CZ20031273A3 - Suchá směs pro odlévání - Google Patents

Description

Dosavadní stav techniky

Při odlévání kovů je známo, zvláště při způsobu velmi přesného tavení, že se odlévací formy vyrábějí tak, že se odlévací hmota, formovací písek nebo podobně naplní do formy a přitom se obklopí model předmětu pro tvarování. Dále je také známo, že se model vtiskne do formovací hmoty nebo formovacího písku, potom se odstraní a odpovídající otisk se vyplní kovem a ten se následně vytvaruje.

Pro přesné odlévání se zvláště používá způsob tavení vosku. Při způsobu tavení vosku je pro každý vyráběný odlitek nutný model z vosku. Tento model z vosku se potáhne tekutou odlévací hmotnou, zvláště sádrou. Následně se kolem modelu z vosku potaženého sádrou postaví pevná nádrž a naplní tekutou odlévací hmotou, zvláště rovněž sádrou. Proschlá odlévací hmota se zahřívá v peci, až se vosk uvnitř roztaví, odpaří a spálí. V nádobě vznikla dutina, které odpovídá modelu.

Následně se může provést odlévání. Přitom se tekutá kovová slitina nalévá do dutého prostoru v odlévací hmotě. Následně se odlitek nechá pomalu ochlazovat. Po ztuhnutí kovové slitiny se plášť ze ztvrdlé odlévací hmoty rozbije. Chyby způsobené vzduchem v odlévací hmotě a jiné nerovnosti se odstraní takzvaným cizelováním. Při patinování působí různé chemikálie na

-2povrch kovu, aby se dosáhlo například antiefektu. Jak již bylo uvedeno, obvykle se vyrábějí sádrové formy. Sádrové formy obsahují až 20 % mol. krystalické vody také po vypuzení vosku. Nesmí se proto do těchto forem nalévat především horký kov. Sádrové formy se musí před odléváním sušit a odvodnit. Přitom dochází ke změnám fází, které jsou typické pro sádru, a které však mohou způsobovat nežádoucí změny struktury. Ty způsobují zvláště smrštění a tím tvorbu trhlin za tepla a po ochlazení trhlin za chladu. Dále se zvyšuje porozita a prodyšnost. Z toho plyne, že určité kovy (hořčík) mohou způsobovat také chemické reakce v sádře, což je navíc nežádoucí. Další nevýhodou při použití sádry je, že se tyto sádrové hmoty obvykle vyrábějí vakuovým mýchacím zařízením, aby se sádrová hmota před naléváním odplynila.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je poskytnou suchou směs pro odlévací popř. tvarovací hmoty pro odlévání kovů, která umožňuje dlouhou dobu zpracování, odolnost proti vysokým teplotám a jednoduché a rychlé zpracování.

Úkol se řeší suchou směsí pro odlévací popřípadě tvarovací hmoty se znaky uvedenými v nároku 1.

Dalším úkolem je poskytnout odlévací popřípadě formovací hmotu pro odlévání kovů, která umožňuje dlouhou regilovatelnou dobu zpracování, odolnost proti vysokým teplotám a jednoduché a rychlé zpracování, a odlitky s příslušnou strukturou.

Úkol se řeší odlévací popřípadě formovací hmotou se znaky uvedenými v nároku 29.

3··· · · · * · «

- ····· · · · ··

Další výhodná provedení vynálezu jsou uvedena v jednotlivých závislých nárocích.

Podle vynálezu obsahuje pojivová směs pro odlévací popřípadě formovací hmoty pro odlévání kovů hydraulické pojivo jako pojivové komponenty složek pojivové směsi, přičemž podle vynálezu je tímto pojivém hydraulické pojivo bez obsahu sulfátového nosiče a zvláště hydraulické velmi jemné pojivo bez obsahu sulfátového nosiče. Jako hydraulické pojivo bez obsahu sulfátového nosiče se používá jemně nebo velmi jemně mletý portlandský cement. Zatímco odlévací popřípadě tvarovací hmoty na bázi hydraulického pojivá, jako je portlandský cement, poskytují formy, které nejsou teplotně stabilní a zvláště nevydrží teplotní šok při odlévání tekutého kovu nebo se poškodí, s překvaprním se zjistilo, že odlévací popřípadě formovací hmoty za použití hydraulického pojivá bez obsahu sulfátového nosiče, zvláště za použití mletého portlandského cementu bez obsahu sulfátového nosiče, dosahují výrazné teplotní odolnosti, velmi dobré odolnosti proti změnám teploty (termošok) a k tomu velmi dobré dlouhodobé teplotní odolnosti. Přitom lze nastavit pojivovou směs popřípadě odlévací popřípadě formovací hmotu hydraulickým pojivém použitým podle vynálezu velmi citlivě na velmi široké rozmezí průběhu tuhnutí, průběhu tvrdnutí a viskozity. Dále se ukázalo, že lze pojivovou směsí podle vynálezu popřípadě odlévací popřípadě formovací hmotou za použití pojivá podle vynálezu dosáhnou velmi hladkých povrchů, takže se minimalizuje následné opracování odlitku.

