EP3478427A1 - Kern-hülle-partikel zur verwendung als füllstoff für speisermassen - Google Patents

Kern-hülle-partikel zur verwendung als füllstoff für speisermassen

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EP3478427A1
EP3478427A1 EP17737503.7A EP17737503A EP3478427A1 EP 3478427 A1 EP3478427 A1 EP 3478427A1 EP 17737503 A EP17737503 A EP 17737503A EP 3478427 A1 EP3478427 A1 EP 3478427A1
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EP
European Patent Office
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core
particles
shell particles
value
feeder
Prior art date
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Application number
EP17737503.7A
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Sandra LEHMANN
Klaus Riemann
Nils Zimmer
Hermann Lieber
Jürgen HÜBERT
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Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
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Publication date
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    • B22C9/08—Features with respect to supply of molten metal, e.g. ingates, circular gates, skim gates
    • B22C9/088—Feeder heads

Definitions

  • feeder includes both feeder shells, feeder inserts and feeder caps, and heating pads.
  • hollow spheres are often used today, originating from the fly ash of coal-fired power plants.
  • these hollow spheres suitable for use in feeders are not available without restriction in the necessary qualities.
  • the use of synthetic hollow spheres is possible.
  • these often do not have the required properties in order to achieve good insulating properties in the finished feeder. It was therefore the object of the present invention to provide a lightweight filler, which can be used as a replacement for the currently favored hollow spheres.
  • core-shell particles for use as a filler for feeder masses for the production of feeders, comprising
  • core-shell particles having a d10 value in the range of 0.30 mm to 0.40 mm and a d90 value in the range of 0.50 mm to 0.60 mm, it is particularly preferred if the core-shell particles have a mean particle size d50 of 0.4 mm to 0.5 mm, preferably a mean particle size d50 of 0.42 mm to 0.47 mm, more preferably a mean particle size d50 of 0.44 to 0.46 mm.
  • cores (a) each having one or more cavities and a wall enclosing these cavities the cores (a) having a d50 value in the range of 0.15 to 0.45 mm,
  • the core-shell particles prepared according to Embodiment 3 are homogeneously mixed with cold box binder (Hüttenes-Albertus: benzyl ether resin based on activator 6324 / gas resin 7241 with a ratio of activator 6324: gas resin 7241 of 1: 1). From the resulting mixture, feeder caps and other profile tablets (a) are stamped and (b) shot with core shooters (e.g., Röper, Laempe). Curing takes place in each case by gassing with dimethylpropylamine.
  • Comparative Example 3 (not according to the invention)
  • the core-shell particles prepared according to Comparative Example 1 are mixed with cold box binder (Hüttenes-Albertus: benzyl ether resin based on activator 6324 / gas resin 7241 with a ratio of activator 6324: gas resin 7241 from FIG : 1) homogeneously mixed. From the resulting mixture feeder caps and other profile moldings (a) are stamped and (b) shot with core shooting machines (eg Röper, Laempe). Curing takes place in each case by gassing with dimethylpropylamine. Comparative Example 4 (not according to the invention)
  • a safer density feed could be proven for all embodiments.
  • an improved cupping behavior was determined compared to the comparative examples.
  • the determined voids depths are shown in the following table.
  • a negative void depth value means that the void is at least partially in the casting, while a positive void depth value means that the void is formed in the respective residue vaporizer.
  • the corresponding cube castings with residual feeders are shown in Figures 4 to 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Kern-Hülle-Partikel zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, umfassend (a) einen Kern, der einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzt, wobei der Kern (a) einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0, 15 bis 0,45 mm aufweist, (b) eine den Kern einschließende Hülle bestehend aus oder umfassend (b1 ) Partikel umfassend oder bestehend aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus calciniertem Kaolin oder Cordierit, wobei die Partikel (b1 ) einen d10-Wert von minimal 0,05 μιη und einen d90-Wert von maximal 45 μιη aufweisen sowie (b2) ein Bindemittel, welches die Partikel (b1 ) aneinander und an den Kern (a) bindet.

Description

Kern-Hülle-Partikel zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen
Die vorliegende Erfindung betrifft Kern-Hülle-Partikel zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, ein entsprechendes schüttfähiges Füllmaterial, welches eine Vielzahl erfindungsgemäßer Kern-Hülle-Partikel umfasst, Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Kern-Hülle-Partikel bzw. erfindungsgemäßer schüttfähiger Füllmaterialien, entsprechende Speisermassen und entsprechende Speiser sowie entsprechende Verwendungen. Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen.
Der Begriff „Speiser" umfasst im Rahmen der vorliegenden Unterlagen sowohl Speiserumhüllungen, Speisereinsätze und Speiserkappen als auch Heizkissen.
Bei der Herstellung von metallischen Formteilen in der Gießerei wird flüssiges Metall in eine Gießform eingefüllt und erstarrt dort. Der Erstarrungsvorgang ist mit einer Verringerung des Metallvolumens verbunden und es werden deshalb regelmäßig Speiser, d. h. offene oder geschlossene Räume in oder an der Gießform eingesetzt, um das Volumendefizit bei der Erstarrung des Gussstücks auszugleichen und so eine Lunkerbildung im Gussstück zu verhindern. Speiser sind mit dem Gussstück bzw. mit dem gefährdeten Gussstückbereich verbunden und befinden sich für gewöhnlich oberhalb und/oder an der Seite des Formhohlraums.
