WO2018127415A1 - VERWENDUNG EINER SÄURE ENTHALTENDEN SCHLICHTEZUSAMMENSETZUNG IN DER GIEßEREIINDUSTRIE - Google Patents

VERWENDUNG EINER SÄURE ENTHALTENDEN SCHLICHTEZUSAMMENSETZUNG IN DER GIEßEREIINDUSTRIE Download PDF

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WO2018127415A1
WO2018127415A1 PCT/EP2017/083766 EP2017083766W WO2018127415A1 WO 2018127415 A1 WO2018127415 A1 WO 2018127415A1 EP 2017083766 W EP2017083766 W EP 2017083766W WO 2018127415 A1 WO2018127415 A1 WO 2018127415A1
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water
core
sizing composition
bonded
glass
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PCT/EP2017/083766
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Sabrina Maria Sachau
Klaus Seeger
Christian LUSTIG
Paolo Adriano Feltrin
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HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/186—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
    • B22C1/188—Alkali metal silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C19/00—Components or accessories for moulding machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening

Definitions

  • the present invention relates to the use of a sizing composition, in particular comprising an aqueous phase having a pH of at most 5 and one or more refractory materials in the foundry, as well as sized, waterglass bound foundry moldings, in particular foundry molds and / or foundry cores, each of which used according to the invention Sizing composition. Furthermore, the invention relates to a method for producing a sized, glass-bound foundry molded body (mold or core). Also, the invention relates to a kit, i.a. containing a sizing composition used according to the invention. The invention is defined in the appended claims.
  • Casting in a lost form is a common process for producing end-to-end components, especially in metal casting. After casting, the mold is destroyed and the casting is removed. Shapes are negatives, they contain the emptying cavity, which results in the casting to be produced.
  • the inner contours of the future casting can be formed by cores.
  • the cavity can be formed into the molding material by means of a model of the casting to be manufactured. Cores are usually formed in a separate core box.
  • foundry molds also referred to as "molds” for the purposes of the present invention
  • foundry cores also referred to as "cores” for purposes of the present invention
  • predominantly refractory granular materials such as washed, classified quartz sand are used as mold bases.
  • molding base materials are, for example, zircon sands, chromite sands, chamottes, olivine sands, feldspathic sands and andalusite sands.
  • a molding material may also be a mixture of various of the above or other preferred molding materials.
  • the refractory molding base material is preferably in free-flowing form, so that it can be filled into a suitable mold and compacted therein.
  • the molding base material or the corresponding molding material mixture (molding material) is compacted in order to increase the strength of the casting mold.
  • the mold bases are bound with inorganic or organic molding binders (binders).
  • both organic and inorganic molding material binders can be used, the curing of which can be carried out in each case by cold or hot processes.
  • the skilled worker refers to processes which are carried out essentially at room temperature without heating the foundry mold.
  • the curing is usually carried out by a chemical reaction, which is triggered for example by the fact that a gas is passed as a catalyst after molding through the molding mixture to be cured, which contains the molding material and the molding material binder.
  • the molding material mixture is heated to a sufficiently high temperature after molding to expel, for example, the solvent contained in the molding material binder and / or to initiate a chemical reaction by which the molding material binder is cured, for example, by crosslinking.
  • molding material binders based on inorganic materials and possibly a very low proportion of organic compounds contain.
  • Such binder systems have long been known, for example, from the documents GB 782205 A, US 6972059 B1, US 5582232 A, US 5474606 A and US 7022178.
  • inorganic molding material binder means a molding material binder which consists entirely predominantly, preferably more than 95% by weight, preferably more than 99% by weight, most preferably completely of water and inorganic materials, so that the proportion of organic compounds in such an inorganic molding material binder is preferably less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight and very particularly preferably 0% by weight in that a mold or a core has been bonded with an inorganic molding material binder (as defined above).
  • alkali water glass Of particular importance as a component of inorganic molding binders is alkali water glass.
  • glassy, ie amorphous, water-soluble sodium, potassium and lithium silicates, their mixtures and the corresponding aqueous solutions are called.
  • water glass refers to such amorphous, water-soluble sodium, potassium and / or lithium silicates and / or their aqueous solutions and / or mixtures of the aforementioned silicates and / or their solutions, each having a molar modulus (molar ratio) of Si0 2 to M 2 0 in the range of 1.6 to 4.0, preferably in the range of 1.8 to 2.5, wherein M 2 0 denotes the total amount of lithium, sodium and potassium oxide.
  • M 2 0 denotes the total amount of lithium, sodium and potassium oxide.
  • 7,770,629 B2 proposes a molding material mixture which, in addition to a refractory molding base material, comprises a water-glass-based molding material binder and a particulate metal oxide, preferably precipitated silica or fumed silica being used as the particulate metal oxide.
  • Inorganic molding material binders however, also have disadvantages compared to organic molding material binders.
  • foundry molds or cores produced with known inorganic molding material binders have a relatively low or lower stability to atmospheric moisture or to water or aqueous moisture.
  • storage of such foundry molds or cores over a relatively long period of time, as is customary with organic molding material binders is not reliably possible.
  • the surfaces of foundry moldings, in particular of molds and cores are coated with a coating known as "sizing", in particular those surfaces which come into contact with cast metal. Sizing forms here a boundary or barrier layer between form / core and metal, among other things for the specific suppression of failure mechanisms at these places or for the use of metallurgical effects
  • sizes in foundry technology should fulfill the following functions:
  • Coating compositions for use in the foundry usually contain or consist of the following components: (i) one or more fine-grained refractories, i. fine-grained, refractory to highly refractory inorganic materials, (ii) a carrier liquid comprising one or more compounds (water, alcohols, etc.) and (iii) as further constituents, e.g. One or more sizing binders (hereinafter also referred to for short as “binders”) and / or biocides and / or wetting agents and / or theological additives.
  • binders sizing binders
  • Ready-to-use sizing compositions for coating molds and cores are therefore mostly suspensions of fine-grained, refractory to highly refractory inorganic materials (refractories ) in a carrier liquid, eg an aqueous (water-containing) carrier liquid or a non-aqueous (no water-containing) carrier liquid; for details regarding the carrier liquid, see below.
  • a carrier liquid eg an aqueous (water-containing) carrier liquid or a non-aqueous (no water-containing) carrier liquid; for details regarding the carrier liquid, see below.
  • the size or the size composition is applied by a suitableêtverfah- ren, for example spraying, dipping, flooding or brushing on the inner contour of the mold or on the core and dried there, so that a size coat or size film is formed. Drying of the size coat can be achieved by adding Heat or radiation energy, for example by microwave radiation, or by drying in the room air done. In the case of sizing compositions containing combustible compounds in the carrier liquid, the drying may also be carried out by burning off these compounds.
  • "refractory” refers to masses, materials and minerals which, at least for a short time, can withstand the temperature load during casting or during the solidification of an iron melt, usually cast iron.
  • Materials and minerals which can withstand the casting heat of a steel melt in the short term.
  • the temperatures that can occur when casting molten steel, are usually higher than the temperatures that can occur during the casting of iron or cast iron melts.
  • Refractory materials, materials and minerals (refractories) and high-refractory materials, materials and minerals are known in the art, for example from DIN 51060: 2000-06.
  • the refractory materials used in sizing compositions are usually mineral oxides, silicates or clay minerals.
  • refractory materials which are also suitable for the purposes of the present invention are quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide, chromite and Bauxite, which can be used individually or in any combination with each other.
  • the refractory material serves, inter alia, to close the pores in a foundry mold or a core against the penetration of the liquid metal. Next is achieved by the refractory thermal insulation between the foundry mold or core and liquid metal.
  • the refractory material is usually provided in powder form.
  • pulverulent refractories then have an average particle size (preferably measured by means of light scattering according to ISO 13320: 2009-10) in the range from 0.1 to 500 ⁇ m, preferably in the range from 1 to 200 ⁇ m.
  • Suitable refractory materials are in particular those materials which have melting points which are at least 200 ° C. above the temperature of the particular molten metal used and / or which do not react with the molten metal.
  • the refractories are usually dispersed in a carrier liquid.
  • the carrier liquid is one or the constituent of a sizing composition which is preferably liquid under normal conditions (20 ° C and 1013.25 hPa) and / or vaporizable at 160 ° C and normal pressure (1013.25 hPa).
  • Preferred carrier liquids which are also suitable for the purposes of the present invention are selected from the group consisting of water and organic carrier liquids and mixtures thereof with one another and / or with further constituents.
  • Suitable organic carrier liquids are preferably alcohols, including polyalcohols and polyether alcohols.
  • Preferred alcohols are Ethanol, n-propanol, isopropanol (2-propanol), n-butanol and glycol. Water and aqueous mixtures (including aqueous solutions) are often preferred as a carrier liquid.
  • Sizing binders are primarily used to fix the refractory materials contained in a sizing composition on the molding material.
  • binders which are also suitable in the context of the present invention are synthetic resins (organic polymers) or synthetic resin dispersions, such as polyvinyl alcohols, polyacrylates, polyvinyl acetates and / or corresponding copolymers of the abovementioned polymers. Polyvinyl alcohols are preferred. Natural resins, dextrins, starches and peptides are also suitable as binders. Biocides prevent bacterial infestation.
  • biocides which are also suitable in the context of the present invention are formaldehyde, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT), 5-chloro-2-methyl-4-iosthiazolin-3-one (CIT) and 1, 2 -Bisisothiazolin-3-one (BIT).
  • the biocides preferably the individual biocides mentioned, are usually used in a total amount of 10 to 1000 ppm, preferably in an amount of 50 to 500 ppm, in each case based on the total mass of the ready-to-use sizing composition (intended to be applied directly to a casting mold or to a casting mold) to apply a core).
  • Rheological additives are used to adjust the flowability of the size desired for processing.
  • inorganic adjusting agents are, for example, swellable clays, such. Sodium bentonite or Attapulgit (Palygorskit).
  • suitable organic adjusting agents are, for example, swellable polymers such as cellulose derivatives, in particular carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose; Mucilages, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar agar, polypeptides and / or alginates.
  • the aforementioned rheological additives or setting agents are preferred ingredients of the sizing composition used according to the invention.
  • wetting agents may be used to achieve better wetting of the molding material.
  • the person skilled in the art is familiar with ionic and nonionic wetting agents.
  • dioctylsulfosuccinates are used as ionic wetting agents and alkynediols or ethoxylated alkynediols are used as nonionic wetting agents.
  • the aforementioned wetting agents are also preferred ingredients of the aqueous sizing composition used in the invention.
  • a sizing composition may further contain defoamers, pigments and / or dyes.
  • defoamers for example, silicone or mineral oil can be used.
  • pigments are red and yellow iron oxide and graphite.
  • dyes are commercially available dyes known to the person skilled in the art.
  • the aforementioned defoamers, pigments and / or dyes are also preferred ingredients of the sizing composition used in the invention
  • inorganic mold material binders in particular water-glass-containing molding material binders, should become more important in the production of molds and cores in the area of steel and iron casting.
  • foundry moldings in particular molds and cores, which have been produced with inorganic molding material binders, in particular with water-glass-containing molding material binders, have low stability against the action of water or aqueous moisture. Consequently, the water contained in water-based sizing compositions can damage the thus treated (sized) inorganically bonded forms and cores. As a result, in particular the strength of the molds and cores thus sized can be disadvantageously reduced.
  • This particular problem known in the foundry art see, e.g., WO 00/05010 A1
  • Document WO 00/05010 states that a water-based coating can be applied in particular to carbon dioxide fumed and sodium silicate-bound cores and molds when the composition of the coating used is a water-soluble or water-miscible one specific additive such as esters of polyhydric alcohols, carbonates, esters or lactones.
  • the individual constituents of the coating system are preferably mixed together only immediately before the coating process.
  • the documents DE 10 201 1 1 15 024 A1 and WO 2013/050023 A2 state that the addition of certain additives to an aqueous size composition improves the quality of the sized inorganic cores and molds, in particular their storage stability can be increased.
