本発明は、少なくとも耐火性材料と、レゾールに基づく結合剤と、アモルファス二酸化ケイ素とを含む、金属鋳造のための鋳型およびコアを製造するための鋳型材料混合物に関する。本発明はさらに、この鋳型材料混合物を用いて鋳型およびコアを製造するための方法、ならびに鋳型材料混合物の硬化を伴うこの方法によって製造される金属鋳造のための鋳型およびコアに関する。

鋳型は本質的に、製造すべき鋳造物の凹形を表す鋳型または鋳型とコアとを一緒にしたものからなる。これらの鋳型およびコアは一般的に、たとえば石英砂などの耐火性材料と、成形ツールから取り外された後の鋳型に適切な機械的強度を与える好適な結合剤とからなる。耐火性の基本的な鋳型材料は、好ましくは自由に流動する形であることによって、結合剤と混合された後に好適な中空鋳型に充填され、圧縮され、次いで硬化されることが可能である。硬化後、結合剤が基本鋳型材料の粒子間の堅固な結合を確実にすることによって、鋳造鋳型は必要な機械的安定性を達成する。

鋳造において、鋳型は鋳造物に対する外壁を形成し、コアは鋳造物内の中空の空間を形成するために用いられる。鋳型およびコアが同じ材料からなることは絶対的に必要ではない。たとえば、チル鋳造において、鋳造物の外側の成形は永久金属鋳型の助けによって達成される。加えて、異なる方法に従って異なる組成の鋳型材料混合物から製造された鋳型およびコアの組み合わせも可能である。以下においては簡略化の目的のために「鋳型」という用語が用いられ得るが、その記述は同じ鋳型材料混合物に基づいて同じ方法を用いて製造されたコアにも等しく当てはまる(その逆も同様である)。

鋳型を製造するために、有機、無機、および有機/無機混合結合剤(ハイブリッド系)が用いられてもよく、その硬化は冷間法または熱間法によって達成されてもよい。冷間法は、本質的にコアを製造するために用いられる成形ツールを加熱せずに、一般的には室温にて行われるか、高温ガスを導入することによって生成されるか、または発熱反応によって誘導される温度にて行われる方法である。たとえば、硬化される鋳型材料混合物にガスが通されて化学反応を引き起こすことによって、硬化が達成される。熱間法においては、成形後の鋳型材料混合物を、たとえば加熱した成形ツールによって高温に加熱して、結合剤に含まれる溶剤を放出させるか、および/または結合剤を硬化する化学反応を開始させる。

有機ポリウレタン(polyurethane:PU)コールドボックスプロセスにおいては、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とからなる2成分(two−component:2C)結合剤に、触媒としてたとえばジメチルエチルアミンなどのガス状または揮発性三級アミンを通すことによって反応させる。

しかし、これらのPUベースの結合剤は、硬化触媒として使用されるアミンが毒性であり、かつ特徴的な非常に不快な臭気を発するという欠点を有する。したがって、PU結合コアによる作業をするときには、鋳型製造および鋳造の両方に対して、非常に効果的な吸引システムおよび高価な排気浄化が必要である。

したがって、コア製造の際にも鋳造の際にも汚染物質を排出しない代替策が求められている。このため、近年は有機/無機ハイブリッド系および純粋な無機結合剤に対する関心が大きく高まっている。

ハイブリッド系、すなわちたとえば溶剤としての水など、相当量の無機フラクションを有する有機結合剤は、欧州特許第0323096(B2)号および欧州特許第1228128(B1)号などに開示されている。

鋳型材料混合物をCO₂ガスで処理してから結合剤として作用させることによって硬化され得るのは、高アルカリ性のレゾール樹脂である。上記に挙げた特許に記載される結合剤の必須成分はオキシアニオン、たとえばホウ酸イオン(欧州特許第0323096(B2)号)およびホウ酸イオンとアルミン酸イオンとの組み合わせ(欧州特許第1228128(B1)号)などである。

PUコールドボックス結合剤とCO₂硬化可能レゾールとの強度を比較すると、後者はPUコールドボックス結合剤の強度レベルを達成しないことが見出されるため、それらの使用範囲はなおも本質的に単純な大きいコアに限られる。確かに、鋳造の際の排出の問題はレゾールの使用によって解決されないが、コア製造の範囲内では、悪臭がありかつ低濃度でも毒性のものもある三級アミンの代わりに無臭のCO₂を使用すること、および有機溶剤成分を少なくとも部分的に水で置換することによって、作業雰囲気を良好にできる。

