[go: up one dir, main page]

RU2844835C1 - Composition, core and mould for casting and moulding processes - Google Patents

Composition, core and mould for casting and moulding processes

Info

Publication number
RU2844835C1
RU2844835C1 RU2023112961A RU2023112961A RU2844835C1 RU 2844835 C1 RU2844835 C1 RU 2844835C1 RU 2023112961 A RU2023112961 A RU 2023112961A RU 2023112961 A RU2023112961 A RU 2023112961A RU 2844835 C1 RU2844835 C1 RU 2844835C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
casting
core
composition according
rod
Prior art date
Application number
RU2023112961A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Винсент ХААНАППЕЛ
Томас ЛИНКЕ
Original Assignee
Фосеко Интернэшнл Лимитед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фосеко Интернэшнл Лимитед filed Critical Фосеко Интернэшнл Лимитед
Application granted granted Critical
Publication of RU2844835C1 publication Critical patent/RU2844835C1/en

Links

Abstract

FIELD: foundry.
SUBSTANCE: proposed composition comprises refractory material in the form of particles, binder composition and, at least, one pozzolanic additive. Binder composition contains at least one hydrophilic polymer, wherein the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or a polysaccharide derivative. Said binder, which is water-soluble, is added to the composition for making cores to wash the core out of the article with water. Introduction of the pozzolanic additive increases the strength of the core by increasing fluidity of the composition and improving its sealing.
EFFECT: providing sufficient strength of core for its use in casting or moulding processes with simultaneous ability of core to washout from inner cavity of cast or moulded article using only water.
33 cl, 2 dwg, 8 tbl, 4 ex

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к композиции для использования в качестве стержня в процессе литья или формования, к стержню, содержащему композицию, к литейным формам, содержащим стержень, и к способу изготовления изделия с использованием стержня. В частности, настоящее изобретение относится к стержню, который может вымываться из внутренней полости литого или формованного изделия с использованием воды.The present invention relates to a composition for use as a core in a casting or molding process, to a core containing the composition, to casting molds containing the core, and to a method for manufacturing an article using the core. In particular, the present invention relates to a core that can be washed out of the interior of a cast or molded article using water.

Уровень техникиState of the art

В типичном процессе литья, расплавленный металл (или металлический сплав) заливается в предварительно подготовленную полость литейной формы, которая задает форму отливки, при этом расплавленный металл заполняет полость литейной формы под действием силы тяжести. Форма полых секций или внутренних полостей при литье может задаваться посредством одноразового стержня, который типично изготавливается из отвержденного склеенного с помощью смолы песка. Во время литья, экстремальное тепло от расплавленного металла термически разлагает смоляное связующее в стержне, позволяя стержню разбиваться и легко вытряхиваться из чистового литья, когда расплавленный металл охлаждается и затвердевает. Тем не менее, в процессах литья под давлением, в которых металл охлаждается очень быстро, или стенки литья являются относительно тонкими, стержень может не подвергаться воздействию достаточного тепла во время процесса литья для разложения связующего, очень сильно затрудняя извлечение стержня после того, как отливка затвердевает. Примеры таких процессов литья под давлением включают в себя литье под высоким давлением, литье под низким давлением, высоковакуумное литье под давлением, литье под давлением в полутвердом состоянии (к примеру, реолитье и тиксолитье), литье в постоянной или полупостоянной литейной форме и литье выдавливанием. В таких процессах, стержень типично может подвергаться воздействию температур вплоть только до 300°C и в течение ограниченного времени, которое не является достаточным для того, чтобы термически разлагать традиционные смоляные связующие.In a typical casting process, molten metal (or metal alloy) is poured into a pre-formed mold cavity that defines the shape of the casting, with the molten metal filling the mold cavity under gravity. The shape of the hollow sections or internal cavities of the casting may be defined by a disposable core, which is typically made of cured resin-bonded sand. During casting, the extreme heat from the molten metal thermally decomposes the resin binder in the core, allowing the core to break up and easily shake out of the finished casting as the molten metal cools and solidifies. However, in die casting processes in which the metal cools very quickly or the walls of the casting are relatively thin, the core may not be exposed to sufficient heat during the casting process to decompose the binder, making it very difficult to remove the core after the casting has solidified. Examples of such injection molding processes include high-pressure die casting, low-pressure die casting, high-vacuum die casting, semi-solid injection molding (e.g., rheocasting and thixocasting), permanent or semi-permanent mold casting, and extrusion molding. In such processes, the core can typically only be exposed to temperatures up to 300°C and for a limited time, which is not sufficient to thermally decompose traditional resin binders.

При литье под высоким давлением (HPDC) расплавленный металл инжектируется в полость формы при высоком давлении (типично приблизительно в 10-175 МПа) и удерживается на месте посредством сжимающей силы до тех пор, пока металл не затвердевает. HPDC является чрезвычайно быстрым по сравнению с проточной заливкой под действием силы тяжести, поскольку давление инжекции заставляет расплавленный металл заполнять полость литейной формы за секунды (или даже миллисекунды), и отливка может активно охлаждаться, например, посредством внутренних водяных труб в стенке формы. HPDC является, в частности, полезным для литья изделий с тонкими стенками, при котором высокое давление принудительно направляет жидкий металл в узкие пространства, которые не могут достигаться посредством гравитационной заливки. Эта технология в силу этого может использоваться для того, чтобы уменьшать вес металлических изделий за счет обеспечения возможности литья изделий с более тонкими стенками и полыми внутренними частями.In high pressure die casting (HPDC), molten metal is injected into a mould cavity at high pressure (typically around 10-175 MPa) and held in place by compressive force until the metal solidifies. HPDC is extremely fast compared to gravity flow pouring, as the injection pressure causes the molten metal to fill the mould cavity in seconds (or even milliseconds), and the casting can be actively cooled, for example by internal water pipes in the mould wall. HPDC is particularly useful for casting thin-walled parts, where high pressure forces the liquid metal into tight spaces that gravity pouring cannot reach. The technology can therefore be used to reduce the weight of metal parts by allowing parts with thinner walls and hollow interiors to be cast.

Литье под давлением в полутвердом состоянии включает в себе аналогичный процесс, в котором металл (или металлический сплав) инжектируется в форму (матрицу) в полутвердом состоянии, а не в полностью расплавленном состоянии. В этом полутвердом состоянии, металл получает глобулярную микроструктуру, которая улучшает кинематическую вязкость и текучесть металла и в силу этого повышает качество конечной отливки. При реолитье, металл охлаждается из полностью расплавленного состояния в полутвердое состояние перед инжекцией, тогда как при тиксолитье, твердый металл частично расплавляется в полутвердое состояние. Литье под давлением в полутвердом состоянии типично используется для высокопроизводительных вариантов применения, требующих высококачественной чистовой обработки.Semi-solid injection molding involves a similar process in which the metal (or metal alloy) is injected into the mold (die) in a semi-solid state rather than a fully molten state. In this semi-solid state, the metal develops a globular microstructure that improves the kinematic viscosity and flowability of the metal and thereby improves the quality of the final casting. In rheocasting, the metal is cooled from a fully molten state to a semi-solid state prior to injection, whereas in thixocasting, the solid metal is partially melted to a semi-solid state. Semi-solid injection molding is typically used for high-production applications that require high-quality finishes.

Формы для традиционных процессов литья с гравитационной заливкой типично изготавливаются из песка и могут быть одноразовыми. С другой стороны, формы (пресс-формы) для литья под давлением обычно изготавливаются из металла (такого как сталь) и, возможно, должны противостоять высоким давлениям и скоростям движения металла. Формы для литья под давлением также могут включать в себя инжекционные системы, системы водяного охлаждения и/или вакуумные системы. Вследствие повышенной сложности систем с формой для литья под давлением по сравнению с традиционными системами с песчаной литейной формой, форма для литья под давлением зачастую представляет собой постоянную или полупостоянную форму, при этом одноразовые стержни используются для того, чтобы создавать внутренние пространства в отливке.Molds for traditional gravity casting processes are typically made of sand and may be disposable. On the other hand, injection molds are typically made of metal (such as steel) and may need to withstand high pressures and metal velocities. Injection molds may also include injection systems, water cooling systems, and/or vacuum systems. Due to the increased complexity of injection mold systems compared to traditional sand mold systems, the injection mold is often a permanent or semi-permanent mold, with disposable cores used to create the internal spaces in the casting.

Помимо сложности или невозможности извлечения после использования, традиционные песчаные стержни могут не иметь достаточной прочности для того, чтобы противостоять давлениям и скоростям движения металла, предусмотренным в некоторых процессах литья под давлением, таких как HPDC или литье под давлением в полутвердом состоянии, и могут разрушаться в ходе такого использования. Традиционные склеенные с помощью смолы песчаные стержни в силу этого являются неподходящими для использования в таких процессах литья под давлением.In addition to being difficult or impossible to remove after use, traditional sand cores may not have sufficient strength to withstand the pressures and metal velocities involved in some die casting processes, such as HPDC or semi-solid die casting, and may fracture during such use. Traditional resin-bonded sand cores are therefore unsuitable for use in such die casting processes.

В попытке уменьшать остроту этих проблем, некоторые стержни для использования при литье под давлением изготавливаются из соли, которая затем может удаляться из чистовой отливки за счет растворения в горячей воде. Тем не менее, соль может формоваться в требуемую форму стержня при нахождении в расплавленной форме и обычно при высоком давлении, так что изготовление соляных стержней является сложным и затратным.In an attempt to reduce these problems, some cores for use in die casting are made from salt, which can then be removed from the finished casting by dissolving in hot water. However, the salt can be molded into the desired core shape while in the molten mold, usually under high pressure, so making salt cores is difficult and expensive.

Другие низкотемпературные процессы для изготовления формованных изделий, такие как формование углеродных композитов, также могут проявлять те же проблемы при извлечении стержня. Углеродные композитные изделия типично отверждаются в автоклаве при температурах вплоть до 200°C, что не является достаточным для того, чтобы разлагать связующее в типичном склеенном с помощью смолы песчаном стержне, очень затрудняя извлечение стержня из внутренней полости после того, как углеродное композитное изделие установлено.Other low temperature processes for making molded parts, such as carbon composite molding, can also exhibit the same core release issues. Carbon composite parts are typically autoclave cured at temperatures as high as 200°C, which is not hot enough to decompose the binder in a typical resin-bonded sand core, making it very difficult to remove the core from the interior cavity once the carbon composite part has been installed.

EP 2564951 A1 описывает формовочный или стержневой песок, который связывается посредством биодеградирующего полимерного связующего. Тем не менее, формовочный/стержневой песок, раскрытый в этом документе, формулируется для использования в вариантах применения для высокотемпературного литья и требует, чтобы связующее подвергалось высокотемпературному или индуцированному микроволнами сшиванию для отверждения. Связующее в силу этого основывается на термической деградации связующего, с тем чтобы позволять стержню вытряхиваться из чистовой отливки, и на сшивании полимера для прочности. В связи с этим, стержни, раскрытые в EP 2564951 A1, не имеют требуемой прочности для вариантов применения, в которых стержень может не подвергаться достаточно высоким температурам для того, чтобы сшивать полимерное связующее при использовании, таких как литье под давлением.EP 2564951 A1 describes a molding or core sand that is bonded by a biodegradable polymer binder. However, the molding/core sand disclosed in this document is formulated for use in high temperature casting applications and requires the binder to undergo high temperature or microwave induced crosslinking for curing. The binder therefore relies on thermal degradation of the binder to allow the core to shake out of the finished casting and on crosslinking of the polymer for strength. As such, the cores disclosed in EP 2564951 A1 do not have the required strength for applications in which the core may not be exposed to high enough temperatures to crosslink the polymer binder during use, such as injection molding.

WO 2020/146452 A1 описывает способ изготовления вымывного инструмента для формования углеродных композитов, которое требует трехмерной печати смеси порошкообразного кварцевого песка и аминосодержащего клейкого полимера. Связующее является водорастворимым только вплоть до 180°C и в силу этого является подходящим только для сверхнизкотемпературных вариантов применения, таких как формование углеродных композитов, но не для других вариантов применения, таких как литье под давлением, в которых стержень может подвергаться воздействию температур вплоть до 300°C.WO 2020/146452 A1 describes a method for producing a washout tool for molding carbon composites, which requires three-dimensional printing of a mixture of powdered quartz sand and an amine-containing adhesive polymer. The binder is only water-soluble up to 180°C and is therefore only suitable for ultra-low temperature applications such as molding carbon composites, but not for other applications such as injection molding, in which the core may be exposed to temperatures of up to 300°C.

Настоящее изобретение направлено на преодоление вышеуказанных проблем, связанных с извлечением внутреннего стержня из литого или формованного изделия, либо, по меньшей мере, на предоставление полезной альтернативы.The present invention is directed to overcoming the above-mentioned problems associated with removing an inner core from a cast or molded article, or at least to providing a useful alternative.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

КомпозицияComposition

Согласно первому аспекту изобретения, предусмотрена композиция для изготовления стержня для использования в процессе формования или литья. Композиция содержит огнеупорный материал в виде частиц, композицию связующего, содержащую, по меньшей мере, один гидрофильный полимер, при этом, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида, и, по меньшей мере, одну пуццолановую добавку.According to a first aspect of the invention, a composition for producing a core for use in a molding or casting process is provided. The composition comprises a refractory material in the form of particles, a binder composition containing at least one hydrophilic polymer, wherein the at least one hydrophilic polymer contains at least one polysaccharide or polysaccharide derivative, and at least one pozzolanic additive.

Авторы изобретения обнаружили, что стержни, изготовленные из композиции первого аспекта, имеют достаточную прочность для того, чтобы противостоять силам, которым подвергаются во время процессов литья или формования, при одновременной способности к вымыванию из внутренней полости литого или формованного изделия с использованием только воды. Следует понимать, что только некоторые компоненты композиции должны быть растворимыми в воде по сути, в то время как другие компоненты (такие как огнеупорный материал в виде частиц) не должны быть растворимыми в воде. Тем не менее, стержень, изготовленный из композиции первого аспекта, может распадаться в воде вследствие деградации компонентов, связывающих огнеупорный материал в виде частиц (и любые другие нерастворимые компоненты) между собой, по мере того, как связующие компоненты растворяются или гидратируются, и в силу этого стержень может упоминаться "водорастворимый" для целей этого раскрытия сущности. Соответственно, термины "водорастворимый" и "водорастворимость" используются в данном документе для того, чтобы описывать способность стержня, содержащего композицию первого аспекта, распадаться в воде, а не способность композиции формировать раствор в воде.The inventors have found that rods made from the composition of the first aspect have sufficient strength to withstand the forces to which they are subjected during casting or molding processes, while being able to be washed out of the interior of a cast or molded article using only water. It should be understood that only some components of the composition need be soluble in water per se, while other components (such as the particulate refractory material) need not be soluble in water. However, a rod made from the composition of the first aspect may disintegrate in water due to the degradation of the components that bind the particulate refractory material (and any other insoluble components) together as the binding components dissolve or hydrate, and as such the rod may be referred to as "water soluble" for the purposes of this disclosure. Accordingly, the terms "water-soluble" and "water solubility" are used herein to describe the ability of a rod containing the composition of the first aspect to disintegrate in water, rather than the ability of the composition to form a solution in water.

В некоторых вариантах осуществления, стержень, изготовленный с использованием композиции, является водорастворимым даже после нагревания, по меньшей мере, до 200°C. В некоторых вариантах осуществления, стержень, изготовленный с использованием композиции, является водорастворимым после нагревания до температуры от 200 до 350°C.In some embodiments, a rod made using the composition is water-soluble even after heating to at least 200°C. In some embodiments, a rod made using the composition is water-soluble after heating to a temperature of 200 to 350°C.

В некоторых вариантах осуществления, композиция служит для изготовления стержня для использования в процессе литья под давлением и/или в процессе формования углеродных композитов.In some embodiments, the composition serves to produce a rod for use in an injection molding process and/or in a carbon composite molding process.

Композиция первого аспекта типично представляет собой зернистое твердое вещество, которое может быть практически сухим или частично влажным в зависимости от содержания жидкости и относительной пропорции композиции связующего по сравнению с огнеупорным материалом в виде частиц, используемым в композиции. Предпочтительно, композиция представляет собой текучее зернистое твердое вещество. При использовании, композиция формируется в стержень во внешней форме внутренней полости изделия, которое должно отливаться или формоваться. Стержень типично формируется с требуемой формой за счет уплотнения композиции стержня в литейной форме и затем отверждения композиции, например, посредством сушки. Это может достигаться с использованием пескометного стержневого оборудования. Альтернативно, стержень может изготавливаться посредством процесса аддитивного изготовления (трехмерной печати). Если не ограничиваться рамками теории, считается, что композиция связующего может связывать огнеупорный материал в виде частиц в стержне через физическое взаимодействие с огнеупорным материалом в виде частиц (например, посредством взаимной блокировки или посредством удерживания огнеупорного материала в виде частиц в матрице), а также через или вместо химического склеивания.The composition of the first aspect is typically a granular solid, which may be substantially dry or partially wet depending on the liquid content and the relative proportion of the binder composition compared to the particulate refractory material used in the composition. Preferably, the composition is a flowable granular solid. In use, the composition is formed into a core in the outer mold of the inner cavity of the article to be cast or molded. The core is typically formed into the desired shape by compacting the core composition in a mold and then curing the composition, for example by drying. This may be achieved using sand-casting equipment. Alternatively, the core may be manufactured by an additive manufacturing process (3D printing). Without being limited by theory, it is believed that the binder composition may bind the particulate refractory material in the rod through physical interaction with the particulate refractory material (e.g., through interlocking or by holding the particulate refractory material in a matrix) as well as through or in place of chemical bonding.

Согласно второму аспекту изобретения, предусмотрен стержень, содержащий композицию первого аспекта. Стержень может использоваться в процессе формования или литья металлов для того, чтобы задавать внутреннюю полость формованного или литого изделия. В некоторых вариантах осуществления, стержень служит для использования с литейной формой, например, с формой для литья под давлением. В некоторых вариантах осуществления, стержень служит для использования при изготовлении углеродного композитного изделия.According to the second aspect of the invention, a rod is provided, comprising the composition of the first aspect. The rod can be used in the process of molding or casting metals in order to define an internal cavity of a molded or cast article. In some embodiments, the rod is for use with a casting mold, such as an injection mold. In some embodiments, the rod is for use in the manufacture of a carbon composite article.