  • an additive component of the sizing composition esters of formic acid (methanoic acid) are used, the chain length of the alcohol or the alcohol mixture used in the esterification in particular being on average less than six, and more preferably less than three, carbon atoms.
  • Document DE 27 30 753 A1 describes a composition for coating molds used in the processing of molten metals and molds coated with this composition.
  • the aforementioned composition may contain, for example, formic acid or its salts.
  • the document DE 10 2006 040 385 A1 discloses temperature-stable BN mold release layers based on ceramic and glassy binders; however, the document does not disclose the use for inorganically bound forms or cores (based on appropriate mold bases) for use in the foundry.
  • the storage stability as well as the resistance to atmospheric moisture of the thus produced sized forms and / or cores should be increased compared with forms and / or cores sized with known aqueous-containing sizes or sizing compositions; the storage stability of the sizing composition itself should not be significantly worsened or even increased compared with known hydrous sizing compositions; the application of the sizing composition to hot molds and / or cores (ie in particular to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50 ° C, preferably temperatures in the range of 50 to 100 ° C) is to be made possible or at least improved ; the resulting sized forms and cores should enable a high casting quality and smoothness of the casting surface, preferably a low-quality casting quality, particularly preferably a perfect casting quality; the use of inorganically bound, in particular water glass bonded foundry moldings
  • a further object of the present task was to provide sized inorganically bonded foundry moldings, in particular foundry molds and / or foundry cores, which in each case comprise a sizing composition to be specified according to the invention.
  • a further object of the present invention was to provide a corresponding process for the preparation of an inorganic bound foundry molded body sized with a water-containing size.
  • an object of the present invention was a kit, i.a. containing a sizing composition to be specified according to the invention.
  • amorphous silicon dioxide in addition to the particulate, amorphous silicon dioxide, there are usually larger amounts of conventional molding base materials. For the selection of preferred molding bases see above.
  • one or more substances are preferably selected from the group consisting of quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, layered silicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar , Diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite.
  • the pH in a sizing composition is determined in each case from the suspension or a suspension, preferably according to the standard method DIN 19260: 2012-10.
  • the foundry moldings which can be coated with the size composition of the present invention can be prepared in any manner known per se, for example by firing, pouring or by 3D printing techniques.
  • a comparison Screed composition obtained from the sizing composition by adding sodium hydroxide to reach a pH of 7, has less decreasing flexural strength during drying.
  • such "acidic" sizing compositions ie those comprising an aqueous phase having a pH of at most 5, preferably at most 4) and their “alkaline” equivalents (pH 7 or higher) are particularly relevant industrially to coated, water-glass bonded forms or cores that show a greater decrease in flexural strength during drying.
  • the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core contains particulate, amorphous silicon dioxide.
  • particulate, amorphous silicon dioxide is understood to mean particulate synthetic silica, preferably precipitated silica and / or fumed silicas. Fumed silicic acids are preferred.
  • Precipitated silica is known per se and may be e.g. be obtained in a conventional manner by reaction of an aqueous alkali metal silicate solution with mineral acids: the resulting precipitate is then separated, dried and optionally ground.
  • Fumed silicas are also known per se and can preferably be obtained in known manner at high temperatures by coagulation from the gas phase.
  • the production of fumed silica may e.g. by flame hydrolysis of silicon tetrachloride, or for the purposes of the present invention preferably in the electric arc furnace by reduction of silica sand with coke or anthracite to silicon monoxide gas followed by oxidation to silica.
  • amorphous particulate silica of the present invention is that of zirconia production.
  • Another, known per se, possibility of producing particulate amorphous silica is the spraying of a silicon dioxide melt: the primary, amorphous silicon dioxide particles do not arise here (as in other preferred production processes) through a milling process.
  • the primary amorphous silica particles are often agglomerated according to the abovementioned production processes, ie, as agglomerates of primary particles
  • the particle form of the primary particles of the particulate, amorphous silicon dioxide is preferably spherical
  • the spherical shape of the primary particles can be determined, for example
  • the primary particles of the particulate amorphous silicon dioxide are spherical and have a sphericity of 0.9 or more as determined by evaluation of two-dimensional microscopic (preferably scanning electron microscopic) images.
  • Waterglass bonded shapes and cores including those containing particulate amorphous silica (in addition to conventional mold bases), and their preparation are known per se, for example from documents WO 2006/024540 and WO 2009/056320.
  • the aforementioned forms and cores known per se are suitable for the purposes of the present invention.
  • a sizing composition wherein the aqueous phase (b)
  • the one or more acids may be used in the preparation of the sizing composition of the invention in the usual form, i. solid or liquid and optionally diluted, preferably diluted with water, with other constituents of the sizing composition are mixed (ie in particular with refractory according to component (a) and water according to component (b1)) so that the desired pH is set or achieved.
  • an acid has several pKa values (e.g., citric acid), for purposes of the present invention, it is meant the lowest (first) pKa value, respectively.
  • the ratio of the mass of constituent (b1) to the total mass of aqueous phase (b) is preferably greater than 50%, preferably greater than 70%, particularly preferably greater than 90%.
  • the aqueous phase preferably has a pH of at most 4.
  • Preferred is generally a use according to the invention, in which two or more of the preferred embodiments are realized simultaneously.
  • component (b2) comprises one or more acids selected from the group consisting of inorganic and organic acids.
  • the aforementioned organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar (or 1013 hPa) solid mono-, di- and tricarboxylic acids.
  • the organic acids are particularly preferably selected from the group consisting of citric acid and oxalic acid.
  • the aforementioned inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, e.g. Aluminum phosphate, particularly preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid.
  • organic acids in combination with one or more inorganic acids in or as component (b2) is preferred. Particularly preferred is the use of organic acids in or as component (b2).
  • the ratio of the total mass of inorganic and organic acids of component (b2) to the total mass of the sizing composition is preferably in the range of 0.1 to 10% (ie in the range of 0.1 to 10% by weight) %), more preferably in the range of 0.5 to 5% (ie in the range of 0.5 to 5% by weight), even more preferably in the range of 1 to 5% (ie in the range of 1 to 5 Wt .-%), more preferably in the range of 1 to 3.5% (ie in the range of 1 to 3.5 wt .-%) and most preferably in the range of 2.5 to 3.5% (ie im Range from 2.5 to 3.5% by weight).
  • component (a) comprises particulate amorphous silica, preferably particulate, amorphous silica whose primary particles (i) are spherical and / or have a D90 value ⁇ 10 ⁇ , preferably a D90 value of ⁇ 1 ⁇ possess, determined by means of laser diffraction, particularly preferably particulate, amorphous silica, which as a minor constituent (i) zirconium dioxide and / or (ii) a Lewis acid, most preferably zirconium dioxide.
  • the inventive use of a sizing composition wherein the primary particles of the particulate, amorphous silica of component (a) (i) are spherical and / or (ii) have a D90 value ⁇ 10 ⁇ , preferably ⁇ 1 ⁇ , determined by laser diffraction ,
  • the primary particles of the particulate amorphous silica of component (a) (i) are spherical and have a sphericity of 0.9 or more as determined by evaluation of two-dimensional microscopic images.
  • Modern commercially available electron microscopic or light microscopic systems enable a digital image analysis and thus a comfortable determination of the particle shape. Digital image analysis is preferred for studies of sphericity.
  • component (a) comprises one or more substances selected from the group consisting of quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates , Zirconium silicate, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite.
  • the "D90 value" of the primary particles of the particulate, amorphous silicon dioxide denotes their particle size distribution
  • the particle size distribution is determined in a manner known per se by laser diffraction, preferably according to the standard method according to DIN ISO 13320: 2009-10
  • the cumulative frequency distribution of the volume-averaged size-distribution function indicates that 90% by volume of the primary particles have a particle size which is equal to or less than the stated value (eg 10 ⁇ m)
  • Suitable apparatus for the determination of the particle size distribution are known laser diffraction devices, eg of the type "Mastersizer 3000" from Malvern, Great Britain, preferably of the "Coulter LS 230" type from Beckman Coulter, USA, the measurement preferably being carried out with the aid of "Polarization Intensity Differential Scattering" ("PIDS”) technology.
  • PIDS Polyization Intensity Differential Scattering
  • amorphous silicon dioxide are present as agglomerates and / or aggregates and / or otherwise as a combination of a plurality of primary particles, they are preferably mechanically or similarly separated in a manner known per se prior to carrying out the determination of the particle size distribution of the primary particles. in order to exclude a falsification of the result as far as possible.
  • minor constituent in the context of the present invention means that the particulate amorphous silica of constituent (a) contains only minor amounts of such minor constituents which may still be present as impurities or adhesions from previous production and / or processing processes of the particulate, amorphous
  • the minor components mentioned are preferably in an amount of not more than 18% by weight (or by mass), more preferably in an amount of not more than 12% by weight, most preferably in an amount of not More than 8% by weight, based in each case on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide of constituent (a), may be a Lewis acid, but one or more Lewis acids and / or
  • Lewis acid in the context of the present invention, an acid according to the GN Lewis concept proposed, according to which an acid is a Elektronenzipakzeptor, ie, a molecule or ion with incomplete noble gas configuration, which can accommodate an electron pair provided by a Lewis base and form with this a so-called Lewis a
  • the sizing compositions used in the present invention may contain other ingredients, e.g. Esters, lactones and / or acid anhydrides, for example methyl formate, ethyl formate, propylene carbonate, ⁇ -butyrolactone, diacetin, triacetin, "dibasic esters" known per se (a mixture of several dimethyl esters of dicarboxylic acids, in particular of glutaric acid, succinic acid and adipic acid), acetic anhydride,
  • a preferred or preferred use of a sizing composition according to the invention is one which comprises one or more or all of the following: one or more biocides, one or more wetting agents, one or more rheological additives, and one or more binders, preferably polyvinyl alcohol.
  • Suitable biocides are customary biocides such as microbicides, in particular bactericides, algicides and / or fungicides. Preferably, the biocides specified above can be used become.
  • Suitable wetting agents are preferably the wetting agents mentioned above.
  • Suitable theological additives are preferably the theological additives cited above.
  • Suitable binders are preferably the abovementioned binders.
  • Polyvinyl alcohol is a particularly preferred binder.
  • the use according to the invention of a sizing composition is preferred, the sizing composition having a solids content of less than 80% by weight, preferably less than 45% by weight, in each case based on the total mass of the sizing composition.
  • the sizing composition to be used according to the invention is preferably ready for use, ie it is intended to be applied directly to a casting mold or to a core.
  • the sizing composition to be used according to the invention can also be in the form of a concentrate and is then intended to be diluted to a casting mold or a core before application, in particular by adding water or an aqueous mixture. This applies to all embodiments of the present invention, unless stated otherwise or specified.
  • the expert decides in each case whether a sizing composition is ready for use or should still be diluted.
  • a use according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, wherein the sizing composition comprises one or more binders, preferably comprising polyvinyl alcohol, in a total amount of not more than 2% by weight, preferably in an amount in the range of from 0.05 to 0.80 wt .-%, each based on the total mass of the sizing composition comprises.
  • the sizing composition comprises one or more binders, preferably comprising polyvinyl alcohol, in a total amount of not more than 2% by weight, preferably in an amount in the range of from 0.05 to 0.80 wt .-%, each based on the total mass of the sizing composition comprises.
  • the use of a sizing composition according to the invention or preferably according to the invention is particularly preferred, the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core for use in casting a molten metal having a temperature of> 900 ° C., preferably> 1250 ° C., takes place, preferably for use in casting a molten metal comprising iron and / or steel.
  • a sizing composition according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, the application of the sizing composition being carried out on a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core for use in iron or steel casting.
  • the use of a sizing composition according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core at a temperature of the water-glass-bonded core or the water-glass bonded form of> 50 ° C., preferably> 70 ° C, particularly preferably at a temperature ⁇ 100 ° C.
  • the invention further relates to the use of acid for adjusting a pH of at most 5, preferably a pH of at most 4, in the aqueous phase of a sizing composition for application to a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core.
  • the aforesaid acid is selected from the group consisting of inorganic and organic acids.
