СМЕСИ ФОРМОВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИЕ ОКСИДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ БОРА, И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

1. Формула изобретения для рассмотрения на национальной фазе
1. Многокомпонентная система для получения форм или стержней, содержащая по меньшей мере следующие компоненты (A), (B) и (F), присутствующие как пространственно отделенные друг от друга:
(A) порошкообразный добавочный компонент (A), содержащий по меньшей мере:
- одно или более порошкообразных оксидных соединений бора; и
- аморфный диоксид кремния в виде частиц; и
- не содержащий жидкого стекла, содержащего растворенные силикаты щелочных металлов;
(B) жидкий связующий компонент (B), содержащий по меньшей мере:
- жидкое стекло, содержащее воду и растворенные силикаты щелочных металлов; и
(F) сыпучий огнеупорный компонент (F), содержащий:
- огнеупорный основной формовочный материал; и
- не содержащий жидкого стекла, содержащего растворенные силикаты щелочных металлов;
для получения смеси формовочных материалов при объединении.
2. Многокомпонентная система по п. 1, где оксидное соединение бора выбрано из группы, включающей бораты, борофосфаты, фосфосиликаты бора и их смеси, и, в частности, представляет собой борат, предпочтительно борат щелочного и/или щелочноземельного металла, такой как борат натрия и/или борат кальция, где оксидное соединение бора дополнительно предпочтительно не содержит органических групп.
3. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где оксидное соединение бора состоит из структурных элементов B-O-B.
4. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где средний размер частиц оксидного соединения бора составляет более 0,1 мкм и менее 1 мм, предпочтительно более 1 мкм и менее 0,5 мм и особенно предпочтительно более 5 мкм и менее 0,25 мм.
5. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где оксидное соединение бора добавлено или содержится в количестве более 0,002 вес. % и менее 1,0 вес. %, предпочтительно более 0,005 вес. % и менее 0,4 вес. %, особенно предпочтительно более 0,01 вес. % и менее 0,1 вес. % и особенно предпочтительно более 0,02 вес. % и менее 0,075 вес. % исходя из огнеупорного основного формовочного материала.
6. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где огнеупорный основной формовочный материал содержит кварцевый, циркониевый или хромитовый песок, оливин, вермикулит, боксит, шамот, стеклянные шарики, гранулированное стекло, полые микросферы из силиката алюминия и их смеси и предпочтительно включает более 50 вес. % кварцевого песка исходя из огнеупорного основного формовочного материала.
7. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где более 80 вес. %, предпочтительно более 90 вес. % и особенно предпочтительно более 95 вес. % многокомпонентной системы составляет огнеупорный основной формовочный материал.
8. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где средний диаметр частиц огнеупорного основного формовочного материала, определенный посредством ситового анализа, составляет от 100 мкм до 600 мкм, предпочтительно от 120 мкм до 550 мкм.
2
2
2
2
9. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где площадь поверхности аморфного диоксида кремния в виде частиц, определенная в соответствии с BET, составляет от 1 до 200 м/г, предпочтительно больше или равна 1 м/г и меньше или равна 30 м/г, особенно предпочтительно меньше или равна 15 м/г.
10. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где применяемое количество аморфного диоксида кремния в виде частиц составляет от 1 до 80 вес. %, предпочтительно от 2 до 60 вес. % исходя из общего веса связующего.
11. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где средний диаметр первичных частиц аморфного диоксида кремния в виде частиц, определенный при помощи динамического рассеяния света, составляет от 0,05 мкм до 10 мкм, в частности, от 0,1 мкм до 5 мкм и особенно предпочтительно от 0,1 мкм до 2 мкм.
4
12. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где аморфный диоксид кремния в виде частиц выбран из группы, включающей: осажденную двуокись кремния; пирогенный диоксид кремния, полученный посредством гидролиза в пламени или в электродуговой печи; аморфный диоксид кремния, полученный посредством термического разложения ZrSiO; диоксид кремния, полученный посредством окисления металлического кремния с помощью кислородсодержащего газа; порошок кварцевого стекла со сферическими частицами, полученный из кристаллического кварца посредством плавления и быстрого повторного охлаждения; и их смеси.
2
13. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где многокомпонентная система кроме аморфного SiO в виде частиц содержит другие оксиды металлов в виде частиц, предпочтительно оксиды алюминия, в частности, выбранные из одного или более представителей групп a)—d):
a) корунда плюс диоксид циркония;
b) муллита циркония;
c) корунда циркония; и
d) силиката алюминия плюс диоксид циркония;
предпочтительно в качестве составляющей компонента (A).
14. 14. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где многокомпонентная система содержит аморфный диоксид кремния в виде частиц в количествах:
• от 0,1 до 2 вес. %, предпочтительно от 0,1 до 1,5 вес. %, в каждом случае исходя из основного формовочного материала;
и, независимо от этого,
• от 2 до 60 вес. %, особенно предпочтительно от 4 до 50 вес. %, исходя из веса связующего (включая воду) или компонентов (B), где доля твердых веществ связующего составляет от 20 до 55 вес. %, предпочтительно от 25 до 50 вес. %.
15. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где содержание воды в применяемом аморфном диоксиде кремния в виде частиц составляет менее 5 вес. % и особенно предпочтительно менее 1 вес. %.
16. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где жидкое стекло (включая воду) содержится в количестве от 0,75 вес. % до 4 вес. %, особенно предпочтительно от 1 вес. % до 3,5 вес. % растворимых силикатов щелочных металлов относительно основного формовочного материала в смеси формовочных материалов; и также предпочтительно независимо, однако преимущественно в комбинации со значениями, указанными выше, доля жидкого стекла в содержании твердых веществ составляет от 0,2625 до 1,4 вес. %, предпочтительно от 0,35 до 1,225 вес. % относительно основного формовочного материала в смеси формовочных материалов.
2
2
17. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где жидкое стекло имеет молярный модуль SiO/MO в диапазоне от 1,6 до 4,0, в частности от 2,0 до менее 3,5, при этом M = литий, натрий и/или калий.
18. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где многокомпонентная система также содержит по меньшей мере одно фосфорсодержащее соединение, предпочтительно от 0,05 до 1,0 вес. %, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,5 вес. % исходя из веса огнеупорного основного формовочного материала, предпочтительно в качестве составляющей компонента (A), а также, независимо от этого, фосфорсодержащее соединение добавлено предпочтительно в виде твердого вещества, а не в растворенной форме.
19. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где добавлено отверждающее средство, в частности по меньшей мере одно сложноэфирное соединение или фосфатное соединение, предпочтительно в качестве составляющей компонента (A) или в качестве дополнительного компонента.
20. Многокомпонентная система по любому из пп. 1 или 2, где аморфный диоксид кремния в виде частиц представляет собой аморфный диоксид кремния в виде частиц, полученный посредством синтеза.
21. Способ получения форм или стержней, включающий:
• обеспечение смеси формовочных материалов посредством объединения:
- огнеупорного формовочного материала;
- жидкого стекла в качестве связующего;
- аморфного диоксида кремния в виде частиц; и
- одного или более порошкообразных оксидных соединений бора;
и посредством смешивания;
• введение смеси формовочных материалов в форму; и
отверждение смеси формовочных материалов посредством горячего отверждения с нагреванием и удалением воды, при этом оксидное соединение бора добавляют к смеси формовочных материалов в виде твердого порошка.
2
2
2
22. Способ по п. 21, где смесь формовочных материалов вводят в форму посредством пескострельной машины с применением сжатого воздуха, форма представляет собой формовочный инструмент, и через формовочный инструмент пропускают поток из одного или более газов, в частности CO, или газов, содержащих CO, предпочтительно CO, нагретого до более чем 60 °C, и/или воздуха, нагретого до более чем 60 °C.
23. Способ по п. 21 или 22, где для отверждения смесь формовочных материалов подвергают воздействию температуры от 100 до 300 °C, предпочтительно от 120 до 250 °C, предпочтительно менее 5 мин, где температуру также предпочтительно обеспечивают по меньшей мере частично посредством продувки формовочного инструмента нагретым воздухом.
24. Способ по любому из пп. 21 или 22, где смесь формовочных материалов получают посредством объединения компонентов (A), (B) и (F) многокомпонентной системы по меньшей мере по одному из пп. 1—12, 14—17 и 20 и
при необходимости дополнительных веществ или смесей веществ по одному из пп. 13, 18 и 19, где дополнительные вещества или смеси веществ по меньшей мере по одному из пп. 13, 18 и 19 добавляют по отдельности или в качестве составляющей компонентов (A), (B) и (F).
25. Способ по любому из пп. 21 или 22, где горячее отверждение осуществляют путем нагревания и удаления воды посредством воздействия на смесь формовочных материалов температуры от 100 до 300 °C.
26. Способ по любому из пп. 21 или 22, где оксидное соединение бора состоит из структурных элементов B-O-B.
27. Способ по любому из пп. 21 или 22, где аморфный диоксид кремния в виде частиц представляет собой аморфный диоксид кремния в виде частиц, полученный посредством синтеза.
28. Способ послойного получения изделий, включающий:
- смешивание по меньшей мере порошкообразного добавочного компонента (A) и сыпучего твердого компонента (F) по пп. 1—20, кроме прочего, вместе с возможными другими необязательными составляющими по этим пунктам с образованием смеси;
- послойное нанесение смеси на поверхность в виде слоев; и
- печать слоев с использованием жидкого связующего компонента (B), где в каждом случае за послойным нанесением смеси следует процесс печати с использованием жидкого связующего компонента (B).
29. Способ по п. 28, где отверждение осуществляют предпочтительно посредством воздействия микроволнами.