DE102018118291A1 - Schlichtezusammensetzung zur Reduzierung von Formaldehyd-Emissionen - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird die Verwendung einer Zusammensetzung, die eine oder mehrere Formaldehydfänger enthält, zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.

Description

  • Beschrieben wird die Verwendung bestimmter Verbindungen als Formaldehydfänger in einem Überzug auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt, sowie die Verwendung einer Zusammensetzung, die eine oder mehrere dieser Verbindungen enthält, zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt. Beschrieben werden auch entsprechende Formen und Kerne sowie deren Herstellung.
  • Formen und Kernen für den Metallguss werden durch Formen einer Formstoffmischung umfassend einen Formgrundstoff (z.B. Sand) und ein Bindemittel und anschließendes Aushärten der geformten Formstoffmischung hergestellt. Dabei werden häufig organische Bindemittel verwendet, die beim Erhitzen Formaldehyd emittieren, z.B. durch Polyaddition eines Phenol-Formaldehyd-Harzes mit einem Polyisocyanat gebildete Polyurethane, oder Formaldehyd-Kondensationsharze, z.B. Formaldehyd-Kondensationsharze, aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
  • Formen sind Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen eines Gussstückes können durch Kerne gebildet werden. Bei der Herstellung der Form kann mittels eines Modells des zu fertigenden Gussstücks der Hohlraum in den Formstoff geformt werden. Kerne werden meist in einem Kernkasten geformt.
  • Typischerweise wird bei der Herstellung von Formen und Kernen für den Metallguss durch Formen einer Formstoffmischung (wie oben beschreiben) und anschließendes Aushärten der geformten Formstoffmischung zunächst ein Grundkörper der Form bzw. des Kerns gebildet, der bereits die Konturen der benötigten Form bzw. des benötigten Kerns aufweist. Insbesondere beim Stahl- und Eisenguss wird auf dem so gebildeten Grundkörper üblicherweise ein Überzug hergestellt, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt. Derartige Überzüge werden üblicherweise als Schlichte bezeichnet. Im Kontext der vorliegenden Anmeldung bezeichnet der Begriff „Form“ bzw. „Kern“ jeweils die Gesamtheit aus dem Grundkörper der Form bzw. des Kerns und dem auf diesem Grundkörper angeordneten Überzug (Schlichteüberzug). Dieser Überzug wirkt als Grenz- und/oder Sperrschicht zwischen dem Grundkörper des Kerns bzw. der Form und dem gegossenen Metall, und dient u.a. zur gezielten Unterdrückung von Mechanismen der Gussfehlerbildung an der Grenzfläche zwischen Metall und Kern bzw. Form oder zur Nutzung metallurgischer Effekte. Allgemein sollen Schlichten in der Gießereitechnik vor allem folgende, dem Fachmann bekannte, Funktionen erfüllen:
    • - Verbesserung der Glätte der Gussstückoberfläche und/oder;
    • - Vermeidung von chemischen Reaktionen zwischen Bestandteilen der Formstoffmischung und der Metallschmelze, dadurch Erleichterung der Trennung zwischen Form/Kern und Gussstück und/oder
    • - Vermeidung von Oberflächenfehlern am Gussstück wie z.B. Gasblasen, Penetrationen, Blattrippen und/oder Schülpen.
  • Gebrauchsfertige Zusammensetzungen zur Beschichtung der Grundköper von Formen und Kernen sind üblicherweise Suspensionen von feinkörnigen, feuerfesten bis hochfeuerfesten anorganischen Materialien (Feuerfeststoffen) in einer Trägerflüssigkeit (z.B. Wasser, Alkanole, oder deren Mischungen), wobei weitere Bestandteile in der Trägerflüssigkeit suspendiert oder gelöst sein können. Die Schlichtezusammensetzung wird in geeigneter Weise auf den Grundkörper aufgetragen, und anschließend wird durch Trocknen die Trägerflüssigkeit entfernt, wobei auf dem Grundkörper ein Überzug ausgebildet wird. Die Trocknung erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur oberhalb von 40 °C, vorzugsweise im Bereich von 50 °C bis 200 °C. Bei diesen Temperaturen emittieren die Grundkörper der Formen bzw. Kerne signifikante Mengen an Formaldehyd. Derartige Emissionen stellen eine erhebliche Arbeitsplatzbelastung dar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Emissionen vom Formaldehyd zu vermindern, welche beim Trocknen des Schlichteüberzugs von Formen oder Kernen entstehen, die beim Erhitzen Formaldehyd freisetzen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch die Verwendung einer Zusammensetzung umfassend
    1. (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe
    2. (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
      • - β-Dicarbonylverbindungen
      • - zwei- und dreiwertige Phenole
      • - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake
      • - Aminosäuren
      • - primäre und sekundäre Aminosilane
      • - Alkalimetall-Hydrogensulfite
      • - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate
      • - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate
      • - primäre und sekundäre Amine
      • - Baumharze, Tannine und Lignine
      wobei die Gesamtmasse der Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe
    3. (c) optional eine Trägerflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen,
    zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  • Der Grundkörper der Form bzw. des Kerns ist dabei typischerweise aus einer Formstoffmischung gebildet, die mit einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Bindemittel gebunden ist, wobei das Bindemittel bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
    • - durch Polyaddition eines Phenol-Formaldehyd-Harzes mit einem Polyisocyanat gebildeten Polyurethanen
    • - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen,
  • Im Grundkörper der Form bzw. des Kerns liegt das Bindemittel in ausgehärteter Form vor.