  • the organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar solid mono-, di- and tricarboxylic acids, more preferably citric acid and oxalic acid.
  • the inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, e.g. Aluminum phosphate, particularly preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid.
  • the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core comprises particulate, amorphous silicon dioxide, the acid preferably being used to set a pH of at most 4.
  • the invention likewise provides a process for producing a sized, water-glass-bonded form, preferably having a high storage stability, or a sized, water-glass bonded core, preferably having a high storage stability, for use in the foundry, comprising the following steps:
  • the sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be prepared by methods known in the art. For example, water can be initially charged in a suitable amount and the further constituents for the preparation of the size composition can then be added in any desired amount to this original while stirring with a suitable stirrer such as a high-shear stirrer, for example a gear stirrer or a dissolver stirrer. If necessary, ingredients may be digested before or during the addition in a manner known per se.
  • a suitable stirrer such as a high-shear stirrer, for example a gear stirrer or a dissolver stirrer.
  • one or more rheological additives can be digested using a high shear stirrer, before or after addition to the water receiver, and individually or together with one or more refractories. If the one or more refractories are not digested together with any added theological additives, they can also be individually digested and added to the water template.
  • the further constituents of the sizing composition can then be added to the water template, optionally containing theological additives and / or refractory materials, in any order and preferably with stirring, preferably with a high shear stirrer, such as one or more acids, optionally one or more sizing binders, optionally one or more biocides, optionally one or more wetting agents, optionally one or more defoamers, optionally one or more pigments and / or optionally one or more dyes.
  • a high shear stirrer such as one or more acids, optionally one or more sizing binders, optionally one or more biocides, optionally one or more wetting agents, optionally one or more defoamers, optionally one or more pigments and / or optionally one or more dyes.
  • the sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be ready for application to foundry moldings, that is, for example, in a concentration suitable for use as a dipping bath for molds or cores.
  • the abovementioned sizing composition can also be prepared first in a manner known per se as a concentrate, which is diluted later, eg only shortly before the use of the sizing composition, eg by further addition of water to a ready-to-use concentration (or consistency) then suitable for application to molds and / or cores.
  • the unsized, water-glass bonded form provided or prepared in step (2) of the process according to the invention or the uncoated, water-glass bonded core provided or prepared can be prepared in a manner known per se, for example as described in documents WO 2006/024540 or WO 2009/056320.
  • step (3) of the prepared or prepared sizing composition from step (1) to the prepared or prepared form or the prepared core after step (2) of the method according to the invention can be carried out in a manner known per se, preferably according to the above application method specified as being suitable, particularly preferably by dipping the mold or the core in a sizing composition used according to the invention as a dipping bath.
  • application to the mold takes place at a temperature of the core or the mold of> 50 ° C., preferably> 70 ° C., more preferably at a temperature of ⁇ 100 ° C.
  • a further subject of the present invention is also a scalloped shape or a scalloped core for use in the foundry, each comprising
  • the sized form or the sized core can be prepared according to an abovementioned inventive or inventively preferred process.
  • the mold according to the invention disclosed above and / or the core disclosed above is preferably used for casting a molten metal having a temperature of> 900 ° C., preferably during casting of a molten metal comprising iron and / or steel, more preferably casting a molten metal comprising iron and / or steel with a temperature> 1250 ° C.
  • the invention likewise provides a kit comprising in separate components
  • the kit according to the invention comprises, as component (U), a sizing composition, wherein the sizing composition is defined as above within the scope of the inventive use of a sizing composition.
  • the use according to the invention of the sizing composition described above has the following advantages in particular over comparable or comparatively used sizing compositions known from the prior art and / or-depending on the aspect considered-an improved strength of the sizing thus produced water glass bonded shapes and / or cores, preferably water glass bonded shapes and / or cores containing particulate amorphous silica; an improved storage stability of the thus prepared sized water-glass-bonded forms and / or cores, preferably water-glass-bonded forms and / or cores, which contain particulate, amorphous silicon dioxide; an improved resistance to atmospheric moisture of the sized water-glass-bonded forms and / or cores produced thereby, preferably water-based glass-bonded molds and / or cores containing particulate amorphous silica; an improved possibility of application to hot molds and / or cores (ie preferably to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50 ° C, preferably temperatures in the range of
  • Example 1 Preparation of sizing compositions.
  • SZ1 sizing composition
  • SZ2 non-inventive comparative sizing compositions
  • the required amount of water was in each case placed in a beaker (batch size in each case about 2 kg sizing composition as "concentrate", see Table 1), the theological additives and the refractory materials (phyllosilicates, zirconium flour, graphite) added and then with a high shear
  • the further constituents of the size compositions were then added in the proportions indicated and the mixture was stirred for a further 2 minutes with a high-shear dissolver stirrer specified dilutable concentrates of sizing compositions.
  • Zirconium flour zirconium silicate, DIN 14.0 9.0 10.0 60 grinding
  • Biocide (benzisothiazolinone, 10 0.3 0.3 0.3% solution w / w in water)
  • Table 1a Preparation and properties of ready-to-use (for dip or dip tanks) sizing compositions
  • the sizing compositions were prepared for the purpose intended here, application to test cores by means of a dip application or a dipping bath in such a way that good comparability (i) of their respective properties when applied to the test cores and (ii) the respective resulting properties of the coated test cores was ensured (densities and flow times which were as similar as possible were adjusted, but deviating pH for the size composition SZ1 according to the invention compared to non-inventive sizing compositions SZ2 and SZ3).
  • the sizing compositions SZ1 and SZ3 each contained attapulgite as a theological additive.
  • Sizing composition SZ2 is of the type described in document WO00 / 05010.
  • test cores were prepared in a known manner (according to the "core system 1" shown in Table 4) in a core shooter of the company Multiserw (type LUT, fumigation pressure: 2 bar, shot time: 3.0 s, shooting pressure 4.0 bar.)
  • the test cores were added with the above ready-to-use sizing compositions "SZ1", “SZ2” or “SZ3” (see Table 1 a) Room temperature (25 ° C) by dipping (conditions: 1s immersion, 3s dwell time in sizing composition, 1s dewaxing) coated (sizing).
  • the wet layer thickness of the sizes was adjusted to about 250 ⁇ m in each case. Subsequently, the sized test cores were dried in a circulating air oven under the conditions given below (1 hour at 120 ° C.), and in each case the change in their flexural strength under the drying conditions was investigated.
  • test cores were each dried over a period of one hour, with their flexural strengths (in N / cm 2 , as defined in the leaflet R 202 of the Association of German foundry professionals, issue October 1978) at different times during drying and then again one hour after the end of the drying process with a standard tester of the type "Multiserw-Morek LRu-2e", each with a standard measuring program "Rg 1v_B 870.0 N / cm 2 " (3-point bending strength).
  • core failure herein and in each case means that a sized core became unusable during the drying process, that is, the sized core was unusable for the measurement of flexural strength as well as for a subsequently intended cast.
  • water glass bound test cores (test specimens) were prepared in known manner (analogously as described in Example 2) and their flexural strengths were respectively unsatisfied shortly after their preparation (one hour of storage, relative humidity in the range of 30 to 60%, storage temperature in the range of 20 to 25 ° C) as stated above, cf. Table 3 (entry "Unhatched after 1 h").
  • test cores as indicated in Table 3 below one hour after core production (ie in each case the same time interval for their preparation) at room temperature (25 ° C) with the sizing compositions SZ1 and SZ3 respectively Dipping (conditions: 1 s immersion, 3 s dwell time in the size composition, 1 s dewaxing) (designation of the size compositions as in Example 1) and each dried for one hour at 120 ° C in a convection oven.
  • the sized, dried test kernels were then subjected to a storage test for a period of four days (as far as the production of the sized core was possible or not previously the failure of the core was detected).
  • the temperature during storage was 35 ° C, the relative humidity was 75%.
  • the flexural strengths of the test cores were determined as indicated above. The results of this storage test are given below in Table 3.
  • Experimental cores (“core system 1") were used for all experiments in example 3, the production conditions of which are given below in table 4.
  • the core system 1 consisted only of the constituents molding material, binder and additive, as indicated in Table 4:
  • the binder specified for the core system 1 in Table 4 here was a commercially available alkali-waterglass binder "Cordis® 851 1" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
  • the additive specified for the core system 1 in Table 4 here was a commercially available binder additive with the main constituent (> 95% by weight) of particulate, amorphous silicon dioxide, "Anorgit® 8396” (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
  • water-glass-bonded test cores (test specimens) were respectively produced with and without a content of particulate, amorphous silica, and their flexural strengths were respectively uncorrected shortly afterwards for comparison purposes their production (one hour of storage at a temperature in the range of 20 to 25 ° C, relative humidity 30 to 60%) determined as indicated above (for the production conditions of the test cores see Table 6).
  • test cores were classified by dipping (conditions: immersing for 1 second, holding for 3 s in the sizing composition, immersing for 1 s) as described below in Table 5 (designation of the sizing compositions as in Example 1) and drying in an air-circulating oven for one hour each at 120 ° C. After cooling to room temperature and a storage time of 24 hours (relative humidity in the range of 30 to 60%, temperature in the range of 20 to 25 ° C), the flexural strengths were then determined on the sized, dried test cores as indicated above.
  • Deviation of the measured value from the corresponding value in Table 3 for core system 1 is considered essentially as an effect of the maintenance of the core shooter. From the values given in Table 5 it can be seen that foundry cores sized with a sizing composition according to the invention achieve high flexural strengths. Furthermore, the values given in Table 5 show that with a sizing composition (SZ1) according to the invention successfully prepared under various conditions Foundry cores with good success (high bending strength) can be smoothed. By contrast, a comparable sized sizing composition (SZ3) was unable to produce useful sized cores under comparable conditions.
  • binders and additives given for the core systems A, B and C in Table 6 corresponded in each case to the binders ("Cordis® 851 1") or additives ("Anorgit® 8396") given in Table 4.

Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, umfassend eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 und einen oder mehrere Feuerfeststoffe, in der Gießereiindustrie sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießerei- formkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, welche jeweils eine solche vorgenannte Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers. Ebenfalls beschreibt die Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine vorgenannte Schlichtezusammensetzung, umfassend wässrige Säure und einen oder mehrere Feuerfeststoffe.

Description

Verwendung einer Säure enthaltenden Schlichtezusammensetzung in der Gießereiindustrie
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, insbesondere umfassend eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 und einen oder mehrere Feuerfeststoffe, in der Gießerei, sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, welche jeweils eine erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers (Form oder Kern). Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung. Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen definiert.
Das Gießen in einer verlorenen Form ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung endkon- turnaher Bauteile, insbesondere beim Metallguss. Nach dem Guss wird die Form zerstört und das Gussstück wird entnommen. Formen sind Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen des zukünftigen 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 separaten Kernkasten geformt. Für Gießereiformen (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als„Formen" bezeichnet) und Gießereikerne (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als „Kerne" bezeichnet) werden als Formgrundstoffe überwiegend feuerfeste körnige Stoffe wie z.B. gewaschener, klassifizierter Quarzsand verwendet. Weitere geeignete und an sich bekannte Formgrundstoffe sind z.B. Zirkonsande, Chromitsande, Schamotten, Olivinsande, feldspathaltige Sande und Andalusitsande. Ein Formgrundstoff kann auch eine Mischung verschiedener der genannten oder anderer bevorzugter Formgrundstoffe sein. Der feuerfeste Formgrundstoff liegt bevorzugt in rieselfähiger Form vor, so dass er in eine geeignete Hohlform eingefüllt und darin verdichtet werden kann. Der Formgrundstoff bzw. die entspre- chende Formstoffmischung (Formstoff) wird verdichtet, um die Festigkeit der Gießereiform zu erhöhen. Zur Herstellung der Gießereiformen werden die Formgrundstoffe mit anorganischen oder organischen Formstoffbindemitteln (Bindern) gebunden. Durch das Formstoffbindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Formstoffs erzeugt, so dass die Gießereiform die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Die Herstellung von Formen und Kernen erfolgt in der industriellen Praxis regelmäßig und vorteilhafterweise in Schießmaschinen oder Formmaschinen, in denen eine Verdichtung der partikulären Bestandteile und eine Härtung des Binders erfolgt; dies gilt auch für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzten Formen und Kerne.
