PL230313B1

PL230313B1 - Castable moulding mix for producing ceramic layers of foundry moulds

Info

Publication number: PL230313B1
Application number: PL411911A
Authority: PL
Inventors: Paweł Wiśniewski; Marcin Małek; Joanna Szymańska; Jarosław Mizera; Krzysztof Jan Kurzydłowski
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL411911A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest lejna mieszanina formierska do produkcji warstw ceramicznych form odlewniczych stosowanych w metalurgii i odlewnictwie precyzyjnym.The subject of the invention is a molding mixture for the production of ceramic layers of foundry molds used in metallurgy and precision foundry.

W obecnym odlewnictwie precyzyjnym materiałami stosowanymi na formy ceramiczne są głównie piaski: kwarcowy, cyrkonowy, chromitowy, oliwinowy oraz korundowy. Spoiwami konstrukcyjnymi są dwie grupy nanokompozytów ceramiczno-polimerowych:In the current foundry, the most precise materials used for ceramic molds are: quartz, zircon, chromite, olivine and corundum sands. Construction binders are two groups of ceramic-polymer nanocomposites:

a. oparte na rozpuszczalnikach organicznych tj. zhydrolizowany krzemian etylu (ZKE) rozdyspergowany w etanolu;a. based on organic solvents, ie hydrolyzed ethyl silicate (ZKE) dispersed in ethanol;

b. bwodorozcieńczalne zawierające w swoim składzie nanocząstki SiO2.b. hydro-dilutable SiO2 nanoparticles in its composition.

Wymienione grupy materiałów są relatywnie tanie, zapewniają otrzymanie odlewów o korzystnych właściwościach oraz dokładności wymiarowej więc są akceptowalne przez przemysł lotniczy. Jednak uzyskane w ten sposób odlewy wykazują pewną reakcyjność warstwy przymodelowej z odlewanymi stopami, stosunkowo niewielki rozrost ziarna oraz odporność mechaniczną w podwyższonej temperaturze nie w pełni zadowalającą.The mentioned groups of materials are relatively cheap, they provide castings with favorable properties and dimensional accuracy, so they are acceptable to the aviation industry. However, the castings obtained in this way show a certain reactivity of the sub-model layer with the cast alloys, a relatively low grain growth and the mechanical resistance at elevated temperature is not fully satisfactory.