In Speisermassen zur Herstellung von Speisern und in den daraus hergestellten Speisern selbst werden heute regelmäßig Leichtfüllstoffe eingesetzt, welche bei einer hohen Temperaturbeständigkeit eine gute isolierende Wirkung bewirken sollen.
DE 10 2005 025 771 B3 offenbart isolierende Speiser umfassend keramische Hohlkugeln und Glas-Hohlkugeln. In EP 0 888 199 B1 werden Speiser beschrieben, welche als isolierendes feuerfestes Material hohle Aluminiumsilikatmikrokugeln enthalten.
EP 0 913 215 B1 offenbart Speiserzusammensetzungen, die hohle Aluminiumsilikatmikrokügelchen mit einem Aluminiumoxidgehalt mit weniger als 38 Gew.- % umfassen.
WO 9423865 A1 offenbart eine Speiserzusammensetzung umfassend hohle aluminium- oxidenthaltende Mikrokügelchen mit einem Aluminiumoxidanteil von zumindest 40 Gew.- %.
WO 2006/058347 A2 offenbart Speiserzusammensetzungen, die als Füllstoffe Kern- Hülle-Mikrokugeln mit einem Kern aus Polystyrol umfassen. Der Einsatz von Polystyrol führt jedoch zu unerwünschten Emissionen im Gießereibetrieb.
DE 10 2007 012 660 A1 offenbart Kern-Hülle-Partikel mit einem Trägerkern und einer den Kern einschließenden Hülle, wobei das Kern-Hülle-Partikel bis zu einer Temperatur von mindestens 1450 °C beständig ist. Als Hüllenmaterial werden Aluminiumoxid, Bornitrid, Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Titanborid, Titanoxid, Yttriumoxid und Zirkonoxid vorgeschlagen.
In US 2006/0078682 A1 werden "Proppants" mit einem organischen Substrat und einem organischen Hüllenmaterial beschrieben, wobei das organische Hüllenmaterial anorganische Füllstoffe umfasst. Als anorganische Füllstoffe werden Oxide, Carbide, Nitride und Boride vorgeschlagen. Als Anwendungsgebiet der beschriebenen „Proppants" wird die Verwendung in Kiesschüttungen oder als Stützmittel beschrieben. Eine Verwendung der beschriebenen Kern-Hülle-Partikel in Speiserzusammensetzungen wird nicht beschrieben.
In der DE 10 2012 200 967 A1 wird die Verwendung calcinierter Kieselgur als Formstoffkomponente in einer formbaren Zusammensetzung für die Herstellung von Speisern bzw. Speiserbauteilen für die Gießereiindustrie nach dem Polyurethan-Cold-Box-Verfahren beschrieben. Auch die Verwendung einer Mischung aus calcinierter Kieselgur und weiteren Formstoffkomponenten wie beispielsweise Kaolin, Sand, Quarzsand, Schamottesand und Koksgrieß wird beschrieben. Die Verwendung von calciniertem Kaolin oder Cordierit wird nicht beschrieben. In der DE 10 2007 051 850 A1 wird eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen, mit dem Verfahren erhaltene Gießformen sowie deren Verwendung beschrieben. Für die Herstellung der Gießformen werden ein feuerfester Formgrundstoff sowie ein auf Was- serglas basierendes Bindemittel verwendet. Bei dem feuerfesten Formgrundstoff kann es sich beispielsweise um Mullit, Korund, ß-Cristobalit, Ti02 oder Fe03 handeln. Die Verwendung von calciniertem Kaolin oder Cordierit wird nicht beschrieben.
In der WO 2013/150159 A2 wird ein exothermen Speiser für die Gießereiindustrie und dessen Verwendung zur Dichtspeisung von Gussstücken sowie eine formbare Zusam- mensetzung zur Herstellung eines exothermen Speisers beschrieben. Als geeignete Füllstoffe werden unter anderem Cordierit, Andalusit, Sillimanit, Kyanit (Disthen), Mullit, Nephelin oder Feldspat beschrieben. Diese Materialien sind jedoch nicht als Bestandteil von Kern-Hülle-Partikeln offenbart.
In der industriellen Praxis für die Speiserherstellung werden heute häufig Hohlkugeln eingesetzt, die aus den Flugaschen von Kohlekraftwerken stammen. Diese für den Einsatz in Speisern geeigneten Hohlkugeln sind jedoch nicht uneingeschränkt in den notwendigen Qualitäten verfügbar. Auch der Einsatz synthetischer Hohlkugeln ist möglich. Diese weisen aber häufig nicht die benötigten Eigenschaften auf, um im fertigen Speiser gute Isoliereigenschaften zu erreichen. Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leichtfüllstoff anzugeben, der als Ersatz für die derzeit favorisierten Hohlkugeln eingesetzt werden kann.
Der anzugebende Leichtfüllstoff sollte dabei die folgenden primären Anforderungen erfüllen:
- thermische Stabilität für den Eisenguss (ab 1400 °C) und Stahlguss (ab 1600 °C); - ausreichende mechanische Stabilität auch bei hohen Temperaturen von z. B.
1400 °C;
- geringe oder keine Staubanhaftung;
- geringe Schüttdichte;
- hohe Isolierwirkung beim Einsatz des Leichtfüllstoffes in Speisern. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Kern-Hülle-Partikel zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, umfassend
(a) einen Kern, der einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzt, wobei der Kern (a) einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0, 15 bis 0,45 mm aufweist,
(b) eine den Kern einschließende Hülle bestehend aus oder umfassend
(b1 ) Partikel umfassend oder bestehend aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus calciniertem Kaolin oder Cordierit, wobei die Partikel (b1 ) einen d10-Wert von minimal 0,05 μιη und einen d90-Wert von maximal 45 μιη aufweisen sowie
(b2) ein Bindemittel, welches die Partikel (b1 ) aneinander und an den Kern (a) bindet.
