用于具有酯载体的耐火涂料的组合物和方法
阅读：145发布：2020-05-11
专利汇可以提供用于具有酯载体的耐火涂料的组合物和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本技术涉及被 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。，下面是用于具有酯载体的耐火涂料的组合物和方法专利的具体信息内容。
1.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，所述酯载体占所述液体载体的大约25重量％至100重量％，且占所述组合物的大约20重量％至80重量％；
最多占所述组合物的大约2重量％的悬浮剂；
占所述组合物的大约1.5重量％至3重量％的粘结剂；
最多占所述组合物的大约2重量％的水；
最多占所述组合物的大约2重量％的一种或多种添加剂；和
占所述组合物的大约13-78.5重量％的颗粒状耐火材料。
2.权利要求1所述的耐火涂料组合物，其中所述酯载体是碳酸酯。
3.权利要求2所述的耐火涂料组合物，其中所述碳酸酯为碳酸二甲酯。
4.权利要求1所述的耐火涂料组合物，其中所述酯载体是乙酸叔丁酯。
5.权利要求2所述的耐火涂料组合物，所述液体载体还包含挥发性有机载体。
6.权利要求5所述的耐火涂料组合物，其中所述挥发性有机载体是异丙醇。
7.权利要求2所述的耐火涂料组合物，其中所述粘结剂是乙酸乙烯酯和月桂酸乙烯酯共聚物，其量为所述粘结剂的大约50重量％。
8.权利要求2所述的耐火涂料组合物，其中所述添加剂是润湿剂、消泡剂、分散剂或流变改性剂。
9.权利要求2所述的耐火涂料组合物，其中所述颗粒状耐火材料是硅酸锆粉，其具有大约d＜30微米的平均粒度，并且其中不大于约10重量或体积％的所述颗粒状耐火材料具有大约d＜2微米的粒度。
10.权利要求3所述的耐火涂料组合物，其中所述悬浮剂是有机粘土，所述粘结剂是共聚物，所述颗粒状耐火材料是锆石耐火混合物。
11.一种降低铸造制品中VOC含量的方法，该方法包括以下步骤：
形成铸造制品；
形成包含具有酯载体的液体载体的耐火涂料组合物；
将所述组合物施加于所述铸造制品；
干燥所述组合物以除去所述酯载体；
其中所述组合物包含：占所述液体载体的约25重量％至100重量％和占所述组合物的约20重量％至80重量％的所述酯载体；最多占所述组合物的约2重量％的悬浮剂；占所述组合物的约1.5重量％至3重量％的粘结剂；最多占所述组合物的约2重量％的水；最多占所述组合物的约2重量％的一种或多种添加剂；和占所述组合物的约13-78.5重量％的颗粒状耐火材料。
12.权利要求11所述的方法，其中所述酯载体是碳酸酯。
13.权利要求11所述的方法，进一步包括用不含VOC的溶剂稀释所述组合物的步骤。
14.权利要求11所述的方法，其中所述酯载体是乙酸叔丁酯或碳酸二甲酯。
15.权利要求12所述的方法，所述液体载体还包含挥发性有机载体。
16.权利要求15所述的方法，其中所述挥发性有机载体是异丙醇。
17.权利要求12所述的方法，其中所述粘结剂是乙酸乙烯酯和月桂酸乙烯酯共聚物，其量为所述粘结剂的约50重量％。
18.权利要求12所述的方法，其中所述添加剂是润湿剂、消泡剂、分散剂或流变改性剂。
19.权利要求12所述的方法，其中所述颗粒状耐火材料是硅酸锆粉，其具有大约d＜30微米的平均粒度，并且其中不大于约10重量或体积％的所述颗粒状耐火材料具有大约d＜2微米的粒度。
20.权利要求13所述的方法，其中所述铸造制品是型芯或模具，所述悬浮剂是有机粘土，所述粘结剂是共聚物，并且所述颗粒状耐火材料是锆石耐火混合物。
21.一种降低铸造制品中VOC含量的方法，该方法包括以下步骤：
提供具有包含VOC的溶剂载体的耐火涂料组合物；和
用不含VOC的溶剂稀释所述组合物。
22.权利要求21所述的方法，其中所述溶剂载体选自由乙醇、甲醇、石脑油和异丙醇组成的组。
23.权利要求21所述的方法，其中所述不含VOC的溶剂是酯载体。
24.权利要求23所述的方法，其中所述溶剂载体选自由乙醇、甲醇、石脑油和异丙醇组成的组。
用于具有酯载体的耐火涂料的组合物和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0004] 发明背景
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0010] 发明概述
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 本发明的一个优选实施方案是：
[0017] 用于铸造用途的耐火涂料组合物，其包含：
[0018] 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％；
