量份，优选为约0-约30重量份，特别优选为约0-约25重量份的偏高岭土。
(8)根据(1)至(7)中任一点的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约0-约30重量份，优选为约0-约25重量份，特别优选为约0-20重量份的石墨。
(9)根据(1)至(8)中任一点的涂料组合物，其中所述涂料组合物进一步包含载液，其中载液包含水。
(10)一种用于涂覆铸模的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)提供包括限定铸造型腔的表面的铸模，
(b)提供根据(1)至(9)中任一点的涂料组合物；
(c)将涂料组合物的层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上；和
(d)干燥所述涂料组合物。
(11)根据(1)至(9)中任一点的涂料组合物用于涂覆铸模的用途，其中所述铸模具有限定铸造型腔的表面，并且将所述涂料组合物的层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上。
(12)一种可通过根据(10)的方法获得的涂覆的铸模。
发明详述
本发明提供了一种涂料组合物，其包含含有粘土和云母的固体组分，其中粘土包含约50-约90重量％的高岭土和约5-约35重量％的蒙脱土，并且所述涂料组合物包含基于固体组分为约5-约50重量份的粘土。在干燥即用型涂料组合物后，以固体形式存在的所有组分被算作“固体组分”的一部分。
粘土
粘土是一种天然存在的材料，其主要由粘土矿物颗粒组成，通常在足够的水含量下可塑性变形，并且当其干燥或焙烧时变脆。粘土矿物含有层状硅酸盐。
根据本发明，本发明涂料组合物中所用的粘土包含约50-约90重量％的高岭土；粘土可优选包含约55-约85重量％，特别优选约55-约80重量％的高岭土。
此外，本发明涂料组合物中所用的粘土包含约5-约35重量％的蒙脱土；蒙脱土的比例可优选为约10-约30重量％。
所用的粘土可额外包含伊利石。伊利石的比例不受任何特别的限制，并且可优选为约0-约20重量％，更优选为约0-约15重量％，特别优选为约5-约15重量％，基于粘土的总量。
粘土可额外包含石英。石英的比例不受任何特别的限制，并且可优选为约0-约20重量％，更优选为约0-约15重量％，特别优选为约0-约12重量％，基于粘土的总量。
粘土可额外包含铁-钛矿物。铁-钛矿物的比例不受任何特别的限制，并且可优选为约0-约10重量％，更优选为约0-约7重量％，特别优选为约0-约5重量％，基于粘土的总量。
在一个实施方案中，粘土可包含其他成分。这些成分优选以约0-约25重量％，优选约0-约5重量％，特别优选约0-约1重量％的比例存在。在一个实施方案中，该成分可为云母。云母的比例不受任何特别的限制，并且其比例可优选为约0-约25重量％，更优选为约0-约5重量％。粘土特别优选包含0重量份的云母。
在另一实施方案中，所述成分可为除云母以外的层状硅酸盐，其选自绿坡缕石、叶蜡石、蛇纹石、皂石、贝得石、囊脱石、蛭石、海泡石、合成锂-镁层状硅酸盐、合成锂皂石RD或其混合物。除云母以外的层状硅酸盐的比例不受任何特别的限制，并且可优选为约0-约25重量％，更优选为约0-约5重量％。粘土更优选包含0重量％的除云母以外的层状硅酸盐，特别优选包含0重量％的绿坡缕石和叶蜡石。
粘土组分的上述范围和优选范围的组合当然也是可能的。
在优选的实施方案中，粘土包含约50-约90重量％的高岭土、约5-约35重量％的蒙脱土、约0-约20重量％的伊利石、约0-约20重量％的石英和约0-约10重量％的铁-钛矿物和0-5重量％云母或除云母以外的层状硅酸盐(优选0重量％的云母或除云母以外的层状硅酸盐)。
在优选的实施方案中，粘土包含约55-约80重量％的高岭土、约10-约30重量％的蒙脱土、约5-约15重量％的伊利石、约0-约12重量％的石英、约0-约5重量％的铁-钛矿物和0-5重量％的云母或除云母以外的层状硅酸盐(优选0重量％的云母或除云母以外的层状硅酸盐)。
由于粘土包含硅铝酸盐，因此可通过RFA/EDX(X射线荧光分析/能量色散X射线光谱法)分析组成，并且可以报告铝含量(换算成Al2O3)和硅含量(换算成SiO2)。粘土的Al2O3含量不受任何特别的限制，但粘土可优选具有约30-约45重量％，更优选约35-约40重量％，特别优选约36-约38重量％的Al2O3比例，基于粘土的总量。粘土的SiO2含量不受任何特别的限制。然而，粘土可优选具有约45-约70重量％，更优选约50-约65重量％，特别优选约52-约62重量％的SiO2比例，基于粘土的总量。
此外，粘土的烧失量不受任何特别的限制。烧失量可优选为约9-约18重量％，更优选为约11-约16重量％，特别优选为约12-约15重量％。烧失量可根据DIN 51081测定。
所述涂料组合物的各成分的粒度分布可借助筛分百分位数D90、D50、D10和D01来测定。这些是粒度分布的量度。此处，筛分百分位数D90、D50、D10和D01分别是90％、50％、10％和1％的颗粒通过具有与所示粒度级分相对应的筛孔的筛时的尺寸。在D10值例如为5μm时，10％的颗粒具有小于5μm的尺寸。粒度和筛分百分位数D90、D50、D10和D01可根据ISO13320借助激光衍射粒度测定法来测定。筛分百分位数基于体积报告。在非球形颗粒的情况下，计算假想球形颗粒尺寸并将其用作基础。