したがって、CO₂硬化可能レゾールがより高レベルの強度に達するように、CO₂硬化可能レゾールをさらに開発することが求められている。その結果として、より複雑なジオメトリを有するコアを製造できるか、または大きい単一コアの結合剤含有量を減少でき、それによって一方ではこの方法の経済性が向上し、他方では鋳造の際に起こる排出の量が低減する。

よって本発明の目的は、CO₂硬化可能レゾール結合剤の特性を改善すること、特にその強度を増加させることである。

本発明の組成物 上記に挙げた課題は、独立請求項に記載される鋳型材料混合物、多成分系または方法によって達成される。有利なさらなる発展は従属請求項の主題であるか、または以下に記載されている。

驚くべきことに、少なくとも1つの耐火性基本鋳型材料およびCO₂硬化可能レゾールを含む鋳型材料混合物にアモルファス二酸化ケイ素を加えることによって、成形および鋳造の直後、ならびに硬化したコアを室温にて24時間貯蔵した後の両方における強度が改善されることが見出された。加えて本発明は、高い大気湿度における鋳型の貯蔵寿命、およびコアの熱処理後の強度、たとえばコーティング(水性またはアルコール性の耐火性コーティングの適用)を80℃から200℃にて乾燥した後などの強度の両方に対して、好ましい効果を有する。

本発明に従う鋳型材料混合物は、少なくとも以下の材料を含む。 a)耐火性基本鋳型材料、 b)特にアルカリ水溶液の形であり、さらに好ましくは12より高いpHを有する、結合剤または結合剤成分としての未硬化レゾール、および c)添加剤としてのアモルファスSiO₂。

本発明はさらに、以下のステップを含む、鋳型またはコアを製造するための方法に関する。 a)結合剤および添加剤を基本鋳型材料と混合するステップ、 b)ステップa)で得られた鋳型材料混合物を成形ツールに導入するステップ、 c)成形ツール内の鋳型材料混合物を硬化するステップ、および d)任意に、硬化したコアまたは鋳型を成形ツールから取り外すステップ。

耐火性基本鋳型材料(以下単に基本鋳型材料とも呼ばれる)として、鋳造物の製造のための通常公知の材料およびその混合物が使用されてもよい。好適な材料は、たとえば石英、ジルコニアまたはクロム砂、カンラン石、バーミキュライト、ボーキサイト、耐火粘土、およびいわゆる合成基本鋳型材料、すなわち工業的方法によって球状またはほぼ球状(たとえば楕円体)の形にされた基本鋳型材料などである。その例は、合成球状セラミック砂、すなわちいわゆるCerabeads(登録商標)またはSpherichrome(登録商標)、SpherOX、およびたとえばフライアッシュの構成要素として単離され得るものなどの微粒子などである。

特に好ましいのは、耐火性基本鋳型材料に基づいて50重量%より多くの石英砂を含有する基本鋳型材料である。耐火性基本鋳型材料は、高い融点(融解温度)を有する物質と定義される。耐火性基本鋳型材料の融点は、有利には600℃より高く、好ましくは900℃より高く、特に好ましくは1200℃より高く、とりわけ好ましくは1500℃より高い。

耐火性基本鋳型材料は、好ましくは鋳型材料混合物の80重量%より多く、とりわけ90重量%より多く、特に好ましくは95重量%より多くを構成する。

耐火性基本鋳型材料の平均直径は、一般的に100μmから600μm、好ましくは120μmから550μm、特に好ましくは150μmから500μmである。粒径は、たとえばDIN ISO3310に従うふるい分けなどによって定められ得る。特に好ましいのは、(互いに直角かつ空間のすべての方向に対する)最大寸法対最小寸法の良好な比率である1:1から1:5または1:1から1:3を有する粒子形状、すなわちたとえば繊維状でない粒子形状である。

耐火性基本鋳型材料は、特に本発明に従う鋳型材料混合物を従来のコアシューティングマシンにおいて加工することを可能にするために、好ましくは自由流動状態を有する。

本発明に従う鋳型材料混合物は、付加的な成分として、各場合に基本鋳型材料の重量に基づいて1重量%から10重量%、好ましくは1重量%から5重量%、特に好ましくは1重量%から4重量%の量のレゾールを含有する。