  • Überraschenderweise wurde festgestellt, dass bei Formen und Kernen, die beim Erhitzen Formaldehyd emittieren, die Menge des beim Trocknen des Schlichteüberzugs an die Umgebung abgegebenen Formaldehyds deutlich vermindert ist, wenn zur Herstellung des Schlichteüberzugs die oben definierte Zusammensetzung verwendet wird. Es wird derzeit angenommen, dass die Verbindungen (b) in der Lage sind, Formaldehyd durch chemische Reaktionen zu binden, bei denen nichtflüchtige Reaktionsprodukte entstehen, so dass weniger Formaldehyd aus dem Kern bzw. der Form in die Umgebung entweicht. Daher werden die Verbindungen (b) hier als Formaldehydfänger bezeichnet.
  • Neben der Fähigkeit zur irreversiblen Bildung eines nichtflüchtigen Reaktionsprodukts mit Formaldehyd sind bei der Auswahl der Verbindungen (b) eine Reihe weiterer Kriterien zu beachten. So darf die Verbindung (b) selbst nicht flüchtig sein, und sie darf sich nicht bei den Temperaturen, bei denen die Trocknung der Kerne und Formen erfolgt, zersetzen. Die Zersetzungstemperatur muss daher höher liegen als die Temperatur, bei der die Formen und Kerne getrocknet werden (50 °C bis 200 °C, bevorzugt 100 °C bis 180 °C). Bevorzugt sind daher solche Verbindungen (b), die Feststoffe sind bzw. hochsiedende Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck. Weiterhin muss Verbindung (b) in ausreichender Menge in der Trägerflüssigkeit (c) löslich sein.
  • Darüber hinaus sollte die Verbindung (b) möglichst nicht toxisch sein, keine besonderen Arbeitsschutz- und Sicherheitsvorkehrungen erfordern, und zuverlässig am Markt zu akzeptablen Konditionen verfügbar sein.
  • Die Verbindungen (b) sind bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Dialkylestern der Malonsäure (insbesondere Dietyhlmalonat), Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Glycin, Melamin, Carbonohydrazid, und in der Trägerflüssigkeit (c) löslichen Tanninen und Ligninen. Besonders bevorzugt sind Lignine, Melamin, Glycin und Resorcin.
  • In der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung beträgt die Gesamtmasse der Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe. Bei einer geringeren Menge an Verbindungen (b) würde keine signifikante Verringerung der Formaldehyd-Emissionen erreicht. Eine höhere Menge an Verbindungen (b) könnte die Qualität des hergestellten Überzugs beeinflussen.
  • Als „feuerfest“ werden im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis (vgl. DIN 51060:2000-06) Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die zumindest kurzzeitig der Temperaturbelastung beim Abguss bzw. bei der Erstarrung einer Eisenschmelze, meist Gusseisen, widerstehen können. Als „hochfeuerfest“ werden Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die kurzfristig der Gießhitze einer Stahlschmelze widerstehen können. Die Temperaturen, die beim Abguss von Stahlschmelzen auftreten können, liegen meist höher, als die Temperaturen, welche beim Abguss von Eisen- bzw. Gusseisenschmelzen auftreten können. Feuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien (Feuerfeststoffe) und hochfeuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der DIN 51060:2000-06. Sofern nicht anders angegeben, weisen pulverförmige Feuerfeststoffe dann eine mittlere Korngröße (vorzugsweise gemessen mittels Lichtstreuung nach ISO 13320:2009-10) im Bereich von 0,1 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 200 µm, auf. Als Feuerfeststoffe sind insbesondere solche Materialien geeignet, welche Schmelzpunkte aufweisen, die zumindest 200 °C oberhalb der Temperatur der jeweils eingesetzten Metallschmelze liegen und/oder die keine Reaktion mit der Metallschmelze eingehen.
  • Der Begriff „Feuerfeststoff (a) wie hier verwendet umfasst auch hochfeuersfeste Stoffe.
  • Die Feuerfeststoffe (a) sind ausgewählt aus jenen Feuerfeststoffen, die üblicherweise in Schlichten eingesetzt werden, z.B. Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
  • Bevorzugt umfassen die Feuerfeststoffe (a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
  • Besonders bevorzugt umfassen die Feuerfeststoffe (a)
    1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und
    2. (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate, und der Zeolithe
  • Quellbare Schichtsilikate wirken auch als rheologisches Additiv (anorganisches Verdickungsmittel). Die quellbaren Schichtsilikate sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe der Smectite, Hectorite, Saponite, Nontronite Vermikulite und Montmorillonite.
  • Die Zeolithe können natürliche oder synthetische Zeolithe sein.
  • Das Massenverhältnis der Feuerfeststoffe (i) zu den Feuerfeststoffen (ii) liegt bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 5:1, besonders bevorzugt 15:1 bis 7:1.
  • Beispielsweise umfassen die Feuerfeststoffe (a)
    1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und
    2. (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate.
  • Beispielsweise umfassen die Feuerfeststoffe (a)
    1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und
    2. (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der Zeolithe.
  • Besonders bevorzugt umfassen die Feuerfeststoffe (a)
    1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und
    2. (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate, und einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe Zeolithe.
  • Überaschenderweise wurde festgestellt, dass mit Zusammensetzungen, deren Feuerfeststoffe (a) neben einem oder mehreren Feuerfeststoffen (i) wie oben definiert auch einen oder mehrere Feuerfeststoffe (ii) ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate, wobei die quellbaren Schichtsilikate bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe der Smectite, Hectorite, Saponite, Nontronite Vermikulite und Montmorillonite, und der Zeolithe enthalten, eine besonders starke Verminderung der Formaldehyd-Emissionen erreicht wird. Dies war nicht zu erwarten, da von den oben genannten Feuerfeststoffen (ii) bislang lediglich für einige Vertreter eine Funktion als rheologisches Additiv beschrieben war.