Hmota podle vynálezu se může použít v podstatě při všech způsobech odlévání, při kterých se pracuje se ztracenou formou. Zvláště při způsobu tavení vosku, u formování s polovičními formami atd. Při odpovídajícím stabilním vybavení formovacího rámu se vzhledem k vysoké pevnosti ztvrdlé formovací hmoty dokonce realizuji způsoby tlakového odlévání za vysokého tlaku. Při způsobu odlévání, při kterém se těleso formy odlévá ve formě s dvěma polovičními formami a následně odejme tak, že obě poloviční formy rozpojí, je v důsledku vysoké stability a pevnosti ztvrdlé formovací hmoty také

možmé formu použít vícekrát za sebou, zvláště při výrobě v malých sériích. Dále lze podle vynálezu ovlivnit vlastnosti materiálu výlisku tím, že se u formovací hmoty podle vynálezu nechá předem nastavit tepelná vodivost hmoty, takže jsou rychlosti ochlazování odlévaného materiálu nastavitelné a zvláště významně vyšší než u známých formovacích hmot.

Pojivém bez obsahu sulfátového nosiče použitém podle vynálezu je například mletý portlandský cement. Vypálený portlandský cement je produkt padající z pece, který opouští otáčivé potrubí pece. Obvykle se tento produkt padající z pece mele společně s takzvaným sulfátovým nosičem, jako je sádra nebo anhydrit nebo jejich směs, na portlandský cement, následně se vrství a potom případně balí. Použitým hydraulickým pojivém bez obsahu sulfátového nosiče podle vynálezu je rozemletý vypálený portlandský cement bez přísady sulfátového nosiče. Úkolem přísady sulfátového nosiče u obvykle vyráběných cementů je regulovat tuhnutí tvorbou minerálu ettringitu na povrchu trikalciumaluminátu (C3A).

Zejména se mohou také použít kombinace mletého vypáleného portlandského cementu a/nebo latentních hydraulických látek, jako jsou mletá struska a/nebo pucolánové látky, jako je trass a mikrosilika, metakaolinit, neupravené nebo temperované zeolity a/nebo inertní, jemně mletá kamenná moučka, jako je vápencová moučka a/nebo hydraulická vápna a/nebo kalciumsilikáty a/nebo kalciumalumináty nebo každá kombinace těchto složek. Pro jemnost použitého cementového slínku, popřípadě použitých pojivových složek, stačí normální jemnosti cementu až po nejvyšší jemnosti. Pro regulaci počáteční pevnosti, průběhu tuhnutí a konečné pevnosti se mohou pojivové složky skládat také z frakcí různé jemnosti. Z toho vyplývá, že uvedené jednotlivé složky pojivové složky mohou mít rozdílné jemnosti.

S výhodnou má pojivová složka jemnost velmi jemných cementů. Velmi jemné cementy jsou velmi jemnozrnná hydraulická pojivá, zvláště se stálou a úzce odstupňovanou zrnitostí a s omezením největších zrn. Vlastnosti a obvyklé ·

• ··

-5použití velmi jemných cementů je například doloženo v předběžném návodu pro tlakové práce s velmi jemnými pojivý u sypkých hornin (Bautechnik 70, [1993], sešit 9, Ernst & Sohn, strany 6550 až 560, a ZTV-RISS 93, Verkehrsblatt-Dokument B 5237, Verkehrsblatt-Verlag).

Složky směsi se výhodně velmi přesně a reprodukovatelně po sobě určí, přičemž mají všechny podstatné složky zrnitost s výhodou d₉₅ < 24 pm, výhodně d₉₅ < 7 pm, a d₅o 7 pm, výhodně d₅₀ < 5 pm, a výhodně poměr dso k d₉₅ = 0,33 ± 0,04 (d₉₅ - průměr zrna při 95% hmotn. průchodu sítem; d₅o průměr zrna při 50% hmotn. průchodu sítem). Zvláště když se tyto podmínky dodrží, je možné optimalizovat vliv přísady.

Výhodně se zrnitost suché směsi nastaví podle modifikované funkce GaudinSchumann, která je také známá jako funkce Dinger-Funk (Funk, James G.; Dinger, Dennis R.; Predictive process control of crowded particulate suspensions; Cluver Academie Pubiishers Group, Distribution Center 3300AH Dordrecht, NL). Ve funkci Dinger-Funk se nastaví exponent n < 0,2, přičemž jsou také možné záporné hodnoty. Tím se podaří vyrobit ztvrdlou hmotu s maximálně hustou strukturou.

Funkce zní:

Dⁿ - Dsⁿ F(d) = ----------DLⁿ - D_s ⁿ přičemž

D = velikost částic

D_s =

D_l = nejmenší velikost částic největší velikost částic

-6• · · · · · ··· ·· «· · η = modul rozdělení.