本発明の意味でのレゾールとは、メチレン基(−CH₂−)および/またはエーテル架橋(特に−CH₂−O−CH₂−)を通じて結合された芳香族であり、その各々が少なくとも1つの−OH基を有する(ヒドロキシ芳香族)。好適なヒドロキシ芳香族は、フェノール、置換フェノール、たとえばクレゾールまたはノニルフェノールなど、1,2−ジヒドロキシベンゼン(ピロカテコール)、1,2−ジヒドロキシベンゼン(レゾルシノール)、もしくは1,4−ジヒドロキシベンゼン(ヒドロキノン)、またはフェノール化合物、たとえばビスフェノールAなど、任意には(非フェノールも用いられる場合に限り)好ましくはフェノールとの混合物である。

レゾールは、たとえば特に水酸化アンモニウムまたはアルカリ金属水酸化物などの塩基性触媒の存在下で、1つまたはそれ以上のヒドロキシ芳香族と1つまたはそれ以上のアルデヒドとを縮合することなどによって得られてもよい。好ましくは、アルカリ金属水酸化物触媒が使用される。

好適なアルデヒドはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ブチルアルデヒド、グリオキサール、およびその混合物である。特に好ましいのはホルムアルデヒド、または(モル量に基づいて)主にホルムアルデヒドを含有する混合物である。

レゾール樹脂における(任意にはホルムアルデヒドとしての)アルデヒド対フェノールのモル比は、1:1から3:1の範囲で変動してもよいが、好ましくは1.6:1から2.5:1の範囲内である。

レゾールの製造は、たとえば欧州特許第0323096(B2)号および欧州特許第1228128(B1)号などに開示されている。

好ましいレゾールにおいては、メチレン架橋および/またはエーテル架橋を通じて、隣り合うヒドロキシ芳香族が(組み込まれたフェノール/芳香族のヒドロキシ基に関して)オルトおよび/またはパラ位置で結合されており、すなわち付加物のほとんどが「パラ」および/または「オルト」位置にある。

付加的なレゾールベースの結合剤は、たとえば米国特許第4426467号、米国特許第4474904号、および米国特許第4468359号などに記載されている。3つの特許すべてにおいて、レゾールはエステルによって硬化されており、最初の2つにおいてはたとえばラクトン(米国特許第4426467号)またはトリアセチン(米国特許第4474904号)などの液体硬化剤の添加によって硬化が行われるのに対し、米国特許第4468359号においては、結合剤を硬化するためにたとえばギ酸メチルなどの揮発性エステルによって鋳型材料混合物がガス処理される。これらの結合剤もアモルファスSiO₂との組み合わせであってもよいが、強度を増加させる効果はCO₂硬化可能レゾールほど顕著ではない。液体エステルによって硬化するレゾールは、必ずしもオキシアニオンの添加を必要としない。しかし、CO₂による硬化には、好ましくはオキシアニオンが用いられる。

レゾールはアルカリ水溶液および/またはスラリーの形で用いられ、たとえば30重量%から75重量%の固体フラクションを有し、特にpHは12より高いか、または13より高い。25℃におけるアルカリ水溶液の粘度は、たとえば100mPa・sから800mPas、特に300mPa・sから700mPa・sなどである。粘度は、ブルックフィールド(Brookfield)回転式粘度計(スピンドル21および50rpm)を用いて定められる。

本発明の範囲において、酸素を含有するアニオンはオキシアニオンと呼ばれる。好適なホウ素含有オキシアニオンは、特にホウ酸および/またはアルミニウム含有オキシアニオン、たとえばアルミン酸などである。ホウ素含有オキシアニオンは単独で用いられてもよいし、アルミニウム含有オキシアニオンと組み合わせて用いられてもよい。後者が好ましい。

結合剤合成の際のオキシアニオンの添加は、それらの塩の形で直接行われてもよい。好ましくは、これらの塩はカチオンとしてアルカリまたはアルカリ土類金属を含有し、ここでは特にナトリウムおよびカリウム塩が好ましい。しかし、オキシアニオンをそのままで生成することも可能である。たとえばアルミン酸は、たとえば水酸化アルミニウムなどのアルミニウム化合物を溶解する際に形成する。たとえば水酸化ナトリウム中のホウ酸などのホウ素化合物の溶液は、ホウ素含有オキシアニオンの好適な溶液である。アルカリは塩基の水溶液であってもよく、レゾールとの混合のために同様に使用される。