Wynalazek dotyczy lejnej mieszaniny formierskiej do produkcji warstw ceramicznych form odlewniczych składającej się z osnowy w postaci proszku ZrSiO4 o różnej wielkości cząstek ZrSiO4 5 μm + 70 μm, spoiwa głównego w postaci wodnego nanokompozytu zawierającego koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm-100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych, jednego spoiwa dodatkowego wybranego z grupy: wodorozpuszczalny poli(alkohol winylowy) o stopniu hydrolizy 77-88% i ciężarze cząsteczkowym 14000 g/mol-130000 g/mol albo glikol poli(etylenowy) o ciężarze cząsteczkowym 10000-20000 g/mol albo metyloceluloza o lepkości 20-5000 mPa-s albo karboksymetyloceluloza o lepkości 20-3000 mPa-s albo dekstryna o lepkości 20-4000 mPa s albo wodorozcieńczalna dyspersja polimerowa poli(akrylowa) o temperaturze zeszklenia -55°C do +50°C i zawartości fazy stałej w dyspersji 16-50% wagowych albo dyspersja polimerowa poli(winylowa) o temperaturze zeszklenia -40°C do +40°C i zawartości fazy stałej w dyspersji 18-55% wagowych albo dyspersja poli(uretanowa) o temperaturze zeszklenia -60°C do +50°C i zawartości fazy stałej w dyspersji 16-50% wagowych dodawanego w ilości 6%-15% objętościowo w stosunku do ilości spoiwa głównego, środka antypiennnego znanego w dziedzinie techniki w ilości 0,010-0,075% objętościowo w stosunku do ilości dwóch spoiw, środka zwilżającego znanego w dziedzinie techniki w ilości 0,010-0,075% objętościowo w stosunku do ilości dwóch spoiw, przy czym udział fazy stałej wynosi 50-75% wagowych a udział mieszaniny proszków o różnej wielkości cząstek ZrO4 wylicza się ze wzoruThe invention concerns a molding mixture for the production of ceramic layers of casting molds consisting of a matrix in the form of ZrSiO4 powder with different particle sizes ZrSiO4 5 μm + 70 μm, the main binder in the form of an aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 nm-100 nm and the content of Al2O3 40% by weight, one additional binder selected from the group: water-soluble poly (vinyl alcohol) with a degree of hydrolysis of 77-88% and a molecular weight of 14,000 g / mol-130,000 g / mol or poly (ethylene glycol) with a molecular weight of 10,000-20,000 g / mol or methylcellulose with a viscosity of 20-5000 mPas or carboxymethylcellulose with a viscosity of 20-3000 mPas or dextrin with a viscosity of 20-4000 mPas or a water-dilutable polymer dispersion of poly (acrylic) with a glass transition temperature of -55 ° C to + 50 ° C and solids content of the dispersion 16-50% by weight, or a poly (vinyl) polymer dispersion with a glass transition temperature of -40 ° C to + 40 ° C and a solid phase content of the dispersion 18-5 5% by weight or poly (urethane) dispersion with a glass transition temperature of -60 ° C to + 50 ° C and a solid content in the dispersion of 16-50% by weight added in the amount of 6% -15% by volume in relation to the amount of the main binder, antifoam known in the art in an amount of 0.010-0.075% by volume of the amount of two binders, a wetting agent known in the art in an amount of 0.010-0.075% by volume of the amount of two binders, the solids content being 50-75% by weight and the proportion of the mixture of powders with different ZrO4 particle sizes is calculated from the formula

FL = --— * 100% m_p+m_rgdzie:FL = --— * 100% m _{p +} m _r where:

m_P- masa proszku ZrSiO4 o różnej wielkości cząstek ZrSiO4 stanowiących osnowę, m_r - masa wodnego nanokompozytu zawierającego koloidalny AI2O3 stanowiącego spoiwo główne oraz spoiwa dodatkowego,m _P - mass of ZrSiO4 powder with different sizes of ZrSiO4 particles constituting the matrix, m _r - mass of the aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3 as the main binder and additional binder,

FL - udział % proszku ZrSiO4 o różnej stanowiących osnowę, przy czym do obliczeń zakłada się udział % proszku ZrSiO4 stanowiących osnowę oraz masę wodnego nanokompozytu zawierającego koloidalny AI2O3 stanowiącego spoiwo główne.FL -% share of the ZrSiO4 powder with a different matrix, while the calculations assume the% share of the ZrSiO4 powder constituting the matrix and the weight of the aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3 as the main binder.

W porównaniu z dotychczas stosowanymi masami ceramicznymi, gęstwy na bazie nowo opracowanych spoiw i proszku ZrSiO4 o różnej wielkości cząstek ZrSiO4 charakteryzują się większym czasem stabilności mieszaniny. Formy mają wyższą gęstość, niższą porowatość i istotnie mniejszą średnią wielkość porów. Ilości stosowanych proszków i spoiw są porównywalne zarówno w skali laboratoryjnej jak i przemysłowej. Dzięki opracowaniu mieszaniny formierskiej według wynalazku uzyskano możliwość odlewania detali nadstopów Ni z podwyższoną zawartością pierwiastków reagujących z materiałem formy. Ponadto formy ceramiczne otrzymane z zaproponowanych składów mają wytrzymałość mechaniczną o 25% większą, niż analogiczne formy odlewnicze w których jako spoiwo zastosowano krzemionkę koloidalną.Compared to the previously used ceramic masses, the slurries based on newly developed binders and ZrSiO4 powder with different ZrSiO4 particle sizes are characterized by a greater stability time of the mixture. The molds have a higher density, lower porosity and a significantly lower average pore size. The amounts of powders and binders used are comparable both on a laboratory and industrial scale. Due to the development of the molding mixture according to the invention, it was possible to cast Ni superalloys with an increased content of elements reacting with the mold material. Moreover, ceramic molds obtained from the proposed compositions have a mechanical strength 25% higher than that of analogous molds in which colloidal silica was used as a binder.

