碱性组合物的应用、相应的方法、铸模和体系技术

本发明专利技术涉及一种组合物作为用于铸模的模制材料的渗透剂的应用，所述组合物包括由一种或多种碱构成的碱性成分以及用于所述碱性成分的载液，其中所述铸模包括石英砂和借助于酸硬化的粘结剂。本发明专利技术还包括一种相应的用于制造GJS或GJL铸件的方法。

Application of an alkaline composition, a corresponding method, a mold and a kit

The present invention relates to a composition for use as penetration molding material mold agent, the composition is composed of one or more alkali alkaline components and carrier liquid for the alkaline component, wherein the mold including quartz sand and binder with in acid hardening. The invention also includes a corresponding method for manufacturing GJS or GJL castings.

【技术实现步骤摘要】
碱性组合物的应用、相应的方法、铸模和套件
本专利技术涉及作为用于铸模的模制材料的渗透剂的碱性组合物的一种应用，所述铸模包括石英砂和借助于酸固化的粘合剂，以及涉及一种用于制造GJS或者GJL铸件的方法。本专利技术还涉及相应的铸模和套件。
技术介绍
钢铁工业以及有色金属工业的大多数产品为了第一造型而经历铸造工艺。在此，熔融材料、黑色金属或有色金属被转化为具有特定的工件特性的模制的物体。为了铸件的造型，首先必须一方面制造非常复杂的铸模以容纳金属熔融物。铸模被划分为易失模具以及永久模具，其中所述易失模具在每次铸造后被破坏，借助于所述永久模具分别能够制造大数量的铸件。易失模具通常由耐火的、粒状的模制材料构成，所述模制材料借助于可固化的粘合剂加固。模具是阴模，所述阴模包含待浇铸的空腔，所述空腔产生待制成的铸件。未来的铸件的内轮廓通过芯形成。在制造模具时，借助于待制成的铸件的模块在模制材料中模制空腔。内轮廓通过芯来展现，所述芯在单独的芯盒中模制。为了制造铸模，不仅能够使用有机粘结剂而且能够使用无机粘结剂，所述粘结剂的硬化能够通过冷方法或者热方法进行。在此将如下方法称为冷方法，其中硬化基本上在室温中在不加热模制材料混合物的情况下进行。硬化在此通常通过化学反应进行，所述化学反应例如能够通过如下方式触发：气态的催化剂被引导通过待硬化的模制材料混合物，或者通过如下方式：将液态的催化剂添加给模制材料混合物。在热方法中，模制材料混合物在造型之后被加热到足够高的温度上，以便例如驱除包含在粘结剂中的溶剂，或者以便启动化学反应，通过所述化学反应，粘合剂因交联而硬化。铸模的制造在此能够以如下方式进行：即模制材料首先与粘结剂混合，使得耐火的模制材料的颗粒借助粘结剂的薄膜来包覆。从模具原料和粘结剂中获得的模制材料混合物随后能够被引入到相应的模具中并且必要时被压缩，以便实现铸模的足够的耐用性。紧接着，铸模硬化，例如通过加热所述铸模的方式来硬化，或者通过添加催化剂的方式来硬化，所述催化剂引起硬化反应。如果铸模至少达到一定初始强度，那么所述铸模能够从模具中取出。如已经提到的那样，用于制造金属体的铸模通常由所谓的芯和模具组成。在此，对芯和模具提出不同的要求。在模具中，提供相对大的表面，以便导出气体，所述气体在浇铸时通过热金属的作用产生。在芯中，通常仅提供非常小的面，气体能够经由所述面导出。在气体形成过强的情况下，因此存在下述危险：气体从芯中穿通到液态金属中并且在该处引起浇铸缺陷的构成。通常，内部的空腔因此通过芯展现，所述芯通过冷芯盒粘结剂、即基于聚氨酯的粘结剂加固，而铸件的外部轮廓通过更成本适宜的模具来展现，如绿砂模、通过呋喃树脂或者酚醛树脂结合的模具或者通过钢锭模来展现。对于更大的模具而言，通常使用有机聚合物作为用于耐火的、颗粒状的模制材料的粘结剂。作为耐火的、颗粒状的模制材料通常使用已清洗的、已分类的石英砂，但是也使用其它模制材料，例如锆英砂、铬砂、耐火黏土、橄榄石砂、含长石的砂和红柱石砂。从模具原料和粘结剂中获得的模制材料混合物优选以能自由流动的形式存在。