In eigenen Untersuchungen hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Kombination aus einem Kern, der einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzt, mit einer Hülle, die Partikel aus calciniertem Kaolin oder Cordierit (vorzugsweise calciniertes Kaolin) umfasst, bei sehr guter thermischer und mechanischer Stabilität eine ausgezeichnete isolierende Wirkung besitzt, die mit bisher bekannten Kern-Hülle-Partikeln nicht erreicht werden konnte.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn der Kern (a) einen d50-Wert im Bereich von 0, 15 mm bis 0,25 mm aufweist. Dabei ist es weiter bevorzugt wenn der Kern (a) einen d10-Wert im Bereich von 0,05 mm bis 0, 15 mm und einen d90-Wert im Bereich von 0,25 bis 0,35 mm aufweist und/oder eine mittlere Korngröße d50 von 0, 15 mm bis 0,25 mm aufweist, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0, 17 mm bis 0,22 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0, 19 mm bis 0,21 mm aufweist. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn der Kern (a) einen d50-Wert im Bereich von 0,3 mm bis 0,48 mm aufweist. Dabei ist es weiter bevorzugt wenn der Kern (a) einen d10-Wert im Bereich 0,2 mm bis 0,3 mm und einen d90- Wert im Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm aufweist und/oder eine mittlere Korngröße d50 von 0,30 mm bis 0,48 mm aufweist, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,33 mm bis 0,45 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,37 mm bis 0,43 mm aufweist.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Partikel (b1 ) i) einen d10-Wert von größer gleich 0,07 μιη aufweisen, vorzugsweise einen d10- Wert von 0,1 μm aufweisen, weiter bevorzugt einen d10-Wert von 0, 15 μm aufweisen und/oder ii) einen d90-Wert von kleiner gleich 40 μιη aufweisen, vorzugsweise einen d90-Wert von kleiner gleich 20 μm aufweisen, weiter bevorzugt einen d90-Wert von kleiner gleich 10 μm aufweisen.
Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, wenn die Partikel (b1 ) einen d10-Wert von größer gleich 0,07 μm und einen d90-Wert von kleiner gleich 40 μιη aufweisen, vorzugsweise einen d10-Wert von größer gleich 0, 1 μιη und einen d90-Wert von kleiner gleich 20 μιη aufweisen, weiter bevorzugt einen d10-Wert von größer gleich 0,15 μm und einen d90- Wert von kleiner gleich 10 μιη aufweisen.
Es ist ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die Partikel (b1 ) einen d50-Wert im Bereich von 0,5 bis 12 μm aufweisen, vorzugsweise einen d50-Wert im Bereich von 1 bis 8 μm, weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 μm aufweisen.
In eigenen Untersuchungen hat es sich gezeigt, dass die Kerne (a) und die Partikel (b1 ) mit den oben angegebenen Größen besonders gute Eigenschafte bei der Verwendung in Speisermassen oder in schüttfähigen Füllmaterialien für Speisermassen aufweisen.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikel, weist der Kern (a) eine bimodale oder multimodale Größenverteilung auf, vorzugsweise mit einem ersten Durchmessermaximum im Bereich von 0, 1 mm bis 0,3 mm und einem zweiten Durchmessermaximum im Bereich von 0,25 mm bis 0,5 mm. Bimodale Größenverteilungen sind erfindungsgemäß bevorzugt.
Durch die Verwendung von Kern-Hülle-Partikeln mit einer bimodalen oder multimodalen Größenverteilung kann eine höhere Packungsdichte der Kern-Hülle-Partikel erreicht werden. Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass hierdurch die Festigkeit der Speiser bei der Verwendung der Kern-Hülle-Partikel als Füllstoff für Speiser verbessert wird.
Erfindungsgemäß bevorzugt sind Kern-Hülle-Partikel, wobei der Kern (a) Glas enthält oder aus Glas besteht, insbesondere Blähglas oder Schaumglas. Eigene Untersuchungen haben überraschenderweise gezeigt, dass Kern-Hülle-Partikel mit Kernen, die Glas enthalten oder aus Glas bestehen (insbesondere aus Blähglas oder Schaumglas), sehr gute isolierende Eigenschaften bei der Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern aufweisen. Insbesondere bei der Verwendung zur Herstellung von Speisern für den Stahl- oder Eisenguss hätte der Fachmann Glas enthaltende oder aus Glas bestehende Partikel nicht verwendet, da diese bei den für den Guss benötigten Temperaturen schmelzen.
