(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのキャリア液および金属または金属化合物を有する金属添加物を具備し、
前記金属または金属化合物が、マンガンまたはマンガンの化合物であり、
塗型剤組成物の固形含有物に基づく前記金属添加物の割合が、少なくとも１５重量％であり、かつ５０重量％より少なく、
前記金属または金属化合物が、前記金属または金属化合物中の金属の重量の割合が、前記金属添加物の重量の少なくとも２０重量％となるように、前記金属添加物に含有され、
前記塗型剤組成物が溶剤を具備し、前記溶剤が、少なくとも一部分において、少なくとも一つのアルコールで形成される
ことを特徴とする鋳造鋳型と中子用の塗型剤組成物。
【請求項２】
前記塗型剤組成物が耐熱性材料を具備し、前記塗型剤組成物の固形含有物に基づく前記耐熱性材料の割合が、８０重量％より少なく選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項３】
前記金属添加物が、金属化合物であり、前記金属化合物が、マンガン酸化物またはマンガン塩であることを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項４】
前記金属が、その物質だけで、または、他の金属との合金の形で使用されることを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項５】
前記金属または金属化合物は、前記金属または金属化合物中の金属の重量の割合が、前記金属添加物の重量の少なくとも４０重量％となるように、前記金属添加物に含有されることを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項６】
前記金属添加物が、前記塗型剤組成物の固体部に基づく少なくとも２０重量％の割合にて、前記塗型剤組成物に具備されることを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項７】
前記金属添加物が、５０μｍより大きく、０．５ｍｍより小さい範囲の平均粒子サイズ（Ｄ５０）を有することを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項８】
前記少なくとも一つのアルコールが、前記溶剤において、少なくとも５０重量％の割合を形成することを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項９】
少なくとも一つの耐熱性鋳型材と粘結剤を含有する鋳型材混合物が設けられ、
前記鋳型材混合物が鋳型キャビティを具備する基本鋳型へと成形され、
前記基本鋳型の前記鋳型キャビティの少なくとも表面に請求項１から請求項８のいずれかに記載の塗型剤組成物が塗布される
ことを特徴とする鋳造鋳型を生産する方法。
【請求項１０】
鋳型キャビティの少なくとも表面が、請求項１から請求項８のいずれかに記載の塗型剤組成物で塗布されることを特徴とする鋳型キャビティ付きの鋳造鋳型。
【請求項１１】
前記塗型剤組成物の固形含有物に基づく前記塗型剤組成物内の前記金属添加物の割合が、３５重量％より少ないことを特徴とする請求項１に記載の塗型剤組成物。
【請求項１２】
前記塗型剤組成物がさらに粘結剤を含有することを特徴とする請求項１から請求項８および請求項１１のいずれかに記載の塗型剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大量鋳造、鋳造部品を生産する方法、および、鋳型被覆を具備する鋳造鋳型に特に適応される塗型剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
非鉄金属産業と同様に鉄および鋼鉄産業のほとんどの製品は初めに成型用鋳造加工を経由する。溶融材料、鉄金属および／または非鉄金属は、特定の加工品特性を有する幾何学的に定義された物体に変換される。鋳造部品を成形するためには、時として、非常に複雑な鋳造鋳型が、まず、溶融を受けるために生産されなければならない。鋳造鋳型は、各鋳造工程の後に破壊される消失鋳型と、それぞれで多数の鋳造部品を生産できる永久鋳型に分けられる。
【０００３】
消失鋳型は、例えば、粘結剤の援助により凝固される良好な鋳造表面を達成するために、通常は、種々のさらなる添加物としばしば混合される鉱物性、耐熱性の粒状鋳型材から成っている。洗浄された、品質の良いシリカ砂が、通常、耐熱性の粒状鋳型材として使用される。クロム鉄鉱、ジルコンおよびカンラン石砂は、また、特別な要求が満足されなければならない特定の適用に採用される。また、マグネサイトと同様に耐火粘土や、シリマナイトまたはコランダムに基づいた鋳型材が、まだ使用される。鋳型材が凝固される粘結剤は、無機または有機の性質であり得る。より小さい消失鋳型は、主に、粘結剤としてのベントナイトにより凝固される鋳型材から生産され、しかし一方で、有機高分子は、通常、より大きい鋳型のための粘結剤として使用される。鋳造鋳型の生産は、通常は、鋳型材の粒子に粘結剤の薄膜が塗布されるような方法で、まず、鋳型材を粘結剤と混合することにより行なわれる。この鋳型材混合物は、それから、適切な鋳型に導入され、随意にコンプレスされて、鋳造鋳型の十分な安定度達成する。鋳造鋳型は、それから、例えば、加熱されることで、または、触媒を加えることで、硬化される。鋳造鋳型が、少なくとも特定の初期強度に、一旦到達すると、随意に鋳型から取り除くことができ、完全な硬化のために、例えば、そこで特定の時間の間、特定の温度へ加熱されるために炉に移送される。
【０００４】
永久鋳型は、多数の鋳造部品の生産に使用される。それらは、従って、損傷されずに、鋳造工程および関連している負荷に持ちこたえねばならない。応用の分野に依存して、非合金化や合金化される鋼鉄と同様に特定の鋳鉄が、また、銅、アルミニウム、グラファイト、焼結金属、セラミック材料が、永久鋳型用の効果的な材料であることが判明されてきた。重力金型成型、高圧金型成型、遠心成型および連続成型が、永久鋳型成型の実施例である。
【０００５】
鋳造鋳型は、鋳造工程の期間に、非常に高い熱的および機械的負荷にさらされる。欠陥が、従って、液体金属と鋳造鋳型の間の接触表面に産出される可能性があり、例えば、鋳造鋳型がヒビ割れたり、または、液体金属が鋳造鋳型の構造内に浸透する。液体金属と接触することになる鋳造鋳型の表面には、通常、塗型剤とも呼ばれる保護被覆が設けられている。このタイプの塗型剤は、通常、例えば水またはアルコールの適切な溶剤に溶解または浮遊される無機耐熱性材料と粘結剤から成っている。
【０００６】
鋳造鋳型の表面は、このようにして、これらの被覆により修正でき、加工される金属の特性に適合される。鋳型材の粒子サイズによって生じる不ぞろいは塗型剤により補償されるので、鋳造部品の見栄えは、このようにして、塗型剤により滑らかな表面を産出することによって改善できる。塗型剤は、冶金学的に鋳造部品に更に影響を与えることができ、例えば、塗型剤を介して鋳造部品へと、鋳造部品の表面に添加物を選択的に転送させることにより、これらの添加物は、鋳造部品の表面特性を改善する。更にまた、塗型剤は、鋳造鋳型を鋳造の間に液体金属から化学的に遮断する層を形成する。鋳造部品と鋳造鋳型の間のいかなる接着も、鋳造部品が鋳造鋳型から苦もなく取り外されるように、このようにして防げます。また、塗型剤は、鋳造鋳型と鋳造部品の間の熱分離を確実なものとする。これは、特に永久鋳型の場合に重要である。もし、この機能が満されなければ、金属鋳型は、例えば、連続鋳造工程の間にかような高熱負荷にさらされるだろうし、それで早熟に破壊されるだろう。しかし、塗型剤は、また、例えば、冷却速度の結果として特定の金属構造を形成するために、液体金属と鋳造鋳型の間の熱伝導を選択的に制御するために使用できる。
【０００７】
従来使用された塗型剤は原材料として、例えば、粘土、石英、珪藻土、クリストバライト、鱗ケイ石、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ジルコニウム、雲母、耐火粘土、あるいはまた、コークスまたはグラファイトを含有する。これらの原材料は、鋳造鋳型の表面を覆って、液体金属の鋳造鋳型への浸透を阻止すべく、細孔を蜜封する。それらの高い遮断能力の結果として、原材料としてニ酸化ケイ素または珪藻土を含有する塗型剤は、これらの塗型剤が低価格で生産できて、大量に得られるので、頻繁に使用される。
【０００８】
例えば表面硬度を改善するために、合金の構成物質を、塗型剤層を介して、鋳造部品の表面に選択的に導入することが、すでに試みられてきている。Ｋ．Ｈｅｒｆｕｒｔｈ／Ｓ．Ｐｉｎｋｅｒｔ／Ｋ．Ｎｏｗａｋ著作の１９７５年Ｆｒｅｉｂｅｒｇｅｒ研究報告「Ｏｂｅｒｆｌａｃｈｅｎｌｅｇｉｅｒｕｎｇｅｎ  ｖｏｎ  Ｓｔａｈｌｇｕｓｓ  ｉｎ  ｄｅｒ  Ｇｉｅｂｆｏｒｍ」のＢ１８４、２０３−２１５と同様に、Ｋ．Ｈｅｒｆｕｒｔｈ／Ｓ．Ｐｉｎｋｅｒｔ著作の１９７３年「Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ  ｆｕｒ  ｄａｓ  Ｇｉｅｂｅｒｅｉｗｅｓｅｎ」の１９、３６５−４００には、例えば、クロム鉄またはマンガン鉄形式の、クロム、ニッケルまたはマンガンのような多量の遷移金属を含有するペーストを上に述べたように記述されている。ペーストにおけるこれらの金属または合金の割合は５０重量％を大幅に上回っている。また、ペーストには、通常水ガラスである粘結剤も含有される。これらのペーストは、通常スチールである液体金属材料と鋳造の間に接触することになる鋳造鋳型の表面に塗布される。鋳造の間に、ペーストに含有される金属は、液体金属材料の熱により溶け、鋳造部品の表面で局所的に合金を形成し、この合金はそれから周囲シェルとして設定する。工程が行なわれる様式に依存して、１０ｍｍまでの厚みを有する周囲シェルが産出されるだろう。これらの周囲シェルは、このようにして、非常に硬いだろう。鋳造鋳型、例えば、浚渫シャベルを生産するためには、対応する合金から全体の鋳造部品を生産するこの方法はもはや必要ないだろう。それどころか、特に重たい鋳造鋳型の部分、例えば、浚渫シャベルの歯の部分のみを、合金からの鋳造工程の間に含有される合金構成要素の助けにより、選択的に生産することで十分だろうし、それで特に高い表面硬度を達成させることができる。しかし、この方法で何が問題かというと、種々の材料の異なる収縮係数である。硬化した表面層は、従って、全体にわたって同じ厚みを有さないか、あるいはまたヒビ割れ、剥離または窪みのような、表面内の不ぞろいが観察される。