Podle vynálezu obsahuje pojivová směs popřípadě odlévací popřípadě formovací hmota například pojivovou složku bez obsahu sulfátového nosiče a jako přísadu ztekucovací prostředek bez obsahu sulfonátových skupin. Ztekucovací prostředek bez sulfonátových skupin, zvláště polykarboxyláty působí během krátkého časového úseku, například během 2 až 10 minut, a také zpomaluje počáteční tuhnutí pojivové složky bez obsahu sulfátu. To má za následek, že ztekucovací prostředek bez obsahu sulfonátových skupin, zvláště polykarboxyláty, zabraňuje zjevně krátkodobě nežádoucí tvorbě krystalů.

Použité modifikované polykarboxyláty jsou například popsány v DE 196 53 534 A1. Jedná se většinou o homo- nebo kopolymery monomerů s obsahem karboxylových skupin, jejichž postranní řetězce jsou modifikované. Dále jsou jako ztekucovací prostředky bez obsahu sulfonátových skupin vhodné látky ze skupiny polyasparagových kyselin a/nebo polyakryláty.

Přitom může složení pojivá případně obsahovat urychlovače. Vhodnými urychlovači jsou například uhličitany alkalických kovů nebo hydrogenuhličitany alkalických kovů a dusičnan vápenatý, silikáty alkalických kovů, hydroxidy alkalických kovů, hydroxidy kovů alkalických zemin, chloridy vícemocných kationtů (například chlorid vápenatý), aminosloučeniny a mravenčan vápenatý a jiné známé urychlovače a samozřejmě směsi uvedených urychlovačů.

Urychlovače se zejména používají, když se vzhledem k potřebnému ztekucení při nízkém vodním součiniteli pojivá přidává velké množství polykarboxylátu. Pomocí urychlovačů se může nastavit zpomalení, zvláště když překračuje požádanou míru.

• · · · • ·· ·· · · · · • * · · » · • · · · · · · “7“ ···*· * · · · ····· ·· ♦ · · ··

Ztekucovací prostředek bez obsahu sulfátového nosiče, zvláště polykarboxylát, se přidává zejména v množstvích 0,25 až 2 % hmotn., vztaženo na pojivo. Tím se mohou například dosáhnout zpomalení 2 až 10 minut při velmi dobrém ztekucení. Silným účinkem ztekucení lze snížit množství přidávané vody a tím porozitu pojivového klihu, popřípadě ztvrdlého pojivá, čímž stoupá pevnost.

Složky pojivové směsi, tedy pojivovou složku, ztekucovací prostředek nebo ztekucovací prostředek bez obsahu sulfátu a případně urychlovač a další známé přísady a/nebo přídavné látky, jako jsou odpěňovače nebo plniva, mohou být, pokud jsou v suchém stavu, předem namíchané jako suchá pracovní směs, která se před výrobou odlitku obvykle ještě musí smíchat s vodou.

Dále se také mohou v pojivové směsi použít stabilizátory.

Podle vynálezu se používají stabilizátory ze skupiny mikrobiálních polysacharidů. Jsou to syntetické bioplymery, ze kterých je pro účely vynálezu zvláště vhodný xantan a welan.

Zvláště výhodné biopolymery jsou například popsány ve Velco prospekt „Xanthan Gum“, strana 1 až 24 a uvedeny zvláště na straně 1, oddíl „Microbial poiysaccharides“. Jedná se o dextran, gellan gum, rhamsan gum, welan gum a xanthan gum.

Použití pojivá bez obsahu sulfátového nosiče navíc způsobuje, že je suspenze bez obsahu chromátu, protože se složka chrómu váže hydrátovou fází ve velmi jemně mletém slínku. Do té míry vzniká synergický efekt.

• ·· ·

Z toho vyplývá, že lze s výhodou použít také kombinace přísad výše, popřípadě níže uvedených přísad.

Hydraulické složení pojivá podle vynálezu lze proto s ohledem na zpracovatelnost, začátek tuhnutí, výši počáteční pevnosti, výši konečné pevnosti a trvanlivosti konečné pevnosti jednoducým způsobem nastavit, například přesně připravit na stanovený požadavek.

Složení pojivá může alternativně nebo navíc obsahovat zpomalovací prostředek tuhnutí, případně plastifikující zpomalovací prostředek tuhnutí.

Podle vynálezu se pro citlivou regulaci způsobu tuhnutí používají glukonáty alkalických kovů ve vazbě s uhličitany alkalických kovů a/nebo hydogenuhličitany alkalických kovů. Dále se jako přísady používají zvláště vhodné plastifikující zpomalovací prostředky tuhnutí s obsahem sulfonátových skupin. Jsou to například ligninsulfonáty, sulfonová mýdla, sulfonové kyseliny, alkylbenzen-sulfonáty, naftalensulfonáty a sulfonované melaminformaldehydové kondenzáty. Mohou se však také částečně nahradit zejména jinými zpomalovacími prostředky bez obsahu sulfonátových skupin. Například jsou částečně použitelné ether celulózy (methyl-, ethyl- a/nebo propylether), monoa/nebo polysacharidy (fruktóza, glukóza), akrylové kyseliny a jejich soli, oxykarboxylové kyseliny a jejich soli (např. kyselina citrónová), fosforečné kyseliny a jejich soli, kyselina boritá a jejich soli, alkylamidy, butadien-styren.

