[发明专利]含碳水化合物的模制料混合物

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于制造金属加工用的铸型的模制料混合物，其 包含至少一种具有流淌能力的耐火模制基料(Formgrundstoff)、基 于水玻璃的粘结剂以及一定比例的粒状金属氧化物，所述粒状金属氧 化物选自二氧化硅、氧化铝、氧化钛和氧化锌。本发明另外涉及一种 用于在应用所述模制料混合物的情况下制备金属加工用的铸型的方 法，以及利用所述方法获得的铸型。

用于制备金属体的铸型基本上以两种形式来制备。第一组形成所 谓的芯或型(Form)。由它们组装成铸型，该铸型基本上是待制备铸 件的阴模。第二组形成中空体，即所谓的进料器(Speiser)，其起到 平衡存储器(Ausgleichsreservoir)的作用。它们容纳液体金属，并 且通过相应措施确保该金属在液相中比存在于形成阴模的铸型中的金 属保持更长时间。若金属在阴模中凝固，可以从平衡存储器中再流出 液体金属，由此平衡金属凝固时发生的体积收缩。

铸型由耐火材料，例如石英砂组成，其颗粒在铸型的脱模之后借 助于适宜粘结剂粘结在一起，由此确保足够的铸型机械强度。也使用 已用适宜粘结剂处理过的耐火的模制基料来制备铸型。该耐火的模制 基料优选是具有流淌能力的形式，使得其可以充入适宜的中空模中并 在其中凝结。通过该粘结剂在模制基料的颗粒之间产生牢固的粘结， 使得铸型具有所需的机械稳定性。

铸型必须满足许多要求。在浇铸过程本身中，它们首先必须具有 足够稳定性和耐热性，以便在由一个或多个的铸型或铸型部分形成的 空腔中容纳液体金属。开始凝固过程之后，通过沿空腔壁形成的凝固 金属层，确保了该铸型的机械稳定性。该铸型的材料此时必须在金属 释放的热的作用下分解，其分解方式使得其丧失其机械强度，即失去 各个耐火材料颗粒之间的粘结。这点例如通过在热作用下粘结剂的分 解得以实现。冷却之后，摇动凝固后的铸件，在理想情形下铸型的材 料再崩解为可以从金属成形体的空腔中倒出的细砂。

为了制备铸型，能够使用可以在每种情形下通过冷或热工艺进行 固化的有机和无机粘结剂。术语“冷工艺”用于表示基本上在室温下 进行的工艺，无需加热铸型。该过程中，固化主要借助于化学反应来 进行，例如该固化过程通过将作为催化剂的气体引导着穿过待固化的 模具而引发。在热工艺中，将模制料混合物在成形之后加热到足够高 温度，以便例如将粘结剂中含有的溶剂驱赶出或者引发用于(例如通过 交联)而固化粘结剂的化学反应。

目前，经常将这些有机粘结剂用于制备铸型，即对于这些有机粘 结剂，通过气态催化剂促进固化反应或者通过与气态固化剂的反应而 固化。这些工艺称作“冷芯盒(Cold-Box)”工艺。

使用有机粘结剂制备铸型的实例为所谓的Ashland冷芯盒工艺。 其中，采用双组份体系。第一组分由多元醇的溶液、通常为酚醛树脂 的溶液组成。第二组分为多异氰酸酯的溶液。由此，依据US 3 409 579 A，在成形之后通过使气态叔胺引导着通过由模制基料和粘结剂组成的 混合物，而使聚氨酯粘结剂的两个组分进行反应。聚氨酯粘结剂的固 化反应为加聚，即不存在分解出副产物如水的反应。这种冷芯盒工艺 的其它优点包括良好生产率、铸型的尺寸精确度和良好的技术性能如 铸型的强度、模制基料与粘结剂的混合物的处理时间等。

热固化有机工艺包括基于酚醛树脂或呋喃树脂的热芯盒 (Hot-Box)工艺、基于呋喃树脂的温芯盒(Warm-Box)工艺和基于酚 醛清漆树脂的克朗宁(Croning)工艺。在温芯盒工艺和热芯盒工艺二 者中，将液体树脂与仅在升高的温度下才起作用的潜固化剂一起处理 成模制料混合物。在Croning工艺中，使模制基料如石英砂、铬铁矿 砂、锆砂等在约100～160℃的温度下被在该温度下为液体的酚醛清漆 树脂所包裹。将六亚甲基四胺作为反应试剂加入用于后续的固化。在 上述热固化技术中，成形和固化在加热到高达300℃温度的可加热工 具中进行。