Смесь на основе формовочного материала, содержащая резолы и аморфный диоксид кремния, полученные из нее формы и стержни и способ их получения - RU2016146831A

1. Смесь на основе формовочного материала для получения форм или стержней, содержащая по меньшей мере

a) огнеупорный основной формовочный материал,

b) резолы в качестве связующих или в качестве связующих компонентов и

c) аморфный SiO₂в качестве добавки.

2. Смесь на основе формовочного материала по п. 1, где смесь на основе формовочного материала может быть получена посредством объединения многокомпонентной системы, содержащей по меньшей мере следующие компоненты (A), (B) и (F), представленные как пространственно отделенные друг от друга:

(A) аморфный SiO₂ в порошкообразной форме, не содержащий воду и резол,

(B) связующий компонент (B), содержащий резол, воду и не содержащий аморфный SiO₂, и

(F) свободно сыпучий огнеупорный компонент (F), содержащий огнеупорный основной формовочный материал и не содержащий резол.

3. Смесь на основе формовочного материала по любому из предыдущих пунктов, 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 преимущественно включает более 50 вес. % кварцевого песка из расчета по огнеупорному основному формовочному материалу.

4. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где более 80 вес. %, предпочтительно более 90 вес. % и особенно предпочтительно более 95 вес. % смеси на основе формовочного материала представляют собой огнеупорный основной формовочный материал.

5. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где средний диаметр частиц огнеупорного основного на основе формовочного материала, определенный посредством ситового анализа, составляет от 100 мкм до 600 мкм, предпочтительно от 120 мкм до 550 мкм.

6. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где площадь поверхности аморфного диоксида кремния, определенная в соответствии с BET,составляет от 1 до 200 м²/г, предпочтительно больше или равна 1 м²/г и меньше или равна 30 м²/г, особенно предпочтительно меньше или равна 15 м²/г.

7. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где аморфный диоксид кремния выбран из группы, включающей осажденную кремниевую кислоту, пирогенный диоксид кремния, полученный путем гидролиза в пламени или в электродуговой печи, аморфный диоксид кремния, полученный путем термического разложения ZrSiO₄, диоксид кремния, полученный путем окисления металлического кремния при помощи кислородсодержащего газа, порошок кварцевого стекла со сферическими частицами, полученный из кристаллического кварца путем плавления и быстрого повторного охлаждения, и их смеси, и предпочтительно содержит или включает аморфный диоксид кремния, полученный путем термического разложения ZrSiO₄.

8. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где смесь на основе формовочного материала содержит аморфный диоксид кремния в количествах от 0,1 до 2 вес. %, предпочтительно от 0,1 до 1,5 вес. %, в каждом случае из расчета по основному формовочному материалу.

9. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где содержание воды в аморфном диоксиде кремния составляет менее 5 вес. % и особенно предпочтительно менее 1 вес. %.

10. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где аморфный диоксид кремния представляет собой аморфный диоксид кремния в форме частиц и предпочтительно имеет средний диаметр первичных частиц, определенный при помощи динамического рассеяния света, составляющий 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.

11. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где смесь на основе формовочного материала содержит резолы в количестве от 1 до 10 вес. %, предпочтительно от 1 до 5 вес. % и особенно предпочтительно от 1 до 4 вес. %, в каждом случае из расчета по весу основного формовочного материала.

12. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где резолы являются CO₂-отверждаемыми.

13. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где смесь на основе формовочного материала содержит оксианионы, в частности, от 1 до 4 вес. %, в каждом случае из расчета по связующему на основе резола, содержащему резол, воду и основание, предпочтительно в качестве составляющего компонента (B).

14. Смесь на основе формовочного материала по п. 13, где оксианионы содержат бор и/или алюминий, предпочтительно оба, и атомное соотношение Al : B составляет от 0,05 : 1 до 1 : 1, предпочтительно 0,1 : 1.

15. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где смесь на основе формовочного материала содержит одно или более оснований, предпочтительно гидроксидов щелочных металлов, преимущественно в качестве составляющего компонента (B), в частности от 10 до 40 вес. % оснований, предпочтительно от 10 до 35 вес. % оснований, особенно предпочтительно от 12 до 25 вес. %.

16. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где смесь на основе формовочного материала содержит воду, преимущественно в качестве составляющего компонента (B) или исключительно в качестве составляющего компонента (B), в частности от 25 до 50 вес. % из расчета на вес компонента (B).

17. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где резолы применяют в форме водного щелочного раствора, предпочтительно с содержанием твердого вещества от 30 до 75 вес. %, а также, независимо от этого, значением pH выше 12.

18. Смесь на основе формовочного материала по любому из пп. 1 и 2, где к смеси на основе формовочного материала добавляют отверждающее средство, в частности, по меньшей мере один гидролизируемый с помощью щелочи сложный эфир, предпочтительно в качестве составляющего компонента (В) или в качестве дополнительного компонента.

19. Многокомпонентная система для получения форм или стержней, содержащая по меньшей мере следующие компоненты (A), (B) и (F), представленные как пространственно отделенные друг от друга:

(A) аморфный SiO₂ в порошкообразной форме, не содержащий воду и резол,

(B) связующий компонент (B), содержащий резол, воду и не содержащий аморфный SiO₂, и

(F) свободно сыпучий огнеупорный компонент (F), содержащий огнеупорный основной формовочный материал и не содержащий резол.