[0019] 悬浮剂，其量占组合物的2重量％或更少；
[0020] 粘结剂，其量占组合物的大约1.5重量％至3重量％；
[0021] 水，其量最多占组合物的大约2重量％；
[0022] 一种或多种添加剂，其量占组合物的大约2重量％或更少；和
[0023] 颗粒状耐火材料，其量占组合物的大约13-78.5重量％。
[0024] 本发明的一个替代的优选实施方案是：
[0025] 用于降低铸造制品中的VOC含量的方法，该方法包括以下步骤：
[0026] 形成铸造制品；
[0027] 形成包含具有酯载体的液体载体的耐火涂料组合物；
[0028] 用不含VOC的溶剂稀释所述组合物；
[0029] 将所述组合物施加于所述铸造制品；
[0030] 干燥所述组合物以除去酯载体；
[0031] 其中所述组合物包含：量占所述液体载体的大约25重量％至100重量％和占所述组合物的大约20重量％至80重量％的酯载体；量最多占所述组合物的2重量％的悬浮剂；量占所述组合物的大约1.5重量％至3重量％的粘结剂；量最多占所述组合物的大约2重量％的水；量最多占所述组合物的大约2重量％的一种或多种添加剂；和量占所述组合物的大约13-78.5重量％的颗粒状耐火材料。
[0032] 本发明的另一个替代的优选实施方案是：
[0033] 用于降低铸造制品中的VOC含量的方法，该方法包括以下步骤：
[0034] 提供具有包含VOC的溶剂载体的耐火涂料组合物；和
[0035] 用不含VOC的溶剂稀释所述组合物。
[0037] 图1是表示由包含大约25/75DMC/IPA(1∶3比例的DMC∶IPA)酯载体复配物的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在室温(“RT”)、35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0038] 图2是表示由包含大约50/50DMC/IPA酯载体复配物的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在RT、35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0039] 图3是表示由包含大约75/25DMC/IPA酯载体复配物的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在RT、35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0040] 图4是表示由包含大约100％DMC酯载体复配物的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在RT、35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0041] 图5是表示由包含大约100％IPA载体复配物的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在RT、35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0042] 图6是表示由包含SBDN 1087基础复配物以及包含DMC和IPA的各种载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在RT收集数据。
[0043] 图7是表示由包含SBDN 1087基础复配物以及包含DMC和IPA的各种载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在35摄氏度收集数据。
[0044] 图8是表示由包含SBDN 1087基础复配物以及包含DMC和IPA的各种载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在49摄氏度收集数据。
[0045] 图9是表示由包含SBDN 1086或1087基础复配物以及包含大约75/25DMC/IPA的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在49摄氏度收集数据。
[0046] 图10是表示由包含SBDN 1086基础复配物以及包含大约75/25
[0047] DMC/IPA的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在35摄氏度和49摄氏度收集数据。
[0048] 图11是表示由包含SBDN 1086或1087基础复配物以及包含大约75/25DMC/IPA的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。如图所示，在35摄氏度收集数据。