  • In bestimmten Fällen lässt sich sogar mit einer Schlichtezusammensetzung, welche eine Kombination der o.g. Feuerfeststoffe (i) und (ii) enthält, und keine Verbindung (b) wie oben definiert, eine signifikante Verminderung der Formaldehyd-Emissionen erreichen, siehe dazu die Vergleichsbeispiele, bei denen eine Vergleichs-Schlichtezusammensetzung verwendet wurde, welche eine Kombination der o.g. Feuerfeststoffe (i) und (ii) enthält, und keine Verbindung (b) wie oben definiert. Das Massenverhältnis der Feuerfeststoffe (i) zu den Feuerfeststoffen (ii) liegt bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 5:1, besonders bevorzugt 15:1 bis 7:1.
  • Beschrieben wird hier somit auch Verwendung einer Zusammensetzung umfassend
    • (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe, wobei die Feuerfeststoffe (a) umfassen:
      1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und
      2. (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate und der Zeolithe
    • (c) optional eine Trägerflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen,
    zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  • Die Trägerflüssigkeit (c) dient lediglich als Vehikel zum Auftragen der in ihr suspendierten und gelösten Stoffe auf den Grundkörper des Kerns bzw. der Form, und wird beim Trocknen entfernt. Die Trägerflüssigkeit liegt unter Normalbedingungen (20 °C und 1013,25 hPa) flüssig vor und ist unter Normaldruck (1013,25 hPa) bei Temperaturen im Bereich von 50 °C bis 200 °C verdampfbar. Die Trägerflüssigkeit (c) ist bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Methanol, Ethanol und Isopropanol.
  • Zusammensetzungen zur Herstellung von Schlichteüberzügen enthalten häufig weitere Bestandteile wie
    • (d) Netzmittel,
    • (e) rheologische Additive,
    • (f) Bindemittel,
    • (g) Stellmittel
    • (h) Biozide.
  • Geeignete Netzmittel (d), rheologische Additive (e), Bindemittel (f), Stellmittel (g) und Biozide (h) und deren Funktion und Wirkung sind dem Fachmann bekannt.
  • Als Netzmittel (d) werden bevorzugt anionische, kationische und nicht-ionische Tenside eingesetzt. Bevorzugt sind die Netzmittel (d) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Gruppe der Tenside, besonders bevorzugt aus Alkindiolen und deren Derivaten.
  • Als rheologische Additive werden z.B. organische Verdickungsmittel eingesetzt. Diese sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polysacchariden, Proteinen und Celluloseethern. Es können auch anorganische Verdickungsmittel eingesetzt werden aus der Gruppe umfassend quellfähige Tonminieralien, z.B. Bandsilikate wie Palygorskite (Attapulgite), und pyrogene Kieselsäuren. Auch die oben erwähnten quellbaren Schichtsilikate und Zeolithe wirken als anorganische Verdickungsmittel. Derartige anorganische Verdickungsmittel sind jedoch Feuerfeststoffe und werden daher für Konzentrationsangaben dem Bestandteil (a) zugerechnet.
  • Als Bindemittel (f) werden an Luft selbsthärte bzw. bei Entfernung der Trägerflüssigkeit (c) trocknende Bindemittel eingesetzt. Bevorzugte Bindemittel (f) sind ausgewählt aus der Gruppe der Polyvinylalkohole, Polyacrylate, Polyvinylacetate, Copolymerisate der vorgenannten Polymere, Naturharze, Dextrine, Stärken und Peptide.
  • Die Stellmittel (g) sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus in der Trägerflüssigkeit (c) löslichen Salzen von Metallen aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Eisen und Aluminium, und deren Mischungen.
  • Erfindungsgemäß zu verwendende Zusammensetzungen wie oben beschrieben umfassen gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen und Vorstufen zur Bildung gebrauchsfertiger Schlichtezusammensetzungen. Gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen weisen einen ausreichenden hohen Gehalt an Trägerflüssigkeit auf, so dass sie direkt zur Bildung eines Überzugs auf den Grundkörper aufgetragen werden können. In einer gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung beträgt die Masse der Trägerflüssigkeit (c) vorzugsweise 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung. Vorstufen zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung enthalten keine Trägerflüssigkeit (c) (Feststoffmischung) oder eine im Vergleich zur gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung deutlich geringere Menge an Trägerflüssigkeit (c) (Konzentrat). In den Konzentraten beträgt die Gesamtmasse der Trägerflüssigkeit (c) 40 Gew.-% bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 59 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung.
  • Eine gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung ist erhältlich durch Suspendieren der Feststoffmischung in einer Trägerflüssigkeit (c) (wobei sich in der Trägerflüssigkeit (c) lösliche Bestandteile der Feststoffmischung auflösen) bzw. Verdünnen des Konzentrats mit einer Trägerflüssigkeit (c). Zum Verdünnen des Konzentrats wird üblicherweise eine Trägerflüssigkeit (c) eingesetzt, welche dieselbe Zusammensetzung hat wie die Trägerflüssigkeit (c) des Konzentrats. Eine gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung ist somit herstellbar durch ein Verfahren umfassend die Schritte
    • - Herstellen oder Bereitstellen einer Feststoffmischung oder eines Konzentrats wie oben definiert
    • - Zugeben von Trägerflüssigkeit (c) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen, wobei die Menge an zugegebener Trägerflüssigkeit (c) so bemessen ist, dass eine Zusammensetzung resultiert, in der die Gesamtmenge der Trägerflüssigkeit (c) 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der resultierenden Zusammensetzung.