В некоторых вариантах осуществления, стержень содержит поверхностное покрытие. Поверхностное покрытие может выполнять определенное число различных функций. Например, поверхность может предоставлять: защитный слой, чтобы предотвращать вредное взаимодействие между расплавленным металлом и композицией стержня; герметик, чтобы предотвращать вход металла между зернами огнеупорного материала в виде частиц в стержне, в частности, при более высоких давлениях; эффект сглаживания на поверхности стержня, что, в свою очередь, может улучшать чисто обработанную поверхность отливки; или свойства неприлипания, чтобы обеспечивать возможность простого отсоединения стержня от отливки после затвердевания. Поверхностное покрытие может выбираться на основе материала, который должен отливаться или формоваться, например, таким образом, что оно является несмачиваемым для материала, который должен отливаться или формоваться, и на основе функции(й), которые должны предоставляться посредством покрытия. Может использоваться любое поверхностное покрытие, которое является подходящим для огнеупорных вариантов применения, например, покрытия, содержащие нитрид бора, силикаты, диоксид титана, диоксид циркония или оксид алюминия. Поверхностные покрытия для огнеупорных вариантов применения типично содержат связующее, которое приклеивает покрытие к поверхности. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, связующее поверхностного покрытия является водорастворимым таким образом, что покрытие может вымываться с остальной частью стержня, вместо прилипания к поверхности изделия.In some embodiments, the core comprises a surface coating. The surface coating may perform a number of different functions. For example, the surface may provide: a protective layer to prevent harmful interaction between the molten metal and the core composition; a sealant to prevent metal from entering between the grains of the particulate refractory material in the core, particularly at higher pressures; a smoothing effect on the surface of the core, which in turn may improve the finished surface of the casting; or non-stick properties to allow the core to be easily separated from the casting after solidification. The surface coating may be selected based on the material to be cast or molded, such as being non-wetting for the material to be cast or molded, and based on the function(s) to be provided by the coating. Any surface coating that is suitable for refractory applications may be used, such as coatings containing boron nitride, silicates, titanium dioxide, zirconium dioxide, or aluminum oxide. Surface coatings for refractory applications typically contain a binder that adheres the coating to the surface. In some embodiments of the present invention, the binder of the surface coating is water-soluble so that the coating can be washed out with the rest of the rod, instead of adhering to the surface of the article.

Согласно третьему аспекту изобретения, предусмотрена литейная форма, содержащая стержень второго аспекта. В некоторых вариантах осуществления, литейная форма служит для изготовления изделия посредством литья, и стержень служит для задания внутренней полости изделия. В некоторых вариантах осуществления, литейная форма служит для литья под давлением. В некоторых вариантах осуществления, литейная форма изготавливается из металла, такого как сталь. В некоторых вариантах осуществления, литейная форма служит для литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии.According to a third aspect of the invention, a casting mold is provided, comprising a core of the second aspect. In some embodiments, the casting mold serves to produce an article by casting, and the core serves to define an internal cavity of the article. In some embodiments, the casting mold serves for injection molding. In some embodiments, the casting mold is made of a metal, such as steel. In some embodiments, the casting mold serves for high-pressure casting or semi-solid injection molding.

Композиция связующегоComposition of the binder

Следует понимать, что термин "композиция связующего", при использовании в данном документе, означает композицию, содержащую соединения, которые связывают огнеупорный материал в виде частиц. Предпочтительно, композиция связующего представляет собой органическую композицию связующего, содержащую органические соединения связующего. Композиция связующего дополнительно может содержать несвязующие компоненты, такие как поверхностно-активные вещества. Композиция связующего также может содержать, по меньшей мере, один растворитель.It should be understood that the term "binder composition" as used herein means a composition containing compounds that bind the particulate refractory material. Preferably, the binder composition is an organic binder composition containing organic binder compounds. The binder composition may further contain non-binder components such as surfactants. The binder composition may also contain at least one solvent.

Композиция связующего содержит, по меньшей мере, один гидрофильный полимер. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего дополнительно содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество.The binder composition comprises at least one hydrophilic polymer. In some embodiments, the binder composition further comprises at least one surfactant.

В некоторых вариантах осуществления, при смешивании композиции связующего с огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы получить композицию первого аспекта, композиция связующего предоставляется в качестве предварительно заготовленной смеси. В альтернативных вариантах осуществления, при смешивании композиции связующего с огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы получить композицию первого аспекта, композиция связующего предоставляется в форме отдельных компонентов, которые комбинируются вместе, чтобы предоставить композицию связующего при смешивании с огнеупорным материалом в виде частиц. Следует понимать, что результирующая композиция должна содержать все компоненты композиции связующего, независимо от того, смешиваются они с огнеупорным материалом в виде частиц вместе или отдельно.In some embodiments, when mixing the binder composition with the particulate refractory material to obtain the composition of the first aspect, the binder composition is provided as a pre-mix. In alternative embodiments, when mixing the binder composition with the particulate refractory material to obtain the composition of the first aspect, the binder composition is provided in the form of separate components that are combined together to provide the binder composition when mixed with the particulate refractory material. It should be understood that the resulting composition must contain all components of the binder composition, regardless of whether they are mixed with the particulate refractory material together or separately.

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит, по меньшей мере, 0,5, по меньшей мере, 1, по меньшей мере, 2, по меньшей мере, 3, по меньшей мере, 4, по меньшей мере, 5, по меньшей мере, 6, по меньшей мере, 7, по меньшей мере, 8, по меньшей мере, 9, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 11, по меньшей мере, 12, по меньшей мере, 13, по меньшей мере, 14, по меньшей мере, 15, по меньшей мере, 16, по меньшей мере, 17, по меньшей мере, 18, по меньшей мере, 19 либо, по меньшей мере, 20% мас. композиции связующего на основе массы огнеупорного материала в виде частиц. В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит не более 50, не более 40, не более 30, не более 20, не более 15, не более 10, не более 5, не более 2 либо не более 1% мас. композиции связующего на основе массы огнеупорного материала в виде частиц. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 0,5 до 30, от 1 до 20, от 2 до 15 либо от 2 до 10% мас. композиции связующего на основе массы огнеупорного материала в виде частиц.In some embodiments, the composition comprises at least 0.5, at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, or at least 20% by weight of the composition of a binder based on the weight of the particulate refractory material. In some embodiments, the composition comprises no more than 50, no more than 40, no more than 30, no more than 20, no more than 15, no more than 10, no more than 5, no more than 2, or no more than 1 wt. % of the binder composition based on the weight of the particulate refractory material. In some embodiments, the binder composition comprises 0.5 to 30, 1 to 20, 2 to 15, or 2 to 10 wt. % of the binder composition based on the weight of the particulate refractory material.

Авторы изобретения обнаружили, что вязкость композиции связующего может затрагивать текучесть композиции, которая в свою очередь может затрагивать простоту изготовления и рабочие характеристики стержня, изготовленного из композиции. Если не ограничиваться рамками теории, считается, что более высокая текучесть композиции обеспечивает возможность более простого выпуска композиции из пескометного стержневого оборудования, за счет этого предотвращая блокировки в оборудовании, и протекания во все части полости стержневой литейной формы таким образом, что даже сложная полость стержневой литейной формы может полностью заполняться вообще без зазоров или пустот, в силу этого повышая прочность стержня и уменьшая отходы вследствие дефектных стержней. Кроме того, считается, что более высокая текучесть обеспечивает возможность лучшей плотной упаковки и уплотнения композиции, что также может способствовать повышенной прочности стержня.The inventors have found that the viscosity of the binder composition can affect the flowability of the composition, which in turn can affect the ease of manufacture and performance of a core made from the composition. Without being limited by theory, it is believed that a higher flowability of the composition allows the composition to be more easily released from the core-throwing equipment, thereby preventing blockages in the equipment, and to flow into all parts of the core mold cavity so that even a complex core mold cavity can be completely filled without any gaps or voids, thereby increasing the strength of the core and reducing waste due to defective cores. In addition, it is believed that a higher flowability allows for better tight packing and compaction of the composition, which can also contribute to increased core strength.

В общем, обнаружено, что более низкая вязкость композиции связующего приводит к более высокой текучести композиции, и наоборот. Более низкая вязкость также может помогать обеспечивать равномерное распределение композиции связующего при смешивании с огнеупорным материалом в виде частиц, что, в свою очередь, может улучшать связывание между частицами, за счет этого увеличивая прочность стержня. Тем не менее, следует понимать, что полная вязкость/текучесть композиции должна балансироваться с другими факторами, которые затрагивают прочность результирующего стержня, поскольку композиция связующего, которая сильно разбавляется для того, чтобы достигать низкой вязкости, может предоставлять высокотекучую композицию, но может не достигать надлежащего связывания огнеупорного материала в виде частиц, что оказывает негативное влияние на прочность стержня.In general, it has been found that a lower viscosity of the binder composition results in a higher flowability of the composition, and vice versa. A lower viscosity can also help to ensure uniform distribution of the binder composition when mixed with the particulate refractory, which in turn can improve the bonding between the particles, thereby increasing the strength of the core. However, it should be understood that the overall viscosity/flowability of the composition must be balanced with other factors that affect the strength of the resulting core, since a binder composition that is highly diluted to achieve a low viscosity may provide a highly flowable composition, but may not achieve adequate bonding of the particulate refractory, which has a negative effect on the strength of the core.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего имеет динамическую вязкость при 23°C не более 1 Па*с, не более 500 мПа*с, не более 400 мПа*с, не более 300 мПа*с либо не более 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего имеет динамическую вязкость при 23°C, по меньшей мере, 5 мПа*с, по меньшей мере, 10 мПа*с, по меньшей мере, 20 мПа*с, по меньшей мере, 50 мПа*с, по меньшей мере, 100 мПа*с либо, по меньшей мере, 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего имеет динамическую вязкость при 23°C от 5 мПа*с до 1 Па*с, от 10 мПа*с до 500 мПа*с либо от 20 мПа*с до 400 мПа*с.In some embodiments, the binder composition has a dynamic viscosity at 23°C of no more than 1 Pa*s, no more than 500 mPa*s, no more than 400 mPa*s, no more than 300 mPa*s, or no more than 200 mPa*s. In some embodiments, the binder composition has a dynamic viscosity at 23°C of at least 5 mPa*s, at least 10 mPa*s, at least 20 mPa*s, at least 50 mPa*s, at least 100 mPa*s, or at least 200 mPa*s. In some embodiments, the binder composition has a dynamic viscosity at 23°C of 5 mPas to 1 Pas, 10 mPas to 500 mPas, or 20 mPas to 400 mPas.

Следует понимать, что вязкость композиции связующего представляет собой вязкость, измеренную до того, как композиция связующего, смешивается с огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы формулировать композицию, т.е. вязкость композиции связующего изолированно. Кроме того, следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых пуццолановая добавка, когда присутствует, смешивается со композицией связующего до того, как композиция связующего смешивается с огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы формулировать композицию, вязкость композиции связующего представляет собой вязкость только композиции связующего, а не вязкость смеси композиция связующего/пуццолановая добавка. Также следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых композиция связующего смешивается с огнеупорным материалом в виде частиц в форме отдельных компонентов, а не в качестве предварительно заготовленной смеси, вязкость композиции связующего считается полной вязкостью, которую должна иметь композиция связующего, если отдельные компоненты композиции связующего смешиваются между собой, с тем чтобы предоставлять предварительно заготовленную смесь до получения.It should be understood that the viscosity of the binder composition is the viscosity measured before the binder composition is mixed with the particulate refractory material to formulate the composition, i.e., the viscosity of the binder composition in isolation. It should also be understood that in embodiments in which the pozzolanic additive, when present, is mixed with the binder composition before the binder composition is mixed with the particulate refractory material to formulate the composition, the viscosity of the binder composition is the viscosity of the binder composition alone, and not the viscosity of the binder composition/pozzolanic additive mixture. It should also be understood that in embodiments in which the binder composition is mixed with the particulate refractory material in the form of individual components rather than as a premix, the viscosity of the binder composition is considered to be the total viscosity that the binder composition would have if the individual components of the binder composition were mixed together to provide a premix prior to production.

Следует понимать, что вязкость композиции связующего в целом может подвергаться влиянию посредством вязкости отдельных компонентов, включенных в нее, например, вязкости, по меньшей мере, одного гидрофильного полимера, а также уровня разбавления композиции связующего. Вязкость композиции связующего также может потенциально затрагиваться посредством модифицирующих вязкость взаимодействий между отдельными компонентами.It should be understood that the viscosity of the binder composition as a whole can be affected by the viscosity of the individual components included therein, for example, the viscosity of at least one hydrophilic polymer, as well as the dilution level of the binder composition. The viscosity of the binder composition can also potentially be affected by viscosity-modifying interactions between the individual components.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один растворитель, такой как вода. Растворитель может использоваться для того, чтобы растворять или гидратировать компоненты композиции связующего, которые подаются в твердой форме, чтобы обеспечивать надлежащую дисперсию связующих компонентов в огнеупорном материале в виде частиц и/или разбавлять композицию связующего, с тем чтобы достигать требуемой вязкости. Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления, компоненты композиции связующего подаются в растворе, например, в водном растворе, и в силу этого, по меньшей мере, часть растворителя в композиции связующего предоставляется посредством компонента(ов), которые подаются в растворе. В некоторых таких вариантах осуществления, дополнительный растворитель не должен обязательно добавляться в композицию связующего, с тем чтобы достигать надлежащей дисперсии и/или требуемой вязкости. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления, дополнительный растворитель должен добавляться в композицию связующего, чтобы дополнять количество растворителя, предоставленного посредством компонента(ов), которые подаются в растворе, и увеличивать общее количество растворителя в композиции связующего.In some embodiments, the binder composition comprises at least one solvent, such as water. The solvent may be used to dissolve or hydrate the binder composition components that are supplied in solid form, to ensure proper dispersion of the binder components in the particulate refractory material and/or to dilute the binder composition in order to achieve the desired viscosity. It should be understood that in some embodiments, the binder composition components are supplied in solution, such as an aqueous solution, and therefore at least a portion of the solvent in the binder composition is provided by the component(s) that are supplied in solution. In some such embodiments, additional solvent does not necessarily need to be added to the binder composition in order to achieve proper dispersion and/or the desired viscosity. However, in some embodiments, additional solvent must be added to the binder composition to supplement the amount of solvent provided by the component(s) supplied in solution and to increase the total amount of solvent in the binder composition.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 20, по меньшей мере, 30, по меньшей мере, 40, по меньшей мере, 50, по меньшей мере, 60 либо, по меньшей мере, 70% мас. растворителя на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 80, не более 70, не более 60, не более 50, не более 40, не более 30 либо не более 20% мас. растворителя на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 10 до 80, от 20 до 70, от 30 до 70 либо от 40 до 70% мас. растворителя на основе общей массы композиции связующего.In some embodiments, the binder composition comprises at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, or at least 70 wt. % solvent based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 80, no more than 70, no more than 60, no more than 50, no more than 40, no more than 30, or no more than 20 wt. % solvent based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises 10 to 80, 20 to 70, 30 to 70, or 40 to 70 wt. % solvent based on the total weight of the binder composition.

Гидрофильные полимерыHydrophilic polymers

Гидрофильные полимеры, в общем, могут считаться полимерами, которые имеют предпочтительные взаимодействия с молекулами воды, в противоположность гидрофобным полимерам, которые отталкивают воду. Гидрофильные полимеры могут быть растворимыми в воде или могут абсорбировать/адсорбировать воду, например, чтобы вызывать набухание или формировать гель. Гидрофильные полимеры типично содержат заряженные или полярные функциональные группы, которые притягивают молекулы воды.Hydrophilic polymers can generally be considered polymers that have preferential interactions with water molecules, as opposed to hydrophobic polymers, which repel water. Hydrophilic polymers may be water-soluble or may absorb/adsorb water, such as to cause swelling or gel formation. Hydrophilic polymers typically contain charged or polar functional groups that attract water molecules.

В настоящем изобретении, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один гидрофильный полимер. По меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер дополнительно может содержать, по меньшей мере, один синтетический полимер, по меньшей мере, один дополнительный полисахарид или производное полисахарида или их смеси.In the present invention, the binder composition comprises at least one hydrophilic polymer. The at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer may further comprise at least one synthetic polymer, at least one additional polysaccharide or polysaccharide derivative, or mixtures thereof.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер находится в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, в которых композиция связующего содержит более одного гидрофильного полимера, по меньшей мере, один из гидрофильных полимеров может находиться в растворе. В некоторых вариантах осуществления, в которых композиция связующего содержит более одного гидрофильного полимера, все гидрофильные полимеры могут находиться в растворе.In some embodiments, at least one hydrophilic polymer is in solution, such as in an aqueous solution. In some embodiments in which the binder composition comprises more than one hydrophilic polymer, at least one of the hydrophilic polymers may be in solution. In some embodiments in which the binder composition comprises more than one hydrophilic polymer, all of the hydrophilic polymers may be in solution.

В некоторых вариантах осуществления, раствор гидрофильного полимера имеет содержание твердых веществ не более 80%, не более 70%, не более 60%, не более 50%, не более 40% либо не более 30% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор гидрофильного полимера имеет содержание твердых веществ, по меньшей мере, 10%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 60% либо, по меньшей мере, 70% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор гидрофильного полимера имеет содержание твердых веществ от 10% до 80% либо от 10% до 50% мас./об. Следует понимать, что содержание твердых веществ раствора может выбираться таким образом, чтобы достигать требуемой вязкости композиции связующего, как упомянуто выше.In some embodiments, the hydrophilic polymer solution has a solids content of no more than 80%, no more than 70%, no more than 60%, no more than 50%, no more than 40%, or no more than 30% w/v. In some embodiments, the hydrophilic polymer solution has a solids content of at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, or at least 70% w/v. In some embodiments, the hydrophilic polymer solution has a solids content of 10% to 80%, or 10% to 50% w/v. It should be understood that the solids content of the solution can be selected to achieve the desired viscosity of the binder composition, as mentioned above.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 20, по меньшей мере, 30, по меньшей мере, 40, по меньшей мере, 50, по меньшей мере, 60 либо, по меньшей мере, 70% мас. гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 80, не более 70, не более 60, не более 50, не более 40, не более 30 либо не более 20% мас. гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 10 до 80, от 20 до 70, от 20 до 60 либо от 30 до 60% мас. гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего.In some embodiments, the binder composition comprises at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, or at least 70 wt. % of a hydrophilic polymer based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 80, no more than 70, no more than 60, no more than 50, no more than 40, no more than 30, or no more than 20 wt. % of a hydrophilic polymer based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises 10 to 80, 20 to 70, 20 to 60, or 30 to 60 wt. % of a hydrophilic polymer based on the total weight of the binder composition.