【発明の開示】
【０００９】
鉄と鋼鉄の鋳造において、欠陥は、時々鋳造部品の表面に生じ、斑点、でこぼこの焼き表面、剥離、窪み、穴やピンホールまたは白黒の被覆のような欠陥が形成される。これら欠陥の原因はまだ十分に分かっていない。例えば、鋳造パラメーターを変えたり、鋳造鋳型の粘結剤システムを修正したり、あるいはまた、塗型剤へ種々の添加物を加えることにより、それらと戦うことが試みられて来た。しかし、これら方策の成功は、通常は不満足であった。欠陥は、最初は、消失する。しかし、欠陥のタイミング、強さ、大きさを予期することは不可能であるが、欠陥はしばらくすると再び現れる。
【００１０】
もし、前述の欠陥が発生してしまうと、鋳造部品の表面の複雑な再仕上げが、望ましい表面特性を達成するために、必要である。これには、追加の加工ステップが必要で、従って、生産性の低下またはコスト増である。もし、欠陥が、容易にアクセス可能ではない、または、アクセス不可能な、鋳造部品の表面で発生すると、これは、また、鋳造部品の廃品へと導くことが可能であろう。
【００１１】
この発明の目的は、従って、鋳造の後において、鋳造部品の表面加工の範囲を減らすことができるような方法で、鋳造部品の表面を改善するために金属鋳造において使用できる対策を提案することである。
【００１２】
この目的は、特許請求項１の特徴を有する塗型剤組成物で達成される。本発明による塗型剤組成物の有利な展開が従属の特許請求項の目的である。
【００１３】
特定の金属添加物を塗型剤組成物に加えることで、鋳造部品の表面の品質を永続的に改善できることが、驚くことに、見い出され、例えば、鋳造部品の表面での傷跡の形成は広範囲にまたは完全に抑圧される。大量の金属添加物またはその構成要素が鋳造部品に入り込むことは観察されていない。従って、鋳造部品と周囲シェルの間の異なる伸張または収縮係数によって生じる困難はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明によれば、塗型剤組成物に含有される金属添加物が、少なくとも一つの金属または金属の化合物を含有し、その金属が、元素の周期律表の７族または９から１２族の一つから選択される。
【００１５】
上記族は、ＩＵＰＡＣの現在適用可能な規則に基づいて番号付けされている。ＩＵＰＡＣの古い規則によれば、７族はＶＩＩＡ族に対応する。９族と１０族は、古いＶＩＩＩＡ族のＮｉ、ＰｄとＰｔと同様に元素Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒに対応し、１１族と１２族は、古い表記のＩＢ族あるいはＩＩＢ族に対応する。
【００１６】
金属添加物は、金属、すなわち、酸化状態ゼロの金属、場合により純粋な形および他の金属との合金の形の両方にて採用される金属を含有できる。しかし、金属添加物は、また酸化金属の形、すなわち、炭酸塩、硝酸塩または塩化物のような酸化物または塩にて存在でき、酸化物が望ましい。
【００１７】
金属は望ましくは還元された形、すなわち、酸化状態ゼロ、にて採用される。
【００１８】
これらの金属の複数の名付けられた金属または化合物は、金属添加物に含有できる。しかし、金属の一つのみが、望ましくは還元されたまたは酸化された形にて金属添加物に含有される。
【００１９】
元素の周期律表の７族、１０族または１１族から選択された金属またはそれらの化合物は、望ましくは金属添加物にて使用され、特にマンガン、ニッケルおよび銅が望ましい。
【００２０】
金属添加物は、名付けられた金属またはそれらの化合物でのみ形成されるだろう。しかし、さらに金属または化合物が、これらの金属またはそれらの化合物に加えて金属添加物に含有されることも可能である。
【００２１】
望ましい実施の形態によれば、金属として算出され、金属添加物に基づく金属または金属化合物は、少なくとも１０重量％の量にて、特には少なくとも２０重量％の量にて、望ましくは少なくとも３０重量％の量にて、特に望ましくは少なくとも４０重量の量にて、さらに特に望ましくは少なくとも５０重量％の量にて金属添加物に含有される。
【００２２】
一実施の形態によれば、金属添加物は、少なくとも名付けられた金属の一つ、特にマンガン、ニッケルまたは銅でのみ形成される。しかし、一実施の形態によれば、金属またはその化合物は、９０重量％より少ない量にて、さらなる実施の形態によれば８０重量％より少ない量にて、よりさらなる実施の形態によれば７０重量％より少ない量にて金属添加物に含有されることで十分である。
【００２３】
金属添加物に加えて、塗型剤組成物はまた従来の塗型剤であるさらなる構成要素を含有できる。望ましい実施の形態によれば、金属添加物は、鋳造部品の表面の耐久性を達成するために塗型剤組成物の固体部に基づく少なくとも１０重量％、望ましくは少なくとも１５重量％および特に望ましくは少なくとも２０重量％の量にて塗型剤組成物に含有される。
【００２４】
すでに説明したように、塗型剤は鋳造部品の表面層の合金を達成するために望ましくは使用されないが、その代わりに、表面または周囲シェルは、実質的に鋳造部品、すなわち、その体積の表面から距離をおいて配置される鋳造部品の部分と同じ組成を有する。
【００２５】
従って、塗型剤組成物の金属添加物の割合は、望ましくは塗型剤組成物の固形含有物に基づく５０重量％より少なく、特には４０重量％より少なく、および、特に望ましくは３５重量％より少なく選択されて設けられる。
【００２６】
すでに説明したように、金属添加物は少なくとも上述の金属の一つのみを、望ましくはマンガン、ニッケルと銅の少なくとも一つの金属を含有するだろう。しかし、一実施の形態によれば、少なくとも一つの金属が合金の形にて金属添加物に含有されることもできる。一実施の形態によれば、金属は鉄合金の形にて金属添加物に含有される。金属添加物における鉄の割合、元素鉄として表されるは、望ましくは２０〜８０重量％、特には３０〜７０重量％の範囲内に選択される。
【００２７】
金属と鉄に加えて、合金がまたさらなる構成要素を含有するだろう。
【００２８】
さらなる実施の形態によれば、金属添加物は構成要素としてアルミニウムを含有し、金属添加物内のアルミニウムの割合は、元素アルミニウムとして決定され、特には１０重量％より少なく、望ましくは８重量％より少なく選択される。一実施の形態によれば、金属添加物は２重量％より多い割合のアルミニウムを含有する。本発明による塗型剤の一実施の形態によれば、金属添加物は、２〜８重量％、望ましくは３〜６重量％、特に望ましくは３〜５重量％の範囲内でアルミニウムの割合を具備する。
【００２９】
一実施の形態によれば、金属添加物はケイ素合金にて使用もできる。このタイプのケイ素合金のケイ素の割合は、望ましくは２０〜８０重量％、特に望ましくは５０〜７０重量％の範囲内に選択される。
【００３０】
金属添加物は、さらなる構成要素、特に金属を具備し、その割合は特には２重量％より少なく、望ましくは１重量％より少なく選択される。
【００３１】
これらのさらなる構成要素は、望ましくはセリウム、マグネシウムおよびクロムとモリブデンの族から選択される。
【００３２】
これらの合金構成要素の割合は、望ましくは金属添加物に基づく０．０１と２重量％の間、望ましくは０．１〜１重量％である。金属添加物は、またさらなる合金構成要素としてカルシウムを含有するだろう。カルシウムの含有量は、望ましくは０．２〜２重量％、特に望ましくは０．５〜１．５重量％の範囲内である。
【００３３】
金属添加物の粒子サイズは望ましくは小さすぎるように選択されるべきではなく、それは、特に金属、望ましくはマンガン、ニッケルと銅が元素形態にて金属添加物に含有されていれば、その時に、金属添加物が塗型剤組成物のさらなる構成要素と反応するであろう、例えば、酸化物になるという増加したリスクがあるからである。一方、粒子サイズは望ましくは大きすぎるように選択されるべきではなく、それは、さもなければ金属添加物は、例えば、塗型剤組成物内に沈むであろうし、それゆえに、金属添加物が鋳造鋳型の面に渡って不均一に塗布されるであろうからである。
【００３４】
金属添加物は、０．５ｍｍより小さい、望ましくは０．４ｍｍより小さい、特に望ましくは０．３ｍｍより小さい平均粒子サイズ（Ｄ５０）を有する。平均粒子サイズ（Ｄ５０）は、例えば、スクリーン分析により、または、レーザー粒径測定器により確かめられる。本発明による塗型剤に含有される金属添加物は通常比較的高い密度を有するので急速に塗型剤に沈む。しかし、この沈下は粘着剤を加えることにより減速できる。接種剤の沈下は、接種剤が塗型剤内に均質に浮遊して残るように粒子サイズを減少させることによりさらに減らすことができる。さらなる利点として、塗型剤を塗布するために噴霧装置を使用する際、微細な粒子サイズを有する金属添加物を使用する時は、噴霧装置のノズルがそれほど容易にはブロックされない。接種剤は、特に望ましくは０．３ｍｍより小さい平均粒子サイズを有する。粒子サイズの減少で、しかしながら、金属添加物の特定の表面は増加し、従って、塗型剤に含有される液体との、例えば水との反応性はまた増加する。水を有する金属添加物の反応の場合において、例えば、ガス形成が観察され、それは泡形成に導く。塗型剤はもはや確実にはポンプまたは噴霧され得ない。平均粒子サイズは、従って、望ましくは５０μｍより大きく、特に望ましくは８０μｍより大きく選択される。金属添加物は、望ましくは２０〜１０００μｍ、さらに望ましくは８０〜３００μｍの範囲の粒子サイズで使用される。