粘土的粒度不受任何特别的限制，并且可使用任何已知的粒度。粘土的筛分百分位数D10可优选为约0.01-约5μm，更优选为约0.01-约1μm，特别优选为约0.01-约0.2μm。粘土可优选具有约0.001-约0.2μm，更优选约0.001-约0.1μm，特别优选约0.001-约0.05μm的筛分百分位数D01。
根据本发明，粘土的比例为约5-约50重量份，基于涂料组合物的固体组分。粘土的比例可优选为约5-约40重量份，更优选为约5-约35重量份。
云母
所述涂料组合物额外包含云母。云母是层状硅酸盐，其中硅和氧的四面体在特征层中连接，在这些特征层之间仅存在非常弱的结合力。因此，矿物的片状晶体可以容易地在这些层处裂开。经常发现已经组装成薄片状聚集体的六边形可弹性变形的小片。
云母具有化学组成I0.5-1M2-3[T4O10A2]。
在该式中，符号具有以下含义：
·I：12重配位的阳离子(K、Na、Ca、Ba、Rb、Cs、NH4)
·M：6重配位的阳离子(Li、Mg、Fe2+、Mn、Zn、Al、Fe3+、Cr、V、Ti)
·T：4重配位的阳离子(Si、Al、Fe3+、B、Be)
·A：阴离子(OH-、F-、Cl-、O2-、S2-)
在这种情况下，阳离子的配位是指其最近的相邻阳离子的数量和类型。12重配位的阳离子(例如在云母中)被12个氧原子包围。在每种情况下，主要离子以粗体强调。括号中的离子可以以任何混合物存在，但总是以与其他原子基团相同的比例存在(替代)。
在结构上，云母的特征在于TO4四面体和MO6八面体的层。此处，八面体层被2层四面体包围。在彼此之间，这些T-O-T夹层仅通过带有低电荷的大层间阳离子(I：层间：层之间)非常弱地连接。
云母族矿物的特征是与这些层组平行的完美可分解性。它们具有2(平行于层的平面)至4(所有其他方向)的低硬度。
云母是最丰富的成岩矿物，是许多火成岩(花岗岩、闪长岩、伟晶岩……)和变质岩(云母页岩、片麻岩)的重要成分。
云母族的分类和命名根据I位置的占据，即T-O-T夹层结构之间的阳离子位置，分成三个亚组：
·真云母：在I位具有大于50％一价阳离子的云母
·脆云母：在I位具有大于50％二价阳离子的云母
·层间缺失型云母：每个通式单元在I位具有少于0.85个正电荷的云母这些亚组又根据八面体配位的M位置的占据进行细分：
·双八面体云母：在M位具有少于2.5个阳离子的云母
·三八面体云母：在M位具有大于2.5个阳离子的云母
具有其理想化组成的各个亚组的各种云母如下所示：
真云母：
双八面体(白云母系列)的实例：
·白云母：KAl2[AlSi3O10(OH)2]
三八面体(黑云母系列)的实例：
·金云母：KMg2+ 3[AlSi3O10(OH)2]
脆云母：(Dana：珍珠云母亚组；Strunz：锂云母系列)
双八面体的实例：
·珍珠云母：CaAl2[Al2Si2O10(OH)2]
三八面体的实例：
·绿脆云母：CaMg2Al[Al3Si O10(OH)2]
层间缺失云母：(Dana：水云母；Strunz：海绿石系列)
双八面体的实例：
·伊利石(系列)：K0.65Al2[Al0.65Si3.35O10(OH)2]
·海绿石(系列)：K0.8R3+ 1.33R2+ 0.67[Al0.13Si3.87O10(OH)2]
三八面体的实例
·翁钠金云母：Na0.5Mg2.5Al0.5[AlSi3O10(OH)2]
当不可能更精确地表征时，一些传统的名称允许作为混合晶体组合物的名称。
·黑云母：无锂的深色云母，其具有介于羟铁云母、金云母、铁叶云母和富镁黑云母之间的组成。
·铁锂云母：含锂的深色云母，其具有介于铁叶云母和多硅锂云母之间的组成。
·锂云母：富锂三八面体云母，其具有介于特里锂云母和多硅锂云母之间的组成。
·海绿石：双八面体夹层缺失的云母，其在M位具有大于15％的二价阳离子且在M位主要具有Fe3+作为三价阳离子。
·伊利石：双八面体夹层缺失的云母，其在M位具有少于25％的二价阳离子且在M位主要具有Al作为三价阳离子。
根据本发明，云母的类型不受任何特别的限制；可以使用任何已知的云母。云母可优选选自白云母系列的云母，例如铝绿鳞石、硼白云母、铬千枚岩(chromophyllite)、铬绿鳞石(chromoseladonite)、铁铝绿鳞石(ferro-aluminoseladonite)、铁绿鳞石(ferroseladonite)、ganterite、白云母、南平石、钠云母、钒云母、绿鳞石、托铵云母；黑云母系列，例如铁云母、镁钠云母、富镁黑云母、钠珍珠云母、氟铁云母、氟金云母(fluorophlogopite，IMA2006-011)、锌云母、锰锂云母、芒云母、诺云母、金云母、多硅锂云母、铝钠云母、shirokshinite、shirozulite、铁叶云母、sokolovaite、tainiolite、tetraferriannite、tetraferriphlogopite、特里锂云母、voloshinite；海绿石系列，例如钠伊利石、海绿石、伊利石、翁钠金云母；锂云母系列，例如钡铁脆云母、锂铍脆云母、钡钒云母、绿脆云母、ferrokinoshitalite、钡镁脆云母、珍珠云母、oxykinoshitalite、铁锂云母或其混合物；云母可更优选选自金云母和白云母，云母可特别优选为白云母。