В некоторых вариантах осуществления, гидрофильный полимер может составлять, по меньшей мере, 0,5, по меньшей мере, 0,75, по меньшей мере, 1, по меньшей мере, 1,25, по меньшей мере, 1,5, по меньшей мере, 2, по меньшей мере, 2,5, по меньшей мере, 3, по меньшей мере, 4 либо, по меньшей мере, 5% мас. композиции на основе массы огнеупорного материала.In some embodiments, the hydrophilic polymer can comprise at least 0.5, at least 0.75, at least 1, at least 1.25, at least 1.5, at least 2, at least 2.5, at least 3, at least 4, or at least 5 wt.% of the composition based on the weight of the refractory material.

В некоторых вариантах осуществления, в которых, по меньшей мере, один гидрофильный полимер находится в растворе, композиция связующего содержит, по меньшей мере, 50, по меньшей мере, 60, по меньшей мере, 70, по меньшей мере, 80, по меньшей мере, 90, по меньшей мере, 95, по меньшей мере, 99 либо, по меньшей мере, 99,5% мас. раствора гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 99,5, не более 99, не более 95, не более 90, не более 80, не более 70 либо не более 60% мас. раствора гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 50 до 100, от 70 до 100 либо от 80 до 99,5% мас. раствора гидрофильного полимера на основе общей массы композиции связующего.In some embodiments, wherein the at least one hydrophilic polymer is in solution, the binder composition comprises at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 95, at least 99, or at least 99.5 wt. % of a hydrophilic polymer solution based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 99.5, no more than 99, no more than 95, no more than 90, no more than 80, no more than 70, or no more than 60 wt. % of a hydrophilic polymer solution based on the total weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises from 50 to 100, from 70 to 100, or from 80 to 99.5 wt. % of a hydrophilic polymer solution based on the total weight of the binder composition.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию, когда композиция нагревается при температурах вплоть до 250°C, вплоть до 300°C или вплоть до 350°C. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию, когда композиция нагревается до температуры от 200 до 350°C.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer does not undergo crosslinking when the composition is heated at temperatures of up to 250°C, up to 300°C, or up to 350°C. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer does not undergo crosslinking when the composition is heated to a temperature of from 200 to 350°C.

Если не ограничиваться рамками теории, считается, что индуцированное температурой сшивание, по меньшей мере, одного гидрофильного полимера может уменьшать водорастворимость стержня посредством изменения структурных свойств полимера, так что растворение или гидратирование полимера в воде предотвращается. Следовательно, гидрофильные полимеры, которые не подвергаются сшиванию, когда композиция нагревается при температурах вплоть до 350°C, позволяют изготавливать стержни, которые имеют хорошую водорастворимость даже после подвергания воздействию повышенных температур во время процесса литья или формования. Тем не менее, гидрофильные полимеры, которые подвергаются сшиванию при более низких температурах (например, между 200 и 300°C), по-прежнему могут быть подходящими для более низкотемпературных вариантов применения вплоть до 200°C, таких как формование углеродных композитов либо литье металлов или сплавов с относительно низкими точками плавления. Кроме того, на практике, только внешние края или очень тонкие сечения стержня с большой вероятностью должны достигать температур вплоть до 300°C (или больше) во время использования. В силу этого следует понимать, что подходящие гидрофильные полимеры могут выбираться на основе способа литья или формования, для которого служит композиция, и на основе форме и размеров намеченного стержня.Without being limited by theory, it is believed that temperature-induced crosslinking of at least one hydrophilic polymer can reduce the water solubility of the rod by changing the structural properties of the polymer such that dissolution or hydration of the polymer in water is prevented. Accordingly, hydrophilic polymers that do not undergo crosslinking when the composition is heated at temperatures up to 350 °C allow the production of rods that have good water solubility even after exposure to elevated temperatures during the casting or molding process. However, hydrophilic polymers that undergo crosslinking at lower temperatures (e.g., between 200 and 300 °C) may still be suitable for lower temperature applications down to 200 °C, such as molding carbon composites or casting metals or alloys with relatively low melting points. Furthermore, in practice, only the outer edges or very thin sections of the rod are likely to reach temperatures of up to 300°C (or more) during use. It should therefore be understood that suitable hydrophilic polymers may be selected based on the casting or molding process for which the composition is used and on the shape and dimensions of the intended rod.

Синтетические полимерыSynthetic polymers

Синтетические полимеры, в общем, считаются полимерами, которые являются полученными человеком, а не встречающимися в природе. Синтетические полимеры могут представлять собой гомополимеры, содержащие только один тип мономера, или сополимеры, содержащих два или более различных типов мономера.Synthetic polymers are generally considered to be polymers that are man-made rather than naturally occurring. Synthetic polymers can be homopolymers, containing only one type of monomer, or copolymers, containing two or more different types of monomer.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один синтетический полимер. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер выбирается из группы, состоящей из полиакрилатов, акрилатных сополимеров, поливинилового спирта, полифосфатов, полиметафосфатов и их смесей. В вариантах осуществления, в которых композиция связующего представляет собой органическую композицию связующего, по меньшей мере, один синтетический полимер выбирается из группы, состоящей из полиакрилатов, акрилатных сополимеров, поливинилового спирта и их смесей.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer. In some embodiments, the at least one synthetic polymer is selected from the group consisting of polyacrylates, acrylate copolymers, polyvinyl alcohol, polyphosphates, polymetaphosphates, and mixtures thereof. In embodiments in which the binder composition is an organic binder composition, the at least one synthetic polymer is selected from the group consisting of polyacrylates, acrylate copolymers, polyvinyl alcohol, and mixtures thereof.

Авторы изобретения обнаружили, что полиакрилаты и полифосфаты, в частности, дают стержни, которые имеют превосходную прочность и водорастворимость. Кроме того, авторы изобретения обнаружили, что полиакрилаты и полифосфаты вряд ли подвергаются сшиванию при температурах вплоть до 300°C и дают стержни с превосходной водорастворимостью даже после длительного подвергания воздействию таких температур, тогда как поливиниловый спирт, например, может подвергаться сшиванию при температурах выше 200°C и в силу этого может быть подходящим для более низкотемпературных вариантов применения.The inventors have found that polyacrylates and polyphosphates in particular provide rods that have excellent strength and water solubility. Furthermore, the inventors have found that polyacrylates and polyphosphates are unlikely to crosslink at temperatures up to 300°C and provide rods with excellent water solubility even after prolonged exposure to such temperatures, whereas polyvinyl alcohol, for example, can crosslink at temperatures above 200°C and may therefore be suitable for lower temperature applications.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер содержит щелочную соль полиакрилата, акрилатного сополимера или полифосфата. В некоторых вариантах осуществления, щелочная соль представляет собой натриевую соль или калийную соль. Обнаружено, что щелочные соли, например, полиакрилат натрия или полифосфат натрия позволяют изготавливать стержни с очень хорошей водорастворимостью, тогда как обнаружено, что аммониевые соли, например, аммониевый полиакрилат позволяют изготавливать стержни, которые являются менее водорастворимыми.In some embodiments, at least one synthetic polymer comprises an alkali salt of a polyacrylate, an acrylate copolymer, or a polyphosphate. In some embodiments, the alkali salt is a sodium salt or a potassium salt. It has been found that alkali salts, such as sodium polyacrylate or sodium polyphosphate, allow the production of rods with very good water solubility, while it has been found that ammonium salts, such as ammonium polyacrylate, allow the production of rods that are less water soluble.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер содержит полифосфат, имеющий длину цепи, по меньшей мере, 4, по меньшей мере, 5, по меньшей мере, 6, по меньшей мере, 7, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 12, по меньшей мере, 15, по меньшей мере, 20, по меньшей мере, 25 либо, по меньшей мере, 30. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер содержит щелочной полифосфат, имеющий длину цепи от 4 до 30.In some embodiments, the at least one synthetic polymer comprises a polyphosphate having a chain length of at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 10, at least 12, at least 15, at least 20, at least 25, or at least 30. In some embodiments, the at least one synthetic polymer comprises an alkaline polyphosphate having a chain length of 4 to 30.

По меньшей мере, один синтетический полимер предпочтительно является экологически безвредным, что упрощает безопасную утилизацию или повторное использование воды, используемой для того, чтобы промывать стержень после использования. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер содержит щелочную полиакрилатную соль, которая является неопасной.At least one synthetic polymer is preferably environmentally friendly, which facilitates the safe disposal or reuse of water used to rinse the rod after use. In some embodiments, at least one synthetic polymer comprises an alkaline polyacrylate salt that is non-hazardous.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер имеет молекулярный вес не более 1000000 г/моль, не более 500000 г/моль, не более 100000 г/моль, не более 50000 г/моль, не более 10000 г/моль либо не более 5000 г/моль. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер находится в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, раствор синтетического полимера имеет содержание твердых веществ не более 80%, не более 70%, не более 60%, не более 50%, не более 40% либо не более 30% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор синтетического полимера имеет содержание твердых веществ, по меньшей мере, 10%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 60% либо, по меньшей мере, 70% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор синтетического полимера имеет содержание твердых веществ от 10% до 80% либо от 10% до 50% мас./об.In some embodiments, the at least one synthetic polymer has a molecular weight of at most 1,000,000 g/mol, at most 500,000 g/mol, at most 100,000 g/mol, at most 50,000 g/mol, at most 10,000 g/mol, or at most 5,000 g/mol. In some embodiments, the at least one synthetic polymer is in solution, such as in an aqueous solution. In some embodiments, the synthetic polymer solution has a solids content of at most 80%, at most 70%, at most 60%, at most 50%, at most 40%, or at most 30% w/v. In some embodiments, the synthetic polymer solution has a solids content of at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, or at least 70% w/v. In some embodiments, the synthetic polymer solution has a solids content of 10% to 80%, or 10% to 50% w/v.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер или (если в растворе) раствор синтетического полимера имеет динамическую вязкость при 23°C не более 1 Па*с, не более 500 мПа*с, не более 400 мПа*с, не более 300 мПа*с либо не более 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер или раствор синтетического полимера имеет динамическую вязкость при 23°C, по меньшей мере, 5 мПа*с, по меньшей мере, 10 мПа*с, по меньшей мере, 20 мПа*с, по меньшей мере, 50 мПа*с, по меньшей мере, 100 мПа*с либо, по меньшей мере, 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один синтетический полимер или раствор синтетического полимера имеет динамическую вязкость при 23°C от 5 мПа*с до 1 Па*с, от 10 мПа*с до 500 мПа*с либо от 20 мПа*с до 400 мПа*с. Следует понимать, что молекулярный вес, по меньшей мере, одного синтетического полимера и/или содержание твердых веществ раствора (если, по меньшей мере, один синтетический полимер находится в растворе) могут выбираться таким образом, чтобы достигать требуемой вязкости. Также следует понимать, что вязкость, по меньшей мере, одного синтетического полимера или раствора синтетического полимера представляет собой вязкость, измеренную до того, как, по меньшей мере, один синтетический полимер или раствор синтетического полимера смешивается со связующей композицией и/или огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы формулировать композицию, т.е. вязкость, по меньшей мере, одного синтетического полимера или раствора синтетического полимера изолированно.In some embodiments, the at least one synthetic polymer or (if in solution) the solution of the synthetic polymer has a dynamic viscosity at 23°C of no more than 1 Pa*s, no more than 500 mPa*s, no more than 400 mPa*s, no more than 300 mPa*s, or no more than 200 mPa*s. In some embodiments, the at least one synthetic polymer or the solution of the synthetic polymer has a dynamic viscosity at 23°C of at least 5 mPa*s, at least 10 mPa*s, at least 20 mPa*s, at least 50 mPa*s, at least 100 mPa*s, or at least 200 mPa*s. In some embodiments, the at least one synthetic polymer or synthetic polymer solution has a dynamic viscosity at 23°C of from 5 mPa*s to 1 Pa*s, from 10 mPa*s to 500 mPa*s, or from 20 mPa*s to 400 mPa*s. It should be understood that the molecular weight of the at least one synthetic polymer and/or the solids content of the solution (if the at least one synthetic polymer is in solution) can be selected to achieve the desired viscosity. It should also be understood that the viscosity of the at least one synthetic polymer or synthetic polymer solution is a viscosity measured before the at least one synthetic polymer or synthetic polymer solution is mixed with the binder composition and/or the particulate refractory material to formulate the composition, i.e. viscosity of at least one synthetic polymer or synthetic polymer solution in isolation.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 20, по меньшей мере, 30, по меньшей мере, 40, по меньшей мере, 50, по меньшей мере, 60, по меньшей мере, 70, по меньшей мере, 80 либо, по меньшей мере, 90% мас. синтетического полимера на основе общей массы гидрофильного полимера. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит не более 100, не более 90, не более 80, не более 70, не более 60, не более 50, не более 40, не более 30 либо не более 20% мас. синтетического полимера на основе общей массы гидрофильного полимера. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит от 10 до 100, от 20 до 90, от 30 до 80 либо от 50 до 80% мас. синтетического полимера на основе общей массы гидрофильного полимера.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least 10, at least 20, at least 30, at least 40, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, or at least 90 wt. % of a synthetic polymer based on the total weight of the hydrophilic polymer. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises no more than 100, no more than 90, no more than 80, no more than 70, no more than 60, no more than 50, no more than 40, no more than 30, or no more than 20 wt. % of a synthetic polymer based on the total weight of the hydrophilic polymer. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises from 10 to 100, from 20 to 90, from 30 to 80, or from 50 to 80% by weight of a synthetic polymer based on the total weight of the hydrophilic polymer.

В некоторых вариантах осуществления, синтетический полимер может составлять, по меньшей мере, 0,5, по меньшей мере, 0,75, по меньшей мере, 1, по меньшей мере, 1,25, по меньшей мере, 1,5, по меньшей мере, 2, по меньшей мере, 2,5, по меньшей мере, 3, по меньшей мере, 4 либо, по меньшей мере, 5% мас. композиции на основе массы огнеупорного материала.In some embodiments, the synthetic polymer may comprise at least 0.5, at least 0.75, at least 1, at least 1.25, at least 1.5, at least 2, at least 2.5, at least 3, at least 4, or at least 5 wt.% of the composition based on the weight of the refractory material.

Полисахариды и производные полисахаридаPolysaccharides and polysaccharide derivatives

Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие цепь единиц моносахарида. Примеры полисахаридов включают в себя крахмал, гликоген, целлюлозу и пектин, в числе прочего. Производные полисахарида, в общем, могут считаться соединениями, которые образуются из полисахарида посредством химической реакции, к примеру, гидролиза или добавления функциональной группы. Производные полисахарида также могут быть известны как модифицированные полисахариды, например, модифицированный крахмал.Polysaccharides are carbohydrates that contain a chain of monosaccharide units. Examples of polysaccharides include starch, glycogen, cellulose, and pectin, among others. Polysaccharide derivatives can generally be considered compounds that are formed from a polysaccharide through a chemical reaction, such as hydrolysis or the addition of a functional group. Polysaccharide derivatives can also be known as modified polysaccharides, such as modified starch.