20. Многокомпонентная система по п. 19, 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 преимущественно включает более 50 вес. % кварцевого песка из расчета по огнеупорному основному формовочному материалу.

21. Многокомпонентная система по п. 19, где более 80 вес. %, предпочтительно более 90 вес. % и особенно предпочтительно более 95 вес. % многокомпонентной системы представляют собой огнеупорный основной формовочный материал.

22. Многокомпонентная система по п. 19, 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.

23. Многокомпонентная система по п. 19, где площадь поверхности аморфного диоксида кремния, определенная в соответствии с BET,составляет от 1 до 200 м²/г, предпочтительно больше или равна 1 м²/г и меньше или равна 30 м²/г, особенно предпочтительно меньше или равна 15 м²/г.

24. Многокомпонентная система по п. 19, где аморфный диоксид кремния выбран из группы, включающей осажденную кремниевую кислоту, пирогенный диоксид кремния, полученный путем гидролиза в пламени или в электродуговой печи, аморфный диоксид кремния, полученный путем термического разложения ZrSiO₄, диоксид кремния, полученный путем окисления металлического кремния при помощи кислородсодержащего газа, порошок кварцевого стекла со сферическими частицами, полученный из кристаллического кварца путем плавления и быстрого повторного охлаждения, и их смеси, и предпочтительно содержит или включает аморфный диоксид кремния, полученный путем термического разложения ZrSiO₄.

25. Многокомпонентная система по п. 19, где многокомпонентная система содержит аморфный диоксид кремния в количествах от 0,1 до 2 вес. %, предпочтительно от 0,1 до 1,5 вес. %, в каждом случае из расчета по основному формовочному материалу.

26. Многокомпонентная система по п. 19, где содержание воды в аморфном диоксиде кремния составляет менее 5 вес. % и особенно предпочтительно менее 1 вес. %.

27. Многокомпонентная система по п. 19, где аморфный диоксид кремния представляет собой аморфный диоксид кремния в форме частиц и предпочтительно имеет средний диаметр частиц, определенный при помощи динамического рассеяния света, составляющий 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.

28. Многокомпонентная система по п. 19, где многокомпонентная система содержит резолы в количестве от 1 до 10 вес. %, предпочтительно от 1 до 5 вес. % и особенно предпочтительно от 1 до 4 вес. %, в каждом случае из расчета по весу основного формовочного материала.

29. Многокомпонентная система по п. 19, где резолы являются CO₂-отверждаемыми.

30. Многокомпонентная система по п. 19, где многокомпонентная система содержит оксианионы, в частности, от 1 до 4 вес. %, в каждом случае из расчета по связующему на основе резола, содержащему резол, воду и основание, предпочтительно в качестве составляющего компонента (B).

31. Многокомпонентная система по п. 30, где оксианионы содержат бор и/или алюминий, предпочтительно оба, и атомное соотношение Al : B составляет от 0,05 : 1 до 1 : 1, предпочтительно 0,1 : 1.

32. Многокомпонентная система по п. 19, где многокомпонентная система содержит одно или более оснований, предпочтительно гидроксидов щелочных металлов, преимущественно в качестве составляющего компонента (B), в частности, от 10 до 40 вес. % оснований, предпочтительно от 10 до 35 вес. % оснований, особенно предпочтительно от 12 до 25 вес. %.

33. Многокомпонентная система по п. 19, где многокомпонентная система содержит воду, преимущественно в качестве составляющего компонента (B) или исключительно в качестве составляющего компонента (B), в частности от 25 до 50 вес. % из расчета на вес компонента (B).

34. Многокомпонентная система по п. 19, где резолы применяют в форме водного щелочного раствора, предпочтительно с содержанием твердого вещества от 30 до 75 вес. %, а также, независимо от этого, значением pH выше 12.

35. Многокомпонентная система по п. 19, где к смеси на основе формовочного материала добавляют отверждающее средство, в частности, по меньшей мере один гидролизируемый с помощью щелочи сложный эфир, предпочтительно в качестве составляющего компонента (В) или в качестве дополнительного компонента.

36. Способ получения форм или стержней, включающий:

- обеспечение смеси на основе формовочного материала посредством объединения и смешивания веществ или компонентов по любому из пп. 1–35,

- введение смеси на основе формовочного материала в форму и

- отверждение смеси на основе формовочного материала посредством введения диоксида углерода в форму.

37. Способ по п. 36, где смесь на основе формовочного материала для отверждения подвергают воздействию температуры от 5 до 60°C, предпочтительно от 5 до 25°C.

38. Способ получения форм или стержней, включающий:

- обеспечение смеси на основе формовочного материала посредством объединения и смешивания веществ или компонентов по любому из пп. 1–35, i) содержащих по меньшей мере один жидкий сложный эфир при комнатной температуре,

- введение смеси на основе формовочного материала в форму и

- отверждение смеси на основе формовочного материала посредством введения ii) газообразных сложных эфиров в форму, при этом либо присутствуют оба признака i) и ii), либо присутствует только один из i) или ii).

39. Способ по п. 38, где смесь на основе формовочного материала для отверждения подвергают воздействию температуры от 5 до 60°C, предпочтительно от 5 до 25°C.

40. Форма или стержень, получаемые по любому из пп. 36–39 для металлического литья, в частности, для чугунного литья.