【００３５】
本発明による塗型剤組成物は、望ましくはペーストまたはサスペンションの形態で提供される。この実施の形態において、塗型剤組成物はキャリア液を含有する。このキャリア液は、それが金属鋳造の間に従来的に広まっている条件にて完全に気化できるように適切に選択される。キャリア液は、従って、望ましくは略１３０℃より低い、望ましくは１１０℃より低い標準圧力沸点を有するべきである。
【００３６】
キャリア液は、部分的にまたは完全に水で形成されるだろう。しかし、特に、金属添加物が元素金属または元素金属の合金の形態で存在すれば、金属添加物の酸化が観察されるだろう。望ましい実施の形態によれば、塗型剤組成物は、このようにして、少なくとも有機溶剤の一部分として形成される溶剤を含有する。
【００３７】
金属添加物の酸化は、有機溶剤、例えば、アルコールの高い割合により抑制される。更なる利点として、塗型剤は、溶剤を焼却することにより塗布後、非常に容易に乾燥できる。
【００３８】
塗型剤組成物に有機溶剤が含有されれば、キャリア液内のその割合は、特には２０重量％より多く、望ましくは３０重量％より多く、特に望ましくは４０重量％より多く選択される。
【００３９】
キャリア液は完全に有機溶剤で形成されるだろう。しかし、一実施の形態によれば、キャリア液内の有機溶剤の割合は、また、より低く選択されるだろう。一実施の形態によれば、キャリア液内の有機溶剤の割合は、９０重量％より少なく、さらなる実施の形態によれば８０重量％より少なく、さらなる実施の形態によれば７０重量％より少ない。
【００４０】
適切な溶剤類の実施例は、脂肪族、望ましくは５〜１５個の炭素を具備する環状脂肪族または芳香族炭化水素、または、カルボン酸が望ましくは２〜２０個の炭素原子を具備し、エステルのアルコール構成要素が望ましくは１〜４個の炭素原子を具備する脂肪族カルボン酸のエステル類を含む。さらに望ましい有機溶剤類の実施例は、望ましくは４〜２０個の炭素原子を有するケトン類を含む。エーテル類はまた溶剤として適切である、この例において、ポリグリコール類を使用することも出来る。
【００４１】
望ましい実施の形態によれば、溶剤は、少なくとも部分的に、望ましくは１〜１０個の炭素原子を具備する少なくとも一つのアルコールで形成される。模範的なアルコール類は、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノールとブタノールである。
【００４２】
アルコールがキャリア液の構成要素として使用されれば、キャリア液の重量に基づくその割合は望ましくは５０重量％より大きく、それから、望ましくは６０重量％より大きく選択される。
【００４３】
すでに名前を付けられた構成要素に加えて、本発明による塗型剤組成物は更に塗型剤用の従来の構成要素を含有するだろう。
【００４４】
望ましい実施の形態によれば、本発明による塗型剤組成物は、このようにして、少なくとも一つの粉末の耐熱性材料を具備する。この耐熱性材料は、液体金属の浸透に対抗して鋳造鋳型内の細孔を密閉する。鋳造鋳型と液体金属間の熱絶縁は、耐熱性材料によりさらに達成される。金属鋳造において従来的である耐熱性材料が、耐熱性材料として使用できる。適切な耐熱性材料の実施例は、石英、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、パイロフィライト、カイヤナイト、アンダルサイトまたは耐火粘土のようなケイ酸アルミニウム、ジルコン砂、ケイ酸ジルコン、カンラン石、タルク、雲母、グラファイト、コークス、長石、珪藻土、カオリン、焼成カオリン、カオリナイト、メタカオリナイト、酸化鉄とボーキサイトを含む。
【００４５】
耐熱性材料は、粉状で提供される。粒子サイズは、安定構造が被覆にて生産され、塗型剤が望ましくはトラブルのない方法において噴霧装置で鋳造鋳型の壁に渡って散布できるように選択される。耐熱性材料は適切に、０．１〜５００μｍの範囲であり、特に望ましくは１〜２００μｍの範囲にある平均粒子サイズを有する。特に、液体金属の温度より少なくとも２００℃より上で溶融点を有し、金属と反応しない材料が耐熱性材料として適切である。
【００４６】
塗型剤組成物の個体部に基づく耐熱性材料の割合は、特には１０重量％より多く、望ましくは２０重量％より多く、特に望ましくは３０重量％より多く選択される。一実施の形態によれば、耐熱性材料の割合は、８０重量％より少なく、さらなる実施の形態によれば７０重量％より少なく、さらなる実施の形態によれば６０重量％より少なく選択される。
【００４７】
一実施の形態によれば、本発明による塗型剤は少なくとも一つの粘着剤を具備するだろう。粘着剤は、塗型剤の固形構成要素がサスペンション内に沈まない、または、ほんのちょっと沈むように塗型剤の粘度を増加する。有機と無機材料の両方、あるいはまた、これら材料の混合物は、粘度を増加するために採用される。適切な無機粘着剤の実施例は、高膨張性粘土を含む。
【００４８】
固形構成要素の沈下を防ぐと同時に鋳造鋳型に渡って均一な塗布を達成するために、粘度は特には１０００〜３０００ｍＰａｓ、特に望ましくは１２００〜２０００ｍＰａｓの範囲内に選択される。
【００４９】
金属添加物は、それから、塗型剤内に略均質に散布でき、従ってまた、鋳造鋳型の壁に均一に塗布できる。鋳造鋳型の表面に塗布された金属添加物の量は、このようにして、非常に精密に制御できる。
【００５０】
２層ケイ酸塩と３層ケイ酸塩の双方は、高膨張性の層‐格子ケイ酸塩として使用でき、例えば、アタパルジャイト、サーペンタイン、カオリン、サホ゜ナイトのようなベントナイト、モントモリロナイト、バイデライトとノントロナイト、バーミキュライト、イライト、ヘクトライトと雲母と同様である。ヘクトライトはまた、塗型剤揺変性特性を提供し、塗布後塗型剤はもはや流れないので、鋳造鋳型上の保護層の形成を促進する。格子‐層ケイ酸塩は中間層において水を含有し、これは略２５０〜３５０℃の範囲の温度を有する高温鋳造鋳型への塗型剤の塗布の間に蒸発しないので、粘土の量は望ましくは最小であるように選択される。高膨張性の格子‐層ケイ酸塩の量は、望ましくは塗型剤の固形含有物に基づく０．０１〜５．０重量％の範囲内に、特に望ましくは０．１〜１．０重量％の範囲内に選択される。
【００５１】
有機増粘安定剤は、それらが液体金属と接触する時に水をまだ解放すことをほとんどしないそのような範囲に保護被覆の塗布後それらが乾かされるので、望ましくは粘着剤として選択される。有機粘着剤のよく考えられた実施例は、カルボキシメチル-、メチル-、エチル-、ヒドロキシエチル-とヒドロキシプロピル-、のような膨張性高分子、セルロース類、ゴム糊、ポリビニールアルコール類、ポリビニールピロリドン、ペクチン、ゼラチン、寒天とポリペプチド類とアルギン酸塩を含む。
【００５２】
望ましい実施の形態によれば、本発明による塗型剤は、さらなる構成要素として少なくとも一つの粘結剤を具備する。粘結剤は、塗型剤の、または、塗型剤から鋳造鋳型の壁まで生産される保護被覆のより良き固定を達成することを可能にさせる。また、保護被覆の機械的安定性は、液体金属の影響下で低腐食が観察されるように粘結剤により増加される。粘結剤は望ましくは耐腐食被覆が得られるように不可逆的に固まる。周囲の湿度との接触の際に再び柔らかくならない粘結剤が特に望ましい。塗型剤に使用される全ての粘結剤が含有されるだろう。無機と有機粘結剤の両方が使用できる。例えば、粘土、特にベントナイトが粘結剤として使用できる。
【００５３】
固まる粘結剤が特に使用される。例えば、アクリル酸システムの場合、硬化は、ラジカルの形成にて、例えば紫外線放射の高エネルギー放射を照射された時に分解するラジカル形成剤により達成される。
【００５４】
他の模範的な粘結剤は、でんぷん、デキストリン、ペプチド、ポリビニールアルコール、ポリビニールアセテート共重合体、ポリアクリル酸、ポリスチレンおよび／またはポリビニールアセテートポリアクリル酸分散剤を含む。粘結剤システムが、一般的に望ましくは使用され、それは、水やアルコールまたは水‐アルコールシステムに導入でき、周囲湿度の影響の下で硬化後再び柔らかくならない。
【００５５】
望ましい実施の形態によれば、アルキド樹脂が粘結剤として使用され、望ましくは、水およびエタノール、ｎ−プロパノールとイソプロパノールのような２〜４個の炭素原子を具備する低級アルコール類の双方の中で可溶性であるように選択される。
【００５６】
さらなる実施の形態によれば、本発明による被覆質量は粘結剤としてシリカゾルを含有する。シリカゾルは、望ましくは水ガラスを中性化することにより生産される。アモルファスシリカゾルは、望ましくは１０〜１０００ｍ２／ｇの範囲、特に望ましくは３０〜３００ｍ２／ｇの範囲に特定の表面を有する。
【００５７】
粘結剤の割合は、望ましくは塗型剤組成物の固形重量に基づく０．１〜２０重量％、特に望ましくは０．５〜５重量％の範囲内である。
【００５８】
さらに望ましい実施の形態によれば、塗型剤はグラファイト割合を含有する。これは鋳造部品と鋳造鋳型の間のインターフェースでラメラ組織炭素の形成を助ける。グラファイト割合は、望ましくは塗型剤の重量に基づく１〜３０重量％、特に望ましくは５〜１５重量％の範囲内である。
【００５９】
本発明による塗型剤組成物は、随意に、また、塗型剤に対して従来的であるさらなる成分、例えば、保湿剤、消泡剤、色素剤、着色剤または殺菌剤を含有する。即使用可被覆質量におけるこれらのさらなる構成要素の割合は、望ましくは１重量％より少なく選択される。
【００６０】
例えば、少なくとも７のＨＳＢ値を有する、中間および高い極性の、陰イオンと非イオン界面活性剤は、保湿剤として使用できる。このタイプの保湿剤の一実施例は、ニナトリウムジオクチルスルホコハク酸である。保湿剤は、特に、即使用可塗型剤組成物に基づく０．０１〜１重量％、望ましくは０．０５〜０．３重量％の量にて採用される。
【００６１】