Wykonano badania dla nowo opracowanej masy formierskiej. Dodatkowo w celu ulepszenia upłynnienia mieszanki i zachowania odpowiednich lepkości mieszczących się w granicach 25-40s dla obecnie stosowanych mas ceramicznych w przemyśle, mierzonych za pomocą kubka czerpalnego Zahn 4#, dodano w ilościach od 6-5% objętościowo substancji stosowanych jako spoiwa dodatkowe wypełniające. Następnym krokiem było wytworzenie na bazie tych związków i proszku ZrSiO4 o różnejTests were performed for the newly developed molding sand. Additionally, in order to improve the fluidization of the blend and to maintain appropriate viscosities within the range of 25-40s for the currently used industrial ceramic masses, measured with a Zahn 4 # draw cup, 6-5% by volume of substances used as additional filler binders were added. The next step was to prepare a different ZrSiO4 powder based on these compounds

PL 230 313 Β1 wielkości cząstek ZrSiO4, gęstwy formierskiej przeznaczonej do produkcji pierwszych warstw form odlewniczych stosowanych w metalurgii i odlewnictwie do nadstopów z podwyższoną zawartością reaktywnych pierwiastków. W tym celu użyto proszku ZrSiO4 0 mniejszej wielkości ziarna (5+45 μm), natomiast do produkcji warstw konstrukcyjnych został użyty proszek o większej wielkości ziarna (45+70 μm) Całość umieszczono w reaktorze i wymieszano przy użyciu mieszadła mechanicznego. Każdego dnia mieszania uzupełniano ubytek odparowanej wody oraz dokonywano badań podstawowych wytworzonej mieszaniny. Badaniami tymi były:PL 230 313 Β1 particle size of ZrSiO4, a molding slurry intended for the production of the first layers of casting molds used in metallurgy and foundry for superalloys with an increased content of reactive elements. For this purpose, ZrSiO4 powder with a smaller grain size (5 + 45 μm) was used, while for the production of structural layers a powder with a larger grain size (45 + 70 μm) was used. The whole was placed in the reactor and mixed with a mechanical mixer. On each day of mixing, the loss of evaporated water was replenished and basic tests were carried out on the mixture produced. These studies were:

- badanie gęstości mieszaniny,- testing the density of the mixture,

- badanie lepkości przy użyciu czerpalnego kubka Zahn o średnicy otworu (φ)=4 mm,- viscosity testing using a Zahn cup with a hole diameter (φ) = 4 mm,

- badania właściwości Teologicznych masy lejnej w reometrze,- research on theological properties of the slurry in a rheometer,

- badanie pH mieszaniny,- testing the pH of the mixture,

- test płyty wzorcowej („piąte weight test”) o wymiarach 75 x 75 mm i wadze 75,46 g.- test pattern plate ("fifth weight test") with dimensions of 75 x 75 mm and weight of 75.46 g.

Jako materiału posypek użyto ogólnodostępnych proszków elektrokorundowych.Commonly available electrocorundum powders were used as the sprinkle material.