Ebenfalls bevorzugt sind erfindungsgemäße Kern-Hülle-Partikel, wobei der Kern (a) Siliciumdioxid und Aluminiumoxid enthält, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid bevorzugt 27: 1 oder mehr beträgt, vorzugsweise 30:1 oder mehr beträgt, weiter bevorzugt 45: 1 oder mehr beträgt, in den Partikeln (b1 ) das Gewichtsverhältnis zwischen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1 ,6 liegt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Kern-Hülle-Partikel einen d10-Wert im Bereich von 0, 1 mm bis 0,2 mm und einen d90-Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,40 mm aufweisen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kern-Hülle- Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,2 mm bis 0,3 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,22 mm bis 0,27 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,24 mm bis 0,26 mm aufweisen. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn die Kern-Hülle- Partikel einen d10-Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,40 mm und einen d90-Wert im Bereich von 0,50 mm bis 0,60 mm aufweisen. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kern-Hülle-Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,4 mm bis 0,5 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,42 mm bis 0,47 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,44 mm bis 0,46 mm aufweisen.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikel, weisen die Kern-Hülle-Partikel eine bimodale oder multimodale Größenverteilung auf, vorzugsweise mit einem ersten Durchmessermaximum im Bereich von 0, 15 mm bis 0,35 mm und einem zweiten Durchmessermaximum im Bereich von 0,35 mm bis 0,55 mm. Bimodale Größenverteilungen sind erfindungsgemäß bevorzugt. Kern-Hülle-Partikel mit einer bimodalen Größenverteilung der Teilchen können beispielsweise erhalten werden, indem die oben beschriebenen Kern-Hülle-Partikel mit zwei verschiedenen Größen miteinander vermisch werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, wenn bimodale Kern- Hülle-Partikel erhalten werden durch Mischen von
(I) Kern-Hülle-Partikel mit einem d10-Wert im Bereich von 0, 1 mm bis 0,2 mm und einen d90-Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,40 mm aufweisen, dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kern-Hülle-Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,2 mm bis 0,3 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,22 mm bis 0,27 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,24 bis 0,26 mm aufweisen, mit
(II) Kern-Hülle-Partikel mit einen d10-Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,40 mm und einen d90-Wert im Bereich von 0,50 mm bis 0,60 mm aufweisen, dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kern-Hülle-Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,4 mm bis 0,5 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,42 mm bis 0,47 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,44 bis 0,46 mm aufweisen.
Die Teilchengröße (z. B. d10-, d50-, und d90-Wert) der Kerne und der Kern-Hülle-Partikel wird nach DIN 66165-2, F und DIN ISO 3310-1 bestimmt. Die Teilchengröße der Partikel (b1 ) wird mittels Laserbeugung bestimmt.
Vorzugsweise ist das Bindemittel (b2) ein organisches oder anorganisches Bindemittel oder einer Mischung aus organischem oder anorganischem Bindemittel und das Bindemittel ist, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bindemitteln auf Polymer-Basis, Wasserglas-Basis, Phenol-Formaldehyd-Harzen, Polyurethan-Bindemittel härtbar nach dem sog. Cold Box Verfahren, Polyurethan-Bindemittel mit Tetraethylsilikat (TEOS) und/oder Pflanzenölestern (vorzugsweise Methyl- oder Butylester) als Lösemittel, Zwei-Komponenten-Systemen, die eine freie Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) enthaltende Polyolkomponente (bevorzugt ein Phenolharz) und ein Polyisocyanat als Reaktions- partner umfassen, Polysaccharide und Stärke.
Freie Hydroxylgruppen bedeutet bei den oben beschriebenen Zwei-Komponenten- Systemen, dass die Hydroxylgruppen nicht verethert sind. Bevorzugte als Polyolkomponente einsetzbare Phenolharze sind ortho-kondensierte phenolische Resole (auch als Benzyletherharze bezeichnet) wie z. B. in EP 1 057 554 B1 beschrieben. Der Begriff „ortho-kondensiertes phenolisches Resol" bzw. Benzyletherharz umfasst gemäß dem üblichen fachmännischen Verständnis auch Verbindungen mit der Struktur gemäß dem Lehrbuch„Phenolic Resins: A Century of progress" (Herausgeber: L. Pilato, Verlag: Springer, Jahr der Veröffentlichung: 2010) Seite 477, Figur 18.22 sowie Verbindungen, die gemäß dem VDG-Merkblatt R 305„Urethan-Cold-Box-Verfahren" (Februar 1998) als „Benzyletherharz (Ortho-Phenol-Resol)" bezeichnet werden bzw. unter die in Absatz 2.2 angegebene Formel für Benzyletherpolyole fallen.
Unter den Zwei-Komponenten-Systemen, die eine freie Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) enthaltende Polyolkomponente (bevorzugt ein Phenolharz) und ein Polyisocyanat als Reaktionspartner umfassen, sind Cold-Box-Bindemittel bevorzugt. Cold-Box-Bindemittel sind Bindemittel, deren Aushärtung durch in Nebel- oder Dampfform zugeführte tertiäre Amine als Katalysator erfolgt („Begasung").
Erfindungsgemäß bevorzugt sind organischen Bindemittel, vorzugsweise Cold-Box- Bindemittel, wobei das Aushärten des Cold-Box-Bindemittels durch Begasung mit einem organischen Amin erfolgt. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein schüttfähiges Füllmaterial zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln. Ein erfindungsgemäßes schüttfähiges Füllmaterial ist bevorzugt, umfassend oder bestehend aus einer Mischung aus erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln und Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit, wobei es sich bei den Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit nicht um die Partikel (b1 ) der Kern-Hülle-Partikeln handelt. Die Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit weisen vorzugsweise einen d10-Wert von mehr als 0,045 mm auf. Bei den Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit handelt es sich um Partikel, die im schüttfähigen Füllmaterial nicht mittels eines Bindemittels an die erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikel oder an die Kerne (a) der Kern-Hülle- Partikel gebunden sind. Eigene Untersuchungen haben gezeigt, dass Speiser besonders gute Isolationseigenschaften und dadurch einen positiven Einfluss auf die Lunkerbildung haben und dabei eine sehr gute Temperaturbeständigkeit besitzen, wenn das erfindungsgemäße schüttfähige Füllmaterial Mischungen aus erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln mit Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit enthält. Hierbei ist ein erfindungsgemäßes schüttfähiges Füllmaterial bevorzugt, bei dem der Anteil der Partikel bestehend aus oder enthaltend Cordierit 10 bis 60 %, bevorzugt 20 bis 50 %, besonders bevorzugt 25 bis 40 % beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln und Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit. Es hat sich gezeigt, dass erfindungsgemäße schüttfähige Füllmaterialien mit diesen Anteilen an Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit besonders gute Eigenschaften aufweisen.