オキシアニオン(B、Alなどとして表される)対ヒドロキシ芳香族基のモル比は、好ましくは0.1:1から1:1であり、排他的にホウ素含有オキシアニオンが用いられるときは、特に好ましくは0.3:1から0.6:1である。ホウ素含有およびアルミニウム含有オキシアニオンの組み合わせの場合、Al:Bの原子比は、好ましくは0.05:1から1:1の範囲内で変動する。特に好ましい範囲は、0.1:1から0.8:1である。

塩基(一般的には、たとえばレゾールの製造からのレゾールの構成要素)として、好ましくはたとえば水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどのアルカリ水酸化物が用いられる。結合剤系における水酸化イオン対ヒドロキシ芳香族基(フェノールなど)のモル比は、好ましくは0.5:1から3:1である。

前述の成分に加えて、結合剤系は、好ましくは組成物の重量に基づいて25重量%から50重量%の量の水を含有する。水は、塩基およびおそらくはオキシアニオンを溶解する働きをする。

加えて、結合剤は最大で25重量%の添加剤、たとえばアルコール、グリコール、界面活性剤、およびシランなどを含有してもよい。

結合剤は、レゾールを塩基、水およびオキシアニオンと混合することによって製造される。最初にレゾール樹脂と塩基の水溶液とを混合し、次いでたとえば固体または水溶液の形などのオキシアニオンを混合することも可能である。加えて、最初にオキシアニオンを塩基の少なくとも一部および水の少なくとも一部と混合し、この混合物をレゾール樹脂と混合することも可能である。次いで、任意には塩基の残余部、任意には水の残余部、および従来の添加剤が混合される。

さらに、本発明に従う鋳型材料混合物は、ある割合のアモルファスSiO₂を含有する。特に、これは粒子状アモルファスSiO₂である。合成によって生成された粒子状アモルファス二酸化ケイ素が特に好ましい。

アモルファスSiO₂は、特に以下のタイプを含み得る。 a)アルカリケイ酸溶液からの沈殿によって得られるアモルファスSiO₂、 b)SiCl₄の火炎加水分解によって得られるアモルファスSiO₂、 c)石英砂をコークスまたは無煙炭によって一酸化ケイ素に還元し、その後SiO₂に酸化することによって得られるアモルファスSiO₂、 d)ZrSiO₄を熱分解してZrO₂およびSiO₂を形成するプロセスから得られるアモルファスSiO₂、 e)酸素含有ガスによる金属Siの酸化によって得られるアモルファスSiO₂、および/または f)結晶石英の融解後の急冷によって得られるアモルファスSiO₂。

c)は、アモルファスSiO₂を主生成物として故意に生成するプロセスと、たとえばシリコンまたはフェロシリコンの生成など、アモルファスSiO₂が副生成物として得られるプロセスとの両方を含む。

使用されるアモルファスSiO₂は、合成によって生成されるか、または天然に発生するシリカであってもよい。後者はたとえば独国特許第102007045649号などによって公知であるが、一般的にこれらのものはかなりの結晶フラクションを含有するために発癌性と分類されるので好ましくない。合成という用語は非天然に発生するアモルファスSiO₂に適用され、すなわちその製造は故意に行われる化学反応を含み、それはたとえばアルカリケイ酸溶液からのイオン交換プロセスによるシリカゾルの製造、アルカリケイ酸溶液からの沈殿、四塩化ケイ素のフレーム加水分解、ならびにフェロシリコンおよびシリコンの製造における電気アーク炉内でのコークスによる石英砂の還元などの、ヒトによって誘導される化学反応などである。言及した最後の2つの方法に従って製造されたアモルファスSiO₂は、熱分解法SiO₂とも呼ばれる。

時折、合成アモルファス二酸化ケイ素は排他的に、沈殿されたシリカ(CAS No.112926−00−8)およびフレーム加水分解によって生成されるSiO₂(熱分解法シリカ、フュームドシリカ、CAS No.112945−52−5)として定義され、一方でフェロシリコンまたはシリコンの製造の際に形成される生成物は単にアモルファス二酸化ケイ素と呼ばれる(シリカフューム、マイクロシリカ、CAS No.69012−64−12)。本発明の目的に対しては、フェロシリコンまたはシリコンの製造の際に形成される生成物も、合成アモルファスSiO₂と定義される。