消泡剤または消泡溶剤は、塗型剤組成物の生産またはその塗布の間に泡形成を防止できる。塗型剤組成物の塗布の間の泡形成は、被覆にむらのある層厚と孔をもたらすだろう。例えば、ケイ素または鉱物オイルが消泡剤として使用できる。消泡剤は、特に、即使用可塗型剤組成物に基づく０．０１〜１重量、望ましくは０．０５〜０．３重量％の量にて含有される。
【００６２】
従来的に使用される色素剤と着色剤が、本発明による塗型剤組成物において随意に使用されるだろう。これらは、例えば、異なる層間のコントラストを達成するために、または、鋳造から塗型剤のより強い分離効果を生み出すために加えられる。色素剤の実施例は、グラファイトと同様に赤と黄色の酸化鉄を含む。着色剤の実施例は、ドイツのビーエーエスエフ化学会社からのルコニール〔登録商標〕色範囲のような商業的に利用可能な着色剤を含む。着色剤と色素剤は、特に、塗型剤組成物の固形含有物に基づく０．０１〜１０重量％、特には０．１〜５重量％の量にて含有される。
【００６３】
さらなる実施の形態によれば、塗型剤組成物は、細菌感染を防ぎ、従って、粘結剤の流動と粘着力上の抑制効果を避けるために殺菌剤を含有する。もし塗型剤組成物に含有されるキャリア液が実質的に水で形成されれば、すなわち、本発明による塗型剤組成物が「水塗型剤」の形で提供されれば、このことは特に望ましい。適切な殺菌剤の実施例は、ホルムアルデヒド、２‐メチル‐４‐イソチアゾリン‐３‐オン（ＭＩＴ）、５‐クロロ‐２‐メチル‐４‐イソチアゾリン‐３‐オン（ＣＩＴ）と１，２‐ベンジソチアゾリン‐３‐オン（ＢＩＴ）を含む。ＭＩＴ、ＢＩＴまたはその混合物が、望ましくは採用される。殺菌剤は、通常は、即使用可塗型剤組成物の重量に基づく１０〜１０００ｐｐｍにて、特には５０〜５００ｐｐｍの量にて使用される。
【００６４】
即使用可塗型剤組成物の固形含有物は、特には１０〜６０重量％、望ましくは２０〜５０重量％の範囲内であるように選択される。
【００６５】
本発明による塗型剤組成物は、従来の方法にしたがって生産できる。例えば、本発明による塗型剤組成物は、水を用意して、高せん断攪拌の使用で粘着剤として作用する粘土をその中にて分解することにより生産できる。金属添加物と同様に固形成分、色素剤および着色剤は、それから、均質の混合物が生産されるまでその中で攪拌される。最後に、保湿剤、消泡剤、殺菌剤および粘結剤がその中で攪拌される。
【００６６】
本発明による塗型剤組成物は、即使用可塗型剤として生産でき、流通できる。しかも、本発明による塗型剤は、また、濃縮形態にて生産でき、流通できる。この例において、塗型剤の望ましい粘度と密度を提供するために必要なキャリア液の量が、即使用可塗型剤を与えるために加えられる。また、本発明による塗型剤組成物は、また、キットの形態、例えば、分離容器内に互いに隣り合って存在する固形成分と溶剤成分とで提供でき、流通できる。固形成分は、粉末の固形混合物として分離容器内に提供できる。更に、随意に使用されるであろう液体成分、例えば、粘結剤、保湿剤、濡れ剤/消泡剤、色素剤、着色剤と殺菌剤が、また、分離容器内のこのキットに存在するだろう。溶剤成分は、例えば、共通容器内で随意に添加に使用されることになっている成分、または、それらが分離容器内のさらなる随意の構成要素から分離して提供できる成分のいずれかを具備する。固形成分の適切な量、随意のさらなる成分と溶剤成分は、即使用可塗型剤を作るために互いに混合される。即使用可状態において、本発明による塗型剤は特に、即使用可塗型剤組成物に基づく２０〜８０重量％、特には３０〜７０重量％の固形含有物を具備する。溶剤成分が初めに水のみよりなる本発明による塗型剤組成物を提供することが可能である。即使用可アルコール塗型剤は、例えば、望ましくは水塗型剤に基づく４０〜２００重量％の量に揮発性アルコールまたはアルコール混合物、望ましくはエタノール、プロパノール、イソプロパノールとその混合物を加えることにより、この水塗型剤から提供できる。このタイプのアルコール塗型剤の固形含有物は、望ましくは２０〜６０重量％、望ましくは３０〜４０重量％である。
【００６７】
更に、塗型剤組成物の特性パラメーターは、例えば、基礎被覆としてまたは上面被覆としての塗型剤組成物の望ましい使用および塗型剤組成物から生産された被覆の望ましい層厚の両方によって調整できる。望ましい実施の形態において、鋳物技術において鋳型と中子を被覆するために使用される本発明による塗型剤組成物は、このように、１１〜２５ｓ、さらに望ましくは１２〜１５ｓ（ＤＩＮ５３２１１；４ｍｍフローカップ、フォードカップ法により決定される）の粘度を有する。即使用可塗型剤組成物の望ましい密度は、０〜１２０°Ｂe、さらに望ましくは３０〜５０°Ｂe（ＤＩＮ１２７９１；ボーメ浮力法により決定される）の範囲にある。
【００６８】
本発明による塗型剤組成物は、鋳造鋳型を被覆するために適応される。ここで使用される用語「鋳造鋳型」は、中子、鋳型および金属鋳型のような鋳造部品を生産するために要求される全てのタイプの本体を含む。本発明による塗型剤組成物の使用は、また、鋳造鋳型の部分被覆を含む。
【００６９】
本発明はまた、従って、鋳造鋳型を生産する方法に関し、そこでは、鋳造鋳型に設けられた少なくとも一つの鋳型キャビティが本発明による塗型剤組成物で塗布される。
【００７０】
その方法において：
鋳型材混合物が、少なくとも一つの耐熱性鋳型材および粘結剤を含有して設けられ、
鋳型材混合物が、鋳型キャビティを具備する基本鋳型に成形され、
少なくとも基本鋳型の鋳型キャビティの表面が、上述のように塗型剤組成物で塗布される。
【００７１】
基本鋳型が、まず、鋳型材混合物から既知の方法にて生産される。混合物を生産するために、耐熱性鋳型材が、粘結剤と混合され、それから、基本鋳型または基本鋳型の一部へと成形される。基本鋳型の成形は、実質的に鋳造鋳型または鋳造鋳型の一部に対応する。しかし、それは、塗型剤を有するいかなる被覆も具備しない。
【００７２】
鋳物産業用の鋳型の生産用に従来的である全ての耐熱性材料は、耐熱性鋳型材として使用できる。適切な耐熱性鋳型材の実施例は、シリカ砂、ジルコン砂、カンラン石砂、アルミニウムケイ砂とクロム鉄鉱砂またはその混合物を含む。シリカ砂が、望ましくは使用される。耐熱性鋳型材は、鋳型材混合物から生産された鋳型が鋳造工程の間に揮発性化合物を逃がすことを可能にさせる十分に高い多孔性を示すように、十分な粒子サイズを有するべきである。耐熱性鋳型材の少なくとも７０重量％、特に望ましくは少なくとも８０重量％は、望ましくは２９０μｍ以下の粒子サイズを有する。耐熱性鋳型材の平均粒子サイズは、望ましくは１００μｍと３５０μｍの間である。例えば、粒子サイズはスクリーン分析により確かめられる。耐熱性鋳型材は、例えば、粘結剤または液体触媒が、ミキサー内で、耐熱性鋳型材の粒子に、効果的に塗布できるように注ぐことが可能な形態で存在する。
【００７３】
一実施の形態によれば、再生された使用済み砂は、耐熱性鋳型材として使用できる。より大きな凝集塊が、使用済み砂から取り除かれ、使用済み砂の粒は随意にバラバラに分離される。機械的または熱的加工の後、使用済み砂は、ちりを払われて、それから、再度使用できる。再生された使用済み砂の酸バランスは、それが再度使用される前に望ましくは検査される。炭酸塩のような砂の中に含有される副産物は、特に熱再生の間に、対応する酸化物に変換され、これらの酸化物は、それから、アルカリ性方法で反応する。粘結剤が使用され、酸による触媒作用で硬化されるならば、触媒として加えられた酸は、この例において、再生された使用済み砂のアルカリ性成分により中性化される。例えば、使用済み砂の機械的な再生の場合に、酸は使用済み砂に残り、これは粘結剤を生産する時に考慮されねばならず、さもないと、例えば、鋳型材混合物の加工時間が、減少させられるだろうからである。
【００７４】
耐熱性鋳型材は、乾いているべきである。耐熱性鋳型材は、特には１重量％より少ない水を含有する。耐熱性鋳型材は、熱の影響下で粘結剤の早熟硬化を防ぐために、暖かくしすぎるべきではない。耐熱性鋳型材は、望ましくは２０〜３５℃の範囲の温度であるべきである。耐熱性鋳型材は、随意に冷やされまたは加熱され得る。
【００７５】
金属鋳造用の鋳造鋳型の生産のために従来的である全ての粘結剤が、粘結剤として使用できる。無機と有機粘結剤の両方が使用できる。例えば、熱的にまたは二酸化炭酸の導入により硬化され得る水ガラスが、無機粘結剤として使用されるだろう。模範的な有機粘結剤は、ポリウレタンノーベークおよびコールドボックス粘結剤、フラン樹脂またはフェノール樹脂に基づく粘結剤あるいはまたエポキシアクリル粘結剤を含む。
【００７６】
ポリウレタン類に基づく粘結剤は、一般的に、フェノール樹脂を含有する第一成分とポリイソシアナートを含有する第二成分の二つの成分で形成される。これら二つの成分は、耐熱性鋳型材と混合され、鋳型材混合物は、突き固め、吹き付け、噴霧または別の方法により鋳型に導入され、コンプレスされ、それから、硬化される。触媒を鋳型材混合物に導入するために用いられた方法に依存して、「ポリウレタンノーベーク法」と「ポリウレタンコールドボックス法」の間で、区別がなされる。
【００７７】
ノーベーク法において、液体触媒、一般的には液体３級アミンが、この混合物が鋳型に導入されて硬化される前に、鋳型材混合物に導入される。鋳型材混合物を生産するために、フェノール樹脂、ポリイソシアナートと硬化触媒が、耐熱性鋳型材と混合される。例えば、それは、耐熱性鋳型材が初めに粘結剤の成分により包まれ、その後に加えられる他の成分のための方法で続けることができる。硬化触媒が、成分のひとつに加えられる。終了して用意された鋳型材混合物は、鋳型材混合物が十分な長期間に塑造的に変形され、鋳型を形成するために加工されることができるように、十分に長い加工時間を有しなければねばならない。重合は、鋳型材混合物が保存容器または供給ラインにおいて硬化しないように、これによりゆっくり生じなければならない。一方、硬化は、鋳造鋳型の生産の間に十分に高い生産量を達成することができるように、あまりに遅く生じてはいけない。例えば、加工時間は、鋳型材混合物の硬化工程を遅くする遅延剤の付加によって影響され得る。例えば、適切な遅延剤はオキシ塩化リンである。