[0049] 图12是表示由包含含大约75/25DMC/IPA以及各种wt％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0050] 图13是表示由包含含大约50/50DMC/IPA以及各种wt％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0051] 图14是表示由包含含大约75/25或者大约50/50DMC/IPA以及大约3％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0052] 图15是表示由包含含大约75/25或者大约50/50DMC/IPA以及大约2.5％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0053] 图16是表示由包含含大约75/25或者大约50/50DMC/IPA以及大约2％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0054] 图17是表示由包含含大约75/25或者大约50/50DMC/IPA以及大约1.5％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0055] 图18是表示由包含含大约100％DMC以及大约2％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失百分比随以分钟为单位的时间(干燥时间)变化的数据的图。
[0056] 图19是表示由包含含大约75/25DMC/IPA或者大约100％DMC以及大约2％粘结剂的载体溶剂的耐火涂料产生的重量损失对干燥时间数据的图。
[0057] 实施方案的详细描述
[0058] 尽管本发明可以有不同形式的实施方案，但是这里详细描述了具体的、优选的实施方案，同时应理解本公开应被认为是本发明原理的示例而无意于限制本发明至此处所描述的发明。
[0059] 本发明的一个优选实施方案包括一种低至无VOC的耐火涂料，该耐火涂料具有可与常规的溶剂基涂料相比的性能特性以及比已知的耐火涂料更有利的安全性。该优选实施方案包含酯载体如碳酸二甲酯或乙酸叔丁酯，以形成基于溶剂的耐火涂料组合物。
[0060] 在本发明的至少一个优选的实施方案中，所述基于酯溶剂的耐火涂料组合物如下形成：
[0061] 根据本发明提供的耐火涂料(也称为铸型涂料、漆或敷料)组合物优选包含液体酯载体、悬浮剂、粘结剂、水和颗粒耐火填料共混物。所述液体酯载体优选主要是无色、易燃并且不受在美国施加于大多数VOC上的限制的有机化合物。所述液体酯载体优选被分类为碳酸酯，有或没有第二溶剂的存在。所述悬浮剂优选是细粒的天然岩石或土壤材料，其包含一种或多种具有微量金属氧化物和有机物的粘土矿物。悬浮剂的实例包括坡缕石(palygorskite)、蒙脱石和海泡石。所述粘结剂优选是在存在或不存在第二粘结剂如天然松香的情况下对所述液体酯载体具有化学亲和力的共聚物。所述颗粒耐火填料共混物优选包含细至中等尺寸的部分，所述共混物优选具有大约d＜30微米的平均粒度，其中按重量或体积计不超过总颗粒耐火填料共混物的大约10％具有大约d＜2微米的平均粒度。填料共混物的实例包括硅酸锆(也称为锆石)和/或硅酸铝，石墨，二氧化硅，硅酸镁等，包括耐火材料的组合或共混物。
[0062] 在本发明的一个优选实施方案中，所述液体酯载体是碳酸二甲酯(“DMC”)。DMC的闪点与IPA相似，因此DMC的起燃/燃烧特性与IPA相似。此外，DMC的蒸发速率远高于IPA或乙醇。因此，包含DMC的耐火涂料的干燥时间明显小于包含IPA或乙醇的传统涂料的干燥时间。在传统的风干应用中，这代表了显著的优势。
[0063] 根据本发明提供的示例性耐火涂料组合物优选包含：(i)大约占载体的25-100重量％的载体DMC和大约占载体的0-75重量％的IPA，其中所述载体占涂料组合物的大约20-80wt％；(ii)最多占涂料组合物的2重量％的粘土；(iii)占涂料组合物的大约1.5-3.0重量％的粘结剂(即在乙酸乙酯中的乙酸乙烯酯和月桂酸乙烯酯共聚物，该共聚物占所述粘结剂的大约50重量％)；(iv)占涂料组合物的大约0-2重量％的水；(v)占涂料组合物的大约
0-2重量％的添加剂；和(vi)占涂料组合物的大约13-78.5重量％的颗粒耐火材料混合物。
0-2重量％的添加剂；和(vi)占涂料组合物的大约13-78.5重量％的颗粒耐火材料混合物。
[0064] 已经想到，在根据本发明提供的耐火涂料组合物中可以使用替代的液体酯载体，包括：乙酸叔丁酯，乙酸乙酯，乙酸正丁酯，己酸烯丙酯，乙酸苄酯，丁酸丁酯，丁酸乙酯，苯甲酸乙酯，己酸乙酯，异戊酸乙酯，乳酸乙酯，乙酸异丁酯，乙酸异戊酯，乙醇酸乙酯(ethyl ethanoate)，油酸正丁