Zvláště použití polykarboxylátů společně se známými zpomalovacími prostředky s obsahem sulfonátových skupin, které současně působí také jako ztekucovací prostředky, v kombinaci se známými urychlovacími prostředky přináší takový účinek, že jsou prostředky s obsahem sulfonátových skupin účinné pouze z hlediska zpomalení a ztekucující účinek polykarboxylátů neovlivňují. Ztekucovací prostředky s obsahem sulfonátu se mohou přidávat, aniž by se muselo dávat pozor na přesné mezní hodnoty, protože stačí přidat ·* ····

9*·· · · · · * , ··· .. .» . * alespoň množství, které je nutné pro zpomalení pro předem stanovené množství pojivá. Větší množství nevadí ani procesu tuhnutí ani ztekujícímu účinku polykarboxylátu.

Dále umožňuje použití uvedené kombinace přísad nejen velmi přesnou regulaci výše uvedených vlastností, nýbrž zajišťuje, že se docílí také neobyčejně vysokých počátečních pevností a dlouhotrvajících vyšších konečných pevností. Přes přítomnost zpomalovacích prostředků s obsahem sulfonátovýxh skupiny a obvyklých urychlovačů se již překvapivě nevytváří lepivá gumová konzistence, která vadí při použití.

Samozřejmě se v rámci předkládaného vynálezu používají další přísady, které řízení výše uvedených vlastností neomezují a slouží pro ovlivnění jiných vlastností, například pomocný prostředek pro mletí.

Další regulace výše uvedených vlastností určitými frakcemi zrna a/nebo pásy zrna může probíhat například následujícími frakcemi moučky slínku z prosetých velmi jemných mouček:

Č95	<	6,5 pm
d95	<	9 pm
Ú95	<	16 pm
Ú95	<	24 pm	nebo

libovolné směsi selektivní velmi jemné moučky.

Použitím frakcí velmi jemné moučky se kromě toho mohou ušetřit přísady nebo se může řídit zpracovatelnost, počáteční pevnost a/nebo konečná pevnost, například se může zvýšit. Použitím určitých frakcí zrna nebo pásů zrna se mohou také v jiných hydraulických složeních pojivá ušetřit přísady a

-10*· ·«« · • · ·

při určitém množství a druhu přísady se může řídit zpracovatelnost, počáteční pevnost a/nebo konečná pevnost.

Ztekucovací prostředek (ztekucovadlo) se může přidávat do pracovní suché směsi nebo může být obsažen v pojivové směsi.

Pro regulaci tuhnutí a ztvrdnutí se mohou navíc použít také ligninsulfonáty ve vazbě s uhličitany alkalických kovů. Jako uhličitany alkalických kovů se používají uhličitan sodný a draselný v libovolných směsných poměrech podle zadání.

S překvapením se ukázalo, že se variacemi poměru uhličitanu draselného k uhličitanu sodnému může počáteční pevnost pojivové pasty, tedy odlévací hmoty, měnit v širokém rozmezí. Vývoj pevnosti rozdělané pojivové směsi se tak může cíleně nastavit odpovídající směsí uhličitanu sodného a uhličitanu draselného, přičemž vývoj pevnosti, zvláště v rozmezí 2 až 24 hodin, lze řídit poměrem uhličitanů alkalických kovů. Přitom se u uvedené směsi, popřípadě u uvedené pojivové složky a při uvedeném rozmezí počáteční pevnosti pro řízení průběhu počáteční pevnosti a počáteční pevnosti udržuje Na₂Oekvivalent - stanoveno na tento parametr - konstantní a pouze poměr K₂CO₃/(K₂CO₃ + Na₂CO₃) se během konstantního Na₂O - ekvivalentu změní. Navíc je dalšími přísadami, jako je ligninsulfonát, nastavitelná doba zpracování během omezeného časového okna na dřívější doby bez trvalých ztrát pevnosti. Potud se dosáhne široké variability s ohledem na začátek pevnosti a výše pevnosti pasty . Další možnost ovlivnění s ohledem na vývoj pevnosti a začátek vývoje pevnosti spočívá v jemnosti použité pojivové složky. Z toho vyplývá, že se mohou tyto parametry také řídit tím, že se pojivová složka, v tomto případě moučka slínku, smíchá z různých frakcí zrna individuálně podle případu použití.

»· » · *

-11 Jako přísady popřípadě přídavné látky k hydraulickým pojivům bez obsahu sulfátového nosiče přicházejí v úvahu křemenný písek (až 2 mm zrnitost), šamotová moučka, silimanitová moučka, distenová moučka, metakaolinit a mletá struska, přičemž se tyto složky přidávají jednotlivě nebo jako směs v poměru 1:1 až 1:3 k pojivu. Zvláště se šamotem, silimanitem, distenem a metakaolinitem se může výrazně zvýšit odolnost proti teplotě.

