[发明专利]用于具有酯载体的耐火涂料的组合物和方法

说明书

本技术涉及被铸造工业用于金属浇铸的耐火涂料。耐火涂料经常被用于涂覆铸造型芯和模具以改善用所述型芯或模具形成的铸件的质量，特别是铸件的表面质量。传统的涂料包含要求过多干燥时间的水基溶剂或者释放危险的VOC的HAP，而本发明的优选的实施方案包含具有不含VOC的酯基溶剂如DMC的耐火涂料。本发明的其他优选的实施方案包含降低铸造制品中VOC含量的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月18日提交的美国临时专利申请序列号62/534,082和2017年9月12日提交的美国临时专利申请序列号62/557,291的优先权和权益。

发明领域

本技术涉及铸造工业在金属铸造中使用的耐火涂料。

发明背景

在许多方面，耐火涂料就像金属铸造中使用的特殊涂料。但是，与常规涂料不同，耐火涂料能够承受熔融金属的高温，并且还可以充当熔融金属和金属倾倒至其中以进行浇铸的模具之间的屏障。

耐火涂料通常由悬浮在液体(溶剂)载体中的高温矿物或其它耐热物质组成。在浇铸之前，将所述涂料施加到例如砂模或型芯表面上。通过蒸发除去液体载体，同时留下一层矿物以覆盖模具表面。该层能够帮助防止熔融的金属渗入砂子，防止砂子的腐蚀以及以其它方式改善铸件表面的质量。

铸造厂通常采用水基或溶剂基涂料。水要求能量和设备密集型的干燥，但它是环境友好的。溶剂基涂料可以在减少的时间内被风干或在很短的干燥时间内被点燃。目前的基于溶剂的铸造耐火涂料包括异丙醇(“IPA”)，乙醇，甲醇，石脑油等。然而，这些基于溶剂的体系中的一些包含危险的空气污染物(“HAP”)，并且所有它们均包含挥发性有机化合物(“VOC”)。IPA和乙醇是铸造工业的耐火涂料中最常用的溶剂载体。这样的污染物和挥发性化合物受到严格的管制，并且许多使用常规溶剂基涂料的铸造厂花费大量时间和资源以允许所述挥发性有机化合物。

过去已经使用了一些不含VOC的溶剂如丙酮。但是，丙酮的高蒸发速率会增加使用量，并且低闪点会给铸造厂带来严重的爆炸和火灾危险。

因此，在现有技术中对于用于铸造工业的溶剂基耐火涂料存在未满足的需求，其中该涂料提供合适的性能特征，但是使用起来更安全并且不需要额外的许可或不包括传统溶剂基涂料伴随的限制。

发明概述

为了满足上述需求，本发明提供了用酯载体如碳酸二甲酯(“DMC”)或乙酸叔丁酯部分或全部替代耐火涂料溶剂，以形成具有减少的HAP或VOC或不具有可报告的HAP或VOC的溶剂基耐火涂料。

在本发明的一个优选的实施方案中，提供了耐火涂料(也称为铸型涂料、铸型漆或铸型修饰剂)组合物，其优选包含液体酯载体如100％DMC，悬浮剂，粘结剂，水，添加剂和颗粒状耐火填料混合物。

在操作中，已经发现，与常规耐火涂料相比，根据本发明的优选实施方案形成的、包含DMC的耐火涂料实现了大约50％-97％的可报告VOC降低。值得注意的是，根据本发明的优选实施方案可获得100％不含VOC的涂料，尽管如本文中所述形成的一些涂料可包括通过粘结剂引入组合物的痕量VOC。

如本文中所述，术语“载体溶剂”可包含一种或多种酯载体或一种或多种酯载体与非酯溶剂的组合。

添加剂的实例是表面活性剂，例如润湿剂，消泡剂，分散剂和流变改性剂。

本发明的一个优选实施方案是：

用于铸造用途的耐火涂料组合物，其包含：

包含酯载体的液体载体，该酯载体的量占所述液体载体的大约25重量％至100重量％和占组合物的20重量％至80重量％；

悬浮剂，其量占组合物的2重量％或更少；

粘结剂，其量占组合物的大约1.5重量％至3重量％；