  • Die obigen Ausführungen betreffend geeignete und bevorzugte Bestandteile (a)-(h) gelten sowohl für Konzentrate als auch für gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen. Für Feststoffmischungen gelten die obigen Ausführungen betreffend geeignete und bevorzugte Feuerfeststoffe (a) sowie die obigen Ausführungen betreffend geeignete und bevorzugte Bestandteile (b) und (d)-(h), soweit diese Feststoffe sind.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt. Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung umfasst
    1. (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe
    2. (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
      • - β-Dicarbonylverbindungen
      • - zwei- und dreiwertige Phenole
      • - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake
      • - Aminosäuren
      • - primäre und sekundäre Aminosilane
      • - Alkalimetall-Hydrogensulfite
      • - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate
      • - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate
      • - primäre und sekundäre Amine
      • - Baumharze, Tannine und Lignine
      wobei die Gesamtmasse der Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe
    3. (c) eine Trägerflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen, wobei die Gesamtmasse der Trägerflüssigkeit (c) 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung.
  • Zur Auswahl der Feuerfeststoffe (a), Verbindungen (b), Trägerflüssigkeiten (c) und weiterer Bestandteile (d) bis (h) wie oben definiert gilt dasselbe wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt. Bevorzugt sind Zusammensetzungen, deren Bestandteile (a)-(h) aus den oben für den ersten Aspekt der Erfindung als bevorzugt gekennzeichneten Bestandteilen (a)-(h) ausgewählt sind.
  • Erfindungsgemäße Zusammensetzungen umfassen gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen (wie oben im Kontext des ersten Aspekts der Erfindung beschrieben) und Konzentrate (wie oben im Kontext des ersten Aspekts der Erfindung beschrieben) zur Bildung gebrauchsfertiger Schlichtezusammensetzungen.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Form bzw. einen Kern für den Metallguss. Ein erfindungsgemäßer Kern bzw. eine erfindungsgemäße Form umfasst:
    • - einen Grundkörper, der beim Erhitzen Formaldehyd emittiert,
    • - und einen auf dem Grundkörper angeordneten Überzug, der eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt, wobei der Überzug umfasst:
      1. (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe
      2. (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
        • - β-Dicarbonylverbindungen
        • - zwei- und dreiwertige Phenole
        • - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake
        • - Aminosäuren
        • - primäre und sekundäre Aminosilane
        • - Alkalimetall-Hydrogensulfite
        • - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate
        • - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate
        • - primäre und sekundäre Amine
        • - Baumharze, Tannine und Lignine

    und/oder deren Reaktionsprodukte mit Formaldehyd
    wobei in dem Überzug die Gesamtmasse der freien und in Reaktionsprodukten mit Formaldehyd gebundenen Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe.
  • Eine erfindungsgemäße Form bzw. ein erfindungsgemäßer Kern umfasst einen Grundkörper und einen auf diesem Grundkörper angeordneten Überzug, der die nichtflüchtigen Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung enthält. Zur Auswahl der Feuerfeststoffe (a) und Verbindungen (b) wie oben definiert gilt dasselbe wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt. Bevorzugt sind Formen und Kerne, die einen Überzug aufweisen wie oben definiert, wobei die Feuerfeststoffe (a) und die Verbindungen (b) aus den oben für den ersten Aspekt der Erfindung als bevorzugt gekennzeichneten Bestandteilen (a) und (b) ausgewählt sind.
  • Dieser Überzug bildet eine Oberfläche der Form oder des Kerns, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt. Der Überzug weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm auf.
  • Der Grundkörper der erfindungsgemäßen Form bzw. des erfindungsgemäßen Kerns emittiert beim Erhitzen Formaldehyd. Zumindest ein merklicher Anteil des vom Grundkörper emittierten Formaldehyds wird durch die in dem Überzug vorliegenden Verbindungen (b) unter Bildung nichtflüchtiger Reaktionsprodukte gebunden. Daher enthält der Überzug die Verbindungen (b) (insbesondere vordem Trocknen) und/oder deren Reaktionsprodukte mit Formaldehyd (die während des Trocknens entstehen).
  • Der Grundkörper der Form bzw. des Kerns ist typischerweise aus einer Formstoffmischung gebildet, die mit einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Bindemittel gebunden ist. Im Grundkörper der Form bzw. des Kerns liegt das Bindemittel in ausgehärteter Form vor. Zur Auswahl der Bindemittel gilt dasselbe wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt. Bevorzugt sind Bindemittel, die aus den oben für den ersten Aspekt der Erfindung als bevorzugt gekennzeichneten Bindemitteln ausgewählt sind.
  • Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Form bzw. eines erfindungsgemäßen Kerns für den Metallguss. Das Verfahren umfasst die Schritte
    • - Herstellen oder Bereitstellen des Grundkörpers
    • - Herstellen oder Bereitstellen einer gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung wie oben definiert
    • - Auftragen der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung auf den Grundkörper und anschließendes Trocknen, so dass auf dem Grundkörper ein Überzug hergestellt wird, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf dem Grundkörper der Form bzw. des Kerns ein Überzug hergestellt, der die nichtflüchtigen Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung enthält. Dieser Überzug bildet eine Oberfläche der Form oder des Kerns, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  • Das Herstellen des Grundkörpers der Form oder des Kerns umfasst typischerweise folgende Schritte:
    • - Herstellen oder Bereitstellen einer Formstoffmischung enthaltend einen oder mehrere Formgrundstoffe und ein beim Erhitzen Formaldehyd emittierendes Bindemittel,
    • - Formen der Formstoffmischung
    • - Aushärten des Bindemittels in der geformten Formstoffmischung, wobei der Grundkörper der Form oder des Kerns gebildet wird.
  • Entsprechende Formstoffmischungen, Formungsmethoden und Aushärtungsmethoden sind dem Fachmann bekannt.