云母的粒度不受任何特别的限制：可以使用任何粒度。筛分百分位数D90可优选为约100-约300μm，更优选为约150-约250μm，特别优选为约200-约250μm。云母的筛分百分位数D50可优选为约45-约125μm，更优选为约63-约125μm，特别优选为约75-约125μm。筛分百分位数D10的粒度可优选为约1-约63μm，更优选为约5-约45μm，特别优选为约10-约45μm。筛分百分位数D01可优选为约0.1-约10μm，更优选为约0.5-约10μm，特别优选为约1-约5μm。
云母的形状不受任何特别的限制：可以使用任何已知的形状，但是云母可优选具有片状形状。云母的纵横比(长度与厚度之比)可优选为约10-约60，更优选为约10-约40，特别优选为约20-约30。
所述涂料组合物中的云母比例不受任何特别的限制。所述涂料组合物中的云母比例可优选为约10-约80重量份，更优选为约20-约70重量份，特别优选为约30-约65重量份，基于固体组分。
所述涂料组合物中的各成分相对于彼此的比例不受任何特别的限制；成分粘土和云母可以以任何重量比存在。云母与粘土的比例可优选为约1:1至约5:1，优选为约1.3:1至约3:1，特别优选为约1.4:1至约2.5:1(重量/重量)。
偏高岭土
所述涂料组合物可优选额外包含偏高岭土以实现渗透缺陷的减少。偏高岭土是煅烧高岭土并且可由天然高岭土获得。偏高岭土不受任何特别的限制；可以使用任何已知的偏高岭土。偏高岭土可优选通过除去大部分杂质并将所得材料在约750-约950℃的温度下加热约1-约6小时的时间而由天然高岭土获得。由于加热而发生脱羟基化。脱羟基化的程度不受任何特别的限制；通过DTG分析，结构水的残余含量可优选为2重量％或更低，特别优选完全除去结构水。偏高岭土可例如具有约40-约50重量％的Al含量(以Al2O3含量表示)和约60-约50重量％的Si含量(以SiO2含量表示)。特别优选的偏高岭土材料例如可以以产品名Satintone W由BASF Ludwigshafen，德国获得。
偏高岭土的烧失量不受任何特别的限制；根据DIN 38414测定，其可优选为3重量％或更低，特别优选为1重量％或更低。
偏高岭土的未压实的堆积密度不受任何特别的限制；其可优选为约100-约300g/l，更优选为约150-约200g/l，根据DIN 53194测定。
偏高岭土的比表面积不受任何特别的限制；优选地，以根据DIN 53109测定的吸油量表示，为约50-约120％，更优选为约85-约120％。
此外，偏高岭土的粒度不受任何特别的限制，但是筛分百分位数D90优选为约1-约20μm，更优选为约2-约10μm。偏高岭土的筛分百分比D50同样不受任何特别的限制，但可优选为约1-约10μm，更优选为约1-约8μm，特别优选为约1-约5μm。偏高岭土的筛分百分比D10可优选为约0.1-约3μm，更优选为约0.1-约2μm，特别优选为约0.1-约1μm。偏高岭土的筛分百分比D01同样可优选为约0.01-约0.4μm，更优选为约0.01-约0.3μm，特别优选为约0.01-约0.2μm。
所述涂料组合物中的偏高岭土的比例不受任何特别的限制。偏高岭土可优选以约0-约35重量份，更优选为约0-约30重量份，特别优选为约0-约25重量份的比例存在，基于固体组分。
石墨
所述涂料组合物可任选包含石墨以获得光亮的铸件表面。石墨是元素矿物类别中非常丰富的矿物，属于半金属和非金属的分类。除了金刚石和富勒烯之外，它是在地球上的正常条件下出现的第三种最稳定形式(晶型)的碳，并且通常以六方晶系结晶，极少也以斜方六面体晶系结晶。石墨形成不透明的灰色至黑色晶体，其具有六边形、板状、片状或棒状形状，并且在晶面上具有金属光泽。另一方面，块状或颗粒状聚集体是无光泽的。其莫氏硬度为1-2，其密度为约2.1-2.3，并且其产生灰黑色条纹。石墨在自然界中以分离的絮凝物和颗粒形式存在于富碳的变质岩中，并且在伟晶岩中以脉状物存在。在结晶石墨中，存在平行的晶面层，“基面”或“石墨烯层”。石墨中结合力的极端方向性导致石墨的机械、电和热性能的明显各向异性：
·纯石墨沿基面的易切断性，沿晶体层的显著更高的强度；
·与沿着晶面的基本上金属的传导性相比，垂直于基面的热和电绝缘。
根据本发明使用的石墨不受任何特别的限制，并且涂料中可以存在任何市售石墨。石墨可优选为天然粗晶石墨。石墨优选为絮状石墨。
石墨的碳含量不受任何特别的限制；石墨的碳含量可优选为约65重量％或更高，优选为约75重量％或更高，更优选为约85％或更高，特别优选为约95％或更高，基于石墨的总重量。
石墨的纵横比(长度与厚度之比)可优选为约5-约50，更优选为约5-约20，特别优选为约10-约20。
此外，石墨的粒度不受任何特别的限制：可使用任何常规的粒度，但是筛分百分位数D90优选为约100-约350μm，更优选为约100-约300μm，特别优选为约150-约280μm。此外，筛分百分位数D50优选为约45-约150μm，更优选为约60-约140μm，特别优选为约63-约125μm。筛分百分位数D10可优选为约1-约75μm，更优选为约1-约45μm，特别优选为约1-约35μm。筛分百分位数D01同样可优选为约0.1-约10μm，更优选为约0.5-约5μm，特别优选为约1-约5μm。
所述涂料组合物中的石墨比例不受任何特别的限制，但可优选为约0-约30重量份，更优选为约0-约25重量份，特别优选为约0-约20重量份，基于固体组分。