В настоящем изобретении, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида (сокращенно далее "по меньшей мере, один полисахарид"). В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один полисахарид выбирается из группы, состоящей из крахмала, производных крахмала, целлюлозы, производных целлюлозы и их смесей. Полисахариды или производные полисахарида, подходящие для использования с настоящим изобретением, включают в себя декстрин, картофельный крахмал, карбоксиметилцеллюлозу и их смеси.In the present invention, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative (abbreviated hereinafter as "at least one polysaccharide"). In some embodiments, the at least one polysaccharide is selected from the group consisting of starch, starch derivatives, cellulose, cellulose derivatives, and mixtures thereof. Polysaccharides or polysaccharide derivatives suitable for use with the present invention include dextrin, potato starch, carboxymethylcellulose, and mixtures thereof.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один полисахарид находится в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, раствор полисахарида имеет содержание твердых веществ не более 80%, не более 70%, не более 60%, не более 50%, не более 40% либо не более 30% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор полисахарида имеет содержание твердых веществ, по меньшей мере, 10%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 30%, по меньшей мере, 40%, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 60% либо, по меньшей мере, 70% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор полисахарида имеет содержание твердых веществ от 10% до 80% либо от 10% до 50% мас./об.In some embodiments, the at least one polysaccharide is in a solution, such as an aqueous solution. In some embodiments, the polysaccharide solution has a solids content of no more than 80%, no more than 70%, no more than 60%, no more than 50%, no more than 40%, or no more than 30% w/v. In some embodiments, the polysaccharide solution has a solids content of at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, or at least 70% w/v. In some embodiments, the polysaccharide solution has a solids content of 10% to 80%, or 10% to 50% w/v.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один полисахарид или (если в растворе) раствор полисахарида имеет динамическую вязкость при 23°C не более 1 Па*с, не более 500 мПа*с, не более 400 мПа*с, не более 300 мПа*с либо не более 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один полисахарид или раствор полисахарида имеет динамическую вязкость при 23°C, по меньшей мере, 5 мПа*с, по меньшей мере, 10 мПа*с, по меньшей мере, 20 мПа*с, по меньшей мере, 50 мПа*с, по меньшей мере, 100 мПа*с либо, по меньшей мере, 200 мПа*с. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один полисахарид или раствор полисахарида имеет динамическую вязкость при 23°C от 5 мПа*с до 1 Па*с, от 10 мПа*с до 500 мПа*с либо от 20 мПа*с до 400 мПа*с. Следует понимать, что содержание твердых веществ раствора полисахарида может выбираться таким образом, чтобы достигать требуемой вязкости. Также следует понимать, что вязкость, по меньшей мере, одного полисахарида или раствора полисахарида представляет собой вязкость, измеренную до того, как, по меньшей мере, один полисахарид или раствор полисахарида, смешивается со связующей композицией и/или огнеупорным материалом в виде частиц, чтобы формулировать композицию, т.е. вязкость, по меньшей мере, одного полисахарида или раствор полисахарида изолированно.In some embodiments, the at least one polysaccharide or (if in solution) the polysaccharide solution has a dynamic viscosity at 23°C of no more than 1 Pa*s, no more than 500 mPa*s, no more than 400 mPa*s, no more than 300 mPa*s, or no more than 200 mPa*s. In some embodiments, the at least one polysaccharide or polysaccharide solution has a dynamic viscosity at 23°C of at least 5 mPa*s, at least 10 mPa*s, at least 20 mPa*s, at least 50 mPa*s, at least 100 mPa*s, or at least 200 mPa*s. In some embodiments, the at least one polysaccharide or polysaccharide solution has a dynamic viscosity at 23°C of from 5 mPa*s to 1 Pa*s, from 10 mPa*s to 500 mPa*s, or from 20 mPa*s to 400 mPa*s. It should be understood that the solids content of the polysaccharide solution can be selected so as to achieve the desired viscosity. It should also be understood that the viscosity of the at least one polysaccharide or polysaccharide solution is a viscosity measured before the at least one polysaccharide or polysaccharide solution is mixed with the binder composition and/or the particulate refractory material to formulate the composition, i.e., the viscosity of the at least one polysaccharide or polysaccharide solution in isolation.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, 5, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 20, по меньшей мере, 30, по меньшей мере, 50, по меньшей мере, 60, по меньшей мере, 70, по меньшей мере, 80 либо, по меньшей мере, 90% мас. полисахарида на основе общей массы гидрофильного полимера. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 100, не более 90, не более 80, не более 70, не более 60, не более 50, не более 30, не более 20 либо не более 10% мас. полисахарида на основе общей массы гидрофильного полимера. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 5 до 100, от 5 до 90, от 10 до 70 либо от 20 до 70% мас. полисахарида на основе общей массы гидрофильного полимера.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least 5, at least 10, at least 20, at least 30, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, or at least 90 wt. % polysaccharide based on the total weight of the hydrophilic polymer. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 100, no more than 90, no more than 80, no more than 70, no more than 60, no more than 50, no more than 30, no more than 20, or no more than 10 wt. % polysaccharide based on the total weight of the hydrophilic polymer. In some embodiments, the binder composition comprises 5 to 100, 5 to 90, 10 to 70, or 20 to 70 wt. polysaccharide based on the total mass of the hydrophilic polymer.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит полиакрилат в качестве синтетического полимера и декстрин в качестве производного полисахарида. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит полифосфат в качестве синтетического полимера и одно или более из картофельного крахмала и карбоксиметилцеллюлозы в качестве полисахарида и производных полисахарида. В других вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит поливиниловый спирт в качестве синтетического полимера и картофельный крахмал в качестве полисахарида.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises polyacrylate as a synthetic polymer and dextrin as a polysaccharide derivative. In other embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises polyphosphate as a synthetic polymer and one or more of potato starch and carboxymethylcellulose as a polysaccharide and polysaccharide derivatives. In other embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises polyvinyl alcohol as a synthetic polymer and potato starch as a polysaccharide.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит от 30 до 80% мас. синтетического полимера и от 20 до 70% мас. полисахарида на основе общей массы гидрофильного полимера. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит от 50 до 80% мас. полиакрилата и от 20 до 50% мас. декстрина на основе общей массы гидрофильного полимера, при этом полиакрилат может представлять собой щелочную полиакрилатную соль. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит от 30 до 70% мас. полифосфата, от 15 до 40% мас. карбоксиметилцеллюлозы и от 15 до 40% мас. картофельного крахмала на основе общей массы гидрофильного полимера, при этом полифосфат может представлять собой щелочную полифосфатную соль.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises from 30 to 80 wt. % of a synthetic polymer and from 20 to 70 wt. % of a polysaccharide based on the total weight of the hydrophilic polymer. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises from 50 to 80 wt. % of a polyacrylate and from 20 to 50 wt. % of a dextrin based on the total weight of the hydrophilic polymer, wherein the polyacrylate can be an alkaline polyacrylate salt. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises from 30 to 70 wt. % of a polyphosphate, from 15 to 40 wt. % of a carboxymethyl cellulose, and from 15 to 40 wt. % of a potato starch based on the total weight of the hydrophilic polymer, wherein the polyphosphate can be an alkaline polyphosphate salt.

В некоторых вариантах осуществления, полисахарид или производное полисахарида может составлять, по меньшей мере, 0,5, по меньшей мере, 0,75, по меньшей мере, 1, по меньшей мере, 1,25, по меньшей мере, 1,5, по меньшей мере, 2, по меньшей мере, 2,5, по меньшей мере, 3, по меньшей мере, 4 либо, по меньшей мере, 5% мас. композиции на основе массы огнеупорного материала.In some embodiments, the polysaccharide or polysaccharide derivative may comprise at least 0.5, at least 0.75, at least 1, at least 1.25, at least 1.5, at least 2, at least 2.5, at least 3, at least 4, or at least 5% by weight of the composition based on the weight of the refractory material.

ПластификаторыPlasticizers

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один пластификатор. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один пластификатор содержит один или более полиолов или производных полиола. Полиолы, подходящие для использования в качестве пластификаторов в настоящем изобретении, включают в себя глицерин, сорбитол, ксилитол, малитол и их смеси. Производные полиола, подходящие для использования в качестве пластификаторов в настоящем изобретении, включают в себя триглицериды, такие как триацетин.In some embodiments, the binder composition comprises at least one plasticizer. In some embodiments, the at least one plasticizer comprises one or more polyols or polyol derivatives. Polyols suitable for use as plasticizers in the present invention include glycerol, sorbitol, xylitol, malitol, and mixtures thereof. Polyol derivatives suitable for use as plasticizers in the present invention include triglycerides, such as triacetin.

Предоставление, по меньшей мере, одного пластификатора в композиции связующего может улучшать значения натяжения при разрыве стержня за счет снижения температуры стеклования, по меньшей мере, одного гидрофильного полимера.Providing at least one plasticizer in the binder composition can improve the tension at break values of the rod by lowering the glass transition temperature of the at least one hydrophilic polymer.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один пластификатор находится в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, в которых композиция связующего содержит более одного пластификатора, по меньшей мере, один из пластификаторов может находиться в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, в которых композиция связующего содержит более одного пластификатора, все пластификаторы могут находиться в растворе, например, в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления, раствор пластификатора имеет содержание твердых веществ не более 50%, не более 40% либо не более 30% мас./об. В некоторых вариантах осуществления, раствор пластификатора имеет содержание твердых веществ, по меньшей мере, 10%, по меньшей мере, 20%, по меньшей мере, 30% либо, по меньшей мере, 40% мас./об.In some embodiments, at least one plasticizer is in solution, such as an aqueous solution. In some embodiments in which the binder composition comprises more than one plasticizer, at least one of the plasticizers may be in solution, such as an aqueous solution. In some embodiments in which the binder composition comprises more than one plasticizer, all of the plasticizers may be in solution, such as an aqueous solution. In some embodiments, the plasticizer solution has a solids content of no more than 50%, no more than 40%, or no more than 30% w/v. In some embodiments, the plasticizer solution has a solids content of at least 10%, at least 20%, at least 30%, or at least 40% w/v.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, 0,01, по меньшей мере, 0,05, по меньшей мере, 0,1, по меньшей мере, 0,2, по меньшей мере, 0,5 либо, по меньшей мере, 1% мас. пластификатора или раствора пластификатора на основе массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 2, не более 1, не более 0,5, не более 0,2, не более 0,1 либо не более 0,05% мас. пластификатора или раствора пластификатора на основе массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 0,01 до 2, от 0,05 до 1 либо от 0,1 до 1% мас. пластификатора или раствора пластификатора на основе массы композиции связующего.In some embodiments, the binder composition comprises at least 0.01, at least 0.05, at least 0.1, at least 0.2, at least 0.5, or at least 1 wt. % of a plasticizer or plasticizer solution based on the weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 2, no more than 1, no more than 0.5, no more than 0.2, no more than 0.1, or no more than 0.05 wt. % of a plasticizer or plasticizer solution based on the weight of the binder composition. In some embodiments, the binder composition comprises 0.01 to 2, 0.05 to 1, or 0.1 to 1 wt. % of a plasticizer or plasticizer solution based on the weight of the binder composition.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один пластификатор, и, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один синтетический полимер. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один пластификатор, и, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один пластификатор, и, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один синтетический полимер и, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида.In some embodiments, the binder composition comprises at least one plasticizer, and the at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer. In some embodiments, the binder composition comprises at least one plasticizer, and the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative. In some embodiments, the binder composition comprises at least one plasticizer, and the at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer and at least one polysaccharide or polysaccharide derivative.

Полиолы или производные полиола могут быть, в частности, подходящими для использования в качестве пластификаторов в композициях, содержащих поливиниловый спирт в качестве синтетического полимера. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит поливиниловый спирт в качестве синтетического полимера, и композиция связующего содержит одно или более из сорбитола и глицерина в качестве пластификаторов. В некоторых таких вариантах осуществления, композиция связующего содержит от 50 до 90% мас. сорбитола и от 10 до 50% мас. глицерина на основе общей массы пластификатора. В некоторых таких вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер дополнительно содержит картофельный крахмал в качестве полисахарида.Polyols or polyol derivatives may be particularly suitable for use as plasticizers in compositions comprising polyvinyl alcohol as a synthetic polymer. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises polyvinyl alcohol as a synthetic polymer, and the binder composition comprises one or more of sorbitol and glycerol as plasticizers. In some such embodiments, the binder composition comprises 50 to 90 wt. % sorbitol and 10 to 50 wt. % glycerol, based on the total weight of the plasticizer. In some such embodiments, the at least one hydrophilic polymer further comprises potato starch as a polysaccharide.

Поверхностно-активные веществаSurfactants

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество. По меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество может выбираться из группы, состоящей из анионных, катионных, неионных и амфотерных поверхностно-активных веществ и их смесей. Типы поверхностно-активного вещества, подходящего для использования в настоящем изобретении, включают в себя сульфаты, метосульфаты, сульфаты линейных спиртов, сульфонаты, сульфосукцинаты, фосфатэфиры, глюкозиды и их смеси. В частности, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество может выбираться из группы, состоящей из 2-этилгексилсульфосукцината, 2-этилгексилсульфата, додецилбензолсульфоната, нонилфенолсульфата, лауретсульфата натрия, 3-этилгексилфосфатэфира, ундециламидопропилтриметиламмония метосульфата, аммония метосульфата на основе алкилполигликолевого эфира, 2-этилгексилглюкозида, гексилглюкозида и их смесей.In some embodiments, the composition comprises at least one surfactant. The at least one surfactant may be selected from the group consisting of anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants and mixtures thereof. Types of surfactant suitable for use in the present invention include sulfates, methosulfates, linear alcohol sulfates, sulfonates, sulfosuccinates, phosphate esters, glucosides and mixtures thereof. In particular, at least one surfactant may be selected from the group consisting of 2-ethylhexyl sulfosuccinate, 2-ethylhexyl sulfate, dodecylbenzenesulfonate, nonylphenol sulfate, sodium laureth sulfate, 3-ethylhexyl phosphate ether, undecylamidopropyltrimethylammonium methosulfate, ammonium methosulfate based on alkyl polyglycol ether, 2-ethylhexyl glucoside, hexyl glucoside and mixtures thereof.

Авторы изобретения обнаружили, что композиция связующего с высоким поверхностным натяжением может уменьшать текучесть композиции, и что добавление небольшого количества поверхностно-активного вещества может значительно увеличивать текучесть композиции посредством снижения поверхностного натяжения композиции связующего. В свою очередь, увеличенная текучесть композиции приводит к стержню, имеющему повышенную прочность, по причинам, упомянутым ранее.The inventors have found that a high surface tension binder composition can reduce the flowability of the composition, and that adding a small amount of surfactant can significantly increase the flowability of the composition by reducing the surface tension of the binder composition. In turn, the increased flowability of the composition leads to a rod having increased strength, for the reasons mentioned earlier.

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит, по меньшей мере, 0,01, по меньшей мере, 0,02, по меньшей мере, 0,05, по меньшей мере, 0,1, по меньшей мере, 0,2, по меньшей мере, 0,5 либо, по меньшей мере, 1% мас. поверхностно-активного вещества на основе массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит не более 2, не более 1, не более 0,5, не более 0,2, не более 0,1, не более 0,05 либо не более 0,02% мас. поверхностно-активного вещества на основе массы композиции связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит от 0,01 до 2, от 0,05 до 1 либо от 0,1 до 1% мас. поверхностно-активного вещества на основе массы композиции связующего.In some embodiments, the composition comprises at least 0.01, at least 0.02, at least 0.05, at least 0.1, at least 0.2, at least 0.5, or at least 1 wt. % surfactant based on the weight of the binder composition. In some embodiments, the composition comprises no more than 2, no more than 1, no more than 0.5, no more than 0.2, no more than 0.1, no more than 0.05, or no more than 0.02 wt. % surfactant based on the weight of the binder composition. In some embodiments, the composition comprises 0.01 to 2, 0.05 to 1, or 0.1 to 1 wt. % surfactant based on the weight of the binder composition.

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит от 0,1 до 1% мас. поверхностно-активного вещества сульфосукцината на основе массы композиции связующего, при этом поверхностно-активное вещество сульфосукцината может представлять собой 2-этилгексилсульфосукцинат.In some embodiments, the composition comprises from 0.1 to 1% by weight of a sulfosuccinate surfactant based on the weight of the binder composition, wherein the sulfosuccinate surfactant can be 2-ethylhexyl sulfosuccinate.

Пуццолановые добавкиPozzolanic additives

В изобретении, композиция содержит, по меньшей мере, одну пуццолановую добавку. Пуццолановая добавка типично представляет собой мелкий порошкообразный материал. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка содержит глиноземный, кремнистый или алюмосиликатный порошок или их смеси. По меньшей мере, одна пуццолановая добавка может выбираться из группы, состоящей из кварцевой пыли, летучей золы, золы от сжигания рисовой шелухи, диатомовой земли, вулканической золы, метакаолина и их смесей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка содержит сферические частицы и/или ценосферы (при этом ценосферы представляют собой легкие, полые сферы).In the invention, the composition comprises at least one pozzolanic additive. The pozzolanic additive is typically a fine powder material. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive comprises alumina, siliceous or aluminosilicate powder or mixtures thereof. The at least one pozzolanic additive may be selected from the group consisting of silica dust, fly ash, rice husk ash, diatomaceous earth, volcanic ash, metakaolin and mixtures thereof. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive comprises spherical particles and/or cenospheres (wherein the cenospheres are lightweight, hollow spheres).

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка имеет диаметр частиц D50 не более 20 мкм, не более 10 мкм, не более 5 мкм, не более 2 мкм, не более 1 мкм, не более 0,5 мкм либо не более 0,1 мкм. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка имеет диаметр частиц D50, по меньшей мере, 0,01 мкм, по меньшей мере, 0,05 мкм, по меньшей мере, 0,1 мкм либо, по меньшей мере, 0,5 мкм. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка имеет диаметр частиц D50 от 0,01 мкм до 50 мкм, от 0,01 до 20 мкм, от 0,01 до 10 мкм, от 0,01 мкм до 5 мкм либо от 0,01 мкм до 2 мкм.In some embodiments, the at least one pozzolanic additive has a D50 particle diameter of at most 20 μm, at most 10 μm, at most 5 μm, at most 2 μm, at most 1 μm, at most 0.5 μm, or at most 0.1 μm. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive has a D50 particle diameter of at least 0.01 μm, at least 0.05 μm, at least 0.1 μm, or at least 0.5 μm. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive has a D50 particle diameter of 0.01 μm to 50 μm, 0.01 to 20 μm, 0.01 to 10 μm, 0.01 μm to 5 μm, or 0.01 μm to 2 μm.

Авторы изобретения обнаружили, что добавление пуццолановой добавки значительно увеличивает прочность стержня. Авторы изобретения также обнаружили, что сферические пуццолановые частицы и/или ценосферы значительно улучшают текучесть и уплотнение композиции и в силу этого прочность стержня. Кроме того, обнаружено, что пуццолановые добавки, имеющие относительно небольшой диаметр D50, приводят к очень хорошим прочностным рабочим характеристикам.The inventors have found that the addition of a pozzolanic additive significantly increases the strength of the rod. The inventors have also found that spherical pozzolanic particles and/or cenospheres significantly improve the flowability and compaction of the composition and therefore the strength of the rod. In addition, it has been found that pozzolanic additives having a relatively small D50 diameter lead to very good strength performance.

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит, по меньшей мере, 0,5, по меньшей мере, 1, по меньшей мере, 2, по меньшей мере, 3, по меньшей мере, 4, по меньшей мере, 5, по меньшей мере, 6, по меньшей мере, 7, по меньшей мере, 8, по меньшей мере, 9, по меньшей мере, 10, по меньшей мере, 11, по меньшей мере, 12, по меньшей мере, 13, по меньшей мере, 14, по меньшей мере, 15, по меньшей мере, 16, по меньшей мере, 17, по меньшей мере, 18, по меньшей мере, 19, по меньшей мере, 20 либо, по меньшей мере, 30% мас. пуццолановой добавки на основе массы огнеупорного материала в виде частиц. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит не более 20, не более 10, не более 5, не более 2 либо не более 1% мас. пуццолановой добавки на основе массы огнеупорного материала в виде частиц. В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит от 0,5 до 20, от 1 до 10 либо от 2 до 10% мас. пуццолановой добавки на основе массы огнеупорного материала в виде частиц.In some embodiments, the composition comprises at least 0.5, at least 1, at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 6, at least 7, at least 8, at least 9, at least 10, at least 11, at least 12, at least 13, at least 14, at least 15, at least 16, at least 17, at least 18, at least 19, at least 20, or at least 30 wt. % pozzolanic additive based on the weight of the particulate refractory material. In some embodiments, the binder composition comprises no more than 20, no more than 10, no more than 5, no more than 2, or no more than 1 wt. pozzolanic additive based on the weight of the particulate refractory material. In some embodiments, the composition comprises 0.5 to 20, 1 to 10, or 2 to 10 wt. % pozzolanic additive based on the weight of the particulate refractory material.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка содержит сферические частицы кварцевой пыли, имеющие диаметр частиц D50 менее 2 мкм. В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит от 1 до 10% мас. сферических частиц кварцевой пыли на основе массы огнеупорного материала, при этом сферические частицы кварцевой пыли могут иметь диаметр частиц D50 менее 2 мкм.In some embodiments, at least one pozzolanic additive comprises spherical particles of quartz dust having a particle diameter D50 of less than 2 μm. In some embodiments, the composition comprises from 1 to 10 wt. % of spherical particles of quartz dust based on the weight of the refractory material, wherein the spherical particles of quartz dust may have a particle diameter D50 of less than 2 μm.