好ましく用いられるのは、沈殿されたシリカおよび熱分解法シリカ、すなわちフレーム加水分解によって、または電気アーク内で生成された二酸化ケイ素である。(独国特許出願公開第102012020509号に記載される)ZrSiO₄の熱分解によって生成されたアモルファス二酸化ケイ素、および(独国特許出願公開第102012020510号に記載される)酸素含有ガスによる金属Siの酸化によって生成されるSiO₂の使用が特に好ましい。加えて好ましいのは、(独国特許出願公開第102012020511号に記載される)結晶石英から融解および迅速な再冷却によって生成されるために、粒子が割れやすい形ではなく球状の形で存在する粉末石英ガラス(ほとんどがアモルファス二酸化ケイ素)である。

粒子状アモルファス二酸化ケイ素の平均一次粒径は、0.05μmから10μm、特に0.1μmから5μm、特に好ましくは0.1μmから2μmであってもよい。一次粒径は、たとえば動的光散乱(例、堀場(Horiba)LA950)、および走査型電子顕微鏡(たとえばFEI社のNova(商標)NanoSEM230などによるSEM)などによって定められ得る。さらに、SEM観察によって、0.01μmの桁までの一次粒子形状の詳細を見ることが可能になる。SEM測定のために、二酸化ケイ素サンプルを蒸留水に分散させ、次いで水を蒸発させる前に銅テープに重ねられたアルミニウムホルダの上に置いた。

加えて、DIN66131に従うガス吸着測定(BET法)を用いて、粒子状アモルファス二酸化ケイ素の比表面積を定めた。粒子状アモルファスSiO₂の比表面積は1m²/gから200m²/g、特に1m²/gから50m²/g、特に好ましくは17m²/g未満、または15m²/g未満である。たとえば特定の粒径分布を有する混合物を体系的に得ることなどのために、任意には生成物が混合されてもよい。

粒子状アモルファスSiO₂は、異なる量の副生成物を含み得る。たとえば、これに関して以下のものが言及され得る。 −コークスまたは無煙炭によるケイ砂の還元の場合には炭素、 −シリコンまたはフェロシリコンの生成の場合には酸化鉄および/もしくはSi、ならびに/または −ZrO₂およびSiO₂を形成するためのZrSiO₄の熱分解の場合にはZrO₂。 付加的な副生成物は、たとえばAl₂O₃、P₂O₅、HfO₂、TiO₂、CaO、Na₂O、およびK₂Oなどであってもよい。

好ましくは、本発明に用いられるアモルファスSiO₂は、少なくとも70重量%、好ましくは少なくとも80%、特に好ましくは少なくとも90重量%のSiO₂含有量を有する。

本発明に従う鋳型材料混合物に加えられるアモルファスSiO₂の量は、各場合に基本鋳型材料に基づいて、通常0.05重量%から3重量%、好ましくは0.1重量%から2.5重量%、特に好ましくは0.1重量%から2重量%である。

基本鋳型材料へのアモルファスSiO₂の添加は、水性ペースト、水中のスラリー、または乾燥粉末の形で行われてもよい。後者が好ましい。

アモルファスSiO₂は、好ましくは粒子状の形で存在する。粒子状アモルファス二酸化ケイ素の粒径は、有利には300μm未満、好ましくは200μm未満、特に好ましくは100μm未満であり、たとえば0.05μmから10μmの平均一次粒径などを有する。125μm(120メッシュ)のメッシュサイズを有するふるいを通した場合の粒子状アモルファスSiO₂のふるい残分の量は、有利には10重量%以下、特に好ましくは5重量%以下、特に最も好ましくは2重量%以下である。これとは独立に、63μmのメッシュサイズを有するふるいにおけるふるい残分の量は、10重量%未満、有利には8重量%未満である。ふるい残分は、DIN66165(パート2)に記載される機械ふるい分け法によって定められ、加えてふるい分けの補助としてチェーンリングが用いられる。

本発明に従って有利に使用される粒子状アモルファス二酸化ケイ素は、15重量%未満、特に5重量%未満、特に好ましくは1重量%未満の含水量を有する。

粒子状アモルファスSiO₂は、好ましくは(塵を含む)粉末の形で使用される。

基本鋳型材料へのレゾール樹脂、結合剤およびアモルファスSiO₂の添加の順序は、重要ではない。それは結合剤の前もしくは後、またはそれと同時に行われてもよい。しかし好ましくは、最初にアモルファスSiO₂が加えられ、次いで結合剤が加えられる。しかしいずれの場合にも、基本鋳型材料にアモルファスSiO₂を加える前に結合剤がすでに硬化されてはならない。