Formowanie przebiegło prawidłowo:Forming was successful:

• dobre krycie zestawów przez mieszanki zarówno dla powierzchni płaskich, zakrzywionych i krawędzi, • dobra adhezja proszków posypek dla powierzchni płaskich, zakrzywionych i krawędzi,• good coverage of the sets by the mixtures for flat, curved and edges surfaces, • good adhesion of sprinkle powders for flat, curved and edge surfaces,

I RECEPTURA • Udział fazy stałej 50% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 5 μm - 733,33 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm-100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe poli(alkohol winylowy) w ilości 10% objętościowo roztworu 5% o masie cząsteczkowej 26 tys. i stopniu zhydrolizowania 88% w ilości 10% objętościowo - 40 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,33 g • Zwilżacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,33 gI RECIPE • Solid phase 50% ZrSiO4 powder matrix with particle size 5 μm - 733.33 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 nm-100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Binder additional poly (vinyl alcohol) in the amount of 10% by volume of a 5% solution with a molecular weight of 26 thousand. and degree of hydrolysis 88% in the amount of 10% by volume - 40 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.33 g • Wetting agent - octanol 0.0075% by volume - 0.33 g

II RECEPTURA • Udział fazy stałej 65% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 30 μm - 854,29 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm-100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe polialkohol winylowy) w ilości 6% objętościowo roztworu 15% o masie cząsteczkowej 47 tys. i stopniu zhydrolizowania 88% - 60 g • Antypieniacz - Rokanol L 0,0075% objętościowo - 0,345 g • Zwilżacz - BYK-P 0,0075% objętościowo - 0,345 gII RECIPE • Share of solid phase 65% of ZrSiO4 powder matrix with particle size 30 μm - 854.29 g • Water nanocomposite - main binder containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 nm-100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Binder additional polyvinyl alcohol) in the amount of 6% by volume of a 15% solution with a molecular weight of 47 thousand. and degree of hydrolysis 88% - 60 g • Antifoam - Rokanol L 0.0075% by volume - 0.345 g • Wetting agent - BYK-P 0.0075% by volume - 0.345 g

III RECEPTURA • Udział fazy stałej 55% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 45 μm - 518,22 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm-100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych 400 g • Spoiwo dodatkowe poli(akrylowe) o zawartości fazy stałej 36% i temperaturze zeszklenia +20°C w ilości 6% objętościowo - 24 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,318 g • Zwilżacz DISPERBYK 0,0075% objętościowo - 0,318 gIII RECIPE • The proportion of the solid phase 55% of the ZrSiO4 powder matrix with a particle size of 45 μm - 518.22 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal AI2O3 with an average particle size of 5 nm-100 nm and the content of Al2O3 40% by weight 400 g • Additional binder poly (acrylic) with a solid content of 36% and a glass transition temperature of + 20 ° C in the amount of 6% by volume - 24 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.318 g • DISPERBYK humidifier 0.0075% by volume - 0.318 g

IV RECEPTURA • Udział fazy stałej 62,5% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 55 μm 733,33 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm-100 nm i zawartości AbO3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe dekstryna 10% objętościowo - 40 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,33 g • Zwilżacz - Sulfobursztynian DOSS 0,0075% objętościowo - 0,33 gIV RECIPE • Share of solid phase 62.5% of ZrSiO4 powder matrix with particle size 55 μm 733.33 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 nm-100 nm and AbO3 content of 40% by weight - 400 g • Additional binder dextrin 10% by volume - 40 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.33 g • Wetting agent - DOSS sulfosuccinate 0.0075% by volume - 0.33 g

V RECEPTURA • Udział fazy stałej 65% osnowy proszku ZrSiO4 0 wielkości cząstek 70 μm - 817,14 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm -100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe poli(uretanowe) 10% objętościowo - 40 gV RECIPE • Solid content 65% ZrSiO4 powder matrix with particle size 70 μm - 817.14 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal AI2O3 with an average particle size of 5 nm -100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Binder additional poly (urethane) 10% by volume - 40 g

PL 230 313 Β1 • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,33 g • Zwilżacz - Rokanol L 0,0075% objętościowo - 0,33 gPL 230 313 Β1 • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.33 g • Wetting agent - Rokanol L 0.0075% by volume - 0.33 g

