192361. lajstromszámú szabadalom • Tüzálló kerámia maszk-kötőanyag
1 192.361 2 A találmány tárgya új alkoxi-szilícium tartalmú, precíziós öntvények készítésénél alkalmazható kerámia maszk kötőanyag és eljárás a kötőanyag előállítására. A precíziós öntési eljárásoknál alkalmazható kerá mia maszkot úgy állítják elő, hogy a Idolvasztható modellt többször, váltakozva belemártják kötőanyagszuszpenzióba és tűzálló finom szemcsés anyagba, majd tűzálló finom szemcsés anyaggal beszólják és az így létrehozott bevonatot megkeményítik. A kötőanyag megkeményedése végbemehet levegőn történő szárítással, vagy kémiai úton, vagy a kettő kombinálásával. Az utóbbi időkben polimer állal -szilikát alapú kötőanyagok alkalmazását kezdték bevezetni. Az ilyen típusú kötőanyagok előnye a kovasav-szólhoz vagy a hibrid kötőanyagokhoz képest az, hogy a kötőanyagok oldatai kis mennyiségű alkil-szilikátot tartalmaznak, így az öntőforma szilícium-dioxid tartalma alacsonyabb, amely jobb nyers állapotú szilárdságot és kiváló meleg állapotú szilárdságot eredményez. A technika mai állása szerint a polimer alkil-szilikát alapú kötőanyagok előnyösen poli-etoxi-sziloxán keverékből állnak és nagyobb vagy kisebb mennyiségben tartalmaznak vizet és szerves oldószert. Ismeretes, hogy olyan összetételű készítmények, amelyek nagyon kevés vagy semmi szerves oldószert nem tartalmaznak, ezekben a víztartalom nagyobb, mint amennyi az alkil-szilikátok hidrolíziséhez szükséges, alacsony árúak és viszonylag csekély formázási anyag költségűek. A formázási anyagok további költségcsökkentése elérhető, ha az alkil-szilikát alapú kötőanyag szilícium-dioxid tartalmát és ezzel együtt a specifikus kötőanyag mennyiségét csökkentjük. Ez a megoldás azonban az eddig ismert polimer alkil-szilikát alapú kötőanyagok esetén kötőképesség csökkenést eredményez. Ismeretes az 1 508 668. számú Német Szövetségi Köztársaság-beli közrebocsátási iratból, hogy a tűzálló anyagból álló öntőmagok és -formák szilárdságát növeli a monomer metil-trial-alkoxi-szilánok kötőanyagként történő alkalmazása. Az ilyen típusú kötőanyagok esetén azonban az öntőmagok és -formák száradás előtti, friss szilárdsága növekszik. Ez azonban azzal a hátránnyal jár, hogy az előállítási folyamat során az öntőformák szilárdsága a nyers, de különösen az égetett állapotban a mechanikai igénybevétel szempontjából nem elegendő. A monomer alkoxi-szilánok, mint például a metil-trialkoxi-szilán, nem jelentősek a precíziós öntvény technika számára. Ilyen típusú kenőanyagok alkalmazása esetén a bevonati rétegekben gyakran repedések figyelhetők meg, a jelenség oka a kötőanyag nem kielégítő rugalmas tulajdonságaiban keresendő. A precíziós öntvénytechnika számára olyan kötőanyagok alkalmasak, amelyek a kiolvasztható modellekre illetve az öntőformákra rávitt kötőanyag szuszpenziós filmeknek megfelelő rugalmasságot biztosítanak, mivel a kiolvasztható modellanyag és a kerámiai maszkforma tágulási sajátságai különbözőek és ez a tény jelentős a maszkfonnák előállítási eljárásában, különösen minden szárítási művelet megkezdésekor és a hőmérsékletváltozások szakaszában. A találmány célja a precíziós öntvénytechnikában alkalmazott kerámia maszkok előállításánál a kötőanyag felhasználás mennyiségét és ezzel együtt a formázási költségeket