Zur Herstellung von Gießereiformen können sowohl organische als auch anorganische Formstoffbindemittel eingesetzt werden, deren Aushärtung jeweils durch kalte oder heiße Verfahren erfolgen kann. Als kalte Verfahren bezeichnet der Fachmann dabei Verfahren, welche im Wesentlichen bei Raumtemperatur ohne Erhitzen der Gießereiform durchgeführt werden. Die Aushärtung erfolgt dabei meist durch eine chemische Reaktion, die beispielsweise dadurch ausgelöst wird, dass ein Gas als Katalysator nach der Formgebung durch die zu härtende Formstoffmischung geleitet wird, die den Formgrundstoff und das Formstoffbindemittel enthält. Bei heißen Verfahren wird die Formstoffmischung nach der Formgebung auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um beispielsweise das im Formstoffbindemittel enthaltene Lösungsmittel auszutreiben und/oder um eine chemische Reaktion zu initiieren, durch welche das Formstoffbindemittel ausgehärtet wird, beispielsweise durch Vernetzen.
Unabhängig vom Aushärtemechanismus ist allen organischen Formstoffbindemitteln gemeinsam, dass sie sich beim Einfüllen von flüssigem Metall in die Gießereiform thermisch zersetzen und dabei Schadstoffe wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole, Phenol, Formaldehyd und andere, teilweise nicht identifizierte, Thermolyse- bzw. Crackprodukte freisetzen können. Es ist zwar durch verschiedene Maßnahmen gelungen, diese Emissionen zu minimieren, völlig vermeiden lassen sie sich bei organischen Formstoffbindemitteln derzeit jedoch nicht.
Um die Emission von Zersetzungsprodukten während des Gießvorgangs zu minimieren bzw. zu vermeiden, können Formstoffbindemittel verwendet werden, die auf anorganischen Materialien basieren und allenfalls einen sehr geringen Anteil an organischen Verbindungen enthalten. Solche Formstoffbindemittelsysteme sind bereits seit längerem bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten GB 782205 A, US 6972059 B1 , US 5582232 A, US 5474606 A und US 7022178.
Nachfolgend bezeichnet der Begriff „anorganisches Formstoffbindemittel" ein Formstoffbinde- mittel, welches ganz überwiegend, bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 99 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt vollständig aus Wasser und anorganischen Materialien besteht, so dass der Anteil an organischen Verbindungen in einem solchen anorganischen Formstoffbindemittel bevorzugt kleiner als 5 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0 Gew.-% ist. Der Ausdruck„anorganisch gebunden" bedeutet im Rahmen des vorliegenden Textes, dass eine Form bzw. ein Kern mit einem anorganischen Formstoffbindemittel (wie vorstehend definiert) gebunden wurde.
Von besonderer Bedeutung als Bestandteil anorganischer Formstoffbindemittel ist Alkaliwasserglas. Als Alkaliwasserglas werden aus einer Schmelze erstarrte, glasartige, also amorphe, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und Lithiumsilicate, ihre Mischungen sowie die entsprechenden wässrigen Lösungen bezeichnet. Nachfolgend bezeichnet der Begriff„Wasserglas" solche amorphen, wasserlöslichen Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumsilicate und/oder deren wässrige Lösungen und/oder Mischungen der vorgenannten Silicate und/oder deren Lösungen, die jeweils ein molares Modul (molares Verhältnis) von Si02 zu M20 im Bereich von 1 ,6 bis 4,0, vorzugsweise im Bereich von 1 ,8 bis 2,5 aufweisen, wobei M20 die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet. Der Ausdruck„wasserglasgebunden" bedeutet, dass ein Gießereiformkörper, insbesondere eine Form oder ein Kern, unter Verwendung eines Formstoffbindemittels hergestellt wurde bzw. herstellbar ist, welches Wasserglas umfasst oder aus Wasserglas besteht. Beispielsweise wird in der Schrift US 7770629 B2 eine Formstoffmi- schung vorgeschlagen, welche neben einem feuerfesten Formgrundstoff ein auf Wasserglas basierendes Formstoffbindemittel und ein teilchenförmiges Metalloxid umfasst, wobei als teilchenförmiges Metalloxid bevorzugt Fällungskieselsäure oder pyrogene Kieselsäure verwendet wird.
Anorganische Formstoffbindemittel weisen im Vergleich zu organischen Formstoffbindemitteln jedoch auch Nachteile auf. Beispielsweise besitzen mit bekannten anorganischen Formstoffbindemitteln hergestellte Gießereiformen oder -kerne eine vergleichsweise geringe oder geringere Stabilität gegenüber Luftfeuchtigkeit bzw. gegenüber Wasser oder wässriger Feuchtigkeit. Damit ist z.B. eine Lagerung solcher Gießereiformen oder -kerne über einen längeren Zeitraum, wie mit organischen Formstoffbindemitteln üblich, nicht zuverlässig möglich. Üblicherweise werden, insbesondere beim Stahl- und Eisenguss, die Oberflächen von Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und Kernen, mit einem„Schlichte" genannten Überzug beschichtet, insbesondere diejenigen Oberflächen, die mit gegossenem Metall in Berührung kommen. Schlichten bilden hier eine Grenz- oder Sperrschicht zwischen Form/Kern und Metall, u.a. zur gezielten Unterdrückung von Fehlermechanismen an diesen Stellen oder zur Nutzung metallurgischer Effekte. Allgemein sollen Schlichten in der Gießereitechnik vor allem folgende Funktionen erfüllen:
- Verbesserung der Glätte der Gussstückoberfläche; - Möglichst vollständige Trennung von flüssigem Metall und Form bzw. Kern;
- Vermeidung von chemischen Reaktionen zwischen Bestandteilen von Form/Kern und Schmelze, 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.
Die vorstehend genannten sowie gegebenenfalls weitere Funktionen werden in der Regel durch die genaue Zusammensetzung der Schlichte bzw. der auf die Form bzw. den Kern zu applizierenden Schlichtezusammensetzung eingestellt und optimiert bzw. an den jeweils beabsichtigten Zweck angepasst.
Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei enthalten meist folgende Komponenten, oder setzen sich aus diesen zusammen: (i) ein oder mehrere feinkörnige Feuerfeststoffe, d.h. feinkörnige, feuerfeste bis hochfeuerfeste anorganische Materialien, (ii) eine Trägerflüssigkeit umfassend eine oder mehrere Verbindungen (Wasser, Alkohole, etc.) sowie (iii) als weitere Bestandteile z.B. ein oder mehrere Schlichtebindemittel (nachfolgend auch kurz als „Bindemittel" bezeichnet) und/oder Biozide und/oder Netzmittel und/oder Theologische Additive. Gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen zur Beschichtung von Formen und Kernen sind demnach meist Suspensionen von feinkörnigen, feuerfesten bis hochfeuerfesten anorganischen Materialien (Feuerfeststoffen) in einer Trägerflüssigkeit, z.B. einer wässrigen (Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit oder einer nichtwässrigen (kein Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit; zu Details hinsichtlich der Trägerflüssigkeit siehe weiter unten.
Die Schlichte bzw. die Schlichtezusammensetzung wird durch ein geeignetes Auftragsverfah- ren, beispielsweise Sprühen, Tauchen, Fluten oder Streichen auf die Innenkontur der Gießform oder auf den Kern aufgebracht und dort getrocknet, so dass ein Schlichteüberzug oder Schlichtefilm entsteht. Die Trocknung des Schlichteüberzugs kann durch Zufuhr von Wärme oder Strahlungsenergie, z.B. durch Mikrowellenstrahlung, oder durch Trocknung an der Raumluft erfolgen. Im Falle von Schlichtezusammensetzungen, welche brennbare Verbindungen in der Trägerflüssigkeit enthalten, kann die Trocknung auch durch Abbrennen dieser Verbindungen erfolgen. Als„feuerfest" werden im vorliegenden Text im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis 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. Als Feuerfeststoffe werden in Schlichtezusammensetzungen üblicherweise mineralische Oxide, Silikate oder Tonmineralien eingesetzt. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Feuerfeststoffe sind Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilica- te, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid, Chromit und Bauxit, die jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander eingesetzt werden können. Der Feuerfeststoff dient u.a. dazu, die Poren in einer Gießereiform oder einem Kern gegen das Eindringen des flüssigen Metalls zu verschließen. Weiter wird durch den Feuerfeststoff eine thermische Isolierung zwischen Gießereiform bzw. Kern und flüssigem Metall erreicht. Der Feuerfeststoff wird meist in Pulverform bereitgestellt. 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 μιη, bevorzugt im Bereich von 1 bis 200 μιη, 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.
Die Feuerfeststoffe werden meist in einer Trägerflüssigkeit dispergiert. Die Trägerflüssigkeit ist ein oder der Bestandteil einer Schlichtezusammensetzung, der vorzugsweise unter Normalbedingungen (20 °C und 1013,25 hPa) flüssig vorliegt und/oder bei 160 °C und Normaldruck (1013,25 hPa) verdampfbar ist. Bevorzugte Trägerflüssigkeiten, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser und organischen Trägerflüssigkeiten sowie deren Mischungen untereinander und/oder mit weiteren Bestandteilen. Geeignete organische Trägerflüssigkeiten sind vorzugsweise Alkohole, einschließlich Polyalkohole und Polyetheralkohole. Bevorzugte Alkohole sind Ethanol, n-Propanol, Isopropanol (2-Propanol), n-Butanol und Glykol. Wasser und wässrige Mischungen (auch wässrige Lösungen) sind als Trägerflüssigkeit häufig bevorzugt.
Schlichtebindemittel (Bindemittel) dienen vor allem dazu, die in einer Schlichtezusammensetzung enthaltenen Feuerfeststoffe auf dem Formstoff zu fixieren. Beispiele für Bindemittel, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Kunstharze (organische Polymere) oder Kunstharzdispersionen wie Polyvinylalkohole, Polyacrylate, Polyvinylacetate und/oder entsprechende Copolymerisate der vorgenannten Polymere. Polyvinylalkohole sind bevorzugt. Auch Naturharze, Dextrine, Stärken und Peptide sind als Bindemittel geeignet. Biozide verhindern einen bakteriellen Befall. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Biozide sind Formaldehyd, 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT), 5-Chlor-2- methyl-4-iosthiazolin-3-on (CIT) und 1 ,2-Benzisothiazolin-3-on (BIT). Die Biozide, vorzugsweise die genannten individuellen Biozide, werden üblicherweise in einer Gesamtmenge von 10 bis 1000 ppm, vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 500 ppm verwendet, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden).
Rheologische Additive (Stellmittel) werden eingesetzt, um die für die Verarbeitung gewünschte Fließfähigkeit der Schlichte einzustellen. Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete anorganische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Tone, wie z.B. Natriumbentonit oder auch Attapulgit (Palygorskit). Als auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete organische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Polymere zu nennen wie Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxypropylcellulose; Pflanzenschleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate. Die vorgenannten rheologischen Additive bzw. Stellmittel sind bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung.
Insbesondere im Falle von wässrigen (d.h. als Trägerflüssigkeit oder Bestandteil der Trägerflüssigkeit Wasser enthaltenden) Schlichtezusammensetzungen können zudem Netzmittel eingesetzt werden, um eine bessere Benetzung des Formstoffes zu erzielen. Dem Fachmann sind ionische und nichtionische Netzmittel bekannt. Beispielsweise werden als ionische Netzmittel Dioctylsulfosuccinate und als nichtionische Netzmittel Alkindiole bzw. ethoxylierte Alkindiole eingesetzt. Die vorgenannten Netzmittel sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten wässrigen Schlichtezusammensetzung.