当前，对于制造铸模而言使用多种有机粘结剂、例如聚氨酯粘结剂、呋喃树脂粘结剂或者环氧丙烯酸酯粘结剂，其中粘结剂的硬化通过添加催化剂来进行。选择适当的粘结剂适应于待制造的铸件的形状和大小、生产条件以及用于浇铸的材料。因此，在制造以大数量制造的小型铸件时，通常使用聚氨酯粘结剂，因为该聚氨酯粘结剂实现快速的生产周期从而也实现批量生产。通过加热或者通过后续地添加催化剂进行模制材料混合物硬化的方法具有下述优点：对模制材料混合物的加工不受尤其是时间上的限制。模制材料混合物可首先以更大的量制造，随后在更长的时间段内、通常在数小时内被加工。模制材料混合物的硬化仅在造型之后才进行，其中在此寻求快速的反应。铸模可在硬化后直接从模制工具中取出，使得能够实现短的生产周期。然而为了获得铸模的良好的强度，模制材料混合物的硬化必须在铸模内部均匀地进展。如果模制材料混合物的硬化应通过后续地添加催化剂来进行，那么铸模在造型之后通过催化剂来吹扫。对此，引导气态的催化剂经过铸模。模制材料混合物在与催化剂接触后直接硬化从而能够非常快地从模制工具中取出。随着铸模大小的增加，在铸模的所有部段中提供对于模制材料混合物的硬化足够量的催化剂变得困难。吹扫时间延长，其中在铸模中仍然产生如下部段，气态的催化剂仅极其困难地到达所述部段或者根本无法到达所述部段。催化剂的量因此随着铸模大小的增加而强烈提高。在热硬化法中出现类似的困难。在此，铸模必须在所有部段中被加热到足够高的温度上。随着铸模大小的增加，一方面时间延长，其中铸模为了硬化必须在所述时间内被加热到特定的温度上。只有这样才能够保证，铸模也在其内部中具有所需要的强度。另一方面，硬化随着铸模大小的增加从设备的角度来看也是非常耗费的。在大型浇铸的领域中，芯的重量通常为大致1000kg或者更大。借助于通过气体或者通过热进行硬化的方法，在技术视点下，这种大的芯难以制造或者不可制造。在此，因此优选应用冷硬化的方法。在制造用于大型铸件、例如船用柴油机的发动机缸体或者大型机器部件、如用于风力发电厂的转子的毂的铸模时，出于上述原因通常使用所谓的“自硬性粘结剂”。在“自硬性方法”中，耐火的模具原料(例如砂)通常首先被铺涂上催化剂(硬化剂)，紧接着添加粘结剂并且通过混合均匀地分布到耐火的模具原料的已经用催化剂覆层的颗粒上。在该方法中，通常借助所谓的连续性的连续混合器来工作。所产生的模制材料混合物随后可模制成模具体。因为粘结剂和催化剂均匀地在模制材料混合物中分布，所以在大的模具体中也尽可能均匀地进行硬化。替选地，在“自硬性方法”中，耐火的模具原料(例如砂)首先能够与粘结剂混合并且紧接着添加硬化剂。在该方法运用中，尤其在制造用于大型铸件的铸模时由于硬化剂的部分局部过高的浓度会引起粘结剂的部分硬化或者交联，由此获得不均匀的模制材料。因为催化剂(硬化剂)在造型前就已经被提供给模制材料混合物，所以模制材料混合物的硬化在其制造后就直接开始。为了实现适合于工业应用的加工时间，因此应使模制材料混合物的成分彼此协调。因此，在粘合剂和耐火的模具原料的量给定的情况下，反应速度例如可通过催化剂的类型和量来影响或者也通过添加延时成分来影响。另一方面，对模制材料混合物的加工也应在极度受控的条件下进行，因为硬化的速度例如通过模制材料混合物的温度影响。“传统的”自硬性粘结剂通常基于呋喃树脂和酚醛树脂。所述自硬性粘结剂通常作为体系(套件)来提供，其中一种成分包括能反应的呋喃树脂或者酚醛树脂并且另一成分包括酸，其中酸作为用于反应性的树脂成分的硬化的催化剂。呋喃树脂和酚醛树脂在铸造时显示出非常好的分解特性。在液态金属的热作用下，呋喃树脂或者酚醛树脂分解并且铸模的强度受到损失。因此，在铸造后，必要时在铸件事先的振砂之前，芯可非常好地从空腔中流出(ausgieβen)。“呋喃自硬性粘结剂”包含反应性的呋喃树脂，所述反应性的呋喃树脂通常包括糠醛甲醇作为主要成分。糠醛甲醇能够在酸催化下与自身反应并且构成均聚物。为了制造呋喃自硬性粘结剂，通常不单独使用糠醛甲醇，而是给糠醛甲醇添加其它的化合物，所述化合物聚合到树脂中。这类化合物的实例是：醛类，如甲醛或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性组合物的应用，所述碱性组合物包括：‑由一种或多种碱构成的碱性成分；以及‑用于所述碱性成分的载液，所述碱性组合物用作为用于铸模的模制材料的渗透剂并且用于抑制在铸造过程期间有疤表面的形成，所述铸模包括石英砂和借助于酸硬化的粘结剂。