csökkenti. A találmány feladata tehát olyan polimer alkoxi-szilícium alapú kötőanyag kifejlesztése, amely azonos szilícium-dioxid tartalom mellett és azonos formázási eljárás alkalmazása esetén jobb kötőképességgel rendelkezik. A találmány szerinti feladatot úgy oldottuk meg, hogy a kötőanyag alapját képező alkoxi-szilícium vegyületek bizonyos alkoxi csoportjait metil-csoporttal helyettesítettük. Ezenkívül a kötőanyagok olyan alkoxi-szilícium vegyületből állnak, amelyekben az 1 -4 szénatomos alkoxicsoportok azonosak vagy különbözőek, valamint a keverék különbözhet a kondenzációs fokban és/vagy az alkoxicsoportokban és a keverék szilícium-dioxid tartalma 20-60 súly%. Az alkil-szilícium vegyületekben a metilcsoporttal szubsztituált alkoxicsoportok száma molekulánként lehet azonos vagy különböző és általában molekulánként 0-6. A találmány szerinti alkoxi-szilícium alapú kötőanyagban az előnyös metilcsoport tartalom, amelyet a molekulánkénti metilcsoportok számának és a molekulában maradt alkoxicsoportok számának arányával fejezünk ki, 0,05-0,50, ha a kötőanyagként polimer alkoxi-szilícium vegyületet, amely molekulánként 2—10 szilíciumatomot tartalmaz, vagy alkoxi-szilícium vegyületek keverékét, vagy azok monomer kovasav-metilészterrel való keverékét alkalmazzuk. A találmány szerinti hatás fellép olyan ismert precíziós öntvénytechnikai etil-poliszilikát alapú kötőanyagoknál, amelyek polietoxi-sziloxán keverékből állnak és 40 súly% szilícium-dioxidot tartalmaznak. A találmány szerinti kötőanyagokból ismert módon, savas katalízissel a hidrolizált kötőanyag oldatok előállíthatok. Ezek az oldatok 0-3 pH értékűek. A kiváló kötőképesség elérése érdekében a szükséges szilícium-dioxid tartalom 12-17 súly%. Az etoxicsoportok metilcsoportokkal történő részbeni helyettesítésével jelentős kötőképesség javulás érhető el, amely a kerámia maszkok nagyobb szilárdságát eredményezi. Ez a szilárdságnövekedés mind nyers, mind meleg állapotban egyaránt megfigyelhető. A következő adatok a növekedés mértékét jelentik, összehasonlítva azonos szilícium-dioxid tartalmú etil-szilíkát kötőanyagokkal, azonos kerámia maszk előállítási körülményeket alkalmazva: nyers állapotú szilárdság: növekedés 150-220 % meleg állapotú szilárdság: növekedés 130-190 % A megnövelt kötőanyag hatás által létrejött szilárdság növekedése a kerámia maszkoknak lehetővé teszi, hogy a specifikus kötőanyag mennyiséget csökkentsük és ezzel együtt a kötőanyag oldat szilícium-dioxid tartalma 12 % vagy annál kevesebb legyen. A találmány szerinti kötőanyagból és a csökkentett szilícium-dioxid tartalmú kötőanyag oldatból készített kerámia maszkok szilárdsága még mindig elég magas ahhoz, hogy előállításuk során olyan igénybevételt, mint a modell anyag eltávolítása, az égetési és a kiöntési művelet, elviseljenek. Megállapítottuk továbbá, hogy a találmány szerinti kötőanyag által létrejött nagyobb kötőképesség a szóróhomok tapadását is jobban elősegíti a kötőanyag szuszpenziós filmen, valamint a bevonatok egymáson való tapadását is kedvezően befolyásolja. Ez a pozitív jelenség, amely különösen kvarchomok szóróporként történő alkalmazásakor figyelhető meg, lehetővé teszi, hogy az egyes bevonati rétegek közti szárítását nagy légáramlás mel-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