Podle vynálezu je tepelná vodivost hmoty nastavitelná. Je známo, že rychlost ochlazování kovového výrobku má vliv na jeho krystalickou strukturu a tím na vlastnosti materiálu. Vynálezem se na základě regulovatelnosti, předem nastavitelné tepelné vodivosti odlévací hmoty podaří cíleně ovlivnit vlastnosti materiálu.

Tepelná vodivost se může nastavit zrnitostí suché směsi a tím regulovatelnou porozitou, popřípadě hustotou. To se podaří zejména, když má již uvedená zrnitost složení odpovídající funkci Dinger-Funk, přičemž se exponent n ve funkci rozdělení nastaví například na n < 0,2 a zvláště na zápornou hodnotu, aby se nastavila co možná největší hustota a tím tepelná vodivost. Nastavená porozita přitom činí <10 %.

Podle vynálezu se tepelná vodivost může ovlivnit také nebo navíc druhem přísad hmoty. Aby se mohla tepelná vodivost řídit tímto způsobem, nahradí se přísady, jako je křemen, popřípadě písek, nebo jiné zbytkové minerály zcela nebo částečně anorganickými pevnými látkami s podstatně vyšší specifickou tepelnou vodivostí. Přitom se použije zejména siliciumnitrid, siliciumkarbid, nitridy, granáty, slinutý korund a živce.

Dále může hmota pro zvýšení tepelné vodivosti také obsahovat kovy, zvláště ve formě chladítka ve formě tyče nebo bloku, kovová vlákna a/nebo kovové granuláty a/nebo kovový prach. Přitom se mohou také použít odpovídajícím způsobem tříděné kovové odpady. Výhodně se přitom model nejdříve obalí ** *♦*· vrstvou hmoty podle vynálezu s anorganickými přísadami a následně se nanese hmota kovového granulátu nebo kovového prachu. To zabrání možné reakci litého kovu s kovem ve hmotě, pokud lze něco takového očekávat. Navíc se do odlévací hmoty s kovovými přísadami mohou také přidávat známá chladítka. U těchto chladítek se jedná o kovové předměty ve formě tyče popřípadě bloku, které se obklopí hmotou a v důsledku jejich vysoké tepelné vodivosti mohou dobře přijímat teplo z odlitku. Tato chladítka se mohou také použít u hmoty s výlučně anorganickými přísadami.

Hmotami s anorganickými přísadami podle vynálezu, umožňující vysokou tepelnou vodivost, lze nastavit již tepelné vodivosti, které činí hodnoty výrazně nad 0,006 J.s'¹.K'¹.

Aby se tepelná vodivost dále ovlinila a/nebo vytvořil vliv na kontakt mezi tvarovací hmotou a kovem, může směs navíc obsahovat uhlík ve formě saze a/nebo grafitu. Tím se může ovlivnit smáčitelnost povrchu formy kovem, zvláště snížit. Dále mohou být ve hmotě reakční partneři, kteří při lití kovu reagují endotermicky a tím ze systému navíc odvádějí teplo. Jsou to například směsi uhličitanu vápenatého a metakaolinitu a popřípadě uhličitanu vápenatého a mikrosiliky.

Tím, že hmoty podle vynálezu hydraulicky tuhnou a tvrdnou jako beton, jsou zcela odolné proti vodě. Proto se může forma podle vynálezu plnit vodou jak zevně, tak také kanálky. Kanálky se mohou - zejména u větších výlisků rovněž vytvořit tvarovacím voskem nebo podobně a odpovídajícím způsobem zabudovat do formovacího rámu. Při roztavení a/nebo vyhoření modelu se potom modely kanálků rovněž roztaví popřípadě vyhoří. Odpovídajícími přípoji, které mohou být na rámu, se mohou tyto kanály následně proplachovat vodou.

• * »· * ·

Popsaným ovlivněním tepelné vodivosti podle vynálezu lze cíleně ovlivnit strukturu litého kovu. Protože se při velkých sériích odlitky vyrábějí v kovové formě, mají jinou strukturu a jiné materiálové vlastnosti než prototypy nebo odlitky v malých sériích, které se vyrobily v sádře nebo jiných známých formách. Použitím hmot podle vynálezu se mohou vyrobit malé série nebo prototypy tak, že se materiálové vlastnosti forem přibližují těm, které jsou vyráběné ve velkých sériích. Tím se umožňuje výrazně snadněji odhadnout vhodnost konstrukčního prvku odlévaného do ztracené formy již podle prototypu, protože prototyp téměř odpovídá odlitku ve velké sérii.