【００７８】
コールドボックス法においては、鋳型材混合物は初めに触媒なしで鋳型に導入される。ガス状の３級アミンは、それから、鋳型材混合物を通して導かれ、随意に不活性キャリアガスと混合され得る。粘結剤は、鋳造鋳型の生産の間に、高い生産量が達成されるように、ガス状の触媒との接触時に、非常に急速に結合する。
【００７９】
ポリウレタン類に基づく粘結剤システムは、ポリイソシアナート成分と同様にポリオル成分を含有し、この例において、既知の成分に戻ることが可能である。
【００８０】
粘結剤のポリイソシアナート成分は、脂肪族、環状脂肪族または芳香族イソシアナートを具備するだろう。ポリイソシアナートは、特に、分子あたり少なくとも２個のイソシアナート基、特には２〜５個のイソシアナート基を含有する。望ましい特性に依存して、イソシアナート類の混合物が採用される。使用されるイソシアナート類は、モノマー、オリゴマーおよび高分子の混合物から成るであろうし、従って、以下ポリイソシアナート類と呼ばれる。
【００８１】
鋳物産業用の鋳型材混合物用のポリウレタン粘結剤において従来的である、あらゆるポリイソシアナートがポリイソシアナート成分として採用できる。適切なポリイソシアナート類は、脂肪族ポリイソシアナート類、例えば、ヘキサメチレンジイソシアナート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアナートのような脂環型ポリイソシアナート類とそのジメチル誘導体を含む。適切な芳香族ポリイソシアナート類の実施例は、トルエン−２，４−ジイソシアナート、トルエン−２，６−ジイソシアナート、１，５−ナフタリンジイソシアナート、キシレンジイソシアナートとそのメチル誘導体、ジフニールメタン-４，４’-ジイソシアナートおよびポリメチレンポリフェノールポリイソシアナートを含む。
【００８２】
原則的に、全ての従来のポリイソシアナート類は、架橋された高分子構造の形を有するフェノール樹脂と反応するが、芳香族ポリイソシアナート類が望ましくは採用され、特に望ましくは、ジフェニールメタン-４，４’-ジイソシアナート、その異性体とより高級な同族体の商業的に利用可能な混合物のようなポリメチレンポリフェノールポリイソシアナートである。
【００８３】
ポリイソシアナート類は、不活性のまたは反応性の溶剤に、固体にておよび溶解の両方で採用できる。反応性の溶剤は、粘結剤の設定の間に粘結剤の骨格に組み込まれるように反応性基を具備する溶剤であることが理解される。ポリイソシアナート類は、望ましくは、溶液のより低い粘度によって粘結剤の薄膜で耐熱性鋳型材の粒子をより良く包み込むために希釈形態にて採用される。
【００８４】
有機溶剤類におけるポリイソシアナート類またはそれらの溶液は、通常ポリオル成分の重量に基づく１０〜５００重量％の範囲内にて、ポリオル成分を硬化するのに十分な濃度にて採用される。同じ原則に基づく２０〜３００重量％が、望ましくは採用される。液体ポリイソシアナート類は非希釈形態にて採用でき、一方、固形あるいは粘性ポリイソシアナート類は有機溶剤類に溶解される。イソシアナート成分の８０重量％まで、特には６０重量％まで、および、特に望ましくは４０重量％までが、溶剤類から成るだろう。
【００８５】
ポリイソシアナートは、望ましくは、イソシアナート基の数がポリオル成分の自由ヒドロキシ基の数に基づく８０〜１２０％であるそのような量にて採用される。
【００８６】
ポリウレタン粘結剤にて使用された全てのポリオルスは、ポリオル成分として採用できる。ポリオル成分は、硬化の間に粘結剤を架橋し、それにより硬化鋳型のより強い強度を達成するために、ポリイソシアナート成分のイソシアナート基と反応できる少なくとも２個のヒドロキシ基を含有する。
【００８７】
金属の触媒量の存在下で、１８０℃までの温度で液相にて、アルデヒド類、望ましくはホルムアルデヒドとのフェノール類の濃縮により得られるフェノール樹脂が、ポリオルスとして使用される。このタイプのフェノール樹脂を生産する方法は広く知られる。
【００８８】
ポリオル成分は、望ましくは、耐熱性鋳型材に渡って粘結剤の均質の散布を達成可能にさせるように液体状態または有機溶剤類に溶解されて採用される。ポリオル成分は、水を有するイソシアナート成分の反応が望ましくない副反応であるので、望ましくは、無水形態にて使用される。これに関連して、無-水または無水は、望ましくは５重量％より少なく、望ましくは２重量％より少ないポリオル成分の水含有を意味する。
【００８９】
「フェノール樹脂」は、フェノール、フェノール誘導体、ビスフェノール類およびアルデヒドを有するより高いフェノール濃縮生成物の反応生成物であることが理解される。フェノール樹脂の組成は、具体的には選択された出発材料、出発材料と反応条件の割合に依存する。例えば、触媒のタイプと反応時間と反応温度は、このようにして、溶剤類と他の物質の存在と同様に重要な役割をはたす。
【００９０】
フェノール樹脂は、異なる化合物の混合物として典型的に存在し、非常に異なる比率にてフェノール類、ビスフェノール、および／または、アルデヒドのような付加生成物、濃縮生成物および非反応出発化合物を含有するだろう。
【００９１】
「付加生成物」は、有機成分が少なくとも一つの水素を事前に非置換されたフェノールまたは濃縮生成物上で置換する反応生成物を意味することが理解される。「濃縮生成物」は、２以上のフェノール環を有する反応生成物を意味することが理解される。
【００９２】
フェノール樹脂は、アルデヒド類に対するフェノール類の濃縮反応として生産され、抽出物の量的割合に依存して、使用される反応条件と触媒は２つの製品分類：ノバラックとリゾル：に分けることが出来る：
【００９３】
ノバラックは、略５００〜５，０００グラム／モルの範囲の分子重量を有する可溶性、溶融性、非自硬化および保存-安定オリゴマーである。それらは、酸触媒の存在において１：＞１のモル比におけるアルデヒド類とフェノール類の濃縮の間に形成される。ノバラックは、フェニルコアがメチレン架橋を介して連結されるメチルロール-基-自由フェノール樹脂である。それらは、ホルムアルデヒド-剥離剤、望ましくはヘキサメチレンテトラアミンのような硬化剤の添加後、架橋を有する温度上昇で硬化され得る。
【００９４】
リゾルは、メチレンとメチレンエーテル架橋を介して連結され、随意に、触媒、例えば、アルカリ性触媒の存在下で、１：１＜１のモル比にてアルデヒド類とフェノール類を反応させることにより得られるヒドロキシメチルフェノール類の混合物である。それらは、１０，０００グラム／モル以下の分子量を有する。
【００９５】
ポリオル成分として特に適切であるフェノール樹脂は、「o‐o’」または「高オルト」ノボラックまたはベンジルエーテル樹脂の名前の下で知られる。それらは、適切な触媒の使用で弱酸媒体内にてアルデヒド類に対するフェノール類の濃縮により得られる。
【００９６】
ベンジルエーテル樹脂を生産するための適切な触媒は、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｂ、ＣａとＢａのような２価イオンの金属塩を含む。酢酸亜鉛が、望ましくは使用される。使用される量は、クリティカルでない。典型的な金属触媒の量は、フェノールとアルデヒドの総量に基づく０．０２〜０．３重量％、望ましくは０．０２〜０．１５重量％である。
【００９７】
従来的に使用される全てのフェノール類は、フェノール樹脂の生産に適切である。置換フェノール類またはその混合物は、非置換フェノール類に加えて採用される。フェノール化合物は、重合可能にするために、両オルト位置において置換されないかあるいは１個のオルト位置とパラ位置において置換されないかのいずれかである。残留する環の炭素原子は置換できる。置換基の選択は、もし、置換基が有害な方法においてフェノールまたはアルデヒドの重合に影響しないならば、特に限定されない。置換フェノール類の実施例は、アルキル-置換フェノール類、アルコキシ-置換フェノール類およびアリールオキシ-置換フェノール類を含む。
【００９８】
例えば、上述の置換基は１〜２６、望ましくは１〜１５の炭素原子を有する。適切なフェノール類の実施例は、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、３，５-キシレン、３，４-キシレン、３，４，５-トリメチルフェノール、３-エチルフェノール、３，５-ジエチルフェノール、p-ブチルフェノール、３，５-ジブチルフェノール、p-アミルフェノール、シクロヘキシルフェノール、p-オクチルフェノール、p-ノニルフェノール、３，５-ジシクロヘキシルフェノール、p-クロチルフェノール、p-フェニルフェノール、３，５-ジメトキシフェノールおよびp-フェノキシフェノールを含む。
【００９９】
フェノールそれ自身が特に望ましい。ビスフェノールＡのようなより高濃縮なフェノール類が、また、適切である。また、１より多いフェノールヒドロキシ基を有する多価フェノール類が、また、適切である。望ましい多価フェノール類は、２〜４のフェノールヒドロキシ基を含む。適切な多価フェノール類の特別な実施例は、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン、ピロガロール、フルオログリシン、２，５-ジメチルレゾルシン、４，５-ジメチルレゾルシン、５-メチルレゾルシンまたは５-エチルレゾルシンを含む。
【０１００】
異なる１価と多価の混合物、および／または、置換および／または濃縮フェノール成分がポリオル成分の生産用に使用できる。
【０１０１】
一実施の形態におけるフェノール類の一般式I：
【化１】
0005701751.tif 000002
【０１０２】
式Iは、