所述涂料组合物中的粘土、云母、偏高岭土和石墨的总和不受任何特别的限制。该总和通常可为约20-约100重量％，优选为约25-约100重量％，特别优选为约30-约100重量％，基于固体组分。在优选的实施方案中，本发明的涂料组合物具有包含基于固体组分为约30-约65重量％的云母、约5-约35重量％的粘土、约0-约20重量％的石墨、约0-约25重量％的偏高岭土和任选约0.1-约2重量％的除云母以外的层状硅酸盐(例如绿坡缕石)的组合物。在更优选的实施方案中，本发明的涂料组合物具有包含基于固体组分为约30-约65重量％的白云母、约5-约35重量％的粘土、约0-约20重量％的天然絮状石墨、约0-约25重量％的偏高岭土和任选约0.1-约2重量％的绿坡缕石的组合物。
载液
所述涂料组合物可包含载液以简化施加。术语“载液”是指通过干燥即用型涂料组合物而挥发并且在干燥的涂料组合物中不以液体形式存在的所有组分。
所述涂料组合物可作为干粉、作为浓缩物提供(该浓缩物包含部分所需量的载液并且旨在在使用前用其他载液稀释)，或者作为已经包含所需量的载液的即用型涂料组合物提供。
载液可由本领域技术人员根据设想的用途来选择。载液可优选选自水、醇如脂族C1-C5醇及其混合物。在优选的实施方案中，载液为水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或其混合物，特别优选水、乙醇、异丙醇或其混合物；载液可更优选为水。
其中载液主要由水组成的涂料组合物通常称为水性涂料组合物。其中载液主要由醇或醇混合物组成的涂料组合物称为醇涂料组合物。在本发明的一个实施方案中，载液包含约0-约100重量％，优选约20-约80重量％，更优选约40-约60重量％的水，以及作为其他组分的约100-约0重量％，优选约80-约20重量％，更优选约60-约40重量％的一种或多种如上文所定义的醇，基于载液。根据本发明，可使用纯的水性涂料组合物或纯的醇涂料组合物以及水/醇混合物。在特别优选的实施方案中，水是唯一的载液。作为替代方案，也可制备其溶剂组分由醇组成的涂料组合物，或者在混杂涂料组合物的情况下最初仅由水组成。用醇或醇混合物稀释使得这些涂料组合物能够用作醇涂料组合物。此处，优选使用乙醇、丙醇、异丙醇及其混合物。
如果需要，可使用其他有机溶剂。实例为乙酸烷基酯如乙酸乙酯和乙酸丁酯，以及酮如丙酮和甲基乙基酮。其他有机溶剂的比例不受任何特别的限制；其可优选为约0-约10重量％，更优选为约0-约5重量％，特别优选为约0-约1重量％，基于载液。
涂料组合物中的载液比例不受任何特别的限制；其可优选为80重量％或更低，更优选为75重量％或更低，特别优选为70重量％或更低。
因此，所述涂料组合物中的固体组分比例优选为约20％重量，更优选为约25％重量，特别优选为约30％重量。
在即用型涂料组合物中，载液的比例优选为约50-约85重量％，更优选为约42-约85重量％，特别优选为约55-约85重量％。
因此，即用型涂料组合物中的固体组分的比例优选为约15-约50重量％，更优选为约15-约48重量％，特别优选为约15-约45重量％。
可膨胀的层状硅酸盐
所述涂料组合物可任选包含有一种或多种可膨胀的层状硅酸盐，以减少沉降并控制流变性。这些不同于上文所定义的粘土、偏高岭土和云母。可膨胀的层状硅酸盐不受任何特别的限制。可额外存在本领域技术人员已知的能够在层间插入水的每种可膨胀的层状硅酸盐；可膨胀的层状硅酸盐可优选选自绿坡缕石(坡缕石)、蛇纹石、高岭土、绿土(例如皂石、蒙脱土、贝得石和囊脱石)、蛭石、伊利石、海泡石、合成锂-镁层状硅酸盐、合成锂皂石RD及其混合物，特别优选绿坡缕石(坡缕石)、蛇纹石、绿土(例如皂石、贝得石和囊脱石)、蛭石、伊利石、海泡石、合成锂-镁层状硅酸盐、合成锂皂石RD及其混合物，并且可膨胀的层状硅酸盐可特别优选为绿坡缕石。优选使用绿坡缕石，因为其提高了屈服点。
此外，可膨胀的层状硅酸盐的粒度不受任何特别的限制；可使用任何粒度，但筛分百分位数D01可优选为约0.01-约20μm，特别优选为约0.01-约10μm。
所述涂料组合物中的可膨胀的层状硅酸盐(特别是绿坡缕石)的比例不受任何特别的限制，但可优选为约0-约5重量份，更优选为约0.1-约5重量份，特别优选为约0.1-约4重量份，甚至更优选为约0.1-2重量份，基于固体组分。
不可膨胀的层状硅酸盐
所述涂料组合物可任选额外包含一种或多种有助于控制流变性的不可膨胀的层状硅酸盐。这些不同于上文所定义的粘土、偏高岭土、云母和可膨胀的层状硅酸盐。不可膨胀的层状硅酸盐不受任何特别的限制：可使用本领域技术人员已知的任何不可膨胀的层状硅酸盐。不可膨胀的层状硅酸盐可优选选自叶蜡石和滑石，并且不可膨胀的层状硅酸盐可特别优选为叶蜡石。
此外，不可膨胀的层状硅酸盐的粒度不受任何特别的限制；任何常规粒度可为约1-约300μm，特别优选为约1-约200μm的粒度。
基于涂料组合物固体组分的不可膨胀的层状硅酸盐(特别是叶蜡石)的比例不受任何特别的限制；其可优选为约0-约50重量份，更优选为约0-约45重量份，特别优选为约0-约40重量份，甚至更优选为约0-35重量份，基于固体组分。
任选的添加剂
除了上述成分以外，所述涂料组合物可包含常规添加剂，例如粘合剂、润湿剂、消泡剂、颜料、染料和生物杀伤剂。
粘合剂
粘合剂的任务首先是粘合固体组分。粘合剂优选不可逆地固化，从而在铸模上形成耐磨涂层。耐磨性对于最终涂层是非常重要的，因为在缺乏耐磨性的情况下涂层可能被损坏。特别地，粘合剂不应由于大气水分而再软化。在优选的实施方案中，粘合剂的固化以本身已知的方式进行。例如，在丙烯酸酯体系的情况下，固化可使用自由基形成剂进行，其例如在用UV光照射时形成自由基。根据本发明，可使用所有常规用于例如水性和/或水-醇体系的粘合剂。作为粘合剂，可使用例如淀粉、糊精、肽、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯-聚丙烯酸酯分散体及其混合物。在本发明的优选实施方案中，粘合剂包括醇酸树脂的分散体，该醇酸树脂可溶于水和低级(例如C1-4)醇如乙醇、丙醇和异丙醇。醇酸树脂的实例是基于天然油或其脂肪酸与多元醇的未改性的水分散性醇酸树脂(例如如US 3,442,835所述)，或异氰酸酯改性的醇酸树脂(例如如US3,639,315所述，并且是优选的)，或环氧化物-氨基甲酸酯改性的醇酸树脂(如在DE 4308188所述)。例如，可使用获自ASK Chemicals GmbH，40721Hilden，德国的Necowel系列产品。其他优选的粘合剂为聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯共聚物，特别是聚乙烯醇。
粘合剂优选以约0.1-约5重量份，更优选约0.2-约2重量份的量使用，基于涂料组合物的所有成分。
润湿剂
作为润湿剂，优选使用本领域技术人员已知的具有中等或高极性(HLB为7和更高)的阴离子和非离子表面活性剂。可用于本发明目的的润湿剂的实例为二辛基磺基琥珀酸二钠、乙氧基化2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇、乙氧基化2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇或其组合，特别优选使用乙氧基化2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇。
润湿剂优选以约0.01-约1重量份，更优选约0.05-约0.3重量份，甚至更优选约0.1-约0.3重量份的量使用，基于涂料组合物的所有成分。
消泡剂
使用消泡剂或防沫剂来防止在本发明的涂料组合物的制备中和在其施加期间形成泡沫。在涂料组合物的施加过程中形成泡沫会导致不均匀的层厚度和涂层中的孔。作为消泡剂，可使用例如硅油或矿物油。消泡剂可优选选自可由TOTAL商购获得的FINASOL产品。
在本发明的涂料组合物中，消泡剂的用量为约0.01-约1重量份，更优选为约0.05-约0.3重量份，甚至更优选为约0.1-约0.2重量份，基于涂料组合物的所有成分。
颜料和染料
常规的颜料和染料可任选地用于本发明的涂料组合物中。任选地添加这些以便例如在不同的层之间实现不同的对比度，或实现涂料组合物与铸件的更强的分离效果。颜料的实例为氧化铁红和氧化铁黄。染料的实例为市售染料，例如BASF的Luconyl染料系列。
染料和颜料通常以约0.01-约10重量份，优选约0.1-约5重量份的量使用，基于涂料组合物的所有成分。
生物杀伤剂
所述涂料组合物可任选(尤其是当载液包含水时)包含一种或多种生物杀伤剂以防止细菌侵袭并因此避免对粘合剂的流变性和粘合力的不利影响。生物杀伤剂不受任何特别的限制，但可优选选自甲醛、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)及其混合物，进一步优选选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(BIT)及其混合物。
所述涂料组合物中的生物杀伤剂的比例不受任何特别的限制，并且取决于所选择的生物杀伤剂。该比例可例如为约0.001-约0.5重量份，优选为约0.005-约1.0重量份，更优选为约0.005-约0.5重量份，特别优选为约0.005-约0.4重量份，甚至更优选为约0.005-约0.3重量份，基于涂料组合物的所有成分。
在优选的实施方案中，本发明的涂料组合物包含约30-约65重量份的白云母、约5-约35重量份的粘土、约0-约20重量份的天然絮状石墨、约0-约25重量份的偏高岭土和约0.1-约2重量份的绿坡缕石，基于固体组分。此外，所述涂料组合物包含约0.2-约2重量份的粘合剂、约0.1-约0.3重量份的润湿剂、约0.1-约0.2重量份的消泡剂、约0.005-约0.3重量份的生物杀伤剂和至多70重量％的载液如水。
涂料组合物的制备
本发明的涂料组合物通过常规方法制备。例如，本发明的涂料组合物通过首先加入大部分载液(优选全部量的载液)并通过使用高剪切搅拌器(例如约400-约2000rpm)消解粘土和可膨胀和/或不可膨胀的层状硅酸盐(如果使用)来制备。随后搅拌其他固体组分，例如首先是(如果使用)偏高岭土，然后是云母和(如果使用)石墨、颜料和染料，直至形成均匀混合物。此处，添加顺序的作用很小(如果有的话)，并且可由本领域技术人员容易地确定。最后，将任何润湿剂、消泡剂、生物杀伤剂和粘合剂(如果使用的话)搅拌加入。所述涂料组合物例如在优选约5-约50℃，更优选约10-约30℃的温度下，在优选约400-约2000rpm，更优选约1000-约1500rpm的搅拌器速度下，且使用d/D优选为约0.3-约0.7，更优选d/D＝约0.4-约0.6(d＝搅拌器的齿盘直径，D＝搅拌容器的直径)的齿盘来制备。