Podle vynálezu se zjistilo, že je zvláště výhodné do pojivové směsi podle vynálezu pro odlévací popřípadě formovací hmotu přidávat takzvané vypalovací látky, které po termické úpravě, zvláště po vyhoření vosku, rovněž vyhoří a cíleně zanechají póry popřípadě kanálky ve ztvrdlé hmotě. To je důležité, aby se vodík rozpuštěný v kovu nebo jiné plyny odvedly kanálky do hmoty a tak se získaly odlitky bez zásypu. Jako vypalovací látky jsou zejména vhodná polypropylenová vlákna (3 až 20 mm délky), dolomitová vlákna, obecně vlákna z umělé hmoty, která vyhořívají až při ca. 200 °C, a celulózová vlákna a dřevěné hobliny, popřípadě dřevěné piliny. Dále se jako výhodné ukázalo přidávat masokostní moučku popřípadě kostní moučku, protože obsažené tuky a vlákna tkáně rovněž výtečným způsobem vytvářejí při vyhoření póry a kanálky. Navíc zbývající fosfát výrazným způsobem zvyšuje žáruvzdornost.

U pojivá bez obsahu sulfátu použitého podle vynálezu se místo sulfátového nosiče tuhnutí a ztvrdnutí v širokém rozmezí velmi citlivě reguluje přídavkem uvedených přísad. V literatuře jsou popsány pojivá tohoto druhu jako anorganické systémy z moučky slínku s velmi velkými specifickými povrchy, ztekucovacími prostředky a solemi alkalických kovů. Ukazuje se, že sledovaný ztekucovací efekt přísad souvisí s jejich schopností částice slínku efektivně dispergovat ve vodné suspenzi. Protože tato pojivá neobsahují žádný sulfátový nosič, tvoří se na povrchu trikalciumaluminátu místo ettringitu ·· « · (sulfoaluminátu s 32 molekulami vody) na vodu chudší kaleiumkarboalumináty jako nejrychlejší hydrátové fáze.

Odlévací popřípadě formovací hmoty podle vynálezu na bázi portlandského cementu bez obsahu sulfátového nosiče odolává zvýšeným a vysokým teplotách lépe než malta z běžného portlandského cementu. Jejich odolnost proti vysokým teplotám a teplotnímu šoku odpovídá maltě z hlinitanového cementu, který je typickým cementem pro žáruvzdorný průmysl, hmoty podle vynálezu však mají výrazně vyšší dlouhodobou stabilitu. Možné jsou navíc ještě kombinace s mikrosilikou, která odolnost proti vysokým teplotám ještě zlepšuje. Zkoumaly se vlastnosti kontaktní zóny mezi přísadou a pojivém bez obsahu sulfátu. Kontaktní zóna se ukázala jako velmi kompaktní a zajišťovala vysokou vazebnou pevnost matrice. Vazba mezi přísadou a pojivém bez obsahu sulfátu v odlévací popřípadě formovací hmotě je dvakrát vyšší než odpovídající vazebná pevnost přísady s portlandským cementem.

Zatímco sádrou vázané odlévací hmoty se před roztavením vosku temperují, například podle velikosti formy růstem teploty 40 až 60 °C za hodinu s různými časovými prodlevami (2 hodiny při teplotách až 300 °C, 4 hodiny při teplotách asi 700 °C), není to u zásypových popřípadě formovacích hmot na podle vynálezu na bázi pojivá bez obsahu sulfátu použitého podle vynálezu nutné. Předchozí temperace souvisí s vázaným nebo nevázaným vysokým obsahem vody sádrové hmoty, který při rychlém zahřátí vede ke tvorbě trhlin. Směsný poměr u formovací hmoty vázané sádrou činí 100 dílů prášku na 38 až 40 dílů vody. Doba zpracování formovací směsi vázané sádrou činí asi 10 až 12 minut.

Forma vyrobená ze odlévací popřípadě formovací hmoty podle vynálezu se nemusí před roztavení vosku předem temperovat. Odlévací popřípadě formovací hmoty bez obsahu sulfátového nosiče se vyrábějí s nízkým vodním součinitelem cementu. Protože se netvoří žádný ettringit, jsou tyto systémy chudé na vodu. Směsné poměry při použití pojivové směsi podle vynálezu činí

• ·· * · · « ·♦·	t» • » » *	♦ » · · ♦	·* * · • ·	··*· • •
« « » ♦ · · *♦	* ♦ • ·	« •	• · • ·	« # • ·

formovací hmota k vodě = 100:10 až 100:25. Přitom odlévací popřípadě formovací hmota podle vynálezu zatéká do formy rychle a snadno, přičemž výrobky z této hmoty překvapivě vykazují povrchy bez pórů, které jsou výrazně hladší než povrchy ze srovnatelně použité sádrové hmoty. Doba zpracování hmot podle vynálezu činí například 30 až 40 minut při teplotě 20 °C, je však pro tento případ použití velmi citlivá a regulovatelná v širokém rozmezí několika minut až mnoha hodin. Hmota přitom poskytuje pevnosti, které mnohonásobně převyšují pevnost známých formovacích hmot.

