Partícula de núcleo-envuelta para uso como carga para masas de mazarota.

Material de carga a granel para su uso como carga para masas de mazarota para la fabricación de mazarotas,

que comprende múltiples partículas de núcleo-envuelta que comprende

(a) un núcleo de soporte que posee un tamaño en el intervalo 5 de 30 μm a 500 μm y está constituido por un material que es resistente como máximo hasta una temperatura de 1400 ºC y no contiene poliestireno,

(b) una envuelta que encierra el núcleo constituida por o que comprende

(b1) partículas con un valor de D50 para el tamaño de grano de como máximo μm que son resistentes hasta una temperatura de al menos 1500 ºC,

así como

(b2) un aglutinante que une las partículas entre sí y al núcleo de soporte, siendo la partícula de núcleo-envuelta resistente hasta una temperatura de al menos 1450 ºC.

Partícula de núcleo-envuelta para uso como carga para masas de mazarota La presente invención se refiere a un material de carga a granel que comprende múltiples partículas de núcleoenvuelta para uso como carga para masas de mazarota para la fabricación de mazarotas, a procedimientos para la preparación de materiales de carga a granel según la invención, a masas de mazarota correspondientes y a mazarotas correspondientes, así como a usos correspondientes. Otros objetos de la presente invención resultan de la siguiente descripción y de las reivindicaciones adjuntas El término "mazarota" comprende en el marco de los presentes documentos tanto cubiertas de mazarota, insertos de mazarota y tapas de mazarota, como también almohadillas calefactoras.

En la fabricación de piezas moldeadas metálicas en la fundición, el metal líquido se vierte en un molde de colada y allí solidifica. El proceso de solidificación está asociado a una disminución del volumen del metal y por este motivo normalmente se usan mazarotas, es decir, espacios abiertos o cerrados en o sobre el molde de colada para compensar el déficit de volumen en la solidificación de la pieza colada y así evitar una formación de picaduras en la pieza colada. Las mazarotas están asociadas a la pieza colada o a la zona de la pieza colada en peligro y habitualmente se encuentran por encima o al lado de la cavidad del molde.

En las masas de mazarota para la fabricación de mazarotas y en las propias mazarotas fabricadas a partir de ellas actualmente se usan normalmente cargas ligeras que provocarán un buen efecto aislante con una alta resistencia a la temperatura.

El documento DE 10 2005 025 771 B3 da a conocer mazarotas aislantes que comprenden esferas huecas cerámicas y esferas huecas de vidrio.

En el documento EP 0 888 199 81 se describen mazarotas que contienen microesferas de silicato de aluminio huecas como material refractario aislante.

El documento EP 0 913 215 B1 da a conocer composiciones de mazarota que comprenden microesferas de silicato de aluminio huecas con un contenido de óxido de aluminio inferior al 38 % en peso.

El documento WO 9423865 A1 da a conocer una composición de mazarota que comprende microesferas huecas que contienen óxido de aluminio con una proporción de óxido de aluminio de al menos el 40 % en peso.

El documento WO 2006/058347 A2 da a conocer composiciones de mazarota que comprenden microesferas de núcleo-envuelta con un núcleo de poliestireno como cargas. Sin embargo, el uso de poliestireno conduce a emisiones no deseadas en la operación de fundición.

El documento DE 10 2004 042535 A1 se refiere a una mezcla de sustancias moldeadas para la fabricación de moldes de colada para el procesamiento de metales, a un procedimiento para la fabricación de moldes de colada, a moldes de colada obtenidos con el procedimiento, así como a su uso. Para la fabricación de moldes de colada se usa una materia prima moldeada refractaria, así como un aglutinante basado en vidrio soluble. Al aglutinante se añade una proporción de un óxido metálico particulado que se selecciona del grupo constituido por dióxido de silicio, dióxido de aluminio, óxido de titanio y óxido de cinc. El documento WO 98/29208 A1 da a conocer un proceso para la preparación de partículas que están recubiertas de una capa de vidrio soluble.