所述涂料组合物的性能可根据所需的用途，例如作为底涂层或作为顶涂层，以及待施加的涂料组合物的所需层厚来设定。特别地，涂料组合物的粘度可设定为约11-约25秒，特别优选为约12-约14秒，根据DIN 53211测定；流动杯4mm，福特杯。
所述涂料组合物的密度可例如为约20-约50°Bé，特别优选为约25-约35°Bé，通过Baumé浮法测定；DIN 12791。
涂料组合物的用途
本发明的涂料组合物可用于涂覆铸模。可能的方法包括以下步骤：
(a)提供包括限定铸造型腔的表面的铸模，
(b)提供本发明的涂料组合物；
(c)将涂料组合物的层施加到限定铸造型腔的至少一部分表面上；
(d)干燥所述涂料组合物；和
(e)任选地固化所述涂料组合物。
术语“铸模”用于指代制造成型铸件所需的所有类型的物体。铸模不受任何特别的限制：可使用铁、钢和有色金属工业中常用的所有铸模，例如型芯、模型或金属型。铸模可由耐火的颗粒状基础模型材料组成，该基础模型材料通过可固化的粘合剂来加强。耐火的颗粒状基础模型材料不受任何特别的限制：可使用任何常规的基础模型材料。耐火的颗粒状基础模型材料可优选包括硅砂、锆砂、铬铁矿砂、熟料、铝土矿、橄榄石砂、含长石的砂、红柱石砂、中空硅酸铝球(也称为“微球”)、玻璃珠、玻璃颗粒、以名称“Cerabeads”或“Carboaccucast”已知的球形陶瓷基础模型材料或其混合物。可固化的粘合剂不受任何特别的限制。可使用本领域技术人员已知的任何可固化的粘合剂。优选使用有机粘合剂如聚氨酯、呋喃树脂或环氧-丙烯酸酯粘合剂，无机粘合剂如水玻璃或其混合物；粘合剂可特别优选基于PUR冷芯盒粘合剂、水玻璃-CO2粘合剂、甲阶酚醛树脂-甲酸甲酯(MF)、甲阶酚醛树脂-CO2粘合剂、呋喃树脂、酚醛树脂或水玻璃-酯粘合剂。铸模中的可固化粘合剂的比例不受任何特别的限制：粘合剂可以以任何常规比例存在。粘合剂的比例优选为约0.2-约5重量份，更优选为约0.3-约4重量份，特别优选为约0.4-约3重量份，基于100重量份的耐火的颗粒状基础模型材料。所述涂料组合物适用于其中需要用该涂料组合物涂覆铸模的所有可设想的应用。作为铸模，即铸造应用中的型芯和模型的实例，可提及的是通过PUR冷芯盒粘合剂、水玻璃-CO2粘合剂、甲阶酚醛树脂-MF粘合剂、甲阶酚醛树脂-CO2粘合剂、呋喃树脂粘合剂、酚醛树脂粘合剂或水玻璃-酯粘结的砂芯。可用本发明涂料组合物涂覆的优选铸模的其他实例例如描述于“Formsteff und Formverfahren”，Eckart Flemming和Werner Tilch，Wiley-VCH，1993，ISBN 3-527-30920-9中。
铸模的表面限定了液态金属被引入其中的铸造型腔。铸模的表面可为型芯或中空模型的表面。根据本发明，铸模可被完全或部分地涂覆。优选涂覆与被铸造的金属接触的铸模表面。
首先必须以即用形式提供涂料组合物。如果其以干粉或浓缩物存在，则加入载液以达到施加所需的稠度。
在一个实施方案中，所述涂料组合物可例如以成套包装(包含两个或更多个用于不同组分的容器的多组分包装)的形式存在。此处，固体组分和载液可彼此相邻地存在于分开的容器中。固体组分的所有成分可作为粉状固体混合物存在于一个容器中。作为替代方案，固体组分的成分可作为多种单独的组分提供。任选使用的其他组分，例如粘合剂、润湿剂、消泡剂、颜料、染料和生物杀伤剂，可与上述组分一起存在，或者存在于该成套包装的一个或多个单独的容器中。载液可包含任选额外使用的组分，例如在联合容器中，或者它们可与其他的任选成分分开存在于分开的容器中。为了制备即用型涂料组合物，将适量的组分彼此混合。
作为替代方案，所述涂料组合物可作为水性涂料组合物存在，其中载液可为水。醇的加入使得能够由该水性涂料组合物提供即用型醇涂料组合物。
在限定铸造型腔的至少一部分表面上施加和干燥至少一个涂料组合物层不受任何特别的限制。为此，可使用技术领域中描述的所有常规施加方法。优选的施加方法的实例为浸涂、溢流、喷涂和涂漆。常规的施加方法在例如“Formsteff und Formverfahren”，Eckart Flemming和Werner Tilch，Wiley-VCH，1993，ISBN 3-527-30920-9中有所讨论。
在作为施加方法的浸涂的情况下，例如将铸模浸入含有即用型涂料组合物的容器中约1秒至约2分钟。浸渍后过量涂料组合物流走所用的时间取决于所用涂料组合物的流走行为。在足够的流走时间之后，对涂覆的铸模进行干燥。
在作为施加方法的喷涂的情况下，使用市售压力容器喷涂装置。此处，例如将即用涂料组合物引入压力容器中。所述涂料组合物可被超大气压推动以设置到喷枪中，在喷枪中通过可单独调节的雾化空气来喷涂。在喷涂期间，应优选小心确保喷枪被设定成使得涂料组合物和雾化空气的压力被设定成使得喷涂的涂料组合物在撞击到铸模表面上时仍然是湿的，但得到均匀施加的涂层。涂料组合物的施加可以以一层或多层进行。当施加多个层时，每个单独的层在施加之后可完全或部分地干燥。
作为干燥方法，可使用本领域常规的所有干燥方法，例如允许在空气中干燥、通过除湿空气干燥、通过微波或红外辐射干燥、在对流烘箱中干燥等。在本发明的优选实施方案中，将涂覆的铸模在对流烘箱中在约100-约250℃，更优选约120-约180℃下干燥。当使用醇涂料组合物时，优选通过烧掉醇或醇混合物来干燥涂料组合物。此处，通过燃烧热来额外加热涂覆的铸模。在另一优选实施方案中，将涂覆的铸模在空气中干燥而不进行进一步处理。