  • Das Bindemittel der Formstoffmischung ist bevorzugt ausgewählt aus der das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
    • - Zweikomponenten-Systemen umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans
    • - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem der Grundkörper des Kerns bzw. der Form durch Cold-Box-Verfahren hergestellt wird. Das Cold-Box-Verfahren ist dem Fachmann bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Zweikomponenten-System umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat als Bindemittel eingesetzt. Die Komponenten des Bindemittels werden erst bei der Herstellung der Formstoffmischung miteinander in Kontakt gebracht und bilden in der geformten Formstoffmischung ein Polyurethan. In der geformten Formstoffmischung wird das Bindemittel durch Kontaktieren der geformten Formstoffmischung mit einem gasförmigen tertiären Amin oder einer Mischung aus zwei oder mehreren gasförmigen tertiären Aminen ausgehärtet wird.
  • Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung ist bevorzugt ausgewählt aus den gebrauchsfertigen Schlichtzusammensetzungen, welche die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bevorzugten Bestandteile (a)-(c) und optional (d)-(h) enthalten.
  • Das Auftragen der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung auf den Grundkörper erfolgt üblicherweise durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen.
  • Das Trocknen der aufgetragenen Schlichtezusammensetzung erfolgt bei Temperaturen von 40 °C oder mehr, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 200 °C, vorzugsweise von 100°C bis 180°C.
  • Der Grundkörper der Form bzw. des Kerns emittiert beim Trocknen Formaldehyd. Zumindest ein merklicher Anteil des vom Grundkörper emittierten Formaldehyds wird durch die in dem Überzug vorliegenden Verbindungen (b) unter Bildung nichtflüchtiger Reaktionsprodukte gebunden, so dass die Menge des beim Trocknen der Form bzw. des Kerns an seine Umgebung abgegebenen Formaldehyds merklich reduziert wird.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer Verbindung (b) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    • - β-Dicarbonylverbindungen
    • - zwei- und dreiwertige Phenole
    • - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake
    • - Aminosäuren
    • - primäre und sekundäre Aminosilane
    • - Alkalimetall-Hydrogensulfite
    • - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate
    • - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate
    • - primäre und sekundäre Amine
    • - Baumharze, Tannine und Lignine
    als Formaldehydfänger in einem Überzug auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt, oder in einer Zusammensetzung zur Herstellung eines solchen Überzugs (gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung wie oben im Kontext des ersten Aspekts der Erfindung beschrieben) oder zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung.
  • Unter einem Formaldehydfänger wird eine chemische Verbindung verstanden, die in der Lage ist, mit Formaldehyd zu einem nichtflüchtigen Reaktionsprodukt zu reagieren, und so die Emission vom Formaldehyd an die Umgebung zu reduzieren.
  • Zur Auswahl der Verbindungen (b) wie oben definiert gilt dasselbe wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt. Bevorzugt sind Verbindungen (b), die aus den oben für den ersten Aspekt der Erfindung als bevorzugt gekennzeichneten Verbindungen (b) ausgewählt sind.
  • Bei der Verwendung der Verbindungen (b) gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Überzug oder die Zusammensetzung zur Herstellung eines solchen Überzugs weiter umfasst
    1. (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit
    2. (ii) optional einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate und der Zeolithe.
  • Zur Auswahl der Feuerfeststoffe (i) und (ii) gilt dasselbe wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt.
  • Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft einen Kit zur Herstellung einer Form oder eines Kerns für den Metallguss gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wie oben definiert. Ein erfindungsgemäßer Kit umfasst
    1. (A) eine Zusammensetzung wie oben für den ersten Aspekt der Erfindung beschrieben, wobei die Zusammensetzung bevorzugt eine Feststoffmischung ist wie oben im Kontext des ersten Aspekts der Erfindung beschrieben oder ein Konzentrat wie oben im Kontext des ersten Aspekts der Erfindung beschrieben,
    2. (B) einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierendes Bindemittel

    wobei im Kit die Bestandteile (A) und (B) voneinander getrennt sind.
  • Innerhalb des erfindungsgemäßen Kits ist der Kontakt von Bestandteilen der Komponente (A) mit Bestandteilen der Komponente (B) ausgeschlossen, beispielsweise indem die Komponente (A) einerseits sowie die Komponente (B) andererseits jeweils in einem separaten Behälter bereitgestellt sind, oder indem die Komponente (A) einerseits sowie die Komponente (B) andererseits jeweils in einer separaten Kammer eines Behälters bereitgestellt sind.
  • In dem erfindungsgemäßen Kit ist die Zusammensetzung (A) bevorzugt ausgewählt aus den Feststoffmischungen und Kontentraten, welche die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bevorzugten Bestandteile (a) und (b) und optional (c)-(h) enthalten.
  • In dem erfindungsgemäßen Kit ist das Bindemittel (B) bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    • - Zweikomponenten-Systemen umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans
    • - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
  • Ausführungsbeispiele
  • Aus einer Formstoffmischung umfassend Sand H32 als Formgrundstoff und ein für die Kernherstellung übliches Zweikomponenten-Bindemittelsystem umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans wurden mittels einer Kernschießmaschine in der üblichen Weise Grundkörper für Bremsscheibenkernen geformt, und in der üblichen Weise durch Begasung mit tertiärem Amin ausgehärtet (Cold-Box-Prozess). Anschließend wird auf den so hergestellten Kerngrundkörpern durch Auftragen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung (erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung) bzw. einer Vergleichszusammensetzung (Vergleichs-Schlichtezusammensetzung), die keine der erfindungsgemäß einzusetzenden Verbindungen (b) enthält, ein Überzug hergestellt. Dieser Überzug bildet die Oberfläche des Kerns, die beim Gießvorgang mit der Metallschmelze in Kontakt kommt. Anschließend wurden die Kerne im Trockenofen getrocknet. Während des Trocknens wurden zu bestimmten Zeitpunkten Proben aus der Ofenluft entnommen und nach einer in-house-Methode deren Gehalt an Formaldehyd bestimmt. Zum Vergleich wurden in derselben Weise hergestellte Kerne ohne Überzug (ungeschlichete Vergleichskerne) im Trockenschrank getrocknet, und dabei in derselben Weise die Menge des emittierten Formaldehyds gemessen.