Ein erfindungsgemäßes schüttfähiges Füllmaterial ist bevorzugt, bei dem die Partikel bestehend aus oder enthaltend Cordierit eine mittlere Korngröße im Bereich von 0, 1 bis 0,4 mm haben, bestimmt mittels DIN 66165-2, F und DIN ISO 3310-1.
In einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Partikel bestehend aus oder enthaltend Cordierit a) einen d10-Wert von größer gleich 0,05 mm und einen d90-Wert von kleiner gleich 0,60 mm und/oder b) einen c!50-Wert von 0, 13 mm bis 0,4 mm, vorzugsweise 0, 18 mm bis 0,32 mm.
Ein erfindungsgemäßes schüttfähiges Füllmaterial mit einer Schüttdichte von weniger als 0,8 g/cm3 ist bevorzugt, vorzugsweise mit einer Schüttdichte von weniger als 0,7 g/cm3, besonders bevorzugt mit einer Schüttdichte von weniger als 0,6 g/cm3. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln oder eines erfindungsgemäßen schüttfähigen Füllmaterials mit folgenden Schritten:
Bereitstellen von Kernen (a), die jeweils einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzen, wobei die Kerne (a) einen d50-Wert im Bereich von 0,15 bis 0,45 mm aufweisen,
Bereitstellen von Partikeln (b1 ) umfassend oder bestehend aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus calciniertem Kaolin oder Cordierit, wobei die Partikel (b1 ) eine d10-Wert von minimal 0,05 μιη und einen d90-Wert von maximal 45 μιη aufweisen, - Kontaktieren der Kerne (a) mit den Partikeln (b1 ) in Gegenwart eines Bindemittels (b2), so dass Partikel (b1 ) an Kerne (a) und aneinander gebunden werden und einzelne oder sämtliche Kerne (a) umhüllt werden,
Aushärten und/oder Trocknen des Bindemittels.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden zu- nächst die Kerne (a) mit dem Bindemittel (b2) benetzt und anschließend werden die Partikel (b1 ) zu den mit dem Bindemittel (b2) benetzten Kernen (a) gegeben, sodass Partikel (b1 ) an Kerne (a) und aneinander gebunden werden und einzelne oder sämtliche Kerne (a) umhüllen.
Ebenfalls bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen schüttfä- higen Füllmaterials zusätzlich enthaltend den folgenden Schritt: Mischen der hergestellten Kern-Hülle-Partikel mit Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit, wobei es sich bei den Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit nicht um die Partikel (b1 ) der Kern-Hülle-Partikeln handelt.
Ein weiterer Aspekt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrifft eine form- bare Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern, bestehend aus oder umfassend: erfindungsgemäße Kern-Hülle-Partikel oder ein erfindungsgemäßes schüttfähiges Füllmaterial sowie ein Bindemittel zum Binden der Kern-Hülle-Partikel bzw. des schüttfähigen Füllma- terials.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine formbare Zusammensetzung, wobei das Bindemittel ein organisches oder anorganisches Bindemittel oder einer Mischung aus organischem oder anorganischem Bindemittel ist und das Bindemittel vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bindemitteln auf Polymer-Basis, Wasserglas-Basis, Phenol- Formaldehyd-Harzen, Polyurethan-Bindemittel härtbar nach dem sog. Cold Box Verfahren, Polyurethan-Bindemittel mit Tetraethylsilikat (TEOS) und/oder Pflanzenölestern (vorzugsweise Methyl- oder Butylester) als Lösemittel, Zwei-Komponenten-Systemen, die eine freie Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) enthaltende Polyolkomponente (bevorzugt ein Phenolharz) und ein Polyisocyanat als Reaktionspartner umfassen, Polysaccharide und Stärke.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße formbare Zusammensetzung einen Anteil an Bindemittel von 5 bis 25 %, bevorzugt 7 bis 20 %, besonders bevorzugt 9 bis 17 % auf, bezogen auf das Gesamtgewicht von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln und Cordierit in der formbaren Zusammensetzung.
Ein weiterer Aspekt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrifft einen Speiser umfassend erfindungsgemäße Kern-Hülle-Partikel gebunden durch ein ausgehärtetes und/oder getrocknetes Bindemittel. Vorzugsweise ist das Bindemittel ein organisches oder anorganisches Bindemittel oder einer Mischung aus organischem oder anorganischem Bindemittel und das Bindemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bindemitteln auf Polymer- Basis, Wasserglas-Basis, Phenol-Formaldehyd-Harzen, Polyurethan-Bindemittel härtbar nach dem sog. Cold Box Verfahren, Polyurethan-Bindemittel mit Tetraethylsilikat (TEOS) und/oder Pflanzenölestern (vorzugsweise Methyl- oder Butylester) als Lösemittel, Zwei- Komponenten-Systemen, die eine freie Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) enthaltende Polyolkomponente (bevorzugt ein Phenolharz) und ein Polyisocyanat als Reaktionspartner umfassen, Polysaccharide und Stärke. Erfindungsgemäß bevorzugt sind Speiser, umfassend eine Mischung aus erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln und Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit, gebunden durch ein ausgehärtetes und/oder getrocknetes Bindemittel.
Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Speiser, wobei der Anteil der Partikel bestehend aus oder enthaltend Cordierit 10 bis 60 %, bevorzugt 20 bis 50 %, besonders bevorzugt 25 bis 40 % beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln und Partikeln bestehend aus oder enthaltend Cordierit.
Ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt sind Speiser mit einer Dichte von weniger als 1 ,0 g/cm3, bevorzugt von weniger als 0,8 g/cm3, besonders bevorzugt von weniger als 0,7 g/cm3. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Speiser besonders bevorzugt, wobei der Speiser ein isolierender Speiser ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der der Speiser ein isolierender Speiser ist, beträgt der maximale Anteil an leicht oxidierbaren Metallen und Oxidationsmittel maximal 5 Gew.-%, vorzugsweise maximal 2,5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des erfindungsgemäßen Speisers. Ganz besonders bevorzugt enthält ein erfindungsgemäßer isolierender Speiser keine leicht oxidierbaren Metalle und Oxidationsmittel. Unter leicht oxidierbaren Metallen werden im Rahmen diese Erfindung Aluminium, Magnesium oder Silizium oder entsprechende Metalllegierungen verstanden. Unter Oxidationsmitteln werden Mittel Verstanden, die die leicht oxidierbaren Metalle oxidieren können, mit der Ausnahme von Sauerstoff. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist ein Speiser besonders bevorzugt, wobei der Speiser ein Speiser für den Stahlguss und/oder Eisenguss ist.
Ein weiterer Aspekt im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln oder einem erfindungsgemäßen schüttfähigen Füllmaterial als isolierendes Füllmaterial zur Herstellung eines Speiser oder einer formbaren Zusammensetzung zur Herstellung eines Speisers.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Speisers für den Eisenguss oder Stahlguss.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise mehrere der vorstehend als bevorzugt bezeichneten Aspekte gleichzeitig verwirklicht; insbesondere bevorzugt sind die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergebenden Kombinationen solcher Aspekte und der entsprechenden Merkmale.
Figur 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines Anschliffes von erfindungsgemäßen Kern-Hülle-Partikeln mit einem Kern aus Blähglas und einer Hülle aus calciniertem Kaolin.
In Figur 2 ist ein Aluminium-Elementverteilungsbild (Elementmapping) der rasterelektro- nenmikroskopischen Aufnahme aus Figur 1 abgebildet. Die hell dargestellten Bereiche enthalten Aluminium. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass die aluminiumenthaltenden Hülle-Partikel (b1 ) um den Kern (a) angeordnet sind.
Figur 3 zeigt ein Silicium-Elementverteilungsbild (Elementmapping) der rasterelektro- nenmikroskopischen Aufnahme aus Figur 1. Die hell dargestellten Bereiche enthalten Silicium. Dabei ist deutlich zu erkennen, dass sowohl die Kern-Partikel aus Blähglas (Si02) als auch die Hülle-Partikel Silicium enthalten.
Figur 4 zeigt die Fotographie eines aufgeschnittenen Würfel-Gussstücks mit Restspeiser zu den in den Beispielen näher beschriebenen Würfel versuchen. Das Gussstück wurde unter Verwendung eines gemäß Ausführungsbeispiel 9 hergestellten Speisers gegossen. Die tiefste Stelle des Lunkers befindet sich 3 mm im Gussstück. Dies ergibt eine Lunkertiefe von -3 mm. Figur 5 zeigt die Fotographie eines aufgeschnittenen Würfel-Gussstücks mit Restspeiser zu den in den Beispielen näher beschriebenen Würfel versuchen. Das Gussstück wurde unter Verwendung eines gemäß Ausführungsbeispiel 10 hergestellten Speisers gegossen. Die tiefste Stelle des Lunkers befindet sich 18 mm oberhalb des Gussstücks im Restspeiser. Dies ergibt eine Lunkertiefe von +18 mm.
Figur 6 zeigt die Fotographie eines aufgeschnittenen Würfel-Gussstücks mit Restspeiser zu den in den Beispielen näher beschriebenen Würfel versuchen. Das Gussstück wurde unter Verwendung eines gemäß Vergleichsbeispiel 3 hergestellten Speisers gegossen. Die tiefste Stelle des Lunkers befindet sich 8 mm im Gussstück. Dies ergibt eine Lunkertiefe von -8 mm.
Figur 7 zeigt die Fotographie eines aufgeschnittenen Würfel-Gussstücks mit Restspeiser zu den in den Beispielen näher beschriebenen Würfel versuchen. Das Gussstück wurde unter Verwendung eines gemäß Vergleichsbeispiel 4 hergestellten Speisers gegossen. Die tiefste Stelle des Lunkers befindet sich 26 mm im Gussstück. Dies ergibt eine Lunkertiefe von -26 mm.