由上述涂料组合物得到的干燥涂层的干层厚度不受任何特别的限制。此处，干层厚度是通过基本上完全除去载液并任选地随后固化而干燥涂料组合物而获得的干燥涂料组合物(“洗液”)的层厚度。涂层的干层厚度可优选为约0.1-约1mm，更优选为约0.2-约0.8mm，特别优选为约0.3-约0.6mm。优选地，涂层的干层厚度通过使用螺旋测微器测量在用涂层涂覆(干燥)之前和之后的弯曲测试棒，或者通过使用湿层厚度梳测量来确定。例如，通过刮掉梳端部标记处的涂层直至基材出现，可以使用梳来测定层厚度。然后可从梳齿的标记读出层厚度。一种替代方法是根据DIN EN ISO2808测量消光状态下的湿层厚度，然后干层厚度为消光层厚度的70-80％。“消光”层是不再能够流动并且其中溶剂的比例已经降低到表面不再有光泽的程度的层。
如果用底涂层和顶涂层涂覆铸模，则本发明的方法包括以下步骤：
(i)提供包括限定铸造型腔的表面的铸模，
(ii)提供本发明的涂料组合物；
(iii)将底涂层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上，并任选地干燥底涂层；和
(iv)将顶涂层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上和/或施加到底涂层上(优选施加到底涂层上)；和
(v)干燥顶涂层和(如果尚未完全干燥)底涂层。
本发明的涂料组合物用作底涂层和/或顶涂层(优选用作顶涂层)。如果本发明的涂料组合物既用作底涂层又用作顶涂层，则底涂层和顶涂层的涂料组合物相同或不同(优选不同)。
底涂层的干层厚度例如为约0.01-约1mm，优选为约0.05-约0.8mm，更优选为约0.1-约0.6mm，最优选为约0.2-约0.3mm。
顶涂层的干层厚度例如为约0.01-约1mm，优选为约0.05-约0.8mm，更优选为约0.1-约0.6mm，最优选为约0.2-约0.3mm。
如果本发明的涂料组合物不用作底涂层，则可使用任何常规的底涂层。底涂层可包含例如粘土、滑石、石英、云母、硅酸锆、菱镁矿、硅酸铝和熟料作为基础材料。这些基础材料是底涂层的目的决定部分。它们覆盖铸模表面，封闭砂孔以防止被铸造的金属侵入，并且还尤其用作与铸模的热绝缘。水性涂料组合物和醇涂料组合物都可以用作底涂层。
根据本发明涂覆的铸模优选用于制造金属体。它们特别适于制造发动机和发动机部件、制动盘、涡轮增压器、排气歧管和通用机器部件。
在铸造过程中，提供根据本发明涂覆的铸模，引入液态金属，并在金属凝固后移除铸模。
以下实施例说明本发明，但不限制本发明。
实施例
实施例1
用于涂覆铸模的涂料组合物如下获得：
将粘土(
Figure BDA0002767094560000241
蓝色粘土，黄色焙烧T7001 KTS，
Figure BDA0002767094560000242
Ton andSchamottewerke Mannheim GmbH&Co.KG，56218
Figure BDA0002767094560000243
德国；化学分析，以质量％灼烧计：SiO2 53.66，Al2O3 36-38，TiO2 3.75，Fe2O3 2.98，CaO 0.73，MgO 0.63，K2O0.75，Na2O 0.07；通过Sedigraph测量的以质量％计的沉降分析：<2.0μm 95.7，以质量％计的矿物分析：高岭土70-75，伊利石7.0，蒙脱土15-20，石英2.0，Fe-Ti矿物3.0)，云母(获自Georg H.Luh GmbH，65396Walluf，德国；化学分析，以质量％计：SiO243-46，Al2O3 33-37，Fe2O3 2-5，K2O 9-11；通过60μm筛的筛分析：25-64％)和石墨(获自Georg H.Luh GmbH，65396Walluf，德国；C含量最低为85％，灰分最高为15％；通过激光测量法测得的粒度分布：D10 15-30μm，D5080-120μm，D90 190-250μm)与预混物混合物，所述预混物由1重量份的绿坡缕石(Attagel 40，获自BASF，67063Ludwigshafen，德国)、2重量份的聚乙烯醇粘合剂(Polyviol，Wacker AG，81737Munich，德国)、0.2重量份的由非离子表面活性剂(Surfynol440，Evonik Corporation Allentown，PA18195，US)组成的润湿剂、0.2重量份的消泡剂(Finasol，Total Deutschland GmbH，10117Berlin，德国)、0.2％的生物杀伤剂(ActicideMBS(BIT，MIT)，获自Thor GmbH，67346Speyer，德国)和60重量％的水组成，并借助额外的水达到约13s DIN 4mm的粘度。
通过用胺气处理，从获自Quarzwerke Gruppe的砂H32与0.4％的ASKOCURE 388和0.4％的ASKOCURE 666一起制备尺寸为240mm长×20mm宽×15mm高的成型体。
随后，在搅拌之后，将稀释的涂料组合物引入到250ml量筒中，并将成型体手动浸入5秒，随后在干燥箱中在120℃下干燥。获得约300-400μm的干层厚度。