フェノール樹脂成分を生産するために使用され、この式においては、Ａ、ＢとＣは互いに独立して、水素原子、例えば、１〜２６個、望ましくは１〜１５個の炭素原子を含有するであろう分岐状または線状のアルキルラジカル、例えば、１〜２６個、望ましくは１〜１５個の炭素原子を含有するであろう分岐状または線状のアルコキシラジカル、例えば、１〜２６個、望ましくは１〜１５個の炭素原子を含有するであろう分岐状または線状のアルケンオキシラジカル、または、アリールまたはアルキルアリールラジカル、例えば、ビスフェニール類から選択される。
【０１０３】
アルデヒドの式：
Ｒ‐ＣＨＯ，
この式においては、Ｒは水素原子、または、望ましくは１〜８個、特に望ましくは１〜３個の炭素原子を有する炭素原子ラジカルであり、フェノール樹脂成分の生産用に適切である。特別な実施例は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、フルフリルアルデヒドとベンゾアルデヒドを含む。ホルムアルデヒドが、その水性形態にてか、パラ-ホルムアルデヒドまたはトリオキサンとしてかのいずれかで、特に望ましく使用される。
【０１０４】
フェノール成分のモル数に基づくアルデヒドの少なくとも等価のモル数が、フェノール樹脂を得るために使用されるべきである。フェノールへのアルデヒドのモル比は、望ましくは１：１．０〜２．５：１、特に望ましくは１．１：１〜２．２：１、特に望ましくは１．２：１〜２．０：１である。
【０１０５】
フェノール成分は、当業者に知られた方法により生産される。フェノールとアルデヒドは、望ましくは１３０℃より低い温度で２価の金属イオンの存在において実質的に無水条件にて変換される。生産された水は蒸留除去される。適切な添加溶剤、例えば、トルエンまたはキシレンは、反応混合物に添加でき、あるいは、蒸留が減圧力で行なわれる。
【０１０６】
フェノール成分は、望ましくは、鋳型材混合物の粘結剤用のベンジルエーテル樹脂を形成するために、アルデヒドと反応される。アルコキシ-変性フェノール樹脂を形成するための一級または二級脂肪族アルコールとの反応は、また、１-ステップまたは２-ステップ法にて可能である（ＥＰ−Ｂ−０１７７８７１およびＥＰ１１３７５００）。１-ステップ法においては、フェノール、アルデヒドとアルコールが適切な触媒の存在にて反応される。２-ステップ法においては、非変性樹脂が、まず、生産され、それが、それから、アルコールと反応される。アルコキシ-変性フェノール樹脂を使用する時は、モル比に制限はないが、アルコール成分は、望ましくは、ヒドロキシメチル基の２５％より少ないがエーテル化されるように、０．２５より少ないアルコール：フェノールのモル比にて使用される。適切なアルコール類は、ヒドロキシ基と１〜１０個の炭素原子を有する一級と二級脂肪族アルコール類を含む。適切な一級と二級アルコール類の実施例は、メタノール、エタノール、プロパノール、n-ブタノールとn-ヘキサノールを含む。メタノールとｎ−ブタノールが特に望ましい。
【０１０７】
フェノール樹脂は、望ましくは、ポリイソシアナート成分との架橋が可能であるように選ばれる。少なくとも２個のヒドロキシ基を有する分子を具備するフェノール樹脂は、ネットワークの構成に対して特に適切である。粘結剤システムのフェノール樹脂成分またはイソシアナート成分は、望ましくは、有機溶剤類または有機溶剤類の組み合わせ内の溶液として採用される。溶剤類は、十分に低い粘性状態にて粘結剤の成分を保つために必要だろう。これは、とりわけ、耐熱性鋳型材の均一な架橋とその注入能力を得るために必要である。
【０１０８】
鋳造技術用のこのタイプの粘結剤システムにて従来的に使用される全ての溶剤類が、ポリウレタン類に基づく粘結剤システムのポリイソシアナートまたはポリオル成分用の溶剤類として採用できる。例えば、酸素の豊富な、極性有機溶剤類が溶剤類として適切である。とりわけ、ジカルボン酸エステル、グリコールエーテルエステル、グリコール-ジエステル、グリコールジエーテル、環状ケトン類、環状エステル類または環状炭酸塩が適切である。ジカルボン酸エステル類、環状ケトン類および環状炭酸塩が望ましくは使用される。ジカルボン酸エステル類は、式ＲａＯＯＣ‐Ｒｂ‐ＣＯＯＲａを有し、そこでは、ラジカルＲａは、それぞれ、互いに独立して、１〜１２個、望ましくは１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、Ｒｂはアルキレン基、すなわち、１〜１２個、望ましくは１〜６個の炭素原子を有する２価のアルキル基である。Ｒｂは、また、1より多い炭素‐炭素二重結合を具備するだろう。実施例は、例えば、Ｉｎｖｉｓｔａ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓ．a．ｒ．ｌ．，Ｇｅｎｆ、スイス国から「二塩基エステル」（ＤＢＥ）の名前の下で取得可能である、４〜１０個の炭素原子を有するカルボン酸のジメチルエステル類を含む。グリコールエーテルエステル類は、式Ｒｃ−Ｏ−Ｒｄ−ＯＯＣＲｅの化合物であり、そこでは、Ｒcは１〜４個の炭素原子を有するアルキル基であり、Ｒｄはエチレン基、プロピレン基またはオリゴマーエチレン酸化物または酸化プロピレンであり、Ｒｅは１〜３個の炭素原子を有するアルキル基である。例えば、ブチルジコールアセテートのジコールエーテルアセテート類が望ましい。ジコールジエステル類は、対応的に一般式ＲｅＣＯＯ−ＲｄＯＯＣＲｅを有し、そこでは、ＲｄとＲｅは上に定義される如くであり、ラジカルＲｅはそれぞれ互いに独立して選択される。例えば、プロピレングリコールジアセテートのジコールジアセテート類が望ましい。ジコールジエーテル類は、式Ｒｃ−Ｏ−Ｒｄ−Ｏ−Ｒｃにより特徴付けることができ、そこでは、ＲｃとＲｄは上記で定義される如くであり、ラジカルＲｃはそれぞれ互いに独立して選択される。適切なグリコールジエーテルは、例えば、ジプロピレングリコールジメチールエステルである。環状ケトン類、環状エステル類と４〜５個の炭素原子を有する環状炭酸塩が、また、適切である。例えば、適切な環状炭酸塩は、プロピレン炭酸塩である。アルキルとアルキレン基は、それぞれ分岐状または線状だろう。
【０１０９】
粘結剤システムにおける溶剤の割合は、望ましくは、あまり高くないように選択される、なぜなら、鋳型材混合物から生産された鋳型の生産および塗布の間に、溶剤が蒸発し、従って、鋳造の間に、例えば、迷惑な悪臭または煙の発生に導く可能性があるからである。粘結剤システムにおける溶剤の割合は、望ましくは、５０重量％より少なく、特に望ましくは４０重量％より少なく、特に望ましくは３５重量％より少なく選択される。
【０１１０】
上述のように、鋳型を生産するために、粘結剤は、まず、鋳型材混合物を形成するため耐熱性鋳型材と混合される。もし、鋳型がＰＵノーベーク法により生産されれば、適切な触媒が、鋳型材混合物にすでに加えられているだろう。液体アミン類が、望ましくは、鋳型材混合物に加えられる。これらのアミン類は、望ましくは、４〜１１のｐＫｂ値を有する。適切な触媒の実施例は、４‐アルキルピリダインを含み、そこでは、アルキル基は、１〜４個の炭素原子、イソキノリン、フェニールピリダインのようなアクリルピリダイン、ピリダイン、アクリライン、２‐メトキシピリダイン、ピリダジン、３‐クロロピリダイン、キノリン、ｎ−メチルイミダゾール、４，４’‐ジピリダイン、フェニールプロピルピリダイン、１‐メチルベンゾイミダゾール、１，４‐チアジン、Ｎ，Ｎ‐ジメチルベンジルアミン、トリエチルアミン、トリベンジルアミン、Ｎ，Ｎ‐ジメチル‐１，３‐プロパンジアミン、Ｎ，Ｎ‐ジメチルエタノールアミンおよびトリエタノールアミンを具備する。触媒は、随意に不活性の溶剤、例えば、２，２，４‐トリメチル‐１，３‐ペンタジオル‐ジイソ酪酸、または脂肪酸エステルで希釈されるだろう。加えられた触媒の量は、ポリオル成分の重量に基づく０．１〜１５重量％の範囲内に選択される。
【０１１１】
鋳型材混合物は、それから、従来の手段を使用する鋳型に導入され、そこでコンプレスされる。鋳型材混合物は、それから、鋳型を形成するために硬化される。鋳型は、望ましくは、硬化の間にその外形を維持すべきである。
【０１１２】
硬化工程がＰＵコールドボックス法により行われれば、ガス状の触媒が、成形された鋳型材混合物を介して導かれる。コールドボックス法の分野における従来の触媒が、触媒として使用できる。アミン類が、特に望ましくは、触媒として使用され、特に、望ましくは、それらのガス状質にてまたは煙霧質として、ジメチルエチルアミン、ジメチル-n-プロピルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、ジメチル-n-ブチルアミン、トリエチルアミンおよびトリメチルアミンが使用される。
【０１１３】
さらに望ましい実施の形態によれば、フラン樹脂またはフェノール樹脂が、粘結剤として採用され、鋳型材混合物は、強酸による触媒作用を用いて「フランノーベーク」法により硬化される。
【０１１４】
フランとフェノール樹脂は、鋳造の間に非常に良好な分解特性を示す。フランまたはフェノール樹脂は、液体金属の熱の影響下で分解し、鋳造鋳型の強度が失われる。鋳造工程の後、中子は、従って、鋳造部品の事前振動の後随意に、キャビティから非常に容易に出し得る。
【０１１５】
「フランノーベーク粘結剤」における第一の成分として含有される反応性のフラン樹脂は、主成分としてフルフリルアルコールを具備する。フルフリルアルコールは、酸触媒の下でそれ自身と反応でき、高分子を形成する。純粋なフルフリルアルコールは、一般的にフランノーベーク粘結剤の生産用には使用されないが、代わりに樹脂内で重合されるさらなる化合物がフルフリルアルコールに加えられる。このタイプの化合物の実施例は、ホルムアルデヒドまたはフルフラールのようなアルデヒド類、アセトンのようなケトン類、フェノール類、尿素、あるいはまた、砂糖アルコール類のような他のポリオルス類またはエチレングリコールを含む。樹脂の特性、例えば、その弾性に影響を与えるその上さらなる成分が、樹脂に添加できる。例えば、メラミンが、自由ホルムアルデヒドを結合するために添加され得る。
【０１１６】