Figur 8 zeigt die Fotographie eines aufgeschnittenen Würfel-Gussstücks mit Restspeiser zu den in den Beispielen näher beschriebenen Würfel versuchen. Das Gussstück wurde unter Verwendung eines gemäß Vergleichsbeispiel 5 hergestellten Speisers gegossen. Die tiefste Stelle des Lunkers befindet sich 7 mm im Gussstück. Dies ergibt eine Lunkertiefe von -7 mm.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Figuren näher erläutert:
A Herstellung erfindungsgemäßer Kern-Hülle-Partikel (Schüttgut):
Ausführungsbeispiel 1
In einem Mischer des Typs BOSCH Profi 67 werden als Trägermaterial 664 g Bläglas Liaver (Standard-Korngröße 0, 1 bis 0,3 mm; Liaver GmbH und Co. KG) vorgelegt und mit 72 g Cold-Box-Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 136 g calciniertes Kaolin (d50-Wert = 1 ,4 μιη, d10-Wert = 0,4 μm, d90-Wert = 7 μm) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushärtung des Binders ca. 0,5 mL Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
Ausführungsbeispiel 2
In einem Mischer des Typs BOSCH Profi 67 werden als Trägermaterial 640 g Bläglas Liaver (Standard-Korngröße 0,25 bis 0,5 mm; Liaver GmbH und Co. KG) vorgelegt und mit 72 g Cold-Box-Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 160 g calciniertes Kaolin (d50-Wert = 1 ,4 μm, d10-Wert = 0,4 μm, d90-Wert = 7 μm) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushärtung des Binders ca. 0,5 mL Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
Ausführungsbeispiel 3
In einem Mischer des Typs BOSCH Profi 67 werden als Trägermaterial 664 g Poraver- Schaumglas (Standard-Korngröße 0, 1-0,3; Dennert Poraver GmbH) vorgelegt und mit 72 g Cold-Box-Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 136 g calciniertes Kaolin (d50-Wert = 1 ,4 μm, d10-Wert = 0,4 μm, d90-Wert = 7 μm) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushärtung des Binders ca. 0,5 mL Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
Ausführungsbeispiel 4
In einem Mischer des Typs BOSCH Profi 67 werden als Trägermaterial 640 g Poraver- Schaumglas (Standard-Korngröße 0,25-0,5; Dennert Poraver GmbH) vorgelegt und mit 72 g Cold-Box-Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 160 g calciniertes Kaolin (d50-Wert = 1 ,4 μm, d10-Wert = 0,4 μm, d90-Wert = 7 μm) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushärtung des Binders ca. 0,5 mL Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
B Herstellung von vergleichenden Kern-Hülle-Partikel (nicht erfindungsgemäß): Vergleichsbeispiel 1 (nicht erfindungsgemäß) In einem Mischer des Typs BOSCH Profi 67 werden als Trägermaterial 700 g Poraver (Standard-Korngröße 0,1 -0,3; Dennert Poraver GmbH) vorgelegt und mit 120 g Cold-Box- Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 300 g Siliziumcarbidpulver (d50-Wert für Korngröße: < 5μιη) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushärtung des Binders ca. 0,5 ml Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
Vergleichsbeispiel 2 (nicht erfindungsgemäß)
Als Trägerkern werden in einem geeigneten Mischer des Typs BOSCH Profi 67 als Trägermaterial 560 g Poraver (Standard-Korngröße 0, 1-0,3; Dennert Poraver GmbH) und mit 72 g Cold-Box-Binder (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) gleichmäßig benetzt. 240 g Aluminiumoxidpulver (d 50- Wert für Korngröße: ca. 12 μm) werden zugegeben und das Ganze homogen gemischt. Schließlich werden zur Aushär- tung des Binders ca. 0,5 ml Dimethylpropylamin zugesetzt. Nach wenigen Sekunden liegen die gebildeten Kern-Hülle-Partikel als Schüttgut zur weiteren Verwendung vor.
C Herstellung von Speisermassen sowie Speiserkappen und sonstigen Profilkörpern:
Ausführungsbeispiel 5 Die nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Ausführungsbeispiel 6
Die nach Ausführungsbeispiel 2 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homo- gen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Ausführungsbeispiel 7
Die nach Ausführungsbeispiel 3 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin. Ausführungsbeispiel 8
Die nach Ausführungsbeispiel 4 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homo- gen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Ausführungsbeispiel 9 Die nach Ausführungsbeispiel 1 und 2 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 3 homogen gemischt. Die erhaltene Mischung wird mit Cold- Box-Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Ausführungsbeispiel 10
Die nach Ausführungsbeispiel 1 und 2 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 3 homogen gemischt homogen gemischt. Die erhaltene Mi- schung wird mit Partikeln bestehend aus Cordierit (Standard-Korngröße < 0,5 mm; Ceske lupkove zävody, a.s.) homogen gemischt, wobei ein Gewichtsverhältnis aus Kern-Hülle- Partikeln zu Partikeln bestehend aus Cordierit von 7 : 3 resultiert. Diese Mischung wird mit Cold-Box-Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Vergleichsbeispiel 3 (nicht erfindungsgemäß) Die nach Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin. Vergleichsbeispiel 4 (nicht erfindungsgemäß)
Die nach Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit Cold-Box- Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homo- gen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und andere Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
Vergleichsbeispiel 5 (nicht erfindungsgemäß)
445 g der nach Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Kern-Hülle-Partikel werden mit 250 g Aluminium (Al-Sprühgrieß mit einer Körnung von < 0,2 mm), 60 g Eisenoxid , 220 g Kaliumnitrat (rieselfähige Handelsware; Körnung unter 2 mm) und 25 g Zündmittel sowie Cold-Box-Bindemittel (Fa. Hüttenes-Albertus: Benzyletherharz auf Basis von Aktivator 6324 / Gasharz 7241 mit einem Verhältnis aus Aktivator 6324 : Gasharz 7241 von 1 : 1 ) homogen vermischt. Aus der resultierenden Mischung werden Speiserkappen und ande- re Profilformkörper (a) gestampft sowie (b) mit Kernschießmaschinen (z.B. Röper, Laempe) geschossen. Die Aushärtung erfolgt jeweils durch Begasen mit Dimethylpropylamin.