Eine Schlichtezusammensetzung kann darüber hinaus Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe enthalten. Als Entschäumer können beispielsweise Silikon- oder Mineralöl verwendet werden. Beispiele für Pigmente sind rotes und gelbes Eisenoxid sowie Graphit. Beispiele für Farbstoffe sind handelsübliche, dem Fachmann bekannte Farbstoffe. Die vorgenannten Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung
Um den steigenden Anforderungen im Bereich Umwelt- und Emissionsschutz gerecht werden zu können, sollten zukünftig auch im Bereich des Stahl- und Eisengusses anorganische Formstoffbindemittel, insbesondere wasserglashaltige Formstoffbindemittel, bei der Fertigung von Formen und Kernen an Bedeutung gewinnen. Um die erwünschte bzw. notwendige Abgussgüte zu erzielen, ist es, wie oben angeführt, meist notwendig oder vorteilhaft, anorganisch gebundene Formen und Kerne mit einer Schlichte zu überziehen. Im Sinne des Umwelt- und Emissionsschutzes ist es daher konsequenterweise auch bei der Auswahl der Schlichte erstrebenswert, auf die Verwendung von organischen Trägerflüssigkeiten so weit wie möglich zu verzichten und vorzugsweise wasserbasierte Schlichten, d.h. Schlichten mit Wasser als alleiniger Trägerflüssigkeit oder als zumindest überwiegendem Anteil an der Trägerflüssigkeit einzusetzen.
Wie vorstehend angegeben besitzen aber Gießereiformkörper, insbesondere Formen und Kerne, die mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglashaltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wurden, eine geringe Stabilität gegenüber der Einwirkung von Wasser oder wässriger Feuchte. Das in wasserbasierten Schlichtezusammensetzungen enthaltene Wasser kann folglich die damit behandelten (geschlichteten), anorganisch gebundenen Formen und Kerne beschädigen. Dadurch kann insbesondere die Festigkeit der so geschlichteten Formen und Kerne nachteilig vermindert werden. Diesem in der Gießereitechnik bekannten besonderen Problem (vgl. z.B. WO 00/05010A1 ) kann mit bisher eingesetzten Mitteln, darunter z.B. eine besonders intensive Härtung der Formen und Kerne, aufwändige Verfahren zur Trocknung der applizierten Schlichte oder die Anpassung der Formstoffmischung, bislang nur unzureichend begegnet werden. In Dokument WO 00/05010 wird angegeben, dass eine Beschichtung auf der Basis von Wasser insbesondere angewendet werden kann auf mit Kohlenstoffdioxid begasten und mit Natriumsilikat gebundenen Kernen und Formen, wenn die zum Einsatz kommende Zusammensetzung der Beschichtung einen in Wasser löslichen oder einen mit Wasser mischbaren spezifischen Zusatzstoff wie Ester von mehrwertigen Alkoholen, Carbonate, Ester oder Lactone enthält. Die einzelnen Bestandteile des Beschichtungssystems werden vorzugsweise erst unmittelbar vor dem Beschichtungsvorgang miteinander vermischt.
In Dokument WO 2013/044904 A1 wird angegeben, dass durch die Kombination bestimmter Tone als Inhaltsstoffe einer wasserhaltigen Schlichte Schlichten mit einem ungewöhnlich hohen Feststoffgehalt hergestellt werden können, deren Viskosität aber trotzdem mit handelsüblichen, gebrauchsfertigen Schlichten vergleichbar sei, wobei die Qualität der mit diesen Schlichten beschichteten, mit anorganischen Formstoffbindemitteln gebundenen Kerne und Formen verbessert werden könne. In den Dokumenten DE 10 201 1 1 15 025 A1 und WO 2013/050022 A2 wird angegeben, dass bei Zugabe bestimmter Salze in einem bestimmten Konzentrationsbereich zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert werden, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Bei den Salzen handelt es sich um Salze von Magnesium und/oder Mangan, insbesondere deren Sulfate und Chloride.
Die Dokumente DE 10 201 1 1 15 024 A1 und WO 2013/050023 A2 geben an, dass bei Zugabe bestimmter Additive zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Als Additiv-Bestandteil der Schlichtezusammensetzung werden Ester der Ameisensäure (Methansäure) verwendet, wobei die Kettenlänge des bei der Veresterung verwendeten Alkohols bzw. der Alkoholmischung insbesondere im Mittel kleiner sechs und besonders bevorzugt kleiner drei Kohlenstoffatome beträgt.
Das Dokument DE 27 30 753A1 beschreibt eine Masse zur Beschichtung von Formen, welche bei der Bearbeitung von geschmolzenen Metallen verwendet werden, und Formen, die mit dieser Masse beschichtet sind. Die vorgenannte Masse kann beispielsweise Ameisensäure oder deren Salze enthalten.
Das Dokument DE 10 2006 040 385 A1 offenbart temperaturstabile BN-Formtrennschichten auf Basis von keramischen und glasartigen Bindern; das Dokument offenbart jedoch nicht die Verwendung für anorganisch gebundene Formen oder Kerne (auf Basis entsprechender Formgrundstoffe) zur Verwendung in der Gießerei.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat zu der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 10 2006 040 385 A1 , DE 10 2006 002 246 A1 und DE 10 2005 041 863 A1. Die vorstehend genannten Probleme bestehen aber, wie eigene Untersuchungen gezeigt haben, selbst bei einer Vorgehensweise nach dem genannten Stand der Technik noch in relevantem Maße.
Ausgehend vom Stand der Technik besteht daher ein Bedarf an weiter verbesserten Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei, welche eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen oder ermöglichen sollen: die Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und Kernen erhöht werden, ins- besondere soweit die Formen und Kerne mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglashaltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wurden; die Lagerstabilität sowie die Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und/oder Kernen erhöht werden; die Lagerstabilität der Schlichtezusammensetzung selbst soll gegenüber bekannten wasserhaltigen Schlichtezusammensetzungen nicht signifikant verschlechtert sein oder sogar gesteigert werden; die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. insbesondere auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen) soll ermöglicht oder zumindest verbessert werden; die damit herstellbaren geschlichteten Formen und Kerne sollen eine hohe Abgussgüte und Glätte der Gussstückoberfläche, vorzugsweise eine fehlerarme Abgussgüte, besonders bevorzugt eine fehlerfreie Abgussgüte, ermöglichen; der Einsatz von anorganisch gebundenen, insbesondere wasserglasgebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere Formen und/oder Kernen, soll auch für den Eisen- und/oder Stahlguss ermöglicht bzw. die Möglichkeit des Einsatzes für diese Zwecke soll erweitert werden.
Es war allgemein eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlichtezusammensetzung zur Verwendung in der Gießerei anzugeben, die eine oder mehrere oder sämtliche der vorstehend genannten Eigenschaften besitzt bzw. ermöglicht.
Es war dabei eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung in der Gießerei zu ermöglichen, die auf anorganisch gebundenen, insbesondere wasserglasgebundenen, Gießereiformkörpern, vorzugsweise Formen und/oder Kernen eingesetzt werden kann, ohne deren Eigenschaften, insbesondere deren Festigkeiten, nachteilig zu beeinflussen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Aufgabe war es, geschlichtete anorganisch gebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, zur Verfügung zu stellen, welche jeweils eine erfindungsgemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung umfassen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten anorganisch gebundenen Gießereiformkörpers zur Verfügung zu stellen.
Zudem war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungs- gemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung, zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen näher definiert bzw. beschrieben. Spezielle und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend genauer beschrieben. Sofern nicht anders angegeben, lassen sich bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen, kombinieren. Die Kombination von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergibt jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung. Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung für die erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung beschrieben oder als bevorzugt beschrieben werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch für erfindungsgemäße Verfahren, für erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie für erfindungsgemäße Kits.
Sofern im Folgenden erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzungen, erfindungsgemäße Verfahren, erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie erfindungsgemäße Kits beschrieben werden, welche näher bestimmte Ausführungsformen, Bestandteile oder Merkmale „umfassen" oder „enthalten", soll jeweils auch die in einem engeren Umfang zu verstehende entsprechende Variante der besagten Verwendungen, Verfahren, geschlichteten Formen oder Kerne bzw. Kits mit offenbart sein, welche aus diesen jeweils näher bestimmten Ausführungsformen, Bestandteilen oder Merkmalen„besteht". Erfindungsgemäß werden die primäre Aufgabe und weitere oben angegebene Aspekte der allgemeinen Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
(b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 4, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält. In der wasserglasgebundenen Form bzw. dem wasserglasgebundenen Kern liegen üblicherweise neben dem partikulären, amorphen Siliziumdioxid größere Mengen an herkömmlichen Formgrundstoffen vor. Zur Auswahl bevorzugter Formgrundstoffe siehe oben.
Als Feuerfeststoffe in der Schlichtezusammensetzung (vgl. Bestandteil (a)) werden vorzugs- weise eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der pH-Wert in einer Schlichtezusammensetzung jeweils bestimmt aus der bzw. einer Suspension, vorzugsweise gemäß der Standard-Methode DIN 19260:2012-10.
Die Gießereiformkörper, welche mit der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung überzogen (geschlichtet) werden können, können auf beliebige, jeweils an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Schießen, Schütten oder durch 3D- Drucktechniken.
Ohne Gewähr der Richtigkeit wird vermutet, dass bei entsprechendem Einsatz der erfindungsgemäßen wässrigen Schlichtezusammensetzung zwar wegen des Wasseranteils der Schlichtezusammensetzung Bindungsstrukturen im Alkalisilikatgerüst des wasserglasgebundenen, geschlichteten Gießereiformkörpers (Form oder Kern) angegriffen werden, temporär möglicherweise daraus resultierende Schwächungen der Bindungsstruktur allerdings durch eine weitere chemische Reaktion, etwa eine Säure-Base-Reaktion, wieder beseitigt werden, wodurch im Ergebnis eine erhöhte Festigkeit solcher geschlichteter, wasserglasgebundener Gießereiformkörper im Vergleich mit dem Stand der Technik erreicht wird.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Verwendung, wobei die überzogene wasserglasgebun- dene Form bzw. die überzogene wasserglasgebundenen Kern, im Vergleich mit einer überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Form bzw. einem überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Kern, zu deren bzw. dessen Herstellung unter ansonsten identischen Bedingungen eine Vergleichs-Schlichtezusammensetzung eingesetzt wurde, die aus der Schlichtezusammensetzung durch Zugabe von Natriumhydroxid bis zum Erreichen eines pH- Werts von 7 erhalten wurde, eine beim Trocknen weniger abnehmende Biegefestigkeit besitzt. Technisch besonders relevant sind in der industriellen Praxis nämlich solche „sauren" Schlichtezusammensetzungen (d.h. solche umfassen eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, vorzugsweise höchstens 4), deren „alkalische" Äquivalente (pH 7 oder höher) zu überzogenen wasserglasgebundenen Formen bzw. Kernen führen, die beim Trocknen eine größeren Abnahme der Biegefestigkeit zeigen. Bevorzugt ist zudem eine erfindungsgemäße Verwendung, wobei die überzogene wasserglasgebundene Form bzw. der überzogene wasserglasgebundenen Kern, im Vergleich mit einer überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Form bzw. einem überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Kern, zu deren bzw. dessen Herstellung unter ansonsten identischen Bedingungen eine Vergleichs-Schlichtezusammensetzung eingesetzt wurde, die aus der Schlichtezusammensetzung durch Zugabe von Natriumhydroxid bis zum Erreichen eines pH-Werts von 7 erhalten wurde, eine erhöhte Lagerstabilität besitzen.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung enthält die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
Unter dem Begriff „partikuläres, amorphes Siliziumdioxid" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung teilchenförmiges synthetisches Siliziumdioxid verstanden, vorzugsweise Fällungskieselsäure und/oder pyrogene Kieselsäuren. Pyrogene Kieselsäuren sind bevorzugt.
