Частинка типу серцевина-оболонка для застосування як наповнювача для формувальних мас додатків

Реферат: Винахід стосується частинки типу серцевина-оболонка для застосування як наповнювача для формувальної маси додатка при виготовленні додатків, яка містить (а) несучу серцевину, яка має розмір в діапазоні від 30 мкм до 500 мкм і складається з матеріалу, який стійкий максимально аж до температури 1400 °С і не містить полістиролу, (b) оточуючої цю серцевину оболонку, яка складається з або яка містить (b1) частинки зі значенням D50 розміру зерен максимально 15 мкм, які стійкі аж до температури щонайменше 1500 °С, а також (b2) зв'язуюче, яке зв'язує частинки одну з одною і з несучою серцевиною, при цьому частинка типу серцевинаоболонка стійка аж до температури щонайменше 1450 °С. UA 100511 C2 (12) UA 100511 C2 UA 100511 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід належить до частинок типу серцевина-оболонка для застосування як наповнювач для формувальних мас додатків при виготовленні додатків, відповідного сипкого матеріалу-наповнювачу, який включає в себе множину частинок типу серцевина-оболонка згідно з винаходом, способу одержання частинок типу серцевина-оболонка згідно з винаходом і сипких матеріалів-наповнювачів згідно з винаходом, відповідних формувальних мас додатків і відповідного додатку, а також відповідних застосувань. Додаткові об'єкти даного винаходу виявляються з подальшого опису і прикладеної формули винаходу. Термін "додаток" в рамках даного документа включає як оболонки додатків, вкладиші додатків і кришки додатків, так і грілки. При виготовленні металевих фасонних деталей в ливарному виробництві заповнюють рідким металом ливарну форму і піддають там затвердінню. Процес затвердіння зв'язаний із зменшенням об'єму металу, і тому, як правило, в або на ливарній формі передбачають додаток, тобто відкритий або замкнений простір, щоб скомпенсувати скорочення об'єму при затвердінні відливки і таким чином запобігти утворенню усадочної раковини у відливці. Додатки з'єднані з відливкою або, відповідно, з схильною до усадки ділянкою відливки і звичайно розташовуються зверху і/або збоку порожнини ливарної форми. У формувальних масах додатків для виготовлення додатків і в самих виготовлених з них додатках в цей час звичайно використовують легкі наповнювачі, які при високій термічній стійкості повинні забезпечувати хорошу ізолюючу дію. DE 10 2005 025 771 В3 розкриває ізолюючий додаток, який включає керамічні порожнисті кульки і скляні порожнисті кульки. У ЕР 0 888 199 В1 описані додатки, які як ізолюючий вогнетривкий матеріал містять порожнисті мікросфери з силікату алюмінію. ЕР 0 913 215 В1 розкриває склади додатків, які включають порожнисті мікросфери з силікату алюмінію із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 38 ваг. %. WO 9423865 А1 розкриває склад додатка, який включає ті, які містять оксид алюмінію порожнисті мікросфери із вмістом оксиду алюмінію щонайменше 40 ваг. %. WO 2006/058347 А2 розкриває склади додатків, які як наповнювач включають мікросфери типу серцевина-оболонка з серцевиною з полістиролу. Однак застосування полістиролу в ливарному виробництві приводить до небажаних викидів. У промисловій практиці в цей час часто використовують порожнисті сфери, які формують з летючої золи вугільних електростанцій або виготовляють синтетично. Однак придатні для вживання в додатках порожнисті кульки не є необмежено доступними. Тому в основу даного винаходу була встановлена задача запропонувати легкий наповнювач, який міг би бути використаний як заміна переважно порожнистим кулькам, які вживаються досі. При цьому запропонований легкий наповнювач повинен задовольняти наступні першочергові вимоги: - термічна стабільність навіть при температурах вище, ніж 1450 °C, переважно при температурах вище, ніж 1500 °C; - достатня механічна стійкість навіть при високих температурах, наприклад 1400 °C; - трохи налипання пилу або відсутність такого; - невелика насипна щільність. Поставлена задача згідно з винаходом вирішується за допомогою частинки типу серцевинаоболонка для застосування як наповнювач для формувальних мас додатків при виготовленні додатків, які включають в себе (a) несучу серцевину, яка має розмір в діапазоні від 30 мкм до 500 мкм і складається з матеріалу, який стійкий максимально аж до температури 1400 °C і не містить полістиролу, (b) оточуючу цю серцевину оболонку, яка складається з або яка містить (b1) частинки зі значенням D50 розміру частинок максимально 15 мкм, переважно максимально 10 мкм, які стійкі аж до температури щонайменше 1500 °C, переважно щонайменше 1600 °C, а також (b2) зв'язуюче, яке зв'язує частинки одну з одною і з несучою серцевиною, причому частинка типу серцевина-оболонка стійка аж до температури щонайменше 1450 °C, переважно щонайменше 1500 °C. Винахід засновується на тому встановленому факті, що шляхом взяття в оболонку матеріали-носії (які використовуються як несуча серцевина) з температурною стійкістю, недостатньою, наприклад для застосування як наповнювача в формувальних масах додатків, 1 UA 100511 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 можна перетворити в частинки типу серцевина-оболонка, які стійкі аж до температури щонайменше 1450 °C, а переважно щонайменше 1500 °C. Для цього потрібне замкнення несучої серцевини в оболонку з частинок зі значенням D50 розміру частинок максимально 15 мкм, які самі по собі вважаються стійкими аж до температури щонайменше 1500 °C, переважно 1600 °C. У частинках типу серцевина-оболонка згідно з винаходом несуча серцевина має розмір, тобто максимальну довжину, в діапазоні від 30 мкм до 500 мкм; вона складається з матеріалу, який стійкий максимально аж до температури 1400 °C і не містить полістиролу, переважно взагалі не містить жодних органічних речовин, а переважно містить виключно неорганічні компоненти. Несуча серцевина переважно є сферичною. У рамках даного тексту частинка або матеріал розглядаються як стійкі, якщо вона або він нижче заданої температури не плавиться, не розм'якшується з втратою просторової конфігурації, або не розкладається. Переважно, несуча серцевина (а) частинки типу серцевина-оболонка згідно з винаходом складаються з кераміки або скла. Переважно, несуча серцевина (а) являє собою порожнисту сферу або пористу частинку, причому порожниста сфера або, відповідно, пориста частинка знову ж переважно складаються з кераміки або скла. Прикладами матеріалів, переважних для використання як несуча серцевина (а), є мікропористе спінене скло, яке є в продажу, наприклад під найменуванням Poraver від фірми Dennert Poraver GmbH, або, наприклад під найменуванням Omega-Bubbles від фірми Omega Minerals Germany GmbH, або порожнисті скляні мікросфери, які продаються, наприклад під найменуванням 3М Scotchlite K20 фірмою 3М Specialty Materials. Згадані частинки (b1) оболонки (b) в частинках типу серцевина-оболонка згідно з винаходом переважно включають один або більше матеріалів або складаються з одного або більше матеріалів, які вибрані з групи, яка складається з вогнетривких матеріалів (згідно з стандартом DIN 51060), переважно з групи, яка складається з: оксиду алюмінію, нітриду бору, карбіду кремнію, нітриду кремнію, бориду титану, оксиду титану, оксиду ітрію і оксиду цирконію, і змішаного оксиду, наприклад кордієриту або муліту. У частинках типу серцевина-оболонка згідно з винаходом зв'язуюче (b2) переважно вибране з групи, яка складається з: - зв'язуючого Cold-Box, переважно з поліуретану, який одержується з смоли на основі простого бензилового ефіру і поліізоціанату, - зв'язуючого Hot-Box, - крохмалю, - полісахариду, і - рідкого скла. Частинки типу серцевина-оболонка згідно з винаходом можуть бути використані у вогнетривкій формувальній масі або матеріалах, наприклад таких, які призначені для застосування в будівництві промислових печей або для поліпшення протипожежного захисту споруд. Вони можуть бути також використані в теплоізоляційних матеріалах або як такі, наприклад в будівельній промисловості або ливарній промисловості. Переважно, частинки типу серцевина-оболонка згідно з винаходом являють собою складову частину сипких матеріалів-наповнювачів, які придатні для застосування як наповнювач для формувальних мас додатків при виготовленні додатків. Такий сипкий матеріал-наповнювач згідно з винаходом включає, як правило, множину частинок типу серцевина-оболонка згідно з винаходом (причому відносно переважної будови частинок типу серцевина-оболонка справедливо вищесказане), а також при необхідності інші заповнюючі речовини. У сипкому матеріалі-наповнювачі згідно з винаходом несучі серцевини (а) у множині частинок типу серцевина-оболонка, які розглядаються самі по собі, переважно мають середній розмір частинок (МК) в діапазоні від 60 мкм до 380 мкм. При цьому середній розмір частинок визначають згідно з інструкцією VDG-Merkblatt P27 (Пам'ятка Німецького суспільства ливарників) (жовтень 1999). Насипна щільність використовуваних як несуча серцевина частинок, які розглядаються як таких, переважно становить в діапазоні від 85 г/л до 500 г/л. При цьому насипну щільність несучої серцевини (а) переважно визначають перед вміщенням її в оболонку, яка складається з частинок (b1) і зв'язуючого (b2), а також, при необхідності, з інших компонентів. У сипкому матеріалі-наповнювачі згідно з винаходом переважно щонайменше 90 ваг. % частинок (b1) у множині частинок типу серцевина-оболонка з розрахунку на загальну вагу частинок (b1) мають розмір частинки максимально 45 мкм. Відповідно цьому, для покриття несучої серцевини (а) особливо підходять порошкоподібні (тобто тонко подрібнені, полідисперсні) сипкі матеріали, у 2 UA 100511 C2 5 яких більш ніж 90 ваг. % частинок, які містяться в порошку мають розмір частинки максимум 45 мкм. При цьому гранулометричний склад частинок у відповідному порошку визначають фотометром розсіяння світла, наприклад за допомогою фотометра розсіяння світла фірми Coulter. При цьому як додатковий характеристичний контрольний показник часто приводять значення D50, яке відповідає середньому розміру частинок. Вибір порошків, які особливо підходять як матеріал оболонки (матеріалу покриття) для взяття в оболонку несучої серцевини, узагальнений в нижченаведеній таблиці: Таблиця Температура плавлення [°С] Макс./мкм D50/mkm Аl2О3 прибл. 2050