D Würfelversuche:
Speiserkappen gemäß den Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen aus Ab- schnitt C wurden mit sogenannten Würfelversuchen auf ihre anwendungstechnische Brauchbarkeit überprüft. In diesen Versuchen soll ein Gussteil in Form eines Würfels bei Verwendung einer modulgerechten Speiserkappe lunkerfrei sein.
Eine sicherere Dichtspeisung konnte für sämtliche Ausführungsformen nachgewiesen werden. In den jeweiligen Restspeisern (oberhalb der Würfel) wurde bei den Ausfüh- rungsbeispielen jeweils ein gegenüber den Vergleichsbeispielen verbessertes Lunkerverhalten festgestellt. Die ermittelten Lunkertiefen sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. Ein negativer Wert der Lunkertiefe bedeutet, dass der Lunker sich zumindest Teilweise im Gussstück befindet, während ein positiver Wert der Lunkertiefe bedeutet, dass der Lunker in dem jeweiligen Restspeisern ausgebildet ist. Die entsprechenden Würfel-Gussstücke mit Restspeisern sind in den Abbildungen 4 bis 8 abgebildet.

Claims

Ansprüche:
1. Kern-Hülle-Partikel zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, umfassend
(a) einen Kern, der einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzt, wobei der Kern (a) einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,15 bis 0,45 mm aufweist,
(b) eine den Kern einschließende Hülle bestehend aus oder umfassend
(b1 ) Partikel umfassend oder bestehend aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus calciniertem Kaolin oder Cordierit, wobei die Partikel (b1 ) einen d10-Wert von minimal 0,05 μιη und einen d90- Wert von maximal 45 μm aufweisen sowie
(b2) ein Bindemittel, welches die Partikel (b1 ) aneinander und an den Kern (a) bindet.
2. Kern-Hülle-Partikel nach Anspruch 1 , wobei der Kern (a) Glas enthält oder aus Glas besteht, insbesondere Blähglas oder Schaumglas.
3. Kern-Hülle-Partikel nach Anspruch 1 , wobei
der Kern (a) Siliciumdioxid und Aluminiumoxid enthält, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid bevorzugt 27: 1 oder mehr beträgt, vorzugsweise 30: 1 oder mehr beträgt, weiter bevorzugt 45: 1 oder mehr beträgt, in den Partikeln (b1 ) das Gewichtsverhältnis zwischen Siliciumdioxid und Aluminiumoxid im Bereich von 1 :1 bis 1 : 1 ,6 liegt.
4. Kern-Hülle-Partikel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
(i) die Kern-Hülle-Partikel einen d10-Wert im Bereich von 0, 1 mm bis 0,2 mm und einen d90-Wert im Bereich von maximal 0,30 mm bis 0,40 mm aufweisen, wobei vorzugsweise die Kern-Hülle-Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,2 mm bis 0,3 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,22 mm bis 0,27 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,24 mm bis 0,26 mm aufweisen oder
(ii) die Kern-Hülle-Partikel einen d 10-Wert im Bereich von 0,30 mm bis 0,40 mm und einen d90-Wert im Bereich von ,0,50 mm bis 0,60 mm aufweisen, wobei vorzugsweise die Kern-Hülle-Partikel eine mittlere Korngröße d50 von 0,4 mm bis 0,5 mm aufweisen, vorzugsweise eine mittlere Korngröße d50 von 0,42 mm bis 0,47 mm, weiter bevorzugt eine mittlere Korngröße d50 von 0,44 mm bis 0,46 mm aufweisen.
5. Schüttfähiges Füllmaterial zur Verwendung als Füllstoff für Speisermassen zur Herstellung von Speisern, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von Kern- Hülle-Partikeln nach einem der vorangehenden Ansprüche.
6. Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle-Partikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder eines schüttfähigen Füllmaterials nach Anspruch 5 mit folgenden Schritten:
Bereitstellen von Kernen (a), die jeweils einen oder mehrere Hohlräume und eine diese Hohlräume umschließende Wandung besitzen, wobei die Kerne (a) einen d50-Wert im Bereich von 0, 15 bis 0,45 mm aufweisen,
Bereitstellen von Partikeln (b1 ) umfassend oder bestehend aus einem Material aus der Gruppe bestehend aus calciniertem Kaolin oder Cordierit, wobei die Partikel (b1 ) eine d10-Wert von minimal 0,05 μm und einen d90- Wert von maximal 45 μm aufweisen, Kontaktieren der Kerne (a) mit den Partikeln (b1 ) in Gegenwart eines Bindemittels (b2), so dass Partikel (b1 ) an Kerne (a) und aneinander gebunden werden und einzelne oder sämtliche Kerne (a) umhüllt werden,
Aushärten und/oder Trocknen des Bindemittels.
7. Formbare Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern, bestehend aus oder umfassend:
Kern-Hülle-Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder ein schüttfähiges Füllmaterial nach Anspruch 5
sowie
ein Bindemittel zum Binden der Kern-Hülle-Partikel bzw. des schüttfähigen Füllmaterials.
8. Speiser umfassend Kern-Hülle-Partikel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gebunden durch ein Bindemittel.
9. Verwendung von Kern-Hülle-Partikeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder einem schüttfähigen Füllmaterial nach Anspruch 5 als isolierendes Füllmaterial zur Herstellung eines Speiser oder einer formbaren Zusammensetzung zur Herstellung eines Speisers.
10. Verwendung eines Speisers nach Anspruch 8 für den Eisen- und Stahlguss.
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