Fällungskieselsäure ist an sich bekannt und kann z.B. auf an sich bekannte Weise durch Reaktion einer wässrigen Alkalisilikatlösung mit Mineralsäuren erhalten werden: der dabei anfallende Niederschlag wird anschließend abgetrennt, getrocknet und gegebenenfalls vermählen. Pyrogene Kieselsäuren sind ebenfalls an sich bekannt und können vorzugsweise auf an sich bekannte Weise bei hohen Temperaturen durch Koagulation aus der Gasphase gewonnen werden. Die Herstellung pyrogener Kieselsäure kann z.B. durch Flammhydrolyse von Siliziumtetrachlorid, oder für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Lichtbogenofen durch Reduktion von Quarzsand mit Koks oder Anthrazit zu Siliziummonoxidgas mit anschließender Oxidation zu Siliziumdioxid erfolgen. Eine weitere erfindungsgemäß bevorzugte Form von amorphem, partikulärem Siliziumdioxid fällt bei der Zirkondioxidherstellung an. Eine weitere, an sich bekannte, Möglichkeit der Herstellung von partikulärem amorphem Siliziumdioxid ist das Versprühen einer Siliziumdioxidschmelze: die primären, amorphen Siliziumdioxid-Teilchen entstehen hierbei (wie auch in anderen bevorzugten Herstellverfahren) nicht durch einen Vermahlungsprozess.
Die primären amorphen Siliziumdioxid-Teilchen („Primärpartikel") liegen nach den oben genannten Herstellungsprozessen häufig agglomeriert, d.h. als Agglomerate von Primärparti- kein vor. Die Teilchenform der Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids ist vorzugsweise sphärisch. Die sphärische Gestalt der Primärpartikel kann z.B. mittels Rasterelektronenmikroskopie festgestellt werden. Vorzugsweise sind die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids sphärisch und besitzen eine Sphärizität von 0,9 oder mehr, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer (vorzugsweise rasterelektronenmikroskopischer) Bilder. Wasserglasgebundene Formen und Kerne, einschließlich solcher, welche partikuläres amorphes Siliziumdioxid (neben herkömmlichen Formgrundstoffen) enthalten, und deren Herstellung, sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten WO 2006/024540 und WO 2009/056320. Die vorgenannten, an sich bekannten Formen und Kerne sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet.
Ebenfalls bevorzugt ist gemäß einer Ausführungsform eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei die wässrige Phase (b)
(b1 ) Wasser, und (b2) eine oder mehrere Säuren, vorzugsweise mit einem pKa < 5, bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1 ) zur Masse des Bestandteils (b2) im Bereich von 10: 1 bis 200: 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 10: 1 bis 100: 1 liegt.
Die eine oder die mehreren Säuren können bei Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung in üblicher Form, d.h. fest oder flüssig und gegebenenfalls verdünnt, vorzugsweise verdünnt mit Wasser, mit weiteren Bestandteilen der Schlichtezusammensetzung vermischt werden (also insbesondere mit Feuerfeststoffen gemäß Bestandteil (a) und Wasser gemäß Bestandteil (b1 )) so dass der gewünschte pH-Wert eingestellt bzw. erreicht wird.
Vorzugsweise gilt das angegebene bevorzugte Verhältnis der Massen (b1 ) zu (2), sofern die eine oder mehreren Säuren des Bestandteiles (b2) ausgewählt sind aus der Gruppe der organischen Säuren, wie weiter unten näher beschrieben; die Masse des Bestandteils (b2) bezieht sich dabei jeweils auf die Gesamtmasse der reinen (d.h. ohne Anhaftungen bzw. Kristallwasser etc. vorliegenden) organischen Säure bzw. organischen Säuren. Sofern eine Säure mehrere pKa-Werte aufweist (z.B. Citronensäure), ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeweils der niedrigste (erste) pKa-Wert gemeint.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen oder bevorzugten erfindungsge- mäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung ist vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1 ) zur Gesamtmasse der wässrigen Phase (b) größer als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen oder bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung besitzt die wässrige Phase vorzugsweise einen pH-Wert von höchstens 4.
Bevorzugt ist allgemein eine erfindungsgemäße Verwendung, bei der zwei oder mehr der bevorzugten Ausführungsformen gleichzeitig verwirklicht sind.
Besonders bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und Bestandteile der Erfindung ergeben sich generell aus den beigefügten Ansprüchen.
Eine besonders bevorzugte Variante ist eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei der Bestandteil (b2) eine oder mehrere Säuren umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren. Die vorgenannten organischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar (bzw. 1013 hPa) feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren. Besonders bevorzugt sind die organischen Säuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Citronensäure und Oxalsäure. Die vorgenannten anorganischen Säuren sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, z.B. Aluminiumphosphat, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure.
Der Einsatz organischer Säuren in Kombination mit einer oder mehreren anorganischen Säuren in oder als Bestandteil (b2) ist bevorzugt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz organischer Säuren in oder als Bestandteil (b2).
In der vorgenannten bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung liegt das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren des Bestandteils (b2) zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung vorzugsweise im Bereich von 0, 1 bis 10 % (d.h. im Bereich von 0, 1 bis 10 Gew.-%), mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 % (d.h. im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%), noch mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 % (d.h. im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%), besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3,5 % (d.h. im Bereich von 1 bis 3,5 Gew.-%) und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 % (d.h. im Bereich von 2,5 bis 3,5 Gew.-%). Weiter ist besonders bevorzugt eine erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise eine als bevorzugt bezeichnete erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Bestandteil (a) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid umfasst, vorzugsweise partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, dessen Primärpartikel (i) sphärisch sind und/oder einen D90-Wert < 10 μιη, bevorzugt einen D90-Wert von < 1 μιη, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, besonders bevorzugt partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid und/oder (ii) eine Lewis-Säure, ganz besonders bevorzugt Zirkondioxid, umfasst. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (a) (i) sphärisch sind und/oder (ii) einen D90-Wert < 10 μιη, vorzugsweise < 1 μιη, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung. Vorzugsweise sind die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (a) (i) sphärisch und besitzen eine Sphärizität von 0,9 oder mehr, bestimmt durch Auswertung zweidimensionaler mikroskopischer Bilder. Moderne handelsübliche elektronenmikroskopische oder lichtmikroskopische Systeme ermöglichen eine digitale Bildanalyse und somit eine komfortable Bestimmung der Partikelform. Die digitale Bildanalyse ist für Untersuchungen zur Sphärizität bevorzugt.
Darüber hinaus ist besonders bevorzugt eine erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise eine als bevorzugt bezeichnete erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Bestandteil (a) eine oder mehrere Substanzen umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsili- cate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
Der „D90-Wert" der Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids bezeichnet deren Teilchengrößenverteilung. Die Teilchengrößenverteilung wird auf an sich bekannte Weise durch Laserbeugung bestimmt, vorzugsweise nach der Standard-Methode gemäß DIN ISO 13320:2009-10. Hierbei ermittelte D90-Werte der Summenhäufigkeitsverteilung der volumengemittelten Größenverteilungsfunktion geben an, dass 90 Vol.-% der Primärpartikel eine Teilchengröße aufweisen, die gleich oder kleiner als der angegebene Wert (z.B. 10 μιη) ist. Geeignete Geräte für die Bestimmung der Teilchengrößenverteilung sind an sich bekannte Laserbeugungsgeräte, z.B. vom Typ „Mastersizer 3000" der Fa. Malvern, Großbritannien, vorzugsweise vom Typ„Coulter LS 230" der Fa. Beckman Coulter, USA, wobei die Messung vorzugsweise mit Hilfe der„Polarization Intensity Differential Scattering" („PIDS")-Technologie vorgenommen wird. Die Auswertung der Streulichtsignale erfolgt bei den vorgenannten Laserbeugungsmethoden jeweils vorzugsweise nach der Mie-Theorie, welche auch Bre- chungs- und Absorptionsverhalten der Primärpartikel berücksichtigt.
Sofern die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids als Agglomerate und/oder Aggregate und/oder in anderer Weise als Zusammenschlüsse mehrerer Primärpartikel vorliegen, werden diese vor Durchführung der Bestimmung der Teilchengrößenverteilung der Primärpartikel vorzugsweise auf an sich bekannte Weise schonend mechanisch oder in ähnlicher Weise getrennt, um eine Verfälschung des Ergebnisses soweit wie möglich auszuschließen. Der Begriff „Nebenbestandteil" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das partikuläre, amorphe Siliziumdioxid des Bestandteils (a) solche Nebenbestandteile nur in geringen Mengen enthält, die etwa noch als Verunreinigungen oder Anhaftungen aus vorangegangenen Herstellungs- und/oder Bearbeitungsverfahren des partikulären, amorphen Siliziumdioxids stammen können. Die genannten Nebenbestandteile sind vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 18 Gew.-% (bzw. Massenanteil), besonders bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 12 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 8 Gew.-% vorhanden, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des partikulären amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (a). Einer der vorgenannten Nebenbestandteile im Bestandteil (a) kann eine Lewis-Säure sein. Jedoch können auch mehrere Lewis-Säuren und/oder deren Mischungen umfasst sein. Unter „Lewis-Säure" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Säure nach dem von G. N. Lewis vorgeschlagenen Konzept verstanden, wonach eine Säure ein Elektronenpaarakzeptor, d. h. ein Molekül oder Ion mit unvollständiger Edelgaskonfiguration ist, das ein von einer Lewis-Base zur Verfügung gestelltes Elektronenpaar aufnehmen und mit dieser ein sogenanntes Lewis-Addukt bilden kann. Eine Lewis-Säure ist elektrophil, während eine Lewis-Base nucleophil ist. Es können somit auch Moleküle und Ionen als Säuren aufgefasst werden, die nach den klassischen Vorstellungen keine Säuren sind.
Neben den vorstehend genannten Bestandteilen können die erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzungen noch weitere Bestandteile enthalten, z.B. Ester, Lactone und/oder Säureanhydride, beispielsweise Methylformiat, Ethylformiat, Propylencarbonat, γ- Butyrolacton, Diacetin, Triacetin, an sich bekannten„dibasischen Ester" (eine Mischung von mehreren Dimethylestern von Dicarbonsäuren, insbesondere von Glutarsäure, Bernsteinsäure und Adipinsäure), Essigsäureanhydrid, Methylcarbonat und ε-Caprolacton. In einer Ausgestaltung ist eine erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile umfasst: ein oder mehrere Biozide, ein oder mehrere Netzmittel, - ein oder mehrere Theologische Additive, und ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
Als Biozide eignen sich übliche Biozide wie Mikrobizide, insbesondere Bakterizide, Algizide und/oder Fungizide. Vorzugsweise können die weiter oben angegebenen Biozide eingesetzt werden. Als Netzmittel eignen sich vorzugsweise die weiter oben angeführten Netzmittel. Als Theologische Additive eignen sich vorzugsweise die weiter oben angeführten Theologischen Additive. Als Bindemittel eignen sich vorzugsweise die oben angeführten Bindemittel. Polyvinylalkohol ist ein besonders bevorzugtes Bindemittel. In einer weiteren Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung ist vorzugsweise gebrauchsfertig, ist also dazu vorgesehen, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden. Die erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung kann aber auch als Konzentrat vorliegen, ist dann also dazu vorgesehen, vor der Applikation auf eine Gießform bzw. einen Kern verdünnt zu werden, insbesondere durch Zugabe von Wasser oder einer wässrigen Mischung. Dies gilt für sämtliche Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, sofern nicht anders angegeben oder spezifiziert. Der Fachmann entscheidet im Einzelfall, ob eine Schlichtezusammensetzung gebrauchsfertig ist oder noch verdünnt werden sollte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung besonders bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung umfasst.
Die Bestimmung des Feststoffgehaltes einer erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß Merkblatt P79 des Vereins Deutscher Gießereifachleute in der Fassung von 1976, Punkt 6.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist besonders die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise > 1250 °C, erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung besonders bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglas- gebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahlguss erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist besonders die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C. Überraschender Weise entsteht unter diesen Bedingungen bzw. bleibt unter diesen Bedingungen eine für nachfolgende Be- bzw. Verarbeitungsschritte brauchbare Form bzw. ein brauchbarer Kern erhalten.