  • In einer ersten Testreihe wurde der Einfluss der Trocknungstemperatur auf die Formaldehyd-Emissionen ungeschlichteter Vergleichskerne untersucht. Die Formstoffmischung, aus der die Kerne für diese Testreihe hergestellt wurden, enthielt 0,8 Gew.-% Phenol-Formaldehyd-Harz und 0,8 Gew.-% Polyisocyanat.
  • Der zu bestimmten Zeitpunkten während des Trocknens ermittelte Formaldehyd-Gehalt (in ppm) ist in der folgenden Tabelle angegeben:
    Zeit [min]
    Ofentemperatur [°C] 1 5 10 15 20 25 30
    180°C 1.5 2.5 3.0 5.0 5.0 4.0 3.0
    150°C 0.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.5 1.5
    100°C 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
  • Diese Testreihe zeigt, dass die Menge des emittierten Formaldehyds mit zunehmender Trocknungstemperatur ansteigt (1).
  • In einer zweiten Testreihe wurde der Einfluss der Zusammensetzung des Schlichteüberzugs (Kern E1 mit erfindungsgemäßer Schlichtezusammensetzung bzw. Kern V2 mit Vergleichs-Schlichtezusammensetzung) auf die Formaldehyd-Emissionen während der Trocknung (30 Minuten bei 180 °C) untersucht. Die Formstoffmischung, aus der die Kerne für diese Testreihe hergestellt wurden, enthielt 0,8 Gew.-% Phenol-Formaldehyd-Harz und 0,8 Gew.-% Polyisocyanat. Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung enthielt Resorcin als Verbindung (b). Zum Vergleich wurde ein ungeschlichteter Vergleichskern V1 unter denselben Bedingungen getrocknet.
  • Die Vergleichs-Schlichtezusammensetzung ist wie folgt
    Bestandteil Anteil [Gew.-%]
    Feuerfeststoffe (i) Insgesamt 30,8
    (Aluminiumsilikate (nicht quellbar), Graphit und Eisenoxid)
    Feuerfeststoffe (ii) 3,7
    (quellbare smectithaltige Schichtsilikate)
    Trägerflüssigkeit (c) 64
    Netzmittel (d), Bindemittel (f), Stellmittel (g) und Biocide (h) Insgesamt 1,5
  • Die erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung wurde hergestellt durch Zusatz von 3 Gewichtsteilen Resorcin zu 100 Gewichtsteilen der Vergleichsschlichte.
  • Der zu bestimmten Zeitpunkten während des Trocknens ermittelte Formaldehyd-Gehalt (in ppm) ist in der folgenden Tabelle angegeben:
    Test Zeit [min]
    1 5 10 15 20 25 30
    V1 2.5 5.0 6.0 5.0 4.0 4.0 4.0
    V2 0.5 1.5 3.0 3.0 3.0 3.0 2.0
    E1 0.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.2
  • Beim Trocknen des Vergleichskerns V2 mit dem aus der nicht erfindungsgemäßen Schlichte gebildeten Überzug ist die Menge des emittierten Formaldehyds bereits geringer als beim Trocknen des ungeschlichteten Vergleichskerns V1. Beim Trocknen des erfindungsgemäßen Kerns E1 (mit dem aus der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung gebildeten Überzug) ist die Menge des emittierten Formaldehyds jedoch noch deutlich geringer (2).
  • In einer dritten Testreihe wurde der Einfluss der Menge von Resorcin als erfindungsgemäß einzusetzender Verbindung (b) auf die Formaldehyd-Emissionen während der Trocknung (30 Minuten bei 180 °C) Minuten untersucht. Die Formstoffmischung, aus der die Kerne für diese Testreihe hergestellt wurden, enthielt 1,0 Gew.-% Phenol-Formaldehyd-Harz und 1,0 Gew.-% Polyisocyanat. Die Kerne E2 und E3 weisen jeweils Schlichteüberzüge mit unterschiedlichen Anteilen an Resorcin auf. Zum Vergleich wurden ein ungeschlichteter Vergleichskern V3 sowie ein Vergleichskern V4 mit einem aus einer nicht erfindungsgemäßen Schlichte gebildeten Überzug unter denselben Bedingungen getrocknet.
  • Die Vergleichs-Schlichtezusammensetzung ist wie oben angegeben. Die erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen wurde hergestellt durch Zusatz von 0,8 Gewichtsteilen Resorcin (Kern E2) bzw. 3 Gewichtsteilen Resorcin (Kern E3) zu je 100 Gewichtsteilen der Vergleichsschlichte.
  • Der zu bestimmten Zeitpunkten während des Trocknens ermittelte Formaldehyd-Gehalt (in ppm) ist in der folgenden Tabelle angegeben:
    Test Zeit [min]
    1 5 10 15 20 25 30
    V3 1,0 5,0 5,0 5,0 7,0 7,0 7,0
    V4 0,5 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0 2,0
    E2 0 0,0 0,2 0,5 1,0 1,5 1,0
    E3 0 0,0 0,0 0,2 0,5 0,5 0,5
  • Beim Trocknen des Vergleichskerns V4 mit dem aus der nicht erfindungsgemäßen Schlichte gebildeten Überzug ist die Menge des emittierten Formaldehyds bereits geringer als bei der Trocknung des ungeschlichteten Vergleichskerns V3. Beim Trocknen der erfindungsgemäßen Kerne E2 und E3 ist die Menge des emittierten Formaldehyds deutlich geringer, und sinkt mit zunehmendem Gehalt der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung an Resorcin (3).