V I RECEPTURA • Udział fazy stałej 72,5% osnowy proszku ZrSIO4 o wielkości cząstek 20 μηι 1160 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm - 100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe karboksyceluloza 10% objętościowo - 40 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,33 g • Zwilżacz - BYK-P 0,0075% objętościowo - 0,33 gVI RECIPE • Content of solid phase 72.5% of ZrSIO4 powder matrix with particle size 20 μηι 1160 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 nm - 100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Additional binder carboxycellulose 10% by volume - 40 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.33 g • Wetting agent - BYK-P 0.0075% by volume - 0.33 g

V II RECEPTURA • Udział fazy stałej 75% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 50 μm - 1380 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 μm - 100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe dyspersja polimerowa poli(winylowa)Spoiwo dodatkowe metyloceluloza 15% objętościowo - 60 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,345 g • Zwilżacz - Sulfobursztynian DOSS 0,0075% objętościowo - 0,345 gV II RECIPE • Share of solid phase 75% of ZrSiO4 powder matrix with particle size 50 μm - 1380 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal Al2O3 with an average particle size of 5 μm - 100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Additional binder poly (vinyl) polymer dispersion Additional binder methylcellulose 15% by volume - 60 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.345 g • Wetting agent - DOSS sulfosuccinate 0.0075% by volume - 0.345 g

V III RECEPTURA • Udział fazy stałej 67,5% osnowy proszku ZrSiO4 o wielkości cząstek 60 μm - 880,62 g • Wodny nanokompozyt - spoiwo główne zawierające koloidalny AI2O3 o średniej wielkości cząstek 5 nm - 100 nm i zawartości AI2O3 40% wagowych - 400 g • Spoiwo dodatkowe metyloceluloza 6% objętościowo - 24 g • Antypieniacz - oktanol 0,0075% objętościowo - 0,318 g • Zwilżacz - DSISPERBYK 0,0075% objętościowo - 0,318 gV III RECIPE • Proportion of the solid phase 67.5% of the ZrSiO4 powder matrix with a particle size of 60 μm - 880.62 g • Aqueous nanocomposite - main binder containing colloidal AI2O3 with an average particle size of 5 nm - 100 nm and Al2O3 content 40% by weight - 400 g • Additional binder methylcellulose 6% by volume - 24 g • Antifoam - octanol 0.0075% by volume - 0.318 g • Wetting agent - DSISPERBYK 0.0075% by volume - 0.318 g

Płynną część dodano do reaktora i mieszano. Po kilku minutach dodawano porcjami proszek ZrSiO4 tak aby nie spowodować drastycznego wzrostu lepkości mieszaniny. Tak przygotowaną mieszaninę pozostawiono na 24 h w celu jej całkowitego upłynnienia, po czym zbadano jej podstawowe właściwości opisywane wyżej.The liquid portion was added to the reactor and stirred. After a few minutes, the ZrSiO4 powder was added in portions so as not to drastically increase the viscosity of the mixture. The mixture prepared in this way was left for 24 h for its complete liquefaction, and then its basic properties described above were examined.

W tak przygotowanej mieszaninie formierskiej zanurzano wykonane wcześniej modele woskowe i obsypywano je posypką elektrokorundową o granulacji:Wax models made earlier were dipped in the molding mixture prepared in this way and sprinkled with electrocorundum sprinkle with granulation:

- warstwa przymodelowa: proszki elektrokorundowe F80 mesh- model layer: F80 mesh electro-corundum powders

- warstwy konstrukcyjne posypki Mulitowe- structural layers of mulite sprinkles

Warstwy nakładano w odstępach 8 h, po sprawdzeniu czy poprzednia warstwa całkowicie wyschła. Używano w tym celu techniki napięciowej.The layers were applied at intervals of 8 hours, after checking that the previous layer was completely dry. For this purpose, the voltage technique was used.

Wykonano 7 warstwowe formy, które zostały następnie poddane procesowi obróbki cieplnej. Wytworzono trzy rodzaje form:7-layer molds were made, which were then subjected to a heat treatment process. Three types of molds have been produced:

- forma w stanie surowym,- raw form,

- forma wypalona (po obróbce cieplnej 760°C przez 1 h),- fired form (after heat treatment at 760 ° C for 1 h),

- forma wyżarzona (po obróbce cieplnej 1200°C przez 1 h)- annealed form (after heat treatment 1200 ° C for 1 h)

Formy zostały zalane nadstopami niklu. Po wybiciu uzyskane odlewy poddano podstawowym badaniom. Zakres kontroli odlewów obejmował: kontrole wizualną (VI), fluorescencyjne badanie penetracyjne (FPI), prześwietlanie promieniami rentgena (X-Ray) oraz kontrolę zgodności wymiarowej (CMM). Uzyskane w ten sposób odlewy charakteryzowały brakiem reakcyjności warstwy przymodelowej z odlewanymi stopami, mniejszym rozrostem ziarna oraz większą odpornością mechaniczną w podwyższonej temperaturze. Zatem uzyskana forma spełniała podstawowe oczekiwania przemysłowe i nadaje się do procesów metalurgii oraz odlewania precyzyjnego.The molds were flooded with nickel superalloys. After knocking out, the obtained castings were subjected to basic tests. The scope of the cast inspection included: visual inspection (VI), fluorescent penetrant inspection (FPI), x-ray examination (X-ray) and dimensional conformity inspection (CMM). The castings obtained in this way were characterized by the non-reactivity of the sub-model layer with cast alloys, less grain growth and greater mechanical resistance at elevated temperatures. Thus, the obtained form met the basic industrial expectations and is suitable for metallurgy and precision casting processes.

Claims

Patent claim

1. Casting mixture for the production of ceramic layers of casting molds consisting of a matrix in the form of powders with different particle sizes, characterized by the fact that it consists of a matrix in the form of ZrSiO4 powder with different particle sizes ZrSiO4 5 μm - 70 μm, the main binder in the form of an aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3

PL 230 313 Β1 with an average particle size of 5 nm-100 nm and an Al2O3 content of 40% by weight, one additional binder selected from the group: water-soluble polyvinyl alcohol) with a degree of hydrolysis of 77-88% and a molecular weight of 14,000 g / mol - 130,000 g / mol or polyethylene glycol) with a molecular weight of 10,000-20,000 g / mol or methylcellulose with a viscosity of 20-5000 mPa s or carboxymethylcellulose with a viscosity of 20-3000 mPa s or dextrin with a viscosity of 20-4000 mPa s or a water-dilutable polymer dispersion of poly (acrylic) at a temperature of glass transition -55 ° C to + 50 ° C and solids content in the dispersion 16-50% by weight or poly (vinyl) polymer dispersion with glass transition temperature -40 ° C to + 40 ° C and solid content in the dispersion 18-55% by weight or polyurethane dispersion) with a glass transition temperature of -60 ° C to + 50 ° C and a solid content in the dispersion of 16-50% by weight added in the amount of 6% -15% by volume in relation to the amount of the main binder, an antifoam known in the art and in an amount of 0.010-0.075% by volume with respect to the amount of the two binders, a wetting agent known in the art in an amount of 0.010-0.075% by volume with respect to the amount of the two binders, the fraction of the solid phase being 50-75% by weight and the fraction of the ZrSiO4 powder being ZrSiO4 particles of different sizes 5 μm 4-70 μm are calculated from the formula

FL = --— * 100% m _{p +} m _r where:

m _P - mass of ZrSiO4 powder with different sizes of ZrSiO4 particles 5 μm - 70 μm constituting the matrix, m _r - mass of the aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3 as the main binder and additional binder,

FL -% share of ZrSiO4 powder with different sizes of ZrSiO4 particles 5 μm - 70 μm constituting the matrix, while the calculations assume the% share of ZrSiO4 powder with different sizes of ZrSiO4 particles 5 μm 4- 70 μm constituting the matrix and the mass of the aqueous nanocomposite containing colloidal Al2O3 constituting main binder.