Weiter ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Säure zur Einstellung eines pH- Wertes von höchstens 5, vorzugsweise eines pH-Wertes von höchstens 4, in der wässrigen Phase einer Schlichtezusammensetzung zum Auftragen auf eine wasserglasgebundene Form oder einen wasserglasgebundenen Kern. Vorzugsweise ist die vorgenannte Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren. Die organischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure. Die anorganischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, z.B. Aluminiumphosphat, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. In einer bevorzugten Variante der vorgenannten erfindungsgemäßen Verwendung von Säure umfasst die wasserglasgebundene Form oder der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, wobei die Säure vorzugsweise zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 4 verwendet wird.
Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geschlichteten, wasserglasgebundenen Form, vorzugsweise mit hoher Lagerstabilität, oder eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, vorzugsweise mit hoher Lagerstabilität, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten:
(1 ) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung definiert,
(2) Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und
(3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die in Schritt (2) bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern. Die in Schritt (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann Wasser in geeigneter Menge vorgelegt werden und die weiteren Bestandteile zur Herstellung der Schlichtezusammensetzung können dann in jeweils gewünschter Menge zu dieser Vorlage unter Rühren mit einem geeigneten Rührer wie einem hochscherenden Rührer, z.B. einem Zahnradrührer oder einem Dissolverrührer, hinzugegeben werden. Sofern nötig, können Bestandteile vor oder während der Zugabe auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen werden. So können z.B. gegebenenfalls ein oder mehrere Theologische Additive unter Einsatz eines hochscherenden Rührers, vor oder nach Hinzugabe zu der Wasser-Vorlage und einzeln oder zusammen mit einem oder mehreren Feuerfeststoffen, aufgeschlossen werden. Sofern die einen oder mehreren Feuerfeststoffe nicht gemeinsam mit den gegebenenfalls zugegebenen Theologischen Additiven aufgeschlossen werden, können sie auch einzeln aufgeschlossen und zu der Wasser-Vorlage hinzugegeben werden. Anschließend können dann z.B. die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzung zu der - gegebenenfalls Theologische Additive und/oder Feuerfeststoffe enthaltenden - Wasser- Vorlage in beliebiger Reihenfolge und vorzugsweise unter Rühren , vorzugsweise mit einem hochscherenden Rührer, hinzugegeben werden, so etwa eine oder mehrere Säuren, gegebenenfalls ein oder mehrere Schlichtebindemittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Biozide, gegebenenfalls ein oder mehrere Netzmittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Entschäumer, gegebenenfalls ein oder mehrere Pigmente und/oder gegebenenfalls ein oder mehrere Farbstoffe.
Die in Schritt (1 ) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann zum Auftragen auf Gießereiformkörper gebrauchsfertig sein, also beispielsweise in einer Konzentration vorliegen, die zur Verwendung als Tauchbad für Formen oder Kerne geeignet ist. Ebenso kann die vorgenannte Schlichtezusammensetzung auch in an sich bekannter Weise zuerst als Konzentrat hergestellt werden, welches erst später, z.B. erst kurz vor der Verwendung der Schlichtezusammensetzung, z.B. durch weitere Zugabe von Wasser zu einer gebrauchsfertigen Konzentration (bzw. Konsistenz) verdünnt wird, die sich dann zum Auftragen auf Formen und/oder Kerne eignet. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung Mengen oder Verhältnisse bezüglich der erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung angegeben sind, ist jeweils eine gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden) gemeint, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Es ist nicht notwendig, die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung erst unmittelbar vor einem bestimmungsgemäßen Beschichtungsvorgang auf Formen oder Kerne miteinander zu vermischen, vielmehr kann das Vermischen sehr viel früher erfolgen, weil die Lagerstabilität der der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung hoch ist. Die in Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, wasserglasgebundenen Form oder der bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, wasserglasgebundene Kern kann auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise wie in den Dokumenten WO 2006/024540 oder WO 2009/056320 beschrieben.
Das Auftragen in Schritt (3) der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern nach Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, vorzugsweise gemäß den vorstehend als geeignet angegebenen Auftragsverfahren, besonders bevorzugt durch Tauchen der Form oder des Kerns in einer als Tauchbad bereitgestellten erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte Kern partikuläres amorphes Siliziumdioxid enthält. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des vorgenannten erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrens erfolgt das Auftragen auf die Form bei einer Temperatur des Kerns bzw. der Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine geschlichtete Form oder ein geschlichteter Kern zur Verwendung in der Gießerei, jeweils umfassend
(X) eine wasserglasgebundene Form bzw. einen wasserglasgebundenen Kern, und
(Y) einen Überzug umfassend eine Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung defi- niert.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieses zuletzt genannten erfindungsgemäßen Gegenstandes ist die geschlichtete Form oder der geschlichtete Kern herstellbar gemäß einem vorgenannten erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren.
Bevorzugt sind eine solche vorstehend offenbarte erfindungsgemäße geschlichtete Form oder ein solcher vorstehend offenbarter erfindungsgemäßer geschlichteter Kern, wobei die wasserglasgebundene Form und/oder der wasserglasgebundene Kern jeweils partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält. Vorzugsweise findet die vorstehend offenbarte erfindungsgemäße Form und/oder der vorstehend offenbarte erfindungsgemäße Kern Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl, besonders bevorzugt beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl mit einer Temperatur > 1250 °C.
Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Kit enthaltend in separaten Komponenten
(U) eine Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
(b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei,
(V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und
(W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
In einer bevorzugten Alternative umfasst der erfindungsgemäße Kit als Komponente (U) eine Schlichtezusammensetzung, wobei die Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung definiert ist.
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Verwendung der vorstehend beschriebenen Schlichtezusammensetzung insbesondere die folgenden Vorteile gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten vergleichbaren bzw. vergleichbar verwendeten Schlichte- Zusammensetzungen aufweist und/oder - abhängig vom betrachteten Aspekt - begründet: eine verbesserte Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasserglasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten; eine verbesserte Lagerstabilität der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasge- bundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasserglasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten; eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasser- glasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten; eine verbesserte Möglichkeit der Applikation auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. vorzugsweise auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen), vorzugsweise auf wasserglasgebundene Formen und/oder Kerne, insbesondere auf wasserglasgebundene Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten; und/oder eine verbesserte Einsatzmöglichkeit von wasserglasgebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und/oder Kernen, vorzugsweise von wasserglasgebundenen
Formen und/oder Kernen, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten, für den Eisen- und/oder Stahlguss, durch erfindungsgemäße Verwendung der beschriebenen Schlichtenzusammensetzung.
Diese Vorteile gelten mutatis mutandis für die weiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung. Beispiele:
Die nachstehend angegebenen Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Umfang zu beschränken.
Beispiel 1 : Herstellung von Schlichtezusammensetzungen.
Es wurden die in Tabelle 1 angegebenen erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung („SZ1 ") sowie die nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzungen („SZ2" bzw. „SZ3") auf an sich bekannte Weise durch Vermischen der jeweils angegebenen Inhaltsstoffe miteinander hergestellt:
Hierzu wurde jeweils in einem Becherglas die benötigte Menge an Wasser vorgelegt (Ansatzgröße jeweils ca. 2 kg Schlichtezusammensetzung als„Konzentrat", vgl. Tabelle 1 ), die Theologischen Additive und die Feuerfeststoffe (Schichtsilikate, Zirkonmehl, Graphit) hinzugegeben und anschließend mit einem hochscherenden Dissolverrührer 3 min. lang auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen. Dann wurden die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzungen (vgl. Tabelle 1 ) in den angegebenen Mengenverhältnissen zugegeben und es wurde für weitere 2 Minuten mit einem hochscherenden Dissolverrührer gerührt. Man erhielt jeweils die in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen. Die Angaben zu „DIN-Vermahlungen" in Tabelle 1 bedeuten, dass der jeweils angegebene Bestandteil der Schlichtezusammensetzung im vermahlenen Zustand vorliegt, wobei nach dem Sieben einer Probe dieses Bestandteils mit einem Analysensieb mit einer Nennmaschenweite in μιη, die dem angegebenen Zahlenwert entspricht (z.B.:„80" bedeutet„Analy- sensieb mit Maschenweite 80 μιη") (nach DIN ISO 3310-1 :2001-09), jeweils ein Rückstand im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% verbleibt, bezogen auf die eingesetzte Probenmenge.
Erfindungsgemäße und nicht-erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen, jeweils erhalten als verdünnbare„Konzentrate"
Sehliehte- SZ1 SZ2 SZ3 zusam me nse tzu ngen
(„Konzentrate"):
Inhaltsstoffe: [Gew.-%] [Gew.-%] [Gew.-%]
Wasser 44, 1 46,0 47, 1
Rheologisches Additiv 1 ,5 5,0 1 ,5
Schichtsilikat (Pyrophyllit, DIN ./. 26,0 1 1 ,0 140 Vermahlung)
Schichtsilikat (Glimmer, DIN 25,0 ./. 18,0 160 Vermahlung)
Zirkonmehl (Zirkonsilikat, DIN 14,0 9,0 10,0 60 Vermahlung)
Graphit (DIN 80 Vermahlung) 1 1 ,0 8,0 1 1 ,0
Polyvinylacetat ./. 0,9 ./.
Biozid (Benzisothiazolinon, 10 0,3 0,3 0,3 %-ige Lösung w/w in Wasser)
Modifizierte Stärke ./. 0,3 ./.
Polyvinylalkohol 0,4 ./. 0,4
Eisenoxid (gelb) ./. 1 ,2 ./.
Netzmittel 0,6 0,3 0,6
Entschäumer 0, 1 ./. 0,1
Figure imgf000026_0001
Die vorstehend in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen wurden anschließend zur Herstellung von für den hier vorgesehenen Zweck gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen (zum Auftragen auf Formen bzw. Kerne mittels eines Tauchprozesses, vorzugsweise in Form eines Tauchbades) mit Wasser verdünnt. Die jeweils angewendete Verdünnung sowie weitere Eigenschaften der durch die angewendete Verdünnung jeweils entstandenen gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen sind nachstehend in Tabelle 1 a angegeben:
Tabelle 1a: Herstellung und Eigenschaften gebrauchsfertiger (für Tauchbad bzw. Tauchbecken) Schlichtezusammensetzungen
Figure imgf000027_0001
Wie aus Tabelle 1a ersichtlich ist, wurden die Schlichtezusammensetzungen für den hier vorgesehenen Zweck, das Auftragen auf Versuchskerne mittels einer Tauchapplikation bzw. eines Tauchbades, so hergestellt, dass eine gute Vergleichbarkeit (i) ihrer jeweiligen Eigenschaften beim Auftragen auf die Versuchskerne sowie (ii) der daraus jeweils resultierenden Eigenschaften der beschichteten Versuchskerne gewährleistet war (möglichst ähnliche Dichten und Auslaufzeiten wurden eingestellt; jedoch abweichender pH-Wert für erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung SZ1 gegenüber nicht-erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen SZ2 und SZ3).
Die in Tabelle 1a angegebenen Dichten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN EN ISO 281 1-2 (Verfahren A) gemessen.
Die in Tabelle 1a angegebenen Auslaufzeiten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN 5321 1 (1974) durch Bestimmung mit dem DIN-Becher 4 gemessen. Die in Tabelle 1a angegebenen pH-Werte der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden entsprechend der Standard-Prüfmethode DIN 19260:2012-10 jeweils aus der Suspension gemessen.
Die Schlichtezusammensetzungen SZ1 und SZ3 enthielten als Theologisches Additiv jeweils Attapulgit. Schlichtezusammensetzung SZ2 ist von dem in Dokument WO00/05010 beschriebenen Typ.