En la práctica industrial se usan actualmente con frecuencia esferas huecas que proceden de las cenizas volantes de centrales eléctricas de carbón o se preparan sintéticamente. Sin embargo, las esferas huecas adecuadas para el uso en mazarotas no están disponibles de manera ilimitada. Por tanto, era objetivo de la presente invención especificar una carga ligera que pudiera usarse como sustituta de las esferas huecas actualmente favoritas. A este respecto, la carga ligera que va a especificarse cumplirá los siguientes requisitos primarios:

- Estabilidad térmica también a temperaturas de más de 1450 º C, preferiblemente a temperaturas de más de 1500 º C;

- Estabilidad mecánica suficiente también a altas temperaturas de, por ejemplo, 1400 º C;

- Baja o ninguna adhesión de polvo;

- Baja densidad aparente.

El objetivo planteado se alcanza según la invención mediante un material de carga a granel que comprende múltiples partículas de núcleo-envuelta para uso como carga para masas de mazarota para la fabricación de mazarotas que comprende

(a) un núcleo de soporte que posee un tamaño en el intervalo de 30 μm a 500 μm

y está constituido por un material que es resistente como máximo hasta una temperatura de 1400 º C y no contiene poliestireno, (b) una envuelta que encierra el núcleo constituida por o que comprende (b1) partículas con un valor de D50 para el tamaño de grano de como máximo 15 μm, preferiblemente como máximo 10 μm, que son resistentes hasta una temperatura de al menos 1500 º C, preferiblemente de al menos 1600 º C, así como (b2) un aglutinante que une las partículas entre sí y al núcleo de soporte, siendo la partícula de núcleo-envuelta resistente hasta una temperatura de al menos 1450 º C, preferiblemente de al menos 1500 º C.

La invención se basa en el conocimiento de que mediante la envuelta de materiales de soporte (que se usan como núcleo de soporte) con, por ejemplo, una resistencia a la temperatura no suficiente para el uso como carga en masas de mazarota es posible convertirlos en partículas de núcleo-envuelta que son resistentes hasta una temperatura de al menos 1450 º C, pero normalmente son resistentes a al menos 1500 º C. Para esto es necesario la envuelta del núcleo de soporte con partículas con un valor de D50 para el tamaño de grano de como máximo 15 μm que son resistentes por sí mismas hasta una temperatura de al menos 1500 º C, preferiblemente de 1600 º C.

En las partículas de núcleo-envuelta que van a usarse según la invención, el núcleo de soporte posee un tamaño, es decir, una longitud máxima en el intervalo de 30 μm a 500 μm; está constituido por un material que es resistente como máximo hasta una temperatura de 1400 º C y no contiene poliestireno, preferiblemente no contiene absolutamente ningún constituyente orgánico, sino preferiblemente exclusivamente constituyentes inorgánicos. El núcleo de soporte es preferiblemente esférico.

En el marco del presente texto, una partícula o material se considera resistente cuando por debajo de una temperatura dada ni se funde ni se ablanda o descompone con pérdida de la forma espacial.

El núcleo de soporte (a) de una partícula de núcleo-envuelta que va a usarse según la invención está constituido preferiblemente por una cerámica o un vidrio.

El núcleo de soporte (a) es preferiblemente una esfera hueca o una partícula porosa, estando a su vez constituida la esfera hueca o partícula porosa preferiblemente por una cerámica o un vidrio. Ejemplos de materiales preferidos que van a usarse como núcleo de soporte (a) son espumas de vidrio de poros finos como pueden obtenerse, por ejemplo, con el nombre Poraver de Dennert Poraver GmbH o, por ejemplo, con el nombre Omega-Bubbles de Omega Minerals Germany GmbH, y microesferas de vidrio huecas como pueden obtenerse, por ejemplo, con el nombre 3M Scotchlite K20 de 3M Specialty Materials.

En las partículas de núcleo-envuelta que van a usarse según la invención, dichas partículas (b1) de la envuelta (b) comprenden preferiblemente uno o varios materiales o están constituidas por uno o varios materiales que se seleccionan del grupo constituido por materiales refractarios (según DIN 51060) , preferiblemente del grupo constituido por: óxido de aluminio, nitruro de boro, carburo de silicio, nitruro de silicio, boruro de titanio, óxido de titanio, óxido de itrio y óxido de circonio, y óxidos mixtos, por ejemplo, cordierita o mulita.