В некоторых вариантах осуществления, композиция содержит как, по меньшей мере, одну пуццолановую добавку, так и, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество.In some embodiments, the composition comprises both at least one pozzolanic additive and at least one surfactant.

Огнеупорный материал в виде частицRefractory material in particle form

В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит песок. Песок может представлять собой любой тип песка, подходящего для использования в огнеупорных вариантах применения, к примеру, кварцевый песок. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц может содержать любые один или более традиционных огнеупорных материалов, таких как оксиды, карбиды, нитриды и т.д. кремния, алюминия, магния, кальция и циркония и других элементов. Подходящие огнеупорные материалы включают в себя, но не только, кварц, оливин, хромит, циркон и оксид алюминия. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит сферические частицы и/или ценосферы, такие как летучая зола. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит смесь песка и сферических частиц и/или ценосфер, к примеру, смесь песка и летучей золы.In some embodiments, the particulate refractory material comprises sand. The sand may be any type of sand suitable for use in refractory applications, such as quartz sand. In some embodiments, the particulate refractory material may comprise any one or more conventional refractory materials, such as oxides, carbides, nitrides, etc. of silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium and other elements. Suitable refractory materials include, but are not limited to, quartz, olivine, chromite, zircon, and aluminum oxide. In some embodiments, the particulate refractory material comprises spherical particles and/or cenospheres, such as fly ash. In some embodiments, the particulate refractory material comprises a mixture of sand and spherical particles and/or cenospheres, such as a mixture of sand and fly ash.

В вариантах осуществления, в которых огнеупорный материал в виде частиц и пуццолановая добавка содержат сферические частицы и/или ценосферы, огнеупорный материал в виде частиц и пуццолановая добавка могут содержать идентичный тип сферических частиц и/или ценосфер, например, летучую золу. Альтернативно, огнеупорный материал в виде частиц и пуццолановая добавка могут содержать различные типы сферических частиц и/или ценосфер, например, огнеупорный материал в виде частиц может содержать летучую золу, тогда как пуццолановая добавка содержит кварцевую пыль. Следует понимать, что в вариантах осуществления, в которых огнеупорный материал в виде частиц и пуццолановая добавка содержат идентичный тип сферических частиц и/или ценосфер, размер частиц D50 огнеупорного материала в виде частиц должен быть больше размера частиц D50 пуццолановой добавки, так что огнеупорный материал в виде частиц отличается от пуццолановой добавки.In embodiments in which the particulate refractory material and the pozzolanic additive comprise spherical particles and/or cenospheres, the particulate refractory material and the pozzolanic additive may comprise the same type of spherical particles and/or cenospheres, such as fly ash. Alternatively, the particulate refractory material and the pozzolanic additive may comprise different types of spherical particles and/or cenospheres, such as the particulate refractory material may comprise fly ash while the pozzolanic additive comprises quartz dust. It should be understood that in embodiments in which the particulate refractory material and the pozzolanic additive comprise the same type of spherical particles and/or cenospheres, the D50 particle size of the particulate refractory material must be greater than the D50 particle size of the pozzolanic additive, so that the particulate refractory material is different from the pozzolanic additive.

В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50, по меньшей мере, 20 мкм, по меньшей мере, 50 мкм, по меньшей мере, 100 мкм, по меньшей мере, 250 мкм либо, по меньшей мере, 500 мкм. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50 не более 2 мм, не более 1 мм либо не более 500 мкм. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50 от 20 мкм до 2 мм, от 50 мкм до 2 мм либо от 50 мкм до 1 мм.In some embodiments, the particulate refractory material has a D50 particle diameter of at least 20 μm, at least 50 μm, at least 100 μm, at least 250 μm, or at least 500 μm. In some embodiments, the particulate refractory material has a D50 particle diameter of no more than 2 mm, no more than 1 mm, or no more than 500 μm. In some embodiments, the particulate refractory material has a D50 particle diameter of 20 μm to 2 mm, 50 μm to 2 mm, or 50 μm to 1 mm.

Литейные формыCasting molds

Согласно четвертому аспекту изобретения, предусмотрена литейная форма для изготовления изделия посредством литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии. Литейная форма содержит стержень для задания внутренней полости изделия, и стержень содержит затвердевшую композицию стержня. Затвердевшая композиция стержня содержит огнеупорный материал в виде частиц и композицию связующего. Затвердевшая композиция стержня деградирует в воде таким образом, что цилиндр затвердевшей композиции стержня, имеющей максимальную высоту в 80 мм и максимальный диаметр в 50 мм, распадается не более чем через 10 минут при погружении в воду при температуре 20°C и помешивании с частотой вращения в 60 об/мин. Затвердевшая композиция стержня имеет прочность на изгиб, по меньшей мере, в 300 Н/см2.According to the fourth aspect of the invention, a casting mold is provided for producing an article by high-pressure casting or semi-solid pressure casting. The casting mold comprises a core for defining an internal cavity of the article, and the core comprises a hardened core composition. The hardened core composition comprises a refractory material in the form of particles and a binder composition. The hardened core composition degrades in water in such a way that a cylinder of the hardened core composition, having a maximum height of 80 mm and a maximum diameter of 50 mm, disintegrates in no more than 10 minutes when immersed in water at a temperature of 20°C and stirred at a rotation speed of 60 rpm. The hardened core composition has a bending strength of at least 300 N/cm 2 .

Литейная форма для литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии типично должна изготавливаться из стали или другого металла с высокой точкой плавления и типично должна формироваться в двух частях (называемых "матрицами" или полуформами), которые плотно закрываются при использовании, чтобы создавать герметизированную литейную полость. Литейная форма для литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии обычно включать должна в себя систему для инжекции расплавленного металла в литейную полость. Литейная форма также может включать в себя систему водяного охлаждения внутри стенок матрицы. Литье под высоким давлением может считаться процессом литья под давлением, в котором металл инжектируется и/или сжимается при давлениях приблизительно от 10 МПа приблизительно до 175 МПа.A high-pressure die casting or semi-solid die casting mold is typically made of steel or another metal with a high melting point and is typically formed in two parts (called "molds" or half-molds) that are tightly closed during use to create a sealed casting cavity. A high-pressure die casting or semi-solid die casting mold typically includes a system for injecting molten metal into the casting cavity. The mold may also include a water cooling system within the walls of the mold. High-pressure die casting may be considered a die casting process in which metal is injected and/or compressed at pressures ranging from approximately 10 MPa to approximately 175 MPa.

Авторы изобретения обнаружили, что затвердевшая композиция стержня, содержащая огнеупорный материал в виде частиц и композицию связующего, которая разрушается не более чем за 10 минут при помешивании воды и имеет прочность на изгиб, по меньшей мере, в 300 Н/см2, может использоваться для того, чтобы изготавливать стержень, который имеет достаточную прочность для того, чтобы противостоять силам HPDC или литья под давлением в полутвердом состоянии, и также может легко извлекаться из отливки посредством промывания с помощью воды. Литейная форма четвертого аспекта изобретения в силу этого предоставляет более удобное и менее дорогое средство для изготовления литых изделий с внутренними полостями посредством HPDC и литья под давлением в полутвердом состоянии.The inventors have found that a solidified core composition comprising a particulate refractory material and a binder composition that disintegrates in no more than 10 minutes when stirred with water and has a flexural strength of at least 300 N/ cm2 can be used to produce a core that has sufficient strength to withstand the forces of HPDC or semi-solid die casting and can also be easily removed from the casting by washing with water. The casting mold of the fourth aspect of the invention therefore provides a more convenient and less expensive means for producing castings with internal cavities by HPDC and semi-solid die casting.

В некоторых вариантах осуществления, затвердевшая композиция стержня распадается не более чем за 5 минут, не более чем за 2 минуты, не более чем за 1 минуту либо не более чем за 30 секунд. Более высокие скорости распада являются предпочтительными, по возможности, с тем чтобы повышать производительность во время промышленного изготовления литых изделий. В некоторых вариантах осуществления, время распада может уменьшаться посредством увеличения температуры воды и/или посредством увеличения перемешивания воды. На практике, следует понимать, что уровень перемешивания должен быть высоким, поскольку затвердевшая композиция стержня должна вымываться из литого изделия с использованием струи воды. Вода, используемая для того, чтобы промывать затвердевшую композицию стержня, на практике типично имеет комнатную температуру, но может использоваться теплая или горячая вода (например, вплоть до 70°C). Заявленные условия в 20°C и 60 об/мин в силу этого имеют намерение представлять наименее благоприятные условия, которые должны встречаться на практике, при которых водорастворимость предположительно должна быть минимальной. Следует понимать, что если затвердевшая композиция стержня распадается менее чем за 10 минут при этих условиях, затвердевшая композиция стержня предположительно должна быть, по меньшей мере, настолько водорастворимой при улучшенных условиях (т.е. с более высокой температурой и перемешиванием), если не в большей степени.In some embodiments, the solidified core composition disintegrates in no more than 5 minutes, no more than 2 minutes, no more than 1 minute, or no more than 30 seconds. Higher disintegration rates are preferred, if possible, in order to increase productivity during industrial production of castings. In some embodiments, the disintegration time may be reduced by increasing the water temperature and/or by increasing the agitation of the water. In practice, it should be understood that the level of agitation should be high since the solidified core composition should be washed out of the casting using a stream of water. The water used to wash the solidified core composition is typically room temperature in practice, but warm or hot water (for example, up to 70 ° C) may be used. The stated conditions of 20 ° C and 60 rpm are therefore intended to represent the least favorable conditions that should be encountered in practice, under which water solubility is expected to be minimal. It should be understood that if the set rod composition disintegrates in less than 10 minutes under these conditions, the set rod composition is expected to be at least as water soluble under improved conditions (i.e., higher temperature and agitation), if not more so.

В некоторых вариантах осуществления, цилиндр затвердевшей композиции стержня распадается в воде даже после нагревания до температуры, по меньшей мере, в 200°C. В некоторых вариантах осуществления, цилиндр затвердевшей композиции стержня распадается в воде после нагревания до температуры от 200 до 350°C.In some embodiments, the cylinder of the hardened rod composition disintegrates in water even after heating to a temperature of at least 200°C. In some embodiments, the cylinder of the hardened rod composition disintegrates in water after heating to a temperature of 200 to 350°C.

В некоторых вариантах осуществления, затвердевшая композиция стержня имеет прочность на изгиб, по меньшей мере, 500 Н/см2, по меньшей мере, 750 Н/см3 либо, по меньшей мере, 1000 Н/см2. Более высокие прочности на изгиб являются предпочтительными, по возможности, чтобы уменьшать вероятности растрескивания стержня во время литья.In some embodiments, the hardened core composition has a flexural strength of at least 500 N/cm 2 , at least 750 N/cm 3 , or at least 1000 N/cm 2 . Higher flexural strengths are preferred, if possible, to reduce the likelihood of core cracking during casting.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один гидрофильный полимер.In some embodiments, the binder composition comprises at least one hydrophilic polymer.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один синтетический полимер. По меньшей мере, один синтетический полимер может выбираться из группы, состоящей из полиакрилатов, акрилатных сополимеров, полифосфатов, полиметафосфатов, поливинилового спирта и их смесей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида. По меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида может выбираться из группы, состоящей из крахмала, производных крахмала, целлюлозы, производных целлюлоз и их смесей.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer. The at least one synthetic polymer may be selected from the group consisting of polyacrylates, acrylate copolymers, polyphosphates, polymetaphosphates, polyvinyl alcohol, and mixtures thereof. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative. The at least one polysaccharide or polysaccharide derivative may be selected from the group consisting of starch, starch derivatives, cellulose, cellulose derivatives, and mixtures thereof.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию, когда композиция нагревается при температурах вплоть до 250°C, вплоть до 300°C или вплоть до 350°C. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию, когда композиция нагревается до температуры от 200 до 350°C.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer does not undergo crosslinking when the composition is heated at temperatures of up to 250°C, up to 300°C, or up to 350°C. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer does not undergo crosslinking when the composition is heated to a temperature of from 200 to 350°C.

В некоторых вариантах осуществления, затвердевшая композиция стержня содержит, по меньшей мере, одну пуццолановую добавку. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка содержит глиноземный, кремнистый или алюмосиликатный порошок или их смеси. По меньшей мере, одна пуццолановая добавка может выбираться из группы, состоящей из кварцевой пыли, летучей золы, золы от сжигания рисовой шелухи, диатомовой земли, вулканической золы, метакаолина и их смесей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, одна пуццолановая добавка содержит сферические частицы и/или ценосферы.In some embodiments, the hardened rod composition comprises at least one pozzolanic additive. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive comprises alumina, siliceous or aluminosilicate powder or mixtures thereof. The at least one pozzolanic additive may be selected from the group consisting of silica dust, fly ash, rice husk combustion ash, diatomaceous earth, volcanic ash, metakaolin and mixtures thereof. In some embodiments, the at least one pozzolanic additive comprises spherical particles and/or cenospheres.

В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит кварцевый песок. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит сферические частицы и/или ценосферы. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит летучую золу. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50, по меньшей мере, в 50 мкм.In some embodiments, the particulate refractory material comprises quartz sand. In some embodiments, the particulate refractory material comprises spherical particles and/or cenospheres. In some embodiments, the particulate refractory material comprises fly ash. In some embodiments, the particulate refractory material has a particle diameter D50 of at least 50 μm.

Затвердевшая композиция стержня может содержать композицию согласно первому аспекту. Следует понимать, что любой из вариантов осуществления, поясненных относительно первого аспекта, может свободно комбинироваться и применяться к затвердевшей композиции стержня четвертого аспекта.The hardened rod composition may comprise the composition according to the first aspect. It should be understood that any of the embodiments explained with respect to the first aspect may be freely combined and applied to the hardened rod composition of the fourth aspect.

В некоторых вариантах осуществления, на стержень наносится поверхностное покрытие. Поверхностное покрытие может представлять собой любое покрытие, подходящее для огнеупорных вариантов применения, например, покрытия, содержащие нитрид бора, силикаты, диоксид титана, диоксид циркония и/или оксид алюминия.In some embodiments, a surface coating is applied to the rod. The surface coating may be any coating suitable for refractory applications, such as coatings containing boron nitride, silicates, titanium dioxide, zirconium dioxide, and/or aluminum oxide.

СпособыMethods

Согласно пятому аспекту изобретения, предусмотрен способ изготовления изделия посредством литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии. Способ содержит следующие этапы:According to a fifth aspect of the invention, a method for producing an article by high-pressure casting or semi-solid injection molding is provided. The method comprises the following steps:

(i) смешивание композиции, как описано в данном документе, чтобы формировать смесь;(i) mixing the composition as described herein to form a mixture;

(ii) формование и отвердевание смеси для того, чтобы изготавливать стержень в форме внутренней полости изделия;(ii) moulding and hardening the mixture to form a core in the shape of the internal cavity of the article;

(iii) сборка стержня с формой для литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии таким образом, что литейная форма и стержень вместе задают литейную полость;(iii) assembling the core with a high-pressure die casting or semi-solid die casting mold such that the mold and the core together define a casting cavity;

(iv) инжекция расплавленного или полутвердого металла в литейную полость до тех пор, пока полость не заполняется;(iv) injecting molten or semi-solid metal into a casting cavity until the cavity is filled;

(v) охлаждение и обеспечение затвердевания расплавленного или полутвердого металла для того, чтобы формировать изделие, причем стержень содержится во внутренней полости изделия;(v) cooling and causing the molten or semi-solid metal to solidify in order to form an article, the core being contained within the internal cavity of the article;

(vi) извлечение изделия, содержащего стержень, из литейной формы; и(vi) removing the article containing the core from the mould; and

(vii) извлечение стержня из внутренней полости посредством промывания водой.(vii) removing the rod from the internal cavity by rinsing with water.

Следует понимать, что на этапе смешивания огнеупорного материала в виде частиц и композиции связующего для того, чтобы получить смесь, композиция связующего может предоставляться в качестве предварительно заготовленной смеси, частично предварительно заготовленной смеси или в качестве отдельных компонентов, которые комбинируются вместе для того, чтобы предоставлять композицию связующего при смешивании с огнеупорным материалом в виде частиц. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего может частично предварительно заготавливаться и в дальнейшем смешиваться с дополнительными компонентами для того, чтобы формировать композицию связующего. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего может частично предварительно заготавливаться и в силу этого предоставляться в качестве первой смеси, содержащей все жидкие компоненты. Первая смесь затем может дополняться одним или более сухих компонентов для того, чтобы формировать композицию связующего. Частично предварительно заготовленная композиция связующего может содержать полисахарид или производное полисахарида и, необязательно, одно или более из следующего: дополнительный гидрофильный полимер, синтетический полимер и поверхностно-активное вещество. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего может заранее смешиваться с пуццолановой добавкой до смешивания с огнеупорным материалом в виде частиц.It should be understood that in the step of mixing the particulate refractory material and the binder composition to form the mixture, the binder composition may be provided as a pre-mix, a partially pre-mix, or as separate components that are combined together to provide the binder composition when mixed with the particulate refractory material. In some embodiments, the binder composition may be partially pre-mixed and subsequently mixed with additional components to form the binder composition. In some embodiments, the binder composition may be partially pre-mixed and thereby provided as a first mixture containing all liquid components. The first mixture may then be supplemented with one or more dry components to form the binder composition. The partially pre-mixed binder composition may comprise a polysaccharide or a polysaccharide derivative and, optionally, one or more of the following: an additional hydrophilic polymer, a synthetic polymer, and a surfactant. In some embodiments, the binder composition may be pre-mixed with the pozzolanic additive prior to mixing with the particulate refractory material.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, один гидрофильный полимер.In some embodiments, the binder composition comprises at least one hydrophilic polymer.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один синтетический полимер. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер содержит, по меньшей мере, один полисахарид или производное полисахарида. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер находится в растворе. В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество. Следует понимать, что синтетические полимеры, полисахариды и поверхностно-активные вещества, подходящие для использования с пятым аспектом, и их количества и характеристики являются идентичными тому, что описано относительно первого аспекта.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative. In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer is in solution. In some embodiments, the binder composition comprises at least one surfactant. It should be understood that the synthetic polymers, polysaccharides and surfactants suitable for use with the fifth aspect, and their amounts and characteristics, are identical to what is described with respect to the first aspect.