【技术特征摘要】
1.一种碱性组合物的应用，所述碱性组合物包括：-由一种或多种碱构成的碱性成分；以及-用于所述碱性成分的载液，所述碱性组合物用作为用于铸模的模制材料的渗透剂并且用于抑制在铸造过程期间有疤表面的形成，所述铸模包括石英砂和借助于酸硬化的粘结剂。2.根据权利要求1所述的应用，其中所述铸模在与水接触时酸性地反应，和/或其中所述碱中的一种碱、多于一种碱或所有碱在25℃的水中具有小于3.0的、优选小于1.0的pKB值，和/或其中用于包括石英砂和借助于酸硬化的粘结剂的铸模的模制材料的所述渗透剂渗透到所述模制材料中，使得产生渗透产物，所述渗透产物在与水接触时碱性地反应至从所述铸模的表面测量至少直至2mm的渗透深度，优选至少直至5mm的渗透深度、尤其优选10mm，其中更尤其优选的是，在2mm至5mm范围中的任意的渗透深度中，所述渗透产物在与水接触时碱性地反应。3.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中所述铸模的表面限定铸模空腔，其中所述铸模的限定所述铸模空腔的所述表面的至少多个区域在与水接触时酸性地反应，其中所述渗透剂渗透所提到的酸性反应的所述区域中的至少一个。4.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其用作为用于铸模的借助于自硬性粘结剂硬化的所述模制材料的渗透剂并且用于抑制在所述铸造过程期间有疤表面的形成，其中所述自硬性粘结剂通过用于所述自硬性粘结剂的反应性的树脂成分的硬化的酸性催化剂来硬化，其中所述酸性催化剂包括磺酸、磷酸、硫酸或者它们的组合。5.根据上述权利要求中任一项所述的应用，其中-所述碱性成分中的无机碱的一种无机碱、多于一种无机碱或所有无机碱选自：碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物和水玻璃、尤其钠水玻璃、钾水玻璃或者锂水玻璃，和/或-所述组合物-包括一种或多种表面活性剂，和/或-包括一种或多种粘结剂，其中优选一种所述粘结剂或多种所述粘结剂中的至少一种在空气中是自硬的和/或在去除所述载液时干燥。6.根据权利要求8或9所述的应用，其中所述组合物包括：以所述组合物的总量计浓度为0.2重量％至40重量％的有机粘结剂，优选浓度为0.2重量％至10重量％、尤其优选0.2重量％至5重量％；和/或以所述组合物的总量计浓度为0.5重量％至80重量％的无机粘结剂。7.一种用于制造GJS或者GJL铸件的方法，所述方法包括下述步骤：(i)提供或者制造由化学结合的模具原料构成的铸模，所述铸模的表面限定铸模空腔，所述模具原料包括石英砂和一种或多种借助于酸硬化的粘结剂，其中所述铸模的限定所述铸模空腔的所述表面的至少多个区域在与水接触时酸性地反应；(ii)借助如在上述权利要求中所限定的组合物渗透所提到的酸性反应的所述区域中的至少一个，使得渗透产物在与水接触时碱性地反应至从所述铸模的表面测量至少直至2mm的渗透深度；(iii)借助熔融的铁碳合金填充所述铸模空腔；(iv)使所述铁碳合金在所述铸模空腔中凝固，使得产生GJS或者GJL铸件。8.根据权利要求7所述的方法，其中执行步骤(ii)，使得产生渗透产物，所述渗透产物在与水接触时碱性地反应至从所述铸模的表面处测量至少直至5mm的、优选10mm的渗透深度，其中更尤其优选地，在2mm至5mm范围中的任意渗透深度中，所述渗透产物在与水接触时碱性地反应。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·约阿希姆，克劳斯·塞格，克里斯蒂安·富尔贝格，奥利弗·布赫曼，
申请(专利权)人：胡坦斯·阿尔伯图斯化学厂有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE