用于耐火模具的石膏组合物的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及用于制备铸造模具的矿物组合物，包含：（a）20重量%至90重量%的石膏，（b）10重量%至80重量%的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和（c）0.5重量%至4.8重量%、优选1.5重量%至4.5重量%和特别为2重量%至4.5重量%的具有大于15W/(m.K)的在20℃下的热导率（λ）与大于10m2/g、优选15至30m2/g的比表面积的矿物粉末，这些百分比相对于组分（a）、（b）和（c）之和的总重量。
【专利说明】用于耐火模具的石膏组合物
[0001] 本发明涉及用于制造耐火铸造模具的石膏组合物，含有具有高热导率和高比表面 积的添加剂。
[0002] 失蜡制造工艺是一种古老的技术，其中在蜡模型周围周围浇铸耐火石膏模具。在 石膏固化后，通过加热从模具中除去蜡("脱蜡"步骤)。在将模具烧制和升温后，在蜡模型留 下的空穴中浇铸液体金属。
[0003] 类似技术使用基于弹性体材料的模型，例如基于有机硅弹性体，其具有可重复使 用的优点。
[0004] 为了获得不含缺陷的良好品质的成型部件，重要的是尽可能均匀地进行金属的冷 却。事实上，特别是对于模制包含相对厚部分的部分，在进料通道中常常观察到金属的过早 凝固。由此形成的古今金属塞在模具内部切断了来自熔融金属浴的仍为液体的金属，并阻 止了通过追加供应金属来补偿该部件的收缩。
[0005] 随即在金属部件的芯或表面处形成的孔隙构成了称为"缩孔"的缺陷。
[0006] 熔融金属的浇铸必须发生在充分干燥和通常预热的耐火模具中。如果模具仍含有 湿润区域，存在残余水瞬间蒸发并形成在最终部件中产生缺陷的气泡的风险。干燥和预热 步骤是至关重要的，并持续数小时的相当长的时间一该时间难以降低。为了快速干燥模 具，并非唯一重要的是模具温度尽可能地均匀，并且最好确保该材料具有开放的微孔，使得 水能够以蒸气形式充分发散。通常用于量化该微孔性的参数是固有渗透率，以下文实施例 中所述方式测定。
[0007] 为了防止形成缩孔，已知的是提高模具的热导率。例如申请FR 2845986由此提出 了通过替代一部分硅填料来提高石膏组合物的氧化铝含量。但是该文献在固有渗透率和浇 铸前模具的干燥与升温时间方面并未进行检验。
[0008] 申请CN101259514公开了用于浇铸金属的耐火模具的制备方法。该组合物含有 20%至35%的石膏粉、3. 2%至10%的石英粉、50%至60%的铝土矿、4%至10%的滑石粉和1. 5% 至5%的石墨粉，以及0. 1%至0. 3%的玻璃纤维。该文献提到了缩短模具的烧制时间。
[0009] 在其旨在进一步改善制得的耐火模具性质的研究背景下， 申请人:发现通过使用作 为热的良好导体并具有高比表面积的添加剂，有可能进一步缩短模具的烧制时间，并促进 金属浇铸前后模具的热均匀性。就 申请人:所知，在选择耐火模具的模塑组合物的成分过程 中，目前尚未虑及后一种参数。
[0010] 申请人:特别观察到，即使对于小于5重量％的相对低的添加剂浓度，选择具有高热 导率和高比表面积的添加剂能够获得与使用具有同等热导率但显著较小的比表面积的添 加剂相比甚至更短的烧制时间。
[0011] 在第一方面，本发明的一个主题因此是用于制备铸造模具的粉状矿物组合物，包 含： (a) 20重量％至90重量％的石膏， (b) 10重量％至80重量％的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和 ((：)0.5重量％至4.8重量％的具有大于15 1八111.1()的在201：下的热导率（入）与大 于10 m2/g的比表面积的矿物粉末， 这些百分比相对于组分（a)、（b)和（c)之和的总重量。
[0012] 在第二方面，本发明的另一主题是用于制备铸造模具的粉状矿物组合物，包含： (a) 20重量％至90重量％的石膏， (b) 10重量％至80重量％的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和 (c) 0. 5重量％至4. 8重量％的具有大于10 m2/g的比表面积的石墨粉，优选压实或未 压实的膨胀石墨粉， 这些百分比相对于组分（a)、（b)和（c)之和的总重量。
[0013] 本发明的另一主题是此类矿物组合物用于制造耐火铸造模具的用途，更特别为制 造铸造模具的方法，包括： -将如上定义的粉状矿物组合物与水混合以获得流体组合物， _在含有待模塑部件的模型的模具中浇铸该流体组合物， _固化该混合的组合物，并在完全固化后， _除去该模型或将该模型分离，并取出获得的模具。
[0014] 本发明的又一主题是可以通过上述方法获得的铸造模具。
[0015] 成分（a)和（b)是常规用于制造耐火模具的材料，并描述在例如申请US 2004/0256081 中。
[0016] 基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分优选选自无定形二氧化硅、结晶二氧化硅 如石英和方石英、氧化铝、堇青石和基于莫来石的耐火黏土，石英是特别优选的组分（b)。优 选使用具有使得该粒子的平均粒度小于1毫米、优选小于〇. 5毫米和特别小于200微米的 粒度的微细粉末。
[0017] 组分（b)优选相对于组分（a)、（b)和（c)之和的总重量以30重量％至75重量％、 特别是40重量％至70重量％的比例使用。组分（b)有利地相对于组分（a)占大多数。这 是因为该组合物含有越少的石膏，将需要越少的水，并且干燥也将会越快。但是，需要足够 量的石膏(粘合剂）以赋予该模具足够的机械强度。
[0018] 如引言中解释的那样，组分（c)必须具有高热导率和高比表面积。
[0019] 根据标准ISO 8894在成分（C)的样品上测定20°C下的热导率。
[0020] 该矿物粉末（c)在20°C下的热导率（X )有利地为20至500 WAm. K)。
[0021] 作为具有合适的热导率的材料的实例，可以提及石墨，氧化锌，硅、硼、锆或钨的碳 化物，钛、铝、镓或铟的氮化物和选自镍、铁和铜的金属，其中，石墨（24 W/mK)、碳化硅（490 WAmK))和选自镍（90 WAmK))、铁（80 WAmK))和铜（400 WAmK))的金属，特别是碳化硅 和石墨，是优选的。
[0022] 有可能在出版的表中，例如在Handbook of Chemistry and Physics中找到具有 合适的传导性的其它矿物材料。
[0023] 组分（c)的比表面积根据BET方法通过氮吸附以已知方式测定。其优选为12至 50 m2/g，特别是15至40 m2/g且理想地为20至30 m2/g。
[0024] 通过激光粒度分析测定的矿物粉末（c)的粒子的中值粒径（D5CI)有利地为大于1 Mm，优选为2至500 Mm，更优选为5至250 Mm，更优选为10至200 Mm且特别为20至150 Wn〇
[0025] 最后，矿物粉末构成组分（c)有利地具有0.02至0.3 g/cm3、特别是0.03至0.2 g/cm3的堆积密度。
[0026] 在本发明的一个特别优选的实施方案中，组分（c)是膨胀石墨或再压缩的膨胀石 墨，或其混合物。
[0027] 膨胀石墨的制造描述在例如EP1491497中，并且膨胀石墨例如以"ABG"为名由 Superior Graphite 公司销售，以 "Expanded Graphite Powder，'为名由 Handan Universe New Building Ltd?公司销售，并以"Expanded Graphite"为名由 Kaiyu Industrial Ltd. 公司销售。
[0028] 再压缩膨胀石墨，也称为压实膨胀石墨，以"Ecophit? G"为名由SGL Group -The Carbon Company 公司销售。
[0029] 其在用于建筑行业的石膏板中的应用描述在例如申请US 2007/0031704中。在该 文中，压实膨胀石墨以5重量％至50重量％的浓度使用以提高板的热导率。该范围的下限 (在该文献的第[0061]段中)被认为低于渗流阈值--估计为大约10%至15%。考虑到现有 技术文献的教导，本 申请人:惊讶地观察到，在显著低于该渗流阈值的浓度下，膨胀石墨和/ 或压实膨胀石墨的存在不仅提高了制备的耐火模具的扩散率，还能够显著缩短模具的干燥 和升温时间，如下文在实施例中所证实的那样。
[0030] 组分（C)，特别是压实或未压实的膨胀石墨，优选以1.5重量％至4. 5重量％、特别 是2重量％至4. 5重量％的比例用在本发明的组合物中。
[0031] 除组分（a)、（b)和（c)之外，本发明的组合物可以含有相对于组分（a)+ (b)+ (c) 总重量的最多30重量％的一种或多种不同于成分（a)、（b)和（c)的其它矿物添加剂(组分 (d))。这些添加剂优选选自膨胀或非膨胀的玻璃珠、玻璃片、矿物纤维和蛭石，优选选自膨 胀玻璃珠和玻璃纤维。
[0032] 最后，本发明的组合物当然可以含有各种功能添加剂，如缓凝剂（retardateur de prise)、促凝剂（acc6l6rateur de prise)、流化剂、增稠剂、润湿剂、防水剂如有机娃或錯、 限制固化过程中膨胀的试剂、变形抑制剂、抗发泡剂、抗沉降剂、发泡剂、泡沫稳定剂、杀菌 齐II、杀真菌剂、用于调节pH的试剂或着色剂。
[0033] 在耐火模具制备过程中，将所有成分与适当量的水混合。该水量有利地使得水/ 固体重量比为0. 2至0. 6,优选0. 3至0. 5。