Beispiel 2: Untersuchung der Aufweichung von Gießereikernen
Zur Ermittlung der Aufweichung von Gießereikernen (d.h. des maximalen Abfalls der Biegefestigkeit) wurden auf an sich bekannte Weise Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt (gemäß dem in Tabelle 4 angegebenen„Kernsystem 1 ") in einer Kernschießmaschine der Fa. Multiserw (Typ LUT, Begasungsdruck: 2 bar, Schusszeit: 3,0 s; Schießdruck 4,0 bar). Eine Stunde nach der Kernherstellung wurden die Versuchskerne mit den o.g. gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen„SZ1 ",„SZ2" bzw.„SZ3" (vgl. Tabelle 1 a) bei Raumtemperatur (25 °C) durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) überzogen (geschlichtet). Die Nassschichtdicke der Schlichten wurde dabei auf jeweils etwa 250 μιη eingestellt. Anschließend wurden die geschlichteten Versuchskerne unter den unten angegebenen Bedingungen (1 Stunde bei 120 °C) im Umluftofen getrocknet und dabei jeweils die Veränderung ihrer Biegefestigkeit unter den Trocknungsbedingungen untersucht. Die geschlichteten Versuchskerne wurden jeweils über einen Zeitraum von einer Stunde getrocknet, wobei ihre Biegefestigkeiten (in N/cm2, entsprechend der Definition wie angegeben im Merkblatt R 202 des Vereins Deutscher Gießereifachleute, Ausgabe Oktober1978) zu verschiedenen Zeitpunkten während der Trocknung und dann noch einmal eine Stunde nach Ende des Trocknungsvorgangs mit einem Standard-Prüfgerät vom Typ„Multiserw-Morek LRu- 2e" gemessen wurde, jeweils mit einem Standard-Messprogramm„Rg 1v_B 870,0 N/cm2" (3- Punkt-Biegefestigkeit).
In Tabelle 2 sind für die untersuchten geschlichteten Versuchskerne jeweils die Werte für den maximalen Abfall der Biegefestigkeit unter Trocknungsbedingungen in % angegeben, jeweils bezogen auf die Biegefestigkeit des jeweiligen frisch geschlichteten (noch nassen) Versuchs- kernes vor Trocknungsbeginn (Ausgangswert). Tabelle 2: Festigkeitsabfall geschlichteter Versuchskerne unter Trocknungsbedingungen
Figure imgf000029_0001
Der Ausdruck„Kernversagen" besagt hier und im Folgenden jeweils, dass ein geschlichteter Kern während des Trocknungsprozesses unbrauchbar wurde, d.h. der geschlichtete Kern war jeweils für die Messung der Biegefestigkeit sowie für einen nachfolgend vorgesehenen Abguss unbrauchbar.
Aus den in Tabelle 2 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass der maximale Abfall der Biegefestigkeit eines Versuchskerns, welcher mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung geschlichtet wurde (SZ1 ), deutlich geringer ausfiel, als mit nicht- erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzungen (SZ2 bzw. SZ3). Weiter ist aus den Werten in Tabelle 2 zu ersehen, dass mit der nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs- Schlichtezusammensetzung SZ3 unter den gewählten Bedingungen keine brauchbaren geschlichteten Kerne hergestellt werden konnten.
Beispiel 3: Untersuchung der Lagerstabilität von geschlichteten und ungeschlichteten Gießereikernen
Zur Ermittlung der Lagerstabilität wurden auf an sich bekannte Weise (analog wie in Beispiel 2 beschrieben) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden jeweils ungeschlichtet kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lagerzeit, relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Lagertemperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wie oben angegeben bestimmt, vgl. Tabelle 3 (Eintrag„Ungeschlichtet nach 1 h").
Zudem wurden entsprechende Versuchskerne wie unten in Tabelle 3 angegeben eine Stunde nach Kernherstellung (d.h. in jeweils gleichem zeitlichen Abstand zu ihrer Herstellung) bei Raumtemperatur (25 °C) mit den Schlichtezusammensetzungen SZ1 bzw. SZ3 jeweils durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3 s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1 ) und jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Die geschlichteten, getrockneten Versuchskerne wurden dann für die Dauer von vier Tagen einem Lagertest unterzogen (soweit die Herstellung des geschlichteten Kerns möglich war bzw. soweit nicht zuvor das Versagen des Kerns festgestellt wurde). Die Temperatur während der Lagerung betrug jeweils 35 °C, die relative Luftfeuchtigkeit betrug jeweils 75 %. Nach Abschluss des Lagertests wurden die Biegefestigkeiten der Versuchskerne wie oben angegeben bestimmt. Die Ergebnisse dieses Lagertests sind unten in Tabelle 3 angegeben. Es wurden für alle Versuche in Beispiel 3 jeweils Versuchskerne („Kernsystem 1 ") verwendet, deren Herstellungsbedingungen unten in Tabelle 4 angegeben sind.
Tabelle 3: Bestimmung der Lagerstabilität geschlichteter und ungeschlichteter
Gießereikerne
Figure imgf000030_0001
Aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass ein mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung (SZ1 ) geschlichteter wasserglasgebundener Versuchskern nach einer viertägigen Lagerung noch > 40 % der Ausgangsfestigkeit aufwies, während ein mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung (SZ3) geschlichteter Versuchskern unter vergleichbaren Bedingungen unbrauchbar war; seine Biegefestigkeit war unter den oben definierten Bedingungen nicht mehr bestimmbar, da er während der Auslagerung zerbrach. Ein ungeschlichteter Vergleichs-Kern versagte unter den Versuchsbedingungen bereits nach 131 min., d.h. das Auftragen einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung auf einen Versuchskern führte bereits zu einer Stabilisierung des Versuchskerns unter Trocknungsbedingungen. Tabelle 4: Herstellungsbedingungen für Kernsystem 1
Figure imgf000031_0001
Das Kernsystem 1 bestand nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und Additiv, wie in Tabelle 4 angegeben: Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Bindemittel war hierbei ein handelsübliches Alkali-Wasserglas-Bindemittel „Cordis® 851 1 " (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Additiv war hierbei ein handelsübliches Binder-Additiv mit dem Hauptbestandteil (> 95 Gew.-%) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, „Anorgit® 8396" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).
Beispiel 4: Untersuchung zur Biegefestigkeit geschlichteter Gießereikerne
Es wurden auf an sich bekannte Weise (analog wie in Beispiel 2 beschrieben, aber nach zwischenzeitlicher Wartung der eingesetzten Kernschießmaschine) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) jeweils mit und ohne einen Gehalt an partikulärem, amorphen Siliziumdioxid hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden zu Vergleichszwecken jeweils ungeschlichtet kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lagerzeit bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C, relative Luftfeuchtigkeit 30 bis 60 %) wie oben angegeben bestimmt (zu den Herstellungsbedingungen der Versuchskerne siehe Tabelle 6). Zudem wurden Versuchskerne wie unten in Tabelle 5 angegeben durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1 ) und jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur und einer Lagerzeit von 24 Stunden (relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wurden an den geschlichteten, getrockneten Versuchskernen dann die Biegefestigkeiten wie oben angegeben bestimmt.
Die Ergebnisse der Bestimmungen der Biegefestigkeiten sind unten in Tabelle 5 angegeben. Hierbei wurden jeweils drei verschiedene Versuchskerne (Kernsysteme A, B und C) verwendet, deren Herstellungsbedingungen jeweils unten in Tabelle 6 angegeben sind.
Tabelle 5: Bestimmung der Biegefestigkeiten geschlichteter und ungeschlichteter
Gießereikerne
Figure imgf000032_0001
*Abweichung des Messwerts vom entsprechenden Wert in Tabelle 3 für Kernsystem 1 wird im Wesentlichen als Auswirkung der Wartung der Kernschießmaschine aufgefasst. Aus den in Tabelle 5 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung geschlichtete Gießereikerne hohe Biegefestigkeiten erreichen. Weiterhin zeigen die in Tabelle 5 angegebenen Werte, dass mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung (SZ1 ) erfolgreich unter verschiedenen Bedingungen hergestellte Gießereikerne mit gutem Erfolg (hohe Biegefestigkeiten) geschlichtet werden können. Mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung (SZ3) waren unter vergleichbaren Bedingungen hingegen keine brauchbaren geschlichteten Kerne herzustellen.
Tabelle 6: Herstellungsbedingungen für Kernsysteme A, B und C
Figure imgf000033_0001
Die für die Kernsysteme A, B und C in Tabelle 6 angegebenen Bindemittel und Additive entsprachen jeweils den zu Tabelle 4 angegebenen Bindemitteln („Cordis® 851 1 ") bzw. Additiven („Anorgit® 8396").
Die oben genannten Kernsysteme A, B und C bestanden jeweils nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und gegebenenfalls Additiv, wie in Tabelle 6 angegeben.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung einer Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
(b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei die überzogene wasserglasgebundene Form bzw. der überzogene wasserglasgebundenen Kern, im Vergleich mit einer überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Form bzw. einem überzogenen wasserglasgebundenen Vergleichs-Kern, zu deren bzw. dessen Herstellung unter ansonsten identischen Bedingungen eine Vergleichs-Schlichtezusammensetzung eingesetzt wurde, die aus der Schlichtezusammensetzung durch Zugabe von Natriumhydroxid bis zum Erreichen eines pH- Werts von 7 erhalten wurde, - eine beim Trocknen weniger abnehmende Biegefestigkeit besitzt und/oder eine erhöhte Lagerstabilität besitzen.
3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die wässrige Phase (b) (b1 ) Wasser, und (b2) eine oder mehrere Säuren, vorzugsweise mit einem pKa < 5, bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1 ) zur Masse des Bestandteils (b2) im Bereich von 10: 1 bis 200: 1 , besonders bevorzugt im Bereich von 10: 1 bis 100: 1 liegt, und/oder wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1 ) zur Gesamtmasse der wässrigen Phase (b) größer als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, ist und/oder wobei vorzugsweise die wässrige Phase einen pH-Wert von höchstens 4 besitzt.
4. Verwendung nach Anspruch 3, wobei der Bestandteil (b2) eine oder mehrere Säuren umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25 °C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure und/oder wobei das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren des Bestandteils (b2) zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung im Bereich von 0, 1 bis 10 %, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 %, mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 %, besonders bevorzugt im Bereich von im Bereich von 1 bis 3,5 % und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 % liegt,
5. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bestandteil (a) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, vorzugsweise partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, dessen Primärpartikel (i) sphärisch sind und/oder (ii) einen D90-Wert < 10 μιη, bevorzugt einen D90-Wert von < 1 μιη, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, besonders bevorzugt partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid und/oder (ii) eine Lewis-Säure umfasst und/oder eine oder mehrere Substanzen umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, 5 Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.
6. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile) le umfasst: ein oder mehrere Biozide, ein oder mehrere Netzmittel, ein oder mehrere Theologische Additive, und ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
15 7. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfas- 20 send Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung umfasst.
8. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form 25 bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise > 1250 °C, erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahlguss erfolgt und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.
9. Verwendung von Säure zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 5 in der wässrigen Phase einer Schlichtezusammensetzung zum Auftragen auf eine wasserglasgebundene Form oder einen wasserglasgebundenen Kern.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe beste- hend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, und/oder wobei die wasserglasgebundene Form oder der wasserglasgebundenen Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid umfasst, wobei die Säure vorzugsweise zur Einstellung eines pH- Wertes von höchstens 4 verwendet wird.
1 1. Verfahren zur Herstellung einer geschlichteten, wasserglasgebundenen Form mit hoher Lagerstabilität oder eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns mit hoher Lagerstabilität, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten: (1 ) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert,
(2) Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und (3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1 ) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte Kern partikuläres amorphes Siliziumdioxid enthält.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, wobei das Auftragen auf die Form bei einer Temperatur des Kerns bzw. der Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.
14. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern zur Verwendung in der Gießerei, jeweils umfassend
(X) eine wasserglasgebundene Form bzw. einen wasserglasgebundenen Kern, und
(Y) einen Überzug umfassend eine Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert.
15. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach Anspruch 14, herstellbar gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13.
16. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die wasserglasgebundene Form und/oder der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.
17. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 14 bis 16 zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.
18. Kit enthaltend in separaten Komponenten
(U) eine Schlichtezusammensetzung umfassend
(a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
(b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei,
(V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und
(W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
19. Kit nach Anspruch 18, umfassend als Komponente (U) eine Schlichtezusammensetzung, wobei die Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert ist.
PCT/EP2017/083766 2017-01-04 2017-12-20 VERWENDUNG EINER SÄURE ENTHALTENDEN SCHLICHTEZUSAMMENSETZUNG IN DER GIEßEREIINDUSTRIE WO2018127415A1 (de)

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