В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию в ходе любого этапа способа.In some embodiments, the at least one hydrophilic polymer is not crosslinked during any step of the method.

В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит кварцевый песок. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит сферические частицы и/или ценосферы. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц содержит летучую золу. В некоторых вариантах осуществления, огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50, по меньшей мере, в 50 мкм.In some embodiments, the particulate refractory material comprises quartz sand. In some embodiments, the particulate refractory material comprises spherical particles and/or cenospheres. In some embodiments, the particulate refractory material comprises fly ash. In some embodiments, the particulate refractory material has a particle diameter D50 of at least 50 μm.

В некоторых вариантах осуществления, композиция связующего содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество.In some embodiments, the binder composition comprises at least one surfactant.

В некоторых вариантах осуществления, этап смешивания огнеупорного материала в виде частиц и композиции связующего для того, чтобы формировать смесь, включает в себя смешивание, по меньшей мере, одной пуццолановой добавки с огнеупорным материалом в виде частиц и связующей композицией для того, чтобы формировать смесь. Следует понимать, что пуццолановые добавки, подходящие для использования с пятым аспектом, и их количества и характеристики являются идентичными тому, что описано относительно первого аспекта.In some embodiments, the step of mixing the refractory particulate material and the binder composition to form a mixture includes mixing at least one pozzolanic additive with the refractory particulate material and the binder composition to form the mixture. It should be understood that the pozzolanic additives suitable for use with the fifth aspect and their amounts and characteristics are identical to what is described with respect to the first aspect.

В некоторых вариантах осуществления, смесь представляет собой композицию в соответствии с первым аспектом. Следует понимать, что любой из вариантов осуществления, поясненных относительно первого аспекта, может свободно комбинироваться и применяться к смеси пятого аспекта.In some embodiments, the mixture is a composition according to the first aspect. It should be understood that any of the embodiments explained with respect to the first aspect can be freely combined and applied to the mixture of the fifth aspect.

В некоторых вариантах осуществления, этап формования и отверждения смеси включает в себя уплотнение смеси в стержневую литейную форму. В некоторых вариантах осуществления, этап формования и отверждения смеси включает в себя сушку смеси. В некоторых вариантах осуществления, этап формования и отверждения смеси выполняется с использованием пескометного стержневого оборудования. В некоторых вариантах осуществления, этап формования и отверждения смеси для того, чтобы изготавливать стержень, включает в себя изготовление стержня посредством процесса аддитивного изготовления или трехмерной печати.In some embodiments, the step of molding and curing the mixture includes compacting the mixture into a core mold. In some embodiments, the step of molding and curing the mixture includes drying the mixture. In some embodiments, the step of molding and curing the mixture is performed using sand-casting core equipment. In some embodiments, the step of molding and curing the mixture to produce a core includes producing the core by an additive manufacturing process or three-dimensional printing.

В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно содержит этап нанесения на стержень поверхностного покрытия до сборки стержня с формой. Поверхностное покрытие может быть идентичным покрытию, которое описано относительно второго и четвертого аспектов изобретения.In some embodiments, the method further comprises the step of applying a surface coating to the rod before assembling the rod with the mold. The surface coating may be identical to the coating described in relation to the second and fourth aspects of the invention.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1a является схематичным видом формы для литья под высоким давлением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения в открытой позиции;Fig. 1a is a schematic view of a high pressure casting mould according to an embodiment of the present invention in an open position;

Фиг. 1b является схематичным видом формы для литья под высоким давлением, показанной на фиг. 1a, в закрытой позиции.Fig. 1b is a schematic view of the high pressure die casting mould shown in Fig. 1a in a closed position.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Фиг. 1a показывает пример формы 100 для литья под высоким давлением согласно варианту осуществления настоящего изобретения в открытой позиции. Литейная форма 100 содержит первую полуформу 2, смонтированную на закрепленной пластине 4, и вторую полуформу 3, смонтированную на подвижной пластине 6. Стержень 8 в соответствии с настоящим изобретением монтируется на первой полуформе 2. При использовании, подвижная пластина 6 перемещается к закрепленной пластине 4, сводя полуформы 2, 3 вместе в закрытую позицию (показано на фиг. 1b). Литейная полость 10 задается между полуформами 2, 3 и стержнем 8.Fig. 1a shows an example of a high-pressure casting mould 100 according to an embodiment of the present invention in an open position. The casting mould 100 comprises a first mould half 2 mounted on a fixed plate 4 and a second mould half 3 mounted on a movable plate 6. A core 8 according to the present invention is mounted on the first mould half 2. In use, the movable plate 6 moves towards the fixed plate 4, bringing the mould halves 2, 3 together in a closed position (shown in Fig. 1b). The casting cavity 10 is defined between the mould halves 2, 3 and the core 8.

Литейная форма 100 также содержит инжекционную систему 12 для инжекции расплавленного металла 14 в литейную полость 10. Инжекционная система 12 содержит камеру 16 для удерживания расплавленного металла 14 и поршень 18 для проталкивания расплавленного металла 14 через камеру 16 и в литейную полость 10 через питатель 20, заданный между первой и второй полуформами 2, 3. Расплавленный металл может подаваться в инжекционную систему посредством любого соответствующего средства, например, посредством погружения в бассейн или тигель расплавленного металла. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 1a и 1b, расплавленный металл 14 подается в инжекционную систему 12 посредством заливки расплавленного металла 14 из ковша или заливной чашки 22 в камеру 16 через отверстие 24 в камере 16.The casting mold 100 also comprises an injection system 12 for injecting molten metal 14 into the casting cavity 10. The injection system 12 comprises a chamber 16 for holding molten metal 14 and a piston 18 for pushing molten metal 14 through the chamber 16 and into the casting cavity 10 via a feeder 20 defined between the first and second mold halves 2, 3. The molten metal may be fed into the injection system by any suitable means, such as by immersion in a pool or crucible of molten metal. In the embodiment illustrated in Fig. 1a and 1b, molten metal 14 is fed into the injection system 12 by pouring molten metal 14 from a ladle or pouring cup 22 into the chamber 16 through an opening 24 in the chamber 16.

Инжекционная система 12 заполняет литейную полость 10 чрезвычайно быстро, в течение секунд или даже миллисекунд, и продолжает прикладывать давление к металлу до тех пор, пока металл не затвердевает. Металл может быстро охлаждаться посредством системы водяного охлаждения, которая содержит последовательность или сеть водяных охлаждающих труб 26, протягивающихся через полуформы 2, 3, чтобы ускорять затвердевание металла. После того как металл затвердевает, подвижная пластина 6 втягивается, отделяя полуформы 2, 3 и открывая литейную форму 100. Затвердевавшая отливка затем может выталкиваться из литейной формы посредством выталкивающих шпилек 28, которые подталкивают литье из полуформы 3.The injection system 12 fills the casting cavity 10 extremely quickly, within seconds or even milliseconds, and continues to apply pressure to the metal until the metal solidifies. The metal can be quickly cooled by means of a water cooling system, which comprises a series or network of water cooling pipes 26, extending through the mold halves 2, 3, in order to accelerate the solidification of the metal. After the metal has solidified, the movable plate 6 is retracted, separating the mold halves 2, 3 and opening the casting mold 100. The solidified casting can then be pushed out of the casting mold by means of ejector pins 28, which push the casting out of the mold half 3.

На этой стадии, стержень 8 по-прежнему должен содержаться внутри отливки. В соответствии с настоящим изобретением, стержень 8 изготавливается из композиции, которая распадается в воде, и может легко выниматься из отливки посредством простого промывания водой.At this stage, the core 8 must still be contained within the casting. According to the present invention, the core 8 is made of a composition that disintegrates in water and can be easily removed from the casting by simply rinsing with water.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

Следующие примерные композиции первоначально подготовлены.The following sample compositions are initially prepared.

Таблица 1Table 1 КомпозицияComposition 11 22 33 44 55 ПесокSand КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz Композиция связующегоComposition of the binder Вода a Water a 29,629.6 50,950.9 43,643.6 43,543.5 Сахароза a Sucrose a 62,762.7 4-(метоксикарбол)фенолят натрия a Sodium 4-(methoxycarbol)phenolate a 0,10,1 Полифосфат натрия a, c (Budit 4H)Sodium polyphosphate a, c (Budit 4H) 21,821.8 29,129.1 29,129.1 Полиакрилат натрия a, d (Dispex AA4135)Sodium polyacrylate a, d (Dispex AA4135) 69,6569.65 Декстрин a, d
(P623/4)
Dextrin a, d
(P623/4)
29,8529.85
Карбоксиметилцеллюлоза a Carboxymethylcellulose a 7,67.6 13,6513.65 13,6513.65 13,6513.65 Картофельный крахмал a (Honig)Potato starch a (Honig) 13,6513.65 13,6513.65 13,6513.65 Додецилбензолсульфонат a (Sermul EA88)Dodecylbenzenesulfonate a (Sermul EA88) 0,10,1 2-этилгексилсульфосукцинат (Serwet WH175)2-ethylhexylsulfosuccinate (Serwet WH175) 0,500.50 Всего b Total b 3,033.03 11,0011.00 11,0011.00 11,0011.00 5,005.00 Пуццолановая добавкаPozzolanic additive Летучая зола b (Microsit H10)Fly ash b (Microsit H10) 2,002.00 a - % мас. относительно общей массы композиции связующего, b - % мас. относительно массы песка, c - длина полимерной цепи 30, d - водный раствор, содержание твердых веществ в 40% мас./об. a - % by weight relative to the total weight of the binder composition, b - % by weight relative to the weight of sand, c - polymer chain length 30, d - aqueous solution, solids content 40% w/v.

Лабораторное пескометное стержневое оборудование Laempe L1 использовано для того, чтобы изготавливать отвердевшие стержни из каждой из примерных композиций 1-5. Пескометное стержневое оборудование установлено со временем пескометания в 1-2 секунды и давлением пескометания в 4 бара. Если требуется, стержни обдуваются нагретым воздухом при 120°C в течение 60-300 секунд. Температура стержневого ящика задается равной 140°C. Стержни изготавливаются, в общем, в цилиндрической форме, имеющей максимальный диаметр в 50 мм и общую высоту в 80 мм, с фрустоническим участком в 30 мм на одном конце, конусообразно сужающимся до минимального диаметра в 40 мм. Примерные композиции также используются для того, чтобы изготавливать поперечные балки, имеющие размеры 180×22,4×22,4 мм, для измерений прочности на изгиб.A Laempe L1 laboratory core-throwing machine is used to produce hardened cores from each of the example compositions 1-5. The core-throwing machine is set with a blast time of 1-2 seconds and a blast pressure of 4 bar. If required, the cores are blasted with heated air at 120°C for 60-300 seconds. The core box temperature is set at 140°C. The cores are produced in generally cylindrical shape having a maximum diameter of 50 mm and an overall height of 80 mm, with a frustonic section of 30 mm at one end tapering to a minimum diameter of 40 mm. The example compositions are also used to produce cross beams having dimensions 180 x 22.4 x 22.4 mm for flexural strength measurements.

Цилиндрические стержни и поперечные балки, изготовленные с использованием примерных композиций 1-5, тестируются на предмет прочности на изгиб и водорастворимости сразу после изготовления (как получены) и после нагрева в течение 2 часов при 120, 140, 160, 180, 200, 220 или 240°C, чтобы моделировать диапазон температур, воздействию которых стержень может подвергаться при использовании.Cylindrical bars and cross beams made using Example Compositions 1-5 are tested for flexural strength and water solubility immediately after manufacture (as received) and after heating for 2 hours at 120, 140, 160, 180, 200, 220, or 240°C to simulate the range of temperatures to which the bar may be exposed in use.

Прочность на изгиб поперечных балок измеряется с помощью теста на трехточечный изгиб при комнатной температуре.The flexural strength of cross beams is measured using a three-point bending test at room temperature.

Водорастворимость стержней определяется качественно посредством подвешивания стержня в ящике, заполнения ящика водой при комнатной температуре до тех пор, пока стержень не погружается полностью в воду, затем слива воды из ящика и наблюдения того, сколько из подвешенного материала стержня распадается.The water solubility of the rods is determined qualitatively by hanging the rod in a box, filling the box with water at room temperature until the rod is completely submerged, then draining the water from the box and observing how much of the suspended rod material disintegrates.

Примерные композиции 3-5 также тестируются на текучесть с использованием тестера текучести порошков Brookfield Powder Flow Tester. Прочность при неограниченном разрушении композиции измеряется при 0,60, 1,13, 2,19, 4,35 и 8,70 кПа.Example compositions 3-5 are also tested for flow using a Brookfield Powder Flow Tester. The unconfined fracture strength of the composition is measured at 0.60, 1.13, 2.19, 4.35, and 8.70 kPa.

Результаты показаны в таблице 2.The results are shown in Table 2.

Таблица 2Table 2 КомпозицияComposition 11 22 33 44 55 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 120-140120-140 270270 304304 269269 372372 120°C120°C 6060 225225 183183 225225 278278 140°C140°C 2020 215215 143143 177177 297297 160°C160°C 1010 200200 149149 204204 228228 180°C180°C 100100 175175 136136 208208 261261 200°C200°C 120120 230230 124124 192192 286286 220°C220°C Н/дN/A Н/дN/A 119119 196196 238238 240°C240°C Н/дN/A Н/дN/A 9595 182182 260260 ВодорастворимостьWater solubility Сразу после изготовленияImmediately after production ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 120°C120°C ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 140°C140°C ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 160°C160°C ХорошаяGood ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 180°C180°C ПлохаяBad ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 200°C200°C ПлохаяBad ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 220°C220°C ПлохаяBad ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent 240°C240°C ПлохаяBad ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ПревосходнаяExcellent ТекучестьFluidity 0,60 кПа0.60 kPa Н/дN/A Н/дN/A 0,6130.613 0,4850.485 0,3040.304 1,13 кПа1.13 kPa Н/дN/A Н/дN/A 0,9760.976 0,6910.691 0,4130.413 2,19 кПа2.19 kPa Н/дN/A Н/дN/A 1,5741,574 1,0471,047 0,5350.535 4,35 кПа4.35 kPa Н/дN/A Н/дN/A 2,3352,335 1,471.47 0,6710.671 8,70 кПа8.70 kPa Н/дN/A Н/дN/A 3,3923,392 2,22,2 0,90750.9075 Экологически безвреднаяEco-friendly ДаYes НетNo НетNo НетNo ДаYes

Примерная композиция 1, содержащая сахарозу и карбоксиметилцеллюлозу в качестве гидрофильных полимеров, достигает хорошей водорастворимости вплоть до 160°C. Тем не менее, сахароза, карамелизованная выше 160°C, радикально уменьшает водорастворимость и стержни были относительно слабыми, с прочностями на изгиб значительно ниже 200 Н/см2.Exemplary composition 1, containing sucrose and carboxymethyl cellulose as hydrophilic polymers, achieves good water solubility up to 160°C. However, sucrose caramelized above 160°C radically reduces water solubility and the rods were relatively weak, with flexural strengths well below 200 N/cm 2 .

Стержни, изготовленные с использованием полифосфатных композиций, примерных композиций 2-4, достигают превосходной водорастворимости даже после нагрева при температурах вплоть до 240°C в течение 2 часов и хорошей прочности на изгиб. Примерная композиция 4, которая содержит небольшое количество поверхностно-активного вещества, но в других отношениях является идентичной примерной композиции 3, показывает повышенную прочность на изгиб после термической обработки, а также улучшенную текучесть.Rods made using polyphosphate compositions, exemplary compositions 2-4, achieve excellent water solubility even after heating at temperatures up to 240°C for 2 hours and good flexural strength. Exemplary composition 4, which contains a small amount of surfactant but is otherwise identical to exemplary composition 3, shows increased flexural strength after heat treatment, as well as improved flowability.

Примерная композиция 5, содержащая полиакрилат натрия и декстрин в качестве гидрофильных полимеров вместе с небольшим количеством поверхностно-активного вещества, достигает хорошей прочности на изгиб, водорастворимости и текучести (даже после нагрева во вплоть до 240°C в течение 2 часов), а также является экологически безвредной. Эта композиция в силу этого выбирается в качестве основы для дополнительных тестов.Exemplary composition 5, containing sodium polyacrylate and dextrin as hydrophilic polymers together with a small amount of surfactant, achieves good flexural strength, water solubility and flowability (even after heating up to 240°C for 2 hours) and is also environmentally friendly. This composition is therefore selected as the basis for additional tests.

Пример 2Example 2

Дополнительные композиции подготавливаются на основе примерной композиции 5, содержащей идентичные компоненты и в идентичных количествах, но с варьирующимися пропорциями полиакрилата натрия и декстрина.Additional compositions are prepared based on exemplary composition 5, containing identical components and in identical amounts, but with varying proportions of sodium polyacrylate and dextrin.

Стержни, изготовленные с использованием этих композиций, тестируются на предмет прочности на изгиб и текучести с использованием идентичных процедур, как описано в примере 1.Bars produced using these compositions are tested for flexural strength and yield strength using identical procedures as described in Example 1.