En las partículas de núcleo-envuelta que van a usarse según la invención, el aglutinante (b2) se selecciona preferiblemente del grupo constituido por:

- aglutinante de caja fría ("Cold-box") , preferiblemente un poliuretano que puede prepararse a partir de una resina de éter bencílico y un poliisocianato,

- aglutinante de caja caliente ("Hot-box") ,

- almidón,

- polisacáridos, y

- vidrio soluble.

Las partículas de núcleo-envuelta que van a usarse según la invención pueden usarse en masas o materiales refractarios, por ejemplo, aquellos para el uso en la construcción de hornos industriales o para mejorar la protección contra el fuego... [Seguir leyendo]

1. Material de carga a granel para su uso como carga para masas de mazarota para la fabricación de mazarotas, que comprende múltiples partículas de núcleo-envuelta que comprende

(a) un núcleo de soporte que posee un tamaño en el intervalo de 30 μm a 500 μm y está constituido por un material que es resistente como máximo hasta una temperatura de 1400 º C y no contiene poliestireno,

(b) una envuelta que encierra el núcleo constituida por o que comprende

(b1) partículas con un valor de D50 para el tamaño de grano de como máximo 15 μm que son resistentes hasta una temperatura de al menos 1500 º C, así como (b2) un aglutinante que une las partículas entre sí y al núcleo de soporte, siendo la partícula de núcleo-envuelta resistente hasta una temperatura de al menos 1450 º C.

2. Material de carga a granel según la reivindicación 1, en el que el núcleo de soporte (a) está constituido por una cerámica o un vidrio.

3. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el núcleo de soporte (a) es una esfera hueca o una partícula porosa.

4. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas partículas (b1) de la envuelta (b) comprenden uno o varios materiales o están constituidas por uno o varios materiales que se seleccionan del grupo constituido por materiales refractarios, preferiblemente del grupo constituido por: óxido de aluminio, nitruro de boro, carburo de silicio, nitruro de silicio, boruro de titanio, óxido de titanio, óxido de itrio y óxido de circonio.

5. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el aglutinante (b2) se selecciona del grupo constituido por:

- aglutinante de caja fría ("Cold-box") , preferiblemente un poliuretano que puede prepararse a partir de una resina de éter bencílico y un poliisocianato,

- aglutinante de caja caliente ("Hot-box") ,

- almidón,

- polisacáridos, y

- vidrio soluble.

6. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que los núcleos de soporte (a) en la pluralidad de las partículas de núcleo-envuelta poseen un tamaño de grano promedio TGP en el intervalo de 60 μm a 380 μm.

7. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que al menos el 90 % en peso de las partículas (b1) de la pluralidad de las partículas de núcleo-envuelta referido al peso total de las partículas (b1) posee un tamaño de partícula de como máximo 45 μm.

8. Material de carga a granel según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el material de carga posee una densidad aparente inferior a 0, 6 g/cm3, preferiblemente inferior a 0, 5 g/cm3.

9. Procedimiento para la preparación de un material de carga a granel según una de las reivindicaciones 1 a 8 con las siguientes etapas:

- proporcionar núcleos de soporte de un tamaño en el intervalo de 30 μm a 500 μm que están constituidos por un material que es resistente como máximo hasta una temperatura de 1400 º C y no contiene poliestireno,

- proporcionar partículas de un tamaño de grano promedio de como máximo 15 μm que son resistentes hasta una temperatura de al menos 1500 º C, preferiblemente de al menos 1600 º C,

- poner en contacto los núcleos de soporte con dichas partículas en presencia de un aglutinante de manera que las partículas se unan al núcleo de soporte y entre sí y se envuelvan núcleos de soporte individuales o todos los núcleos de soporte.

10. Masa de mazarota para la preparación de mazarotas constituida por o que comprende:

- un material de carga a granel según una de las reivindicaciones 1 a 8, así como

- un aglutinante para unir el material de carga a granel.

11. Mazarota que comprende una masa de mazarota según la reivindicación 10.

12. Mazarota según la reivindicación 11 con una densidad inferior a 0, 7 g/cm3.

13. Uso de material de carga a granel según una de las reivindicaciones 1 a 8 como material de carga aislante en una masa de mazarota o una mazarota.

14. Uso de una masa de mazarota según la reivindicación 10 para la fabricación de una mazarota aislante o exoterma.