フランノーベーク粘結剤は、通常、酸の条件において、例えば、尿素、ホルムアルデヒドおよびフルフリルアルコールから、まず、フルフリル-含有前濃縮物を生産することにより形成される。反応条件は、フルフリルアルコールのほんのわずかな重合が起きるように選択される。これらの前濃縮物は、それから、フルフリルアルコールで希釈される。リゾルは、また、フランノーベーク粘結剤を生産するために使用できる。リゾルは、フェノールとホルムアルデヒドの混合物の重合により生産される。これらのリゾルは、それから、フルフリルアルコールで希釈される。
【０１１７】
フランノーベーク粘結剤の第二成分は、酸を形成する。一方では、この酸は、耐熱性鋳型材に含有されるアルカリ性成分を中性化し、他方では、反応性のフラン樹脂の架橋に触媒作用する。
【０１１８】
芳香族スルホン酸が、および、いくつかの特別な場合においては、リン酸または硫酸も、通常、酸として使用され。リン酸は、濃縮された形態、すなわち、７５％より大きい濃縮度にて使用される。しかし、それは、尿素の比較的高い割合を有するフラン樹脂の触媒硬化に適応されるだけである。このタイプの樹脂の水素含有量は、２．０重量％より多い。硫酸が、硬化工程用の出発剤として比較的強酸として、弱酸のフラン樹脂に添加され得る。しかし、硫黄化合物の典型である匂いが、鋳造の間に展開する。また、硫黄は、鋳造材料により吸収されるかもしれないし、その特性に影響を与えるであろうリスクがある。芳香族スルホン酸は、通常は触媒として採用される。上記全てのトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸およびベンゼンスルホン酸は、それらの良好な有用性とそれらの高い酸強度のおかげで使用される。
【０１１９】
酸-触媒反応の硬化性ノーベーク粘結剤の２番目の最大のグループとして、フェノール樹脂は反応性樹脂成分としてリゾル、すなわち、ホルムアルデヒドの過剰で生産されるフェノール樹脂を含有する。フェノール樹脂は、フラン樹脂に比較して相当に低い反応性を示し、触媒として強いスルホン酸を必要とする。フェノール樹脂は、比較的高い粘度を示し、それは樹脂のより長期間の保存の間に増加する。砂粒子の表面に均一に粘結剤を塗布できるために砂は加熱されなければならないように、粘度は特に２０℃より下の温度で急激に増加する。一旦フェノールノーベーク粘結剤が、耐熱性鋳型材に塗布されると、鋳型材混合物は、鋳型材混合物から生産される鋳造鋳型の強度における劣化に導くであろう早熟硬化起因する、鋳型材混合物の品質の劣化に対処すべきでないように、可能な限り完全に加工されるべきである。フェノールノーベーク粘結剤を使用する時、鋳型材混合物の流性は、一般的に乏しい。鋳造鋳型を生産する時、鋳型材混合物は、従って、鋳造鋳型の高いレベルの強度を達成するために注意深くコンプレスされなければならない。
【０１２０】
鋳型材混合物は、１５〜３５℃の範囲にて生産し、加工すべきである。極端に低い温度では、鋳型材混合物は、フェノールノーベーク樹脂の高い粘度に起因して容易に加工できない。３５℃より上の温度で、加工時間は粘結剤の早熟硬化により短縮される。
【０１２１】
鋳造の後、フェノールノーベーク粘結剤に基づく鋳型材混合物は、また、再加工され、そして、機械的か熱的な、または、機械的と熱的を組み合わせた方法が場合によりこの例にても使用される。
【０１２２】
酸が、注ぐことができる耐熱性材料に適用され、酸被覆の耐熱性鋳型材が得られる。酸は、従来の方法を使用して、例えば、耐熱性鋳型材に酸を噴霧することにより耐熱性鋳型材に適用される。酸の量は、望ましくは、粘結剤の量に基づく５〜４５重量％の範囲内に、特に望ましくは２０〜３０重量％の範囲内に選択され、すなわち、使用されるであろう溶剤の考慮なしで、純粋な酸として決定される。もし酸がすでに液体の形態で存在していなく、薄膜の形にて耐熱性鋳型材の粒子に渡って散布される十分に低い粘度を有するならば、酸は適切な溶剤に溶解される。模範的な溶剤類は、水かアルコール類、または、水の混合物とアルコールを含む。しかし、特に水を使用する時に、溶液は、粘結剤または鋳型材混合物に導入された水の量を最小限に保つように、可能な限り濃縮して生産される。混合物は、粒子に渡って酸の均質な散布を提供するために、耐熱性鋳型材と酸から完全に同質化される。
【０１２３】
酸により硬化できる粘結剤は、それから、酸で被覆された耐熱性鋳型材に塗布される。粘結剤の量は、望ましくは、耐熱性鋳型材に基づく０．２５〜５重量％の範囲内に、特に望ましくは、１〜３重量％の範囲内に選択され、樹脂成分として決定される。酸により硬化できる全ての粘結剤、特に、鋳物産業用の鋳型材混合物の生産のためにすでに従来的である酸により硬化できるそれらの粘結剤は、酸により硬化できる粘結剤として使用できる。架橋可能な樹脂に加えて、粘結剤は、また、さらなる従来の成分、例えば、粘度または架橋可能な樹脂の一部を置き換える伸長剤を調整するための溶剤類を含有するだろう。
【０１２４】
粘結剤は、酸で被覆された耐熱性鋳型材に塗布され、動くことにより、混合物は薄膜の形にて耐熱性鋳型材の粒子に渡って散布される。
【０１２５】
粘結剤と酸の量は、一方では、鋳造鋳型の十分な強度を達成し、他方では、鋳型材混合物の十分な加工時間を達成するように選択される。例えば、５〜４５分の範囲の加工時間が適切である。
【０１２６】
粘結剤で被覆された耐熱性鋳型材は、それから、鋳型を形成するために従来の方法により成形される。この目的のために、鋳型材混合物は、適切な鋳型に導入され、そこで、コンプレスできる。得られた鋳型は、それから、硬化のために放置される。
【０１２７】
フランノーベーク粘結剤システムにてすでに使用されたような全てのフラン樹脂が、フランノーベーク粘結剤として使用できる。
【０１２８】
技術的フランノーベーク粘結剤にて採用されたフラン樹脂は、通常、前濃縮物、または、さらなるモノマーまたは前濃縮物を有するフラン樹脂の混合物である。フランノーベーク粘結剤に含有される前濃縮物は、実際に広く知られた方法にて生産される。
【０１２９】
望ましい実施の形態によれば、フルフリルアルコールは、尿素および／またはホルムアルデヒドまたは尿素／ホルムアルデヒド前濃縮物と組み合わせて採用される。ホルムアルデヒドは、モノマーの形にて、例えば、フォルマリン溶液の形およびトリオキサンまたはパラホルムアルデヒドのようにその高分子の形の両方で採用できる。他のアルデヒド類あるいはまたケトン類は、ホルムアルデヒドに加えて、または、その代わりとして使用できる。適切なアルデヒド類の実施例は、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド、シンナムアルデヒド、グリオキサールおよび（これらアルデヒドの混合物を含む。ホルムアルデヒドが望ましく、望ましくは、パラホルムアルデヒドの形で採用される。
【０１３０】
十分に高い反応性を示す全てのケトン類が、ケトン成分として使用できる。模範的なケトン類は、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトンとアセトンを含み、望ましくは、アセトンが使用される。
【０１３１】
名付けられたアルデヒド類とケトン類は、個別の化合物、あるいはまた、互いに混合されたものとして採用できる。
【０１３２】
フルフリルアルコールに対するアルデヒドのモル比、特にホルムアルデヒドまたはケトンのモル比は広範囲の中で選択されるだろう。フラン樹脂を生産する時、特には０．４〜４モルのフルフリルアルコール、望ましくは０．５〜２モルのフルフリルアルコールが、アルデヒドのモルあたり量として使用できる。
【０１３３】
フルフリルアルコール、ホルムアルデヒドと尿素は、前濃縮物を生産するために沸点まで過熱でき、例えば、４．５より大きいｐＨ値の調整後、水が連続的に反応混合物から蒸留除去される。反応時間は数時間であり得て、例えば、２時間である。これらの反応条件において、実際的には、フルフリルアルコールの重合はない。しかし、フルフリルアルコールは、ホルムアルデヒドと尿素と一緒に樹脂内に濃縮される。
【０１３４】
交互法によれば、フルフリルアルコール、ホルムアルデヒドと尿素は、４．５より相当に低いｐＨ値、例えば、ｐＨ２．０で加熱の下で反応され、濃縮工程の間に生産された水は場合により減圧力で蒸留除去される。反応生成物は、比較的高い粘度を示し、望ましい粘度に到るまで粘結剤の生産のためにフルフリルアルコールで希釈される。
【０１３５】
これらの生産方法の組み合わせも同様に実施できる。
【０１３６】
フェノールを前濃縮物に導入することも可能である。この目的のために、フェノールは、まず、リゾル樹脂を形成するためにアルカリ性条件にてホルムアルデヒドと反応されるだろう。このリゾルは、それから、フルフリルアルコールまたはフラン‐基‐含有樹脂と反応、または、混合される。例えば、このタイプのフラン‐基‐含有樹脂は、上述の方法により得られる。より高級なフェノール類は、また、前濃縮物、例えば、レゾルシン、クレゾール、あるいはまた、ビスフェノールＡの生産のために使用できる。粘結剤におけるフェノールまたはより高級なフェノール類の割合は、特には４５重量％まで、望ましくは２０重量％まで、特に望ましくは１０重量％までの範囲内に選択される。一実施の形態によれば、フェノールまたはより高級なフェノール類の割合は、２重量％より多く、さらなる実施の形態によれば４重量％より多く選択できる。
【０１３７】
またさらに、粘結剤の生産のためにフルフリルアルコールと混合されるアルデヒド類とケトン類の濃縮物を使用することが可能である。このタイプの濃縮物は、アルカリ性条件にてアルデヒド類とケトン類を反応させることにより生産できる。特にパラホルムアルデヒドの形でのホルムムアルデヒドが、アルデヒドとして望ましくは使用される。アセトンが、望ましくはケトンとして採用される。他のアルデヒド類またはケトン類が、また、使用され得る。ケトンに対するアルデヒドの相対モル比は、望ましくは７：１〜１：１、望ましくは１．２：１〜３．０：１の範囲内で選択される。濃縮は、望ましくは８〜１１．５、望ましくは９〜１１の範囲のｐＨ値で、アルカリ性条件で行われる。例えば、適切なベースは炭酸塩である。