Водорастворимость измеряется полуколичественно с использованием процедуры, аналогичной процедуре, описанной в примере 1. Стержень подвешивается в ящике, и ящик заполняется водой при комнатной температуре до тех пор, пока стержень не погружается полностью. Стержень затем аккуратно встряхивается, и время, требуемое для полного распада стержня, наблюдается.Water solubility is measured semi-quantitatively using a procedure similar to that described in Example 1. The rod is suspended in a box and the box is filled with water at room temperature until the rod is completely immersed. The rod is then gently shaken and the time required for complete disintegration of the rod is observed.

Результаты показаны в таблицах 3a и 3b.The results are shown in Tables 3a and 3b.

Таблица 3aTable 3a КомпозицияComposition 66 77 88 99 1010 Полиакрилат натрия a, b Sodium polyacrylate a, b 00 1010 2020 3030 4040 Декстрин a, b Dextrin a, b 100100 9090 8080 7070 6060 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 228±19228±19 235±12235±12 268±9268±9 310±7310±7 295±6295±6 ВодорастворимостьWater solubility секундыseconds Сразу после изготовленияImmediately after production 5-105-10 5-105-10 5-105-10 5-105-10 5-105-10 140°C140°C 20-3020-30 15-2515-25 10-1510-15 10-1510-15 15-2515-25 200°C200°C 150-180150-180 Н/дN/A Н/дN/A Н/дN/A Н/дN/A ТекучестьFluidity 0,60 кПа0.60 kPa 0,4500,450 0,4290.429 0,3880.388 0,4110.411 0,3840.384 1,13 кПа1.13 kPa 0,6270.627 0,6000,600 0,5790.579 0,5700,570 0,5640.564 2,19 кПа2.19 kPa 0,8410.841 0,8000,800 0,8030.803 0,7480.748 0,7320.732 4,35 кПа4.35 kPa 1,1121,112 1,0211,021 1,0211,021 0,9590.959 0,9230.923 8,70 кПа8.70 kPa 1,3711,371 1,3591,359 1,3341,334 1,1421,142 1,1361,136 a - % мас. относительно общей массы полиакрилата натрия и декстрина, b - водный раствор, содержание твердых веществ в 40% мас./об. a - % by weight relative to the total weight of sodium polyacrylate and dextrin, b - aqueous solution, solids content 40% w/v.

Таблица 3bTable 3b КомпозицияComposition 1111 1212 1313 1414 1515 1616 Полиакрилат натрия a, b Sodium polyacrylate a, b 5050 6060 7070 8080 9090 100100 Декстрин a, b Dextrin a, b 5050 4040 3030 2020 1010 00 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 316±9316±9 391±26391±26 410±19410±19 374±38374±38 313±9313±9 264±40264±40 ВодорастворимостьWater solubility секундыseconds Сразу после изготовленияImmediately after production 5-105-10 10-1510-15 10-1510-15 20-2520-25 10-1510-15 20-3020-30 140°C140°C 5-105-10 5-105-10 20-3020-30 20-3020-30 20-2520-25 20-2520-25 200°C200°C Н/дN/A 50-6050-60 15-2515-25 30-4030-40 30-4030-40 30-4030-40 ТекучестьFluidity 0,60 кПа0.60 kPa 0,4030.403 0,420.42 0,4130.413 0,4230.423 0,4020.402 0,3950.395 1,13 кПа1.13 kPa 0,5670.567 0,5610.561 0,5560.556 0,5740.574 0,5550.555 0,5580.558 2,19 кПа2.19 kPa 0,7290.729 0,7080.708 0,7170.717 0,7220.722 0,7130.713 0,7210.721 4,35 кПа4.35 kPa 0,90.9 0,8610.861 0,8710.871 0,8740.874 0,8860.886 0,8890.889 8,70 кПа8.70 kPa 1,0891,089 1,0331,033 1,0531,053 1,0551,055 1,0611,061 1,0761,076 a - % мас. относительно общей массы полиакрилата натрия и декстрина, b - водный раствор, содержание твердых веществ в 40% мас./об. a - % by weight relative to the total weight of sodium polyacrylate and dextrin, b - aqueous solution, solids content 40% w/v.

Каждый из стержней, изготовленных с примерными композициями 6-16, показывает обоснованную прочность на изгиб, по меньшей мере, в 200 Н/см2. Стержни, содержащие 30-100% мас. полиакрилата натрия, показывают хорошую прочность на изгиб приблизительно ≥ 300 Н/см2, в то время как стержни, содержащие 60-80% мас. полиакрилата натрия, в частности, показывают очень хорошую прочность на изгиб приблизительно ≥ 400 Н/см2.Each of the rods made with exemplary compositions 6-16 exhibits reasonable flexural strength of at least 200 N/ cm2 . Rods containing 30-100 wt.% sodium polyacrylate exhibit good flexural strength of approximately ≥ 300 N/ cm2 , while rods containing 60-80 wt.% sodium polyacrylate, in particular, exhibit very good flexural strength of approximately ≥ 400 N/ cm2 .

Каждый из стержней показывает очень хорошую водорастворимость сразу после изготовления. Тем не менее, после нагрева в течение 2 часов при 200°C стержни, содержащие 10-50% мас. полиакрилата натрия, только ослабляются в воде и не распадаются, так что эти композиции должны быть подходящими только для более низкотемпературных вариантов применения. Стержни, содержащие 60-100% мас. полиакрилата натрия, показывают хорошую водорастворимость даже после нагрева в течение 2 часов при 200°C, при этом стержень, содержащий 70% мас. полиакрилата натрия, показывает очень хорошую водорастворимость.Each of the rods shows very good water solubility immediately after manufacture. However, after heating for 2 hours at 200°C, the rods containing 10-50 wt.% sodium polyacrylate only weaken in water and do not disintegrate, so that these compositions should be suitable only for lower temperature applications. The rods containing 60-100 wt.% sodium polyacrylate show good water solubility even after heating for 2 hours at 200°C, while the rod containing 70 wt.% sodium polyacrylate shows very good water solubility.

Каждая из композиций показывает приемлемую текучесть, при этом композиции, содержащие 50-100% мас. полиакрилата натрия, показывают конкретную хорошую текучесть.Each of the compositions shows acceptable flowability, with compositions containing 50-100% by weight of sodium polyacrylate showing particularly good flowability.

Композиция, содержащая 70% мас. полиакрилата натрия (соответствует примерным композициям 5 и 13), выбирается в качестве основы для дополнительного тестирования относительно нескольких других связующих комбинаций.A composition containing 70% by weight sodium polyacrylate (corresponding to example compositions 5 and 13) is selected as a basis for additional testing relative to several other binder combinations.

Пример 3Example 3

Стержни подготавливаются с использованием следующих композиций и тестируются на предмет прочности на изгиб и водорастворимости для стержней сразу после изготовления (без подвергания воздействию тепла). Прочность на изгиб тестируется с использованием идентичной технологии, описанной в примере 1.The rods are prepared using the following compositions and tested for flexural strength and water solubility for the rods immediately after manufacture (without exposure to heat). Flexural strength is tested using the same technique as described in Example 1.

Водорастворимость измеряется количественно. Большая мензурка помещается на комплект весов, и весы тарируются. Стержень монтируется на конец вала ротора и опускается в мензурку, так что стержень подвешивается выше основания мензурки и не взвешивается на весах. Контейнер затем заполняется водой, чтобы полностью погружать стержень, и стержень вращается на валу ротора, чтобы помешивать воду. Вес, отображаемый на весах, наблюдается для того, чтобы определять время, требуемое для стержня, чтобы полностью распадаться и попадать в контейнер. Этот эксперимент выполняется при двух различных условиях: 1) частота вращения при помешивании в 60 об/мин и температура воды в 20°C; и 2) частота вращения при помешивании в 150 об/мин и температура воды в 65°C.Water solubility is measured quantitatively. A large beaker is placed on a balance set and the balance is tared. A rod is mounted on the end of the rotor shaft and lowered into the beaker so that the rod hangs above the base of the beaker and is not weighed by the balance. The container is then filled with water to completely submerge the rod, and the rod is rotated on the rotor shaft to stir the water. The weight displayed on the balance is observed to determine the time required for the rod to completely disintegrate and fall into the container. This experiment is performed under two different conditions: 1) a stirring speed of 60 rpm and a water temperature of 20°C; and 2) a stirring speed of 150 rpm and a water temperature of 65°C.

Результаты показаны в таблице 4.The results are shown in Table 4.

Таблица 4Table 4 КомпозицияComposition 1717 1818 1919 2020 2121 ПесокSand КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz КварцевыйQuartz Композиция связующегоComposition of the binder Вода a Water a 4,54.5 Полиакрилат натрия a, d (Dispex AA4135)Sodium polyacrylate a, d (Dispex AA4135) 69,6569.65 Декстрин a, d (P623/4)Dextrin a, d (P623/4) 29,8529.85 Силикат натрия/силикат лития a, f (ZSE 874)Sodium silicate/lithium silicate a, f (ZSE 874) 90,090.0 Силикат калия a, f (K-silicate 42/43)Potassium silicate a, f (K-silicate 42/43) 5,05.0 Формальдегид фенола a (Politec E 6010)Formaldehyde phenola(Politec E 6010) 50,050.0 Изоциановая кислота, полиэтиленполифениленэфир a (Politec E 9030)Isocyanic acid, polyethylene polyphenylene ether a (Politec E 9030) 50,050.0 Кислотный катализатор a (Cataset ST2)Acid Catalyst a (Cataset ST2) 23,123.1 Фурфуриловый спирт a (Eshanol U1N)Furfuryl alcohol a (Eshanol U1N) 76,976.9 Поливиниловый спирт a, e (P118/2)Polyvinyl alcohol a, e (P118/2) 74,174.1 Глицерин a (Glysorb 14)Glycerin a (Glysorb 14) 1,51.5 Сорбитол a, d (Glysorb 14)Sorbitol a, d (Glysorb 14) 5,95.9 Картофельный крахмал a Potato starch a 18,518.5 2-этилгексилсульфат натрия a (DSK 40)Sodium 2-ethylhexyl sulfate a (DSK 40) 0,50.5 2-этилгексилсульфосукцинат a (Serwet WH175)2-ethylhexylsulfosuccinate a (Serwet WH175) 0,500.50 Всего b Total b 10,010.0 4,04.0 1,61.6 2,162.16 10,810.8 Пуццолановая добавкаPozzolanic additive Кварцевая пыль c (Кварцевая пыль A компании Cofermin)Quartz dust c (Quartz dust A by Cofermin) 100,0100,0 68,068.0 100,0100,0 Силикат алюминия c (Eurocell 150H)Aluminum silicate c (Eurocell 150H) 6,86.8 Углеродная сажа c Carbon black c 0,20.2 Диоксид кремния/каолинит c (EM Aktisil)Silicon dioxide/kaolinite c (EM Aktisil) 25,025.0 Всего b Total b 8,08.0 0,80.8 0,00,0 0,00,0 8,08.0 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 829±27829±27 794±18794±18 335±9335±9 287±1287±1 798±8798±8 ВодорастворимостьWater solubility секундыseconds 20°C, 60 об/мин20°C, 60 rpm 20-4020-40 Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) 240-260240-260 65°C, 150 об/мин65°C, 150 rpm 5-155-15 Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) Н/д (>60 мин)N/A (>60 min) 15-4515-45 a - % мас. относительно общей массы композиции связующего, b - % мас. относительно массы песка, c - % мас. относительно общей массы пуццолановой добавки, d - водный раствор, содержание твердых веществ в 40% мас./об., e - водный раствор, содержание твердых веществ в 20% мас./об., f - водный раствор, содержание твердых веществ в 35-45% мас./об. a - % by weight relative to the total weight of the binder composition, b - % by weight relative to the weight of the sand, c - % by weight relative to the total weight of the pozzolanic additive, d - aqueous solution, solids content of 40% w/v, e - aqueous solution, solids content of 20% w/v, f - aqueous solution, solids content of 35-45% w/v.

Стержни, изготовленные с использованием композиций 17, 18 и 21, показывают превосходную прочность на изгиб приблизительно в 800 Н/см2.The bars produced using compositions 17, 18 and 21 show excellent flexural strength of approximately 800 N/ cm2 .

Стержни, изготовленные с использованием композиций 18-20, не показывают водорастворимости, даже при перемешивании при 65°C и 150 об/мин, так что эти композиции считаются не подходящими для использования в настоящем изобретении. Композиция 21 показывает приемлемую водорастворимость, тогда как композиция 17 показывает превосходную водорастворимость.The rods made using compositions 18-20 do not show water solubility, even when stirred at 65°C and 150 rpm, so these compositions are considered unsuitable for use in the present invention. Composition 21 shows acceptable water solubility, while composition 17 shows excellent water solubility.

Композиция 17 основана на композициях 5 и 13, с кварцевой пылью, используемой вместо летучей золы, и увеличенным количеством композиции связующего и используемой пуццолановой добавки. Эти изменения приводят к удвоению прочности на изгиб по сравнению с композициями 5 и 13, без значительных потерь водорастворимости или текучести. Стержни, изготовленные с использованием композиции 17, не содержат дефекты и показывают превосходное, гомогенное уплотнение.Composition 17 is based on Compositions 5 and 13, with quartz dust used in place of fly ash and an increased amount of binder composition and pozzolanic additive used. These changes result in a doubling of flexural strength compared to Compositions 5 and 13, without significant loss of water solubility or flowability. Bars made using Composition 17 are free of defects and exhibit excellent, homogeneous compaction.

Водорастворимость композиций 17 и 21 дополнительно тестируется после нагрева стержней в течение 30 минут при 200, 300 и 400°C, с температурой воды в 65°C и частотой вращения в 150 об/мин. Результаты показаны в таблице 5.The water solubility of compositions 17 and 21 is further tested after heating the rods for 30 minutes at 200, 300 and 400°C, with a water temperature of 65°C and a rotation speed of 150 rpm. The results are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5 КомпозицияComposition Сразу после изготовленияImmediately after production 200°C200°C 300°C300°C 400°C400°C 1717 5-15 с5-15 sec 5-15 с5-15 sec 5-15 с5-15 sec 20-120 с20-120 sec 2121 15-45 с15-45 sec 30-240 с30-240 s Н/д (>300 с)N/A (>300 sec) Н/д (>300 с)N/A (>300 sec)

Стержни, изготовленные с использованием композиции 17, показывают хорошую водорастворимость даже после нагрева вплоть до 400°C. Стержни, изготовленные с использованием композиции 21, показывают хорошую водорастворимость после нагрева вплоть до 200°C, но стержни, нагретые вплоть до 300 и 400°C, не показывают признаки существенного распада после 300 с помешивания воды.The rods made using composition 17 show good water solubility even after heating up to 400°C. The rods made using composition 21 show good water solubility after heating up to 200°C, but the rods heated up to 300 and 400°C show no signs of significant disintegration after 300 s of water stirring.

Пример 4Example 4

Эффект варьирования относительного содержания связующего и пуццолановой добавки прочность стержней исследуется. Стержни подготавливаются с использованием следующих композиций и тестируются на предмет прочности на изгиб и водорастворимости для стержней сразу после изготовления (без подвергания воздействию тепла). Прочность на изгиб тестируется с использованием идентичной технологии, описанной в примере 1.The effect of varying the relative content of binder and pozzolanic additive on the strength of the rods is investigated. The rods are prepared using the following compositions and tested for flexural strength and water solubility for the rods immediately after manufacture (without exposure to heat). Flexural strength is tested using the identical technique described in Example 1.

Связующее, используемое в каждой из нижеприведенных композиций, является таким, как описано в вышеприведенной композиции 17: полиакрилат натрия в 69,65% (Dispex AA4135); декстрин в 29,85% (P623/4); и 2-этилгексилсульфосукцинат в 0,5% (Serwet WH175). Процентные доли представляют собой % мас. относительно общей массы композиции связующего. Результаты показаны в таблицах 6a и 6b (композиция 26 перечислена дважды для простоты сравнения).The binder used in each of the following compositions is as described in composition 17 above: sodium polyacrylate at 69.65% (Dispex AA4135); dextrin at 29.85% (P623/4); and 2-ethylhexyl sulfosuccinate at 0.5% (Serwet WH175). Percentages are wt. % relative to the total weight of the binder composition. The results are shown in Tables 6a and 6b (composition 26 is listed twice for ease of comparison).

Таблица 6a показывает эффект варьирования содержания пуццолановой добавки. Обнаружено, что увеличение содержания пуццолановой добавки приводит к стержням с большей прочностью на изгиб. Композиция 23, не содержащая пуццолановую добавку, является значительно более слабой, чем даже 2%-я пуццолановая добавка относительно мас. песка. Композиции 22 и 26 показывают, что конкретный выбор пуццолановой добавки оказывает эффект на прочность на изгиб, но что требуемая прочность не ограничена единственной пуццолановой добавкой.Table 6a shows the effect of varying the pozzolanic additive content. It is found that increasing the pozzolanic additive content results in bars with higher flexural strength. Composition 23, which does not contain pozzolanic additive, is significantly weaker than even 2% pozzolanic additive based on sand weight. Compositions 22 and 26 show that the particular choice of pozzolanic additive has an effect on flexural strength, but that the required strength is not limited to a single pozzolanic additive.

Таблица 6aTable 6a КомпозицияComposition 2222 2323 2424 2525 2626 Огнеупорный материалRefractory material Кварцевый песок (H33)Quartz sand (H33) Содержание связующего a Content of the binder a 66 66 66 66 66 Пуццолановая добавкаPozzolanic additive Летучая золаFly ash -- Кварцевая пыль AQuartz dust A Кварцевая пыль AQuartz dust A Кварцевая пыль AQuartz dust A Содержание пуццолановой добавки a Content of pozzolanic additive a 66 00 22 44 66 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 547±22547±22 110±7110±7 694±20694±20 1040±411040±41 1332±291332±29 a - % мас. относительно массы огнеупорного материала a - % by weight relative to the weight of the refractory material

Таблица 6bTable 6b КомпозицияComposition 2727 2828 2929 3030 2626 Огнеупорный материалRefractory material Кварцевый песок (H33)Quartz sand (H33) Содержание связующего a Content of the binder a 22 33 44 55 66 Содержание пуццолановой добавки a, b Content of pozzolanic additive a, b 66 66 66 66 66 Прочность на изгибBending strength Н/см2 N/ cm2 Сразу после изготовленияImmediately after production 71±471±4 435±15435±15 809±22809±22 1056±371056±37 1332±291332±29 a - % массы относительно массы огнеупорного материала; b - Кварцевая пыль A a - % of mass relative to the mass of refractory material; b - Quartz dust A

Таблица 6b показывает то, что увеличение содержания связующего (например, содержания гидрофильного полимера), относительно массы огнеупорного материала, приводит к увеличению прочности на изгиб стержней. Обнаружено, что композиции, имеющие очень низкое содержание связующего, являются значительно более слабыми, несмотря на относительно высокое содержание пуццолановой добавки. Обнаружено, что все композиции 22-30 имеют приемлемую водорастворимость.Table 6b shows that increasing the binder content (e.g., hydrophilic polymer content), relative to the weight of refractory material, results in an increase in the flexural strength of the bars. Compositions having very low binder content are found to be significantly weaker, despite the relatively high content of pozzolanic additive. Compositions 22-30 are all found to have acceptable water solubility.