通过摩擦将干燥的型芯在型芯标记和镜面上除去涂料组合物，以致不产生压缩应力，并通过ASKOBOND RAPID A胶合到垂直分开的叠层模型中，该叠层模型具有3个水平位置，用于由水玻璃/酯固化的砂H32组成的型芯。在组装并通过螺旋夹具钳夹模型包后，在每种情况下使用灰口铸铁GJL200在1420℃下铸造。
在冷却和打开铸件后，用刮刀和钢丝刷除去铸件外部的粘砂。然后，在标记位置用压缩空气凿子在6巴下振摇砂芯10秒。随后借助空气枪使用7巴的压力将型芯的型腔吹出，使得大部分涂料组合物也被吹除。最后，借助钢丝刷和螺丝刀除去型腔中的残留污垢，并且在借助磁体除去金属零件后称重。
实施例2
如实施例1所述获得本发明的其他涂料组合物，不同之处在于将表1所述比例的固体组分与实施例1中所用的预混物混合，如实施例1那样检查以此方式获得的成型体的残留物和冲砂。
表1：
Figure BDA0002767094560000251
Figure BDA0002767094560000261
实施例3(根据本发明)
如上所述施加具有下列组成的涂料组合物，其特征在于残留物和存在的冲砂以及渗透：
Figure BDA0002767094560000262
此处，在成型体2的情况下，测得残留物仅为0.40g。另外，从图1可以看出，成型体没有冲砂或渗透。涂料组合物可容易地从铸件上除去并留下少量的残留物。
实施例4(非本发明)
此处，与具有下列非本发明组成的涂料组合物进行比较，该组合物在汽车铸件中是常用的：
Figure BDA0002767094560000263
Figure BDA0002767094560000271
实施例5(非本发明)
如实施例1所述获得非本发明的其他涂料组合物，不同之处在于将表2所述比例的固体组分与实施例1中所用的预混物混合，如实施例1那样检查以此方式获得的成型体的残留物和冲砂。
表2：
Figure BDA0002767094560000272
在成型体15的情况下，测得3.01g的大量残留物。从图2中还可以看出，成型体15显示出明显的冲砂(Fl.)。
涂料组合物的物理性质：
将以上列出的用于铸造测试的涂料组合物的样品干燥，在研钵中研磨并引入瓷舟中，随后置于预热至1300℃或1450℃的炉中并加热3分钟。随后肉眼比较烧结行为。
含有叶蜡石的涂料组合物特别地显示出致密的外观，而根据本发明的涂料组合物看起来好像它们已经起泡。
据推测，在铸造后涂料组合物的剥离明显更好，因此在烧结过程中由涂料组合物的起泡引起的残余污垢更少。

Claims (12)

1.一种涂料组合物，其包含含有粘土和云母的固体组分，其中粘土包含约50-约90重量％的高岭土和约5-约35重量％的蒙脱土，并且所述涂料组合物包含基于固体组分为约5-约50重量份的粘土。
2.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约10-约80重量份，优选为约20-约70重量份，特别优选为约30-约65重量份的云母。
3.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其中云母与粘土的比例为约1:1至约5:1，优选为约1.3:1至约3:1，特别优选为约1.4:1至约2.5:1(重量/重量)。
4.如权利要求1-3中任一项所述的涂料组合物，其中所述固体组分进一步包含偏高岭土和/或石墨。
5.如权利要求1-4中任一项所述的涂料组合物，其中基于固体组分，粘土、云母、偏高岭土和石墨的总和为约20-约100重量％，优选为约25-约100重量％，特别优选为约30-约100重量％。
6.如权利要求1-5中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约5-约40重量份，优选为约5-约35重量份的粘土。
7.如权利要求1-6中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约0-约35重量份，优选为约0-约30重量份，特别优选为约0-约25重量份的偏高岭土。
8.如权利要求1-7中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于固体组分为约0-约30重量份，优选为约0-约25重量份，特别优选为约0-20重量份的石墨。
9.如权利要求1-8中任一项所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物进一步包含载液，其中所述载液包含水。
10.一种涂覆铸模的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)提供包括限定铸造型腔的表面的铸模，
(b)提供如权利要求1-9中任一项所述的涂料组合物；
(c)将涂料组合物的层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上；和
(d)干燥所述涂料组合物。
11.如权利要求1-9中任一项所述的涂料组合物用于涂覆铸模的用途，其中所述铸模具有限定铸造型腔的表面，并且将所述涂料组合物的层施加到限定铸造型腔的表面的至少一部分上。
12.一种可通过如权利要求10所述的方法获得的涂覆的铸模。
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