  • In einer vierten Testreihe wurde der Einfluss der Zusammensetzung des Schlichteüberzugs (Kern E4; Vergleichs-Schlichtezusammensetzung, Kerne E5-E7, verschiedene erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen) auf die Formaldehyd-Emissionen während der Trocknung bei 200 °C über 35 Minuten verfolgt. Die Formstoffmischung, aus der die Kerne für diese Testreihe hergestellt wurden, enthielt 1 Gew.-% Phenol-Formaldehyd-Harz und 1 Gew.-% Polyisocyanat. Zum Vergleich wurde ein ungeschlichteter Vergleichskern unter denselben Bedingungen getrocknet.
  • Die Vergleichs-Schlichtezusammensetzung ist wie oben angegeben. Die erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen wurde hergestellt durch Zusatz von 0,9 Gewichtsteilen Lignin (Kern E5) bzw. 0,9 Gewichtsteilen Melamin (Kern E6) bzw. 3 Gewichtsteilen Resorcin (Kern E7) zu ja 100 Gewichtsteilen der Vergleichsschlichte.
  • Der zu bestimmten Zeitpunkten während des Trocknens ermittelte Formaldehyd-Gehalt (in mg/cm3) ist in der folgenden Tabelle angegeben:
    Formaldehydemission in [mg/m3]
    Zeit [min] V E4 E5 E6 E7
    5 3,06 0,94 0,31 0,36 0,33
    10 5,42 1,10 0,10 0,59 0,63
    15 5,60 1,25 0,09 0,66 0,74
    20 4,81 1,48 0,07 0,98 0,86
    25 4,66 1,65 0,04 1,21 0,96
    30 4,77 2,90 0,08 1,50 1,13
    35 4,54 1,96 0,08 1,70 1,25
  • Beim Trocknen aller erfindungsgemäßen Kerne E4-E7 ist die Menge des emittierten Formaldehyds deutlich geringer als bei dem Vergleichskern (4).
  • Mit Zusatz von Glycin als Verbindung (b) wurden ähnliche Resultate erhalten.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 51060:2000-06 [0015]
    • ISO 13320:2009-10 [0015]

Claims (24)

  1. Verwendung einer Zusammensetzung umfassend (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - β-Dicarbonylverbindungen - zwei- und dreiwertige Phenole - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake - Aminosäuren - primäre und sekundäre Aminosilane - Alkalimetall-Hydrogensulfite - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate - primäre und sekundäre Amine - Baumharze, Tannine und Lignine wobei die Gesamtmasse der Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-%bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe (c) optional eine Trägerflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen, zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei - die Verbindungen (b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Dialkylestern der Malonsäure, Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Glycin, Melamin, Carbonohydrazid, in der Trägerflüssigkeit (c) lösliche Tannine und Lignine und/oder - die Feuerfeststoffe (a) umfassen: (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate und der Zeolithe und/oder - die Trägerflüssigkeit (c) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Methanol, Ethanol und Isopropanol.
  3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grundkörper der Form bzw. des Kerns aus einer Formstoffmischung gebildet ist, die mit einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Bindemittel gebunden ist, wobei das Bindemittel bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - durch Polyaddition eines Phenol-Formaldehyd-Harzes mit einem Polyisocyanat gebildeten Polyurethanen - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
  4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zusammensetzung einen oder mehrere weitere Bestandteile enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (d) Netzmittel, (e) rheologische Additive, (f) Bindemittel, (g) Stellmittel (h) Biozide.
  5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zusammensetzung - keine Trägerflüssigkeit (c) enthält, oder - eine Trägerflüssigkeit (c) enthält, wobei die Gesamtmasse der Trägerflüssigkeit (c) 40 Gew.-% bis 65 Gew.-% beträgt, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 59 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung.
  6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zusammensetzung eine Trägerflüssigkeit (c) enthält, wobei die Gesamtmasse der Trägerflüssigkeit (c) 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung.
  7. Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung wie in Anspruch 6 definiert, umfassend die Schritte - Herstellen oder Bereitstellen einer Zusammensetzung wie in Anspruch 5 definiert - Zugeben von Trägerflüssigkeit (c) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen, wobei die Menge an zugegebener Trägerflüssigkeit (c) so bemessen ist, dass eine Zusammensetzung resultiert, in der die Gesamtmenge der Trägerflüssigkeit (c) 60 Gew.-% bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der resultierenden Zusammensetzung.
  8. Zusammensetzung zur Herstellung eines Überzugs auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt, wobei die Zusammensetzung umfasst (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - β-Dicarbonylverbindungen - zwei- und dreiwertige Phenole - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake - Aminosäuren - primäre und sekundäre Aminosilane - Alkalimetall-Hydrogensulfite - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate - primäre und sekundäre Amine - Baumharze, Tannine und Lignine wobei die Gesamtmasse der Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe (c) eine Trägerflüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Alkanolen und deren Mischungen, wobei die Gesamtmasse der Trägerflüssigkeit (c) 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse der Zusammensetzung.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, wobei - die Verbindungen (b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Dialkylestern der Malonsäure, Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Glycin, Melamin, Carbonohydrazin, in der Trägerflüssigkeit (c) lösliche Tannine und Lignine und/oder - die Feuerfeststoffe (a) umfassen: (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate und der Zeolithe und/oder - die Trägerflüssigkeit (c) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Methanol, Ethanol und Isopropanol und deren Mischungen.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin enthaltend einen oder mehrere Bestandteile enthält ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (d) Netzmittel (e) rheologische Additive (f) Bindemittel (g) Stellmittel (h) Biozide.