所望であれば、鋳型材料混合物は付加的に、たとえば酸化鉄、粉砕木部繊維、またはミネラル添加剤などのその他の添加剤を含んでもよい。

以下の実施例に限定されることなく基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。

1.鋳型材料混合物の調製 1.1 アモルファスSiO₂を添加しないとき ホバート(Hobart)ミキサー(モデルHSM10)のボウルに石英砂を入れた。次いで撹拌しながら結合剤を加え、1分間砂と強く混合した。使用された砂、結合剤のタイプ、およびそれぞれの添加量を表1に示す。量は重量部(parts by weight:PBW)にて与えられる。

1.2.アモルファスSiO₂を添加するとき 1.1で提供された方法に従い、最初に粒子状アモルファスSiO₂を1分間混合してから結合剤添加を行うところを異ならせた。使用されたアモルファスSiO₂のタイプおよび添加量を表1に提供する。

2.テスト小片の調製 1.1および1.2に従って生成された鋳型材料混合物の一部を、ローパー・ギーセライマシーネン社(Roeper Giessereimaschinen GmbH)、フィーアゼン(Viersen)のH1コアシューティングマシンの貯蔵チャンバに移した。鋳型材料混合物の残りは、コアシューティングマシンを再充填するために使用するまで乾燥から保護するために、注意深く閉じた容器内で保存した。

150×22.36×22.36mmの寸法を有する矩形の箱形テスト小片(いわゆるゲオルグ・フィッシャー(Georg Fischer)バー)を製造するための2つの刻み部分が設けられた成形ツール内に、コアシューティングマシンの貯蔵チャンバから圧縮空気(4バール)を用いて鋳型材料混合物を送り込んだ。硬化のために、1リットルのCO₂を30秒間成形ツールに通した。

次いで、ツールからテスト小片を取り外し、予め設定した時間の後にそれらの強度を定めた。強度決定のためのテスト小片の貯蔵は、23℃および相対湿度50%の実験室内、または23℃および相対湿度98%のルバース(Rubarth)社の気候チャンバ内で行われた。

3.テスト小片の加熱 各場合において、製造後鋳型材料混合物当り23℃/50%相対湿度にて10分間保存した2つのテスト小片を、循環空気オーブン内で150℃にて30分間保持した。オーブンから取り出して室温に冷却(1h)した後に、強度を定めた。

4.テスト小片のコーティング 4.1.水コーティング(耐火性鋳型材料コーティング) 各場合において、製造後23℃/50%相対湿度にて10分間保存した鋳型材料混合物当り4つのテスト小片を、水コーティングであるMiratec(登録商標)DC3(ASKケミカルズ社の商品)に3秒間浸漬し、実験室内のラックに置いて乾燥させた。30分間保持した後に、2つのテスト小片の強度を定めた。他方の2つのテスト小片は、コーティングを完全に乾燥させるために循環空気オーブン内で150℃にて30分間保持された。オーブンから取り出して室温に冷却(1h)した後に、強度を定めた。

4.2.アルコールコーティング(耐火性鋳型コーティング) 各場合において、製造後23℃/50%相対湿度にて10分間保存した鋳型材料混合物当り4つのテスト小片を、アルコールコーティングであるVelvacoat(登録商標)GH701(ASKケミカルズ社の商品)に3秒間浸漬し、ラックに置いて23℃/50%相対湿度にて乾燥させた。30分間および24時間保持した後に、各々2つのテスト小片の強度を定めた。

5.強度テスト テスト小片の強度の尺度として、曲げ強度を定めた。この目的のために、3点屈曲装置を備えたジョージ・フィッシャー強度テスト装置にテスト小片を入れ、テスト小片を破壊するために必要とされる力(N/cm²)を測定した。 その結果を表2に示す。

結果: 表2から、鋳型材料混合物へのアモルファスSiO₂の添加は、テスト小片の曲げ強度に対して有利な効果を有することが明らかである。これらのテストにおいて、ZrSiO₄からZrO₂およびSiO₂への熱分解によって得られたアモルファスSiO₂(実施例1.4および1.5)の効果は、シリコン/フェロシリコンの生成によって得られるSiO₂(実施例1.2および1.3)の効果よりも大きい。