Claims (44)

1. Композиция для изготовления стержня, используемого в процессе формования или литья металлов, содержащая:1. A composition for the manufacture of a rod used in the process of molding or casting metals, comprising: - огнеупорный материал в виде частиц,- refractory material in the form of particles, - композицию связующего, содержащую по меньшей мере один гидрофильный полимер, при этом по меньшей мере один гидрофильный полимер содержит по меньшей мере один полисахарид или производное полисахарида, и- a binder composition comprising at least one hydrophilic polymer, wherein the at least one hydrophilic polymer comprises at least one polysaccharide or polysaccharide derivative, and - по меньшей мере одну пуццолановую добавку.- at least one pozzolanic additive. 2. Композиция по п. 1, в которой композиция содержит по меньшей мере 1 мас. % композиции связующего и по меньшей мере 1 мас. % пуццолановой добавки относительно массы огнеупорного материала.2. The composition according to claim 1, wherein the composition comprises at least 1 wt. % of the binder composition and at least 1 wt. % of the pozzolanic additive relative to the weight of the refractory material. 3. Композиция по п. 1 или 2, в которой по меньшей мере один гидрофильный полимер содержит по меньшей мере один синтетический полимер.3. The composition according to claim 1 or 2, wherein at least one hydrophilic polymer comprises at least one synthetic polymer. 4. Композиция по п. 3, в которой по меньшей мере один синтетический полимер выбран из группы, состоящей из полиакрилатов, полиметакрилатов, полифосфатов, полиметафосфатов, поливинилового спирта, щелочных полиакрилатных солей, щелочных полифосфатных солей и их смесей.4. The composition according to claim 3, wherein at least one synthetic polymer is selected from the group consisting of polyacrylates, polymethacrylates, polyphosphates, polymetaphosphates, polyvinyl alcohol, alkaline polyacrylate salts, alkaline polyphosphate salts and mixtures thereof. 5. Композиция по любому из пп. 2-4, в которой по меньшей мере один синтетический полимер имеет молекулярный вес не более 1000000 г/моль.5. The composition according to any one of claims 2 to 4, wherein at least one synthetic polymer has a molecular weight of no more than 1,000,000 g/mol. 6. Композиция по любому из пп. 1-5, в которой по меньшей мере один полисахарид или производное полисахарида выбран из группы, состоящей из: крахмала, производных крахмала, картофельного крахмала, декстринцеллюлозы, производных целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и их смесей.6. The composition according to any one of claims 1-5, wherein at least one polysaccharide or polysaccharide derivative is selected from the group consisting of: starch, starch derivatives, potato starch, dextrin cellulose, cellulose derivatives, carboxymethyl cellulose and mixtures thereof. 7. Композиция по любому из пп. 1-6, в которой по меньшей мере один гидрофильный полимер находится в растворе и, необязательно, при этом раствор гидрофильного полимера представляет собой водный раствор.7. The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one hydrophilic polymer is in solution and, optionally, wherein the solution of the hydrophilic polymer is an aqueous solution. 8. Композиция по п. 7, в которой раствор гидрофильного полимера имеет содержание твердых веществ в 10-80 мас. %/об. 8. The composition according to claim 7, wherein the solution of the hydrophilic polymer has a solids content of 10-80 wt.%/vol. 9. Композиция по любому из пп. 1-8, в которой композиция связующего имеет динамическую вязкость при 23°C от 5 мПа⋅с до 1 Па⋅с.9. The composition according to any one of claims 1 to 8, wherein the binder composition has a dynamic viscosity at 23°C of 5 mPa⋅s to 1 Pa⋅s. 10. Композиция по любому из пп. 1-9, в которой по меньшей мере один гидрофильный полимер не подвергается сшиванию при нагреве композиции до температуры от 200 до 350°C.10. The composition according to any one of claims 1 to 9, wherein at least one hydrophilic polymer does not undergo crosslinking when the composition is heated to a temperature of from 200 to 350°C. 11. Композиция по любому из пп. 1-10, в которой композиция связующего дополнительно содержит по меньшей мере один пластификатор.11. The composition according to any one of claims 1 to 10, wherein the binder composition additionally contains at least one plasticizer. 12. Композиция по п. 11, в которой по меньшей мере один пластификатор содержит по меньшей мере один полиол или производное полиола и, необязательно, при этом по меньшей мере один пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, сорбитола, ксилитола, малитола, триацетина и их смесей.12. The composition of claim 11, wherein the at least one plasticizer comprises at least one polyol or polyol derivative and, optionally, wherein the at least one plasticizer is selected from the group consisting of glycerol, sorbitol, xylitol, malitol, triacetin and mixtures thereof. 13. Композиция по любому из пп. 1-12, дополнительно содержащая по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество.13. The composition according to any one of claims 1-12, further comprising at least one surfactant. 14. Композиция по п. 13, в которой по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из: анионных, катионных, неионных и амфотерных поверхностно-активных веществ, сульфатов, метосульфатов, сульфатов линейных спиртов, сульфонатов, сульфосукцинатов, фосфатэфиров, глюкозидов и их смесей.14. The composition according to claim 13, wherein at least one surfactant is selected from the group consisting of: anionic, cationic, nonionic and amphoteric surfactants, sulfates, methosulfates, linear alcohol sulfates, sulfonates, sulfosuccinates, phosphate esters, glucosides and mixtures thereof. 15. Композиция по п. 13 или 14, в которой по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из: 2-этилгексилсульфосукцината, 2-этилгексилсульфата, додецилбензолсульфоната, нонилфенолсульфата, лауретсульфата натрия, 3-этилгексилфосфатэфира, ундециламидопропилтриметиламмония метосульфата, аммония метосульфата на основе алкилполигликолевого эфира, 2-этилгексилглюкозида, гексилглюкозида и их смесей.15. The composition according to claim 13 or 14, wherein at least one surfactant is selected from the group consisting of: 2-ethylhexyl sulfosuccinate, 2-ethylhexyl sulfate, dodecylbenzenesulfonate, nonylphenol sulfate, sodium laureth sulfate, 3-ethylhexyl phosphate ether, undecylamidopropyltrimethylammonium methosulfate, ammonium methosulfate based on alkyl polyglycol ether, 2-ethylhexyl glucoside, hexyl glucoside and mixtures thereof. 16. Композиция по любому из пп. 1-15, в которой по меньшей мере одна пуццолановая добавка выбрана из группы, состоящей из: кварцевой пыли, летучей золы, золы от сжигания рисовой шелухи, диатомовой земли, вулканической золы, метакаолина и их смесей.16. The composition according to any one of claims 1 to 15, wherein at least one pozzolanic additive is selected from the group consisting of: quartz dust, fly ash, rice husk ash, diatomaceous earth, volcanic ash, metakaolin and mixtures thereof. 17. Композиция по любому из пп. 1-16, в которой по меньшей мере одна пуццолановая добавка содержит сферические частицы и/или ценосферы.17. The composition according to any one of claims 1 to 16, wherein at least one pozzolanic additive comprises spherical particles and/or cenospheres. 18. Композиция по любому из пп. 1-17, в которой по меньшей мере одна пуццолановая добавка имеет диаметр частиц D50 не более 20 мкм.18. The composition according to any one of claims 1 to 17, wherein at least one pozzolanic additive has a particle diameter D50 of no more than 20 μm. 19. Композиция по любому из пп. 1-18, в которой огнеупорный материал в виде частиц содержит одно или более из: песка, кварцевого песка, сферических частиц и/или ценосфер и летучей золы.19. The composition according to any one of claims 1 to 18, wherein the refractory particulate material comprises one or more of: sand, quartz sand, spherical particles and/or cenospheres, and fly ash. 20. Композиция по любому из пп. 1-19, в которой огнеупорный материал в виде частиц имеет диаметр частиц D50 по меньшей мере 50 мкм.20. The composition according to any one of claims 1 to 19, wherein the refractory material in the form of particles has a particle diameter D50 of at least 50 μm. 21. Стержень для формования или литья расплавленных металлов, содержащий композицию по любому из пп. 1-20.21. A rod for molding or casting molten metals, containing a composition according to any one of claims 1-20. 22. Стержень по п. 21, в котором на стержень нанесено поверхностное покрытие и, необязательно, при этом поверхностное покрытие содержит нитрид бора, силикат, диоксид титана, оксид алюминия, диоксид циркония или их смеси.22. The rod according to claim 21, wherein the rod is provided with a surface coating and, optionally, the surface coating comprises boron nitride, silicate, titanium dioxide, aluminum oxide, zirconium dioxide or mixtures thereof. 23. Литейная форма для изготовления изделия посредством литья металлов, содержащая стержень по п. 21 или 22, при этом стержень выполнен с возможностью задания внутренней полости изделия. 23. A casting mold for producing an article by casting metals, containing a core according to item 21 or 22, wherein the core is designed with the possibility of defining an internal cavity of the article. 24. Литейная форма по п. 23, при этом литейная форма выполнена с возможностью литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии.24. The casting mold according to item 23, wherein the casting mold is designed with the possibility of high-pressure casting or semi-solid pressure casting. 25. Литейная форма по п. 23 или 24, в которой отвердевшая композиция стержня деградирует в воде таким образом, что цилиндр отвердевшей композиции упомянутого стержня, имеющий максимальную высоту в 80 мм и максимальный диаметр в 50 мм, распадается менее чем через 10 минут при погружении в воду при температуре 20°C и помешивании с частотой вращения в 60 об/мин, и25. A casting mould according to claim 23 or 24, wherein the hardened core composition degrades in water such that a cylinder of the hardened core composition, having a maximum height of 80 mm and a maximum diameter of 50 mm, disintegrates in less than 10 minutes when immersed in water at a temperature of 20°C and stirred at a rotation speed of 60 rpm, and - при этом отвердевшая композиция упомянутого стержня имеет прочность на изгиб по меньшей мере в 300 Н/см2.- wherein the hardened composition of the said rod has a bending strength of at least 300 N/cm 2 . 26. Литейная форма по п. 25, в которой цилиндр отвердевшей композиции упомянутого стержня распадается в воде менее чем за 10 минут после нагревания до температуры от 200 до 350°C.26. The casting mold according to claim 25, wherein the cylinder of the hardened composition of said core disintegrates in water in less than 10 minutes after heating to a temperature of from 200 to 350°C. 27. Способ изготовления изделия посредством литья под высоким давлением или литья под давлением в полутвердом состоянии, при этом способ содержит этапы, на которых:27. A method for manufacturing an article by high pressure casting or semi-solid pressure casting, the method comprising the steps of: (i) смешивают композицию по любому из пп. 1-18 с получением смеси,(i) mixing the composition according to any one of claims 1 to 18 to obtain a mixture, (ii) формуют и отверждают смесь, с получением стержня в форме внутренней полости изделия,(ii) molding and curing the mixture to form a core in the shape of the internal cavity of the article, (iii) собирают стержень с литейной формой для литья металлов под высоким давлением или литья металлов под давлением в полутвердом состоянии с обеспечением задания литейной полости,(iii) assemble the core with a casting mold for high-pressure casting of metals or semi-solid pressure casting of metals to provide a casting cavity, (iv) инжектируют расплавленный или полутвердый металл в литейную полость до ее заполнения,(iv) inject molten or semi-solid metal into the casting cavity until it is filled, (v) охлаждают и обеспечивают затвердевание расплавленного или полутвердого металла с получением изделия, во внутренней полости которого размещен стержень,(v) cool and solidify the molten or semi-solid metal to form a product in the internal cavity of which a rod is placed, (vi) вынимают изделие со стержнем из литейной формы,(vi) remove the product with the core from the casting mould, (vii) вынимают стержень из внутренней полости посредством промывания водой.(vii) remove the rod from the internal cavity by rinsing with water. 28. Способ по п. 27, дополнительно содержащий этап, на котором на стержень наносят поверхностное покрытие до сборки стержня с литейной формой.28. The method of claim 27, further comprising the step of applying a surface coating to the rod prior to assembling the rod with the casting mold. 29. Способ по п. 27 или 28, в котором этап формования и отверждения смеси включает этап, на котором смесь сушат.29. The method according to claim 27 or 28, wherein the step of molding and curing the mixture includes a step in which the mixture is dried. 30. Способ по любому из пп. 27-29, в котором этап формования и отверждения смеси включает этап, на котором смесь уплотняют в форму.30. The method according to any one of claims 27-29, in which the step of molding and curing the mixture includes a step in which the mixture is compacted into a mold. 31. Способ по любому из пп. 27-30, в котором этап формования и отверждения смеси выполняют с использованием пескометного стержневого оборудования.31. The method according to any one of paragraphs 27-30, in which the stage of molding and curing the mixture is performed using sand-throwing rod equipment. 32. Способ по любому из пп. 27-31, в котором этап формования и отверждения смеси с обеспечением изготовления стержня включает этап изготовления стержня посредством процесса аддитивного изготовления или трехмерной печати.32. The method according to any one of claims 27-31, in which the step of molding and curing the mixture to ensure the production of the rod includes the step of producing the rod by means of an additive manufacturing process or three-dimensional printing. 33. Применение композиции по любому из пп. 1-20 в качестве композиции для изготовления стержня, используемого в процессе формования или литья металлов.33. Use of a composition according to any one of paragraphs 1-20 as a composition for producing a rod used in the process of molding or casting metals.
RU2023112961A 2020-10-23 2021-10-25 Composition, core and mould for casting and moulding processes RU2844835C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPPCT/EP2020/079890 2020-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2844835C1 true RU2844835C1 (en) 2025-08-07

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1411089A1 (en) * 1986-07-14 1988-07-23 Предприятие П/Я Р-6500 Sand for making moulds and cores
RU2033880C1 (en) * 1992-06-04 1995-04-30 Чувашский государственный университет Compound for preparing casting molds and cores
WO1995015230A1 (en) * 1993-11-30 1995-06-08 Borden (Uk) Limited Foundry binder
US5573055A (en) * 1990-10-19 1996-11-12 Borden (Uk) Limited Water dispersible moulds
EP2359957A1 (en) * 2010-01-26 2011-08-24 Foseco International Limited Method and composition for the preparation of foundry moulds and cores
RU2450886C1 (en) * 2011-05-30 2012-05-20 Сергей Георгиевич Додонов Moulding mixture
EP2476495A1 (en) * 2009-09-10 2012-07-18 Lignyte Co., Ltd. Binder-coated refractory, casting mold and method for producing casting mold
RU2671520C1 (en) * 2017-12-25 2018-11-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Parting paint for foundry molds and rods

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1411089A1 (en) * 1986-07-14 1988-07-23 Предприятие П/Я Р-6500 Sand for making moulds and cores
US5573055A (en) * 1990-10-19 1996-11-12 Borden (Uk) Limited Water dispersible moulds
RU2033880C1 (en) * 1992-06-04 1995-04-30 Чувашский государственный университет Compound for preparing casting molds and cores
WO1995015230A1 (en) * 1993-11-30 1995-06-08 Borden (Uk) Limited Foundry binder
EP2476495A1 (en) * 2009-09-10 2012-07-18 Lignyte Co., Ltd. Binder-coated refractory, casting mold and method for producing casting mold
EP2359957A1 (en) * 2010-01-26 2011-08-24 Foseco International Limited Method and composition for the preparation of foundry moulds and cores
RU2450886C1 (en) * 2011-05-30 2012-05-20 Сергей Георгиевич Додонов Moulding mixture
RU2671520C1 (en) * 2017-12-25 2018-11-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" Parting paint for foundry molds and rods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12290854B2 (en) Composition, core and mould for casting and moulding processes
KR100887410B1 (en) Casting mold material and manufacturing method thereof
JPH0734970B2 (en) Water-dispersible mold, method for producing the mold, and casting method using the mold
CN101444823B (en) Caking agent
WO2010025861A1 (en) Core or foundry sand coated and/or mixed with water glass, having a water content in the range of ≥ approximately 0.25 wt.% to approximately 0.9 wt.%
WO2014077203A1 (en) Sand for casting mold, manufacturing method for sand casting-mold, and core for metal casting
CN108405794B (en) A kind of hot core sand inorganic binder and preparation method thereof
US11179767B2 (en) Compositions and methods for foundry cores in high pressure die casting
CN101360574B (en) Method for molding mold
RU2844835C1 (en) Composition, core and mould for casting and moulding processes
US9539637B2 (en) Investment casting refractory material
KR20170089840A (en) Coating agent composition for evaporative pattern
TW200533436A (en) Process for producing cast item
Major-Gabryś et al. The influence of various matrixes on the strength properties of moulding sands with thermally hardened hydrated sodium silicate for the ablation casting process
JP2009166083A (en) Sand mold for centrifugal casting mold and method for producing rolling roll
CN108136485A (en) Making molds adhesive composition
CN113857421B (en) Preparation method and application of wet precoated sand
JP2025518382A (en) Inorganic Water-Soluble Binder Systems
KR101866670B1 (en) Coating agent composition for evaporative patterns
EA050133B1 (en) INORGANIC WATER-SOLUBLE BINDER SYSTEM
JP6983098B2 (en) Aggregate for mold and its manufacturing method
JP2023153624A (en) Method for manufacturing core
TW202245933A (en) Shelling mold material composition, method for producing shelling mold and shelling mold
TH2301002382A (en) Components, molds and molds for casting and molding processes
JPS6242696B2 (en)