  11. Form oder Kern für den Metallguss, umfassend - einen Grundkörper, der beim Erhitzen Formaldehyd emittiert, - und einen auf dem Grundkörper angeordneten Überzug, der eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt, wobei der Überzug umfasst: (a) Partikel eines oder mehrerer Feuerfeststoffe (b) eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - β-Dicarbonylverbindungen - zwei- und dreiwertige Phenole - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake - Aminosäuren - primäre und sekundäre Aminosilane - Alkalimetall-Hydrogensulfite - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate - primäre und sekundäre Amine - Baumharze, Tannine und Lignine und/oder deren Reaktionsprodukte mit Formaldehyd wobei in dem Überzug die Gesamtmasse der freien und in Reaktionsprodukten mit Formaldehyd gebundenen Verbindungen (b) 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bevorzugt 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Partikel (a) der Feuerfeststoffe.
  12. Form oder Kern nach Anspruch 11, wobei - die Verbindungen (b) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Dialkylestern der Malonsäure, Resorcin, Pyrogallol, Phloroglucin, Glycin, Melamin, Carbonohydrazid, Tannine und Lignine und/oder - die Feuerfeststoffe (a) umfassen: (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit und (ii) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate, und der Zeolithe.
  13. Form oder Kern nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Grundkörper der Form bzw. des Kerns aus einer Formstoffmischung gebildet ist, die mit einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Bindemittel gebunden ist, wobei das Bindemittel bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - durch Polyaddition eines Phenol-Formaldehyd-Harzes mit einem Polyisocyanat gebildeten Polyurethanen - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
  14. Form oder Kern nach einem der Ansprüche 11 bis 1, wobei der Überzug eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,6 mm aufweist.
  15. Verfahren zum Herstellen einer Form bzw. eines Kerns für den Metallguss nach einem der Ansprüche 11 bis 14, umfassend die Schritte - Herstellen oder Bereitstellen des Grundkörpers - Herstellen oder Bereitstellen einer Zusammensetzung wie in Anspruch 6 definiert - Auftragen der Zusammensetzung wie in Anspruch 6 definiert auf den Grundkörper und anschließendes Trocknen, so dass auf dem Grundkörper ein Überzug hergestellt wird, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Herstellen des Grundkörpers der Form oder des Kerns folgende Schritte umfasst: - Herstellen oder Bereitstellen einer Formstoffmischung enthaltend einen oder mehrere Formgrundstoffe und ein beim Erhitzen Formaldehyd emittierendes Bindemittel, - Formen der Formstoffmischung - Aushärten des Bindemittels in der geformten Formstoffmischung, wobei der Grundkörper der Form oder des Kerns gebildet wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus - Zweikomponenten-Systemen umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei - das Bindemittel ein Zweikomponenten-System umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans ist - und in der geformten Formstoffmischung das Bindemittel durch Kontaktieren der geformten Formstoffmischung mit einem gasförmigen tertiären Amin oder einer Mischung aus zwei oder mehreren gasförmigen tertiären Aminen ausgehärtet wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei die Zusammensetzung wie in Anspruch 6 definiert auf den Grundkörper aufgetragen wird durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sprühen, Tauchen, Fluten und Streichen, vorzugsweise Tauchen.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Trocknen bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 200 °C, vorzugsweise zwischen 100°C und 180°C erfolgt.
  21. Verwendung einer Verbindung (b) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - β-Dicarbonylverbindungen - zwei- und dreiwertige Phenole - Phenol-Formaldehyd-Novolake und Resorcin-Formaldehyd-Novolake - Aminosäuren - primäre und sekundäre Aminosilane - Alkalimetall-Hydrogensulfite - Melamin, Benzoguanamin, Harnstoff und deren Derivate - Hydrazin und Carbonohydrazid und deren Derivate - primäre und sekundäre Amine - Baumharze, Tannine und Lignine als Formaldehydfänger in einem Überzug auf einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierenden Grundkörper einer Form oder eines Kerns für den Metallguss, wobei der Überzug eine Oberfläche der Form oder des Kerns bildet, die beim Gießvorgang mit einer Metallschmelze in Kontakt kommt oder in einer Zusammensetzung zur Herstellung eines solchen Überzugs oder zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung.
  22. Verwendung nach Anspruch 21, wobei der Überzug oder die Zusammensetzung zur Herstellung eines solchen Überzugs weiter umfasst (i) einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilikaten, nicht quellbaren Schichtsilikaten, Zirkonsilikaten, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit (ii) optional einen oder mehrere Feuerfeststoffe ausgewählt aus der Gruppe der quellbaren Schichtsilikate und der Zeolithe.
  23. Kit zur Herstellung einer Form oder eines Kerns für den Metallguss wie in einem der Ansprüche 11 bis 14 definiert wobei der Kit umfasst (A) eine Zusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, vorzugsweise eine Zusammensetzung nach Anspruch 5 (B) einem beim Erhitzen Formaldehyd emittierendes Bindemittel wobei im Kit die Bestandteile (A) und (B) voneinander getrennt sind.
  24. Kit nach Anspruch 23, wobei das Bindemittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus - Zweikomponenten-Systemen umfassend ein Phenol-Formaldehyd-Harz und ein Polyisocyanat zur Bildung eines Polyurethans - Formaldehyd-Kondensationsharzen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenol-Formaldehyd-Harzen, Furan-Formaldehyd-Harzen, Harnstoff-Formaldehyd-Harzen, Melamin-Formaldehyd-Harzen.
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