【０１３８】
フランノーベーク粘結剤に含有されるフルフリルアルコールの量は、一方では、価格理由のために、割合を最小に保つ努力により決定される。他方では、鋳造鋳型の強度は、フルフリルアルコールの高い割合により改善される。しかし、作業をするのが難しい非常にもろい鋳造鋳型は、粘結剤内のフルフリルアルコールの非常に高い割合にて生産される。粘結剤内のフルフリルアルコールの割合は、特には３０〜９５重量％、望ましくは５０〜９０重量％、特に望ましくは６０〜８５重量％の範囲内に選択される。粘結剤内の尿素、および／または、ホルムアルデヒドの割合は、特には２〜７０重量％、望ましくは５〜４５重量％、特に望ましくは１５〜３０重量％の範囲内に選択される。前記割合は、粘結剤に含有されるこれらの化合物の非結合割合および樹脂内にて結合する割合の両方を含有する。
【０１３９】
エチレングリコールまたは同様の脂肪族ポリオルス、例えば、伸長剤として作用し、いくらかのフルフリルアルコールを置き換えるソルビトールのような砂糖アルコール類のような、さらなる添加物がフラン樹脂に添加され得る。もし、多すぎるこれらの伸長剤が添加されれば、これは、最悪の場合シナリオにおいて、鋳造鋳型の強度の減少と反応性の減少へと導くだろう。粘結剤におけるこの伸長剤の割合は、このようにして、特には２５重量％より少なく、望ましくは１５重量％より少なく、特に望ましくは１０重量％より少なく選択される。鋳造鋳型の強度への相当な影響に対処する必要がなくて、コストセーブするために、伸長剤の割合は一実施の形態によれば５重量％より多く選択される。
【０１４０】
フランノーベーク粘結剤は、また、水を含有できる。しかし、水は鋳型材混合物の硬化工程を遅くし、硬化の間に反応生成物として生産されるので、水の割合は望ましくは最小であるように選択される。粘結剤中の水の割合は、特には２０重量％より少なく、望ましくは１５重量％より少ない。経済的観点から、５重量％より多い水の量が、粘結剤内にて許容でされ得る。
【０１４１】
本発明による方法においては、リゾルがフェノール樹脂として使用される。リゾルは、メチレンとメチレンエーテル架橋を介して連結されるヒドロキシメチルフェノール類の混合物であり、随意に触媒、例えば、アルカリ性触媒の存在にて、モル比１：＜１にてアルデヒド類とフェノール類を反応させることにより取得可能である。それらは、１０，０００グラム／モル以下の分子量Ｍｗを有する。
【０１４２】
従来的に使用される全てのフェノール類が、フェノール樹脂類の生産用に適切であり、フェノールが特に望ましい。ホルムアルデヒドは、望ましくは、特にパラホルムアルデヒドの形でアルデヒド成分として、採用される。フェノール類とアルデヒド類のいずれも、すでにポリウレタン粘結剤に関連して記述されてきた。関係のある文節に参照されている。
【０１４３】
粘結剤は、さらに従来の添加物、例えば、結合剤としてシラン類を含有するだろう。適切なシラン類の実施例は、アミノシラン類、エポキシシラン類、メルカプトシラン類、ヒドロキシシラン類およびγ−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β-（３，４-エポキシシクロヘキシル）トリメトキシシランとＮ−β−（アミノエチル）-γ−アミノプロピルトリメトキシシランのようなウレイドシラン類を含む。
【０１４４】
このタイプのシランが使用されれば、それは０．１〜３重量％、望ましくは０．１〜１重量％の量で粘結剤に加えられる。
【０１４５】
粘結剤は、また、その上さらに従来の成分、例えば、活性剤または可塑剤を含有できる。
【０１４６】
鋳型材混合物は、また、耐熱性鋳型材、粘結剤と随意の触媒に加えてその上さらに従来の構成要素を含有できる。模範的なさらなる構成要素は、酸化鉄、粉砕亜麻繊維、木粉微粒子、粉砕石炭または粘土を含む。
【０１４７】
鋳型材混合物は、それから、従来の方法を使用する基本鋳型または基本鋳型の一部を形成するために成形され、随意に硬化される。基本鋳型は、それから、完全にまたは一部分において組み立てられ、基本鋳型に設けられた鋳型キャビティは、上述の塗型剤組成物で完全にまたは部分に渡るいずれかにて被覆できる。従来の方法がこのために使用され得る。例えば、塗型剤組成物は、デッピング法、フローコーティング、ペインティングによりまたは噴霧により塗布され得る。
【０１４８】
デッピング法が塗布方法として使用されれば、その時は、鋳型キャビティが随意に基本被覆で被覆された鋳造鋳型は、本発明による即使用可塗型剤組成物で満たした容器に略２秒〜２分間浸けられる。鋳造鋳型は、それから、塗型剤組成物から取り除かれ、過剰の塗型剤組成物が鋳造鋳型から排出される。デッピング後に排出する過剰の塗型剤組成物のために取られる時間は、使用された塗型剤組成物の流出挙動に依存する。
【０１４９】
塗布方法として噴霧法が使用されれば、その時は、商業的に利用可能な圧力容器噴霧装置が使用される。この例では、圧力容器は希釈された状態の塗型剤組成物で満たされる。塗型剤は、設定される過度の圧力を介して噴霧銃に押し込むことができ、それから、独立して調整できる噴霧器の助けで噴霧される。噴霧の間の条件は、塗型剤組成物と噴霧器に対する圧力が、それが鋳型または中子に接触する時に噴霧された塗型剤組成物がまだ濡れているが、均一に塗布されるように、銃で調整されるように、望ましくは、選択される。
【０１５０】
塗型剤に含有されるキャリア液は、それから、乾燥塗型剤層が得られるように蒸発される。全ての従来の乾燥法が乾燥方法として使用でき、例えば、露天での乾燥、除湿空気での乾燥、マイクロウェーブまたは赤外放射での乾燥、対流オーブンや類似の方法での乾燥が使用できる。
【０１５１】
本発明の望ましい実施の形態において、被覆された鋳造鋳型は、対流オーブンにて、１００〜２５０℃で、望ましくは１２０〜１８０℃で乾燥される。アルコール塗型剤を使用する時、本発明による塗型剤組成物は、望ましくはアルコールまたはアルコール混合物を焼却することにより乾燥される。この例において、被覆された鋳造鋳型は燃焼熱により余計に加熱される。さらに望ましい実施の形態では、被覆された鋳造鋳型は更なる処理なしで露天にて乾燥される。
【０１５２】
適当な硬化可能粘結剤が塗型剤組成物に含有されていれば、塗型剤層は、それから、随意に、例えば、ＵＶ放射での照射により、硬化され得る。
【０１５３】
塗型剤は、個別の層の形、あるいはまた、複数の積重ねられた層の形にて塗布されるだろう。個別の層は同じか、または、異なる組成のものだろう。例えば、基礎被覆は、まず、本発明による金属添加物を含有しない商業的に利用可能な塗型剤から生産されるだろう。例えば、水塗型剤、あるいはまた、アルコール塗型剤が、基礎被覆として使用されるだろう。しかし、全ての層が本発明による塗型剤組成物から生産されることも可能である。液体金属と後に接触の状態になるであろう層は、しかし、常に本発明による塗型剤から生産される。複数の層が塗布されれば、各個別層は、塗布後に、完全かまたは部分的のいずれかで乾燥することができる。
【０１５４】
塗型剤組成物から生産される被覆は、特には少なくとも０．１ｍｍ、望ましくは少なくとも０．２ｍｍ、特に望ましくは少なくとも０．５５ｍｍの乾燥層厚を具備する。一実施の形態によれば、被覆の厚みは１．５ｍｍより薄く選択される。この例において、乾燥層厚は、実質的に完全に溶剤成分を取り除くことにより、および、随意のその後の硬化により、塗型剤組成物を乾燥することによって得られる乾燥した被覆の層厚である。基礎被覆および上面被覆の乾燥層厚は、特に、ウエット用膜厚計での測定により確かめられる。
【０１５５】
鋳造鋳型は、それから、随意に完全に組み立てられる。
【０１５６】
本発明は、さらに鋳造部品を生産する上述の鋳造鋳型の使用に関する。
【０１５７】
この目的のために、鋳造鋳型がまず設けられる。これは、耐熱性材料、例えば、シリカ砂および上述のような粘結剤から生産された消失鋳型、あるいはまた、鋳型キャビティが上述の塗型剤組成物で裏打ちされるパイプ、ベアリングまたはスリーブを生産するために従来的に使用されるような永久鋳型だろう。鋳造鋳型は、液体金属と接触の状態になり、少なくともそれらの表面上に、被覆が液体金属を鋳造鋳型から遮断し、鋳造部品の表面の性質に良い影響を及ぼし得る保護被覆を具備する。液体金属、特には鉄または鉄合金は、ここで、用意された鋳造鋳型に導入される。液体金属は、それから、鋳造部品を形成するためにセットに残され、それから、鋳造部品が鋳造鋳型から分離される。従来の方法は、この目的のために実施される。消失鋳型では、鋳造鋳型は機械的に、例えば、振動により、破壊される。永久鋳型では、鋳造部品は従来の方法を使用する鋳造鋳型から取り外される。
【０１５８】
本発明は、更に、上述の塗型剤から生産された鋳型被覆を有する鋳造鋳型に関する。このタイプの鋳造鋳型は、都合よく、液体金属と鋳造鋳型の間に絶縁を具備し、それにより鋳造工程の間に鋳造鋳型の熱負荷が減らされる。さらなる利点として、鋳型被覆は、鋳造部品の表面特性に良い影響を与えることができ、特に、鋳造部品の汚点表面の形成を抑制する金属添加物を具備する。
【０１５９】
本発明による塗型剤組成物から生産された上面被覆を具備する鋳造鋳型は、風タービンハブ、研磨椀、エンジンおよびエンジン部品、機械台およびタービン、一般的な機械部品またはプレス工具を生産するために、とりわけ使用される。
【０１６０】
本発明は、実施例を参照して、より詳細に、ここに、説明されるであろう。
【０１６１】
実施例１
以下の実施例において使用される中子塗型剤は、表１に示された組成を有していた。
【表１】
0005701751.tif 000003
【０１６２】
鋳型成型塗型剤は、以下のように生産される、すなわち、イソプロパノールが設けられ、少なくとも１５分高せん断攪拌の使用によりその中で粘土が分解される。耐熱性成分、色素剤、マンガンおよび着色剤が、それから、均質の混合物が生産されるまでの少なくとも１５分間、その中で攪拌される。最後に、エタノール、流動添加物と粘結剤が、その中で攪拌される。