[0034] 在含有待模塑部件的模型的容器中浇铸该流体制剂。该模型通常用蜡制成(失蜡 法)，但是同样可以使用弹性体制成的模型，例如由有机硅制成，其可以在模具固化后从模 具中取出并重新使用。
[0035] 通过令固化和脱模的组合物在环境条件下静置至少等于大约2小时、优选2至4 小时，由此有利地令固化和脱模的组合物结晶。在该结晶步骤结束时，将其放置在烘箱中， 该烘箱优选通风并恒温控制在200°C至800°C、优选在200°C至低于600°C的温度下。
[0036] 烧制(干燥和升温）时间当然取决于模具的尺寸和密实度。模具越大和越密实，越 是应当提高烧制时间。其当然可以预见经由温度梯度进行。
[0037] 模型去除可以在结晶步骤结束时（当其例如是有机硅制成的模型时）或在烧制步 骤过程中（当其例如是蜡制成的模型时）发生。
[0038] 由于存在如上所述为热的良导体并具有高比表面积的添加剂，以这种方式制备的 铸造模具有利地具有0. 2至2 mm2/s、优选0. 3至1. 5 mm2/s且特别为0. 7至1. 2 mm2/s的 在环境温度下的热扩散率。
[0039] 金属的浇铸优选在烧成结束后立即在热模具上进行。
[0040] 浇铸后模具的冷却可以通过在环境温度下简单静置来进行，但是也可以设想主动 冷却或这两种实施方案的组合。
[0041] 由于该模具的高扩散率，不仅缩短了该耐火模具的烧制时间，还缩短了冷却时间。 实施例
[0042] 通过混合下列成分制备五种矿物组合物： 表1 :用于耐火模具的五种矿物组合物的成分的重量量和体积分数
【权利要求】
1. 用于制备铸造模具的矿物组合物，包含： (a) 20重量％至90重量％的石膏， (b) 10重量％至80重量％的基于二氧化硅和/或氧化铝的矿物组分，和 (c) 0. 5重量％至4. 8重量％、优选1. 5重量％至4. 5重量％和特别为2重量％至4. 5 重量％的矿物粉末，其具有大于15 WAm. K)的在20°C下的热导率（入）和大于10 m2/g、优 选15至30 m2/g的比表面积， 这些百分比是相对于组分（a)、（b)和（c)之和的总重量。
2. 根据权利要求1所述的矿物组合物，其特征在于该矿物粉末（c)具有20至500 W/ (m. K)的在20°C下的热导率U)。
3. 根据权利要求1或2所述的矿物组合物，其特征在于该矿物粉末（c)是石墨粉，优选 膨胀石墨粉或压实的膨胀石墨粉。
4. 根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物，其特征在于通过激光粒度分析测定的 该矿物粉末（c)的中值粒径（D5CI)为5至250 Mm，优选为10至200 Mm且特别为20至150 Wn〇
5. 根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物，其特征在于该矿物粉末（c)的BET比 表面积为12至50 m2/g，优选15至40 m2/g且特别为20至30 m2/g。
6. 根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物，其特征在于该矿物粉末（c)具有0. 02 至0. 3 g/cm3、特别是0. 03至0. 2 g/cm3的堆积密度。
7. 根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物，其特征在于基于二氧化硅和/或氧化 铝的矿物组分（b )选自二氧化硅、氧化铝、堇青石或基于莫来石的耐火黏土。
8. 根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物，其特征在于其还含有最多30重量％的 一种或多种其它添加剂，优选选自膨胀或非膨胀的玻璃珠、玻璃片、矿物纤维和蛭石，优选 选自膨胀玻璃珠和玻璃纤维。
9. 制造铸造模具的方法，包括： -将根据前述权利要求任一项所述的矿物组合物与水混合以获得流体组合物， -在含有待模塑部件的模型的模具中浇铸该流体组合物， -固化该混合组合物，并在完全固化后， _除去该模型或将该模型分离，并取出获得的模具。
10. 可通过权利要求9的方法获得的铸造模具。
11. 根据前述权利要求所述的铸造模具，其特征在于其具有0.2至2 mm2/s、优选0.3 至1. 5 mm2/s且特别为0. 7至1. 2 mm2/s的在环境温度下的热扩散率。
【文档编号】C04B28/14GK104350024SQ201380028089
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】H.勒托, N.珀蒂尼, E.富尔德兰, S.蒂奥利耶 申请人:圣戈班普拉科公司