Odlévací popřípadě formovací hmota podle vynálezu se může s výhodou použít při mnoha způsobem lití do forem. Zejména se může hmota podle vynálezu použít při způsobu tavení vosku, zvláště při výrobě jednotlivých odlitků nebo v malých sériích pro výrobu prototypu. Ale také při všech jiných způsobech lití do forem se ztracenou formou je vynález s výhodou použitelný. Přitom se mohou odlévat všechny možné kovy, přičemž se zvláště může odlévat také hořčík. Hořčík není ve formovacích hmotách pro ztracené formy, zvláště v sádře, vůbec odlévatelný. Díky vysoké pevností hmot podle vynálezu po ztvrdnutí se však mohou vyrobit formy se spojovatelnými a odnímatelnými polovičními formami, ve kterých se mohou vyrábět malé série, protože díky vysoké pevností se již formy jedním odléváním nezničí. Dále je také při vhodné úpravě formovacího rámu možné vyrobit odlitky za použití silného tlaku.

Ukázalo se, že hmoty podle vynálezu jsou také velmi vhodné v žáruvzdorné oblasti jako pojivo, žáruvzdorná malta a beton a opravná a pěchovací hmota, zvláště při alkalickém zásahu.

U směsi podle vynálezu popřípadě z ní vyrobené formovací směsi je výhodné, že umožňuje rychlé zpracování pomocí nastavitelné doby zpracování. Dále oproti sádrovým formám je velkou výhodou, že odpadá doba sušení ztvrdlé fomovací hmoty. Dále poskytují formovací hmoty podle vynálezu formu, která má zvláště oproti sádrovým formám velmi vysokou pevnost. Formovací hmoty

-16♦

* ··	• · · * * «		··
♦ ·	• * ·	•	•
	• · ·	•	•
• · ·		•	•
*· ♦♦	• · ·		·«

·♦·· *

* · podle vynálezu jsou po ztvrdnutí odolné proti vysokým teplotám, odolné proti termošoku a disponují nastavitelnou tepelnou vodivostí. Zvláště výhodné oproti jiným formovacím materiálům je snadná odstranitelnost, protože formovací materiál je z hlediska aspektů životního prostředí nezávadný a v tomto ohledu odpovídá stavebnímu odpadu. Dále může formovací materiál také, když obsahuje granuláty železa pro zvýšení tepelné vodivosti - výrobce zpět odebírat a jednoduchým způsobem opět používat při výrobě cementu. Navíc se zjistilo, že se formovací hmoty snadno a zvláště výrazně lépe než sádra odstraňují z odlitku pískováním.

Zastupuje:

-17·· ···· *·Τ· »««

Claims (27)

1. Patentové nároky

   1. Odlévací popřípadě formovací suchá směs pro výrobu odlévací popřípadě formovací hmoty pro odlévání kovů, jako je způsob tavení vosku, obsahující hydraulickou pojivovou složku, vyznačující se 11 m, že pojivová složka obsahuje jako pojivo mletý portlandský slínek.
2. 2. Suchá směs podle nároku 1,vyznačující se tím, že pojivová složka navíc obsahuje latentní hydraulické a/nebo pucolánové pojivo, jako je mletá vysokopecní struska a/nebo trasová moučka.
3. 3. Suchá směs podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pojivová složka pojivové směsi má normální jemnost cementu.
4. 4. Suchá směs podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pojivová složka pojivové směsi je jemně mletá a má jemnost odpovídající velmi jemnému cementu.
5. 5. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako přísady popřípadě přídavné látky do hydraulického pojivá bez obsahu sulfátového nosiče obsahuje křemenný písek a/nebo šamotovou moučku a/nebo silimanitovou moučku a/nebo distenovou moučku a/nebo meta-kaolinit a/nebo zeolity a/nebo inertní jemně mleté kamenné moučky a/nebo hydraulické látky, jako jsou kalciumsilikáty a/nebo kalciumalumináty a/nebo hydraulická vápna.

   * ·· • · ·* <··· * · · * » · 4 * 4« • • • i i • · · • • ·· «4 • · · • *

   *···
6. 6. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro ovlivnění tepelné vodivosti odlévací popřípadě formovací hmoty jako přídavné látky obsahuje siliciumnitrid, siliciumkarbid, nitridy, granáty, slinutý korund, živce nebo jiné anorganické pevné látky s vysokou tepelnou vodivostí.
7. 7. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že pro ovlivnění tepelné vodivosti obsahuje kovové částice a/nebo kovové granuláty a/nebo kovový prášek.
8. 8. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pojivová směs obsahuje přísady, popřípadě přídavné látky v poměru 1:1 až 1:3.
9. 9. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje vypalovací látky.
10. 10. Suchá směs podle nároku 9, vyznačující se tím, že jako vypalovací látky obsahuje polypropylenová vlákna, dolamitová vlákna, vlákna z umělé hmoty, celulózová vlákna, dřevěnou moučku, granuláty z umělé hmoty, masokostní moučku, kostní moučku nebo jiné vypalovací látky, které při vypalování ve ztvrdlé pojivové směsi vytvářejí póry a kanálky.
11. 11. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro snížení smáčitelnosti obsahuje uhlík ve formě jemných podílů sazí a/nebo grafitu.

    -19·· • ·· #· * *· · • · * * · · • · · « ·♦ ♦«
12. 12. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že jako přísadu obsahuje prostředek urychlující ztvrdnutí a/nebo prostředek zpomalující tuhnutí a/nebo ztekucovací prostředek a/nebo stabilizátor.
13. 13. Suchá směs podle nároku 12, v y z n a č u j í c í se t í m, že jako ztekucovací prostředek obsahuje prostředek bez obsahu a/nebo s obsahem sulfonátových skupin.
14. 14. Suchá směs podle nároku 13, vyznačující se tím, že jako ztekucovací prostředek bez obsahu sulfonátových skupin obsahuje látky ze skupiny, zahrnující polyasparagové kyseliny a/nebo polyakryláty a/nebo modifikované polykarboxyláty, přičemž modifikované polykarboxyláty jsou homo- nebo kopolymerní monomery s obsahem karboxylový skupin, jejichž postranní řětězce jsou modifikované.
15. 15. Suchá směs podle nároku 14, v y z n a č u j í c í se t í m, že molová hmotnost polykarboxylátů je 5000 až 50000 g/mol, přičemž obsahuje ztekucovací prostředek bez obsahu sulfonátových skupin, zejména v množstvích 0,25 až 1 % mol., vztaženo na pojivovou složku.
16. 16. Suchá směs podle nároku 13, vyznačující se tím, že jako ztekucovací prostředek s obsahem sulfonátových skupin obsahuje ligninsulfonáty, sulfonová mýdla, sulfonové kyseliny a další známé ztekucovací prostředky s obsahem sulfonátových skupin.
17. 17. Suchá směs podle nároku 16, v y z n a č u j í c í se t í m, že jako ztekucovací prostředek s obsahem sulfonátových skupin obsahuje ztekucovací prostředek s účinkem, který zpomaluje tuhnutí.

    -20• ·« • < · «. .

    • ·*· · » · » · · * · · · • · · · · » »·♦ ·· ·* » *** · ·« *·· · « · ♦ ♦ * · * ♦ · * ♦ · · ·* ··
18. 18. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek urychlující ztvrdnutí a/nebo tuhnutí.
19. 19. Suchá směs podle nároku 18, v y z n a č u j í c í se tím, že jako urychlovač obsahuje uhličitany alkalických kovů a/nebo dusičnan vápenatý a/nebo silikáty alkalických kovů a/nebo hydroxidy alkalických kovů a/nebo hydroxidy kovů alkalických zemin a/nebo chloridy vícemocných kationtů a/nebo aminosloučeniny a/nebo mravenčan vápenatý a/nebo jiné známé urychlovače nebo směsi uvedených urychlovačů.
20. 20. Suchá směs podle nároku 12, v y z n a č u j í c í se t í m, že obsahuje stabilizátor ze skupiny mikrobiálních polysacharidů.
21. 21. Suchá směs podle nároku 20,vyznačující se tím, že jako mikrobiální polysacharid obsahuje syntetický biopolymer, jako je xantan nebo welan.
22. 22. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek pro zpomalení tuhnutí, přičemž jako prostředek pro zpomalení tuhnutí obsahuje celulózy, ethery a/nebo mono- a/nebo polysacharidy a/nebo akrylové kyseliny a jejich soli a/nebo oxykarboxylové kyseliny a jejich soli a/nebo kyselinu fosforečnou a její soli a/nebo kyselinu boritou a její soli a/nebo alkylamid a/nebo butadien-styren.
23. 23. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pro regulaci tuhnutí a ztvrdnutí obsahuje glukonáty alkalických kovů a/nebo ligninsulfonát ve vazbě s *· ·«·« ** ···· uhličitany alkalických kovů a/nebo hydrogenuhličitany alkalických kovů, přičemž jako uhličitany alkalických kovů obsahuje uhličitan sodný a uhličitan draselný v libovolných směsných poměrech.
24. 24. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje složky pojivové směsi, přidané v suchém stavu do pracovní suché směsi a předem smíchané.
25. 25. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se pojivová složka stanovená na žádanou počáteční pevnost a/nebo konečnou pevnost a/nebo rychlost hydratace skládá z frakcí různé zrnitosti popřípadě jemnosti
26. 26. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje všechny složky pojivové směsi sladěné na žádanou počáteční pevnost a/nebo konečnou pevnost a/nebo rychlost hydratace a/nebo reakční rychlost v různých jemnostech zrna, které společně vytvářejí jednotnou, stálou a odstupňovanou přípustnou oblast podílu zrn.
27. 27. Suchá směs podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se zrnitost suché směsi nastaví tak, že zrnitost odpovídá následující funkci podle Dingera a Funka,

    Dⁿ - D_s ⁿ F(d) = ...........

    D_L ⁿ - D_s přičemž exponent n je menší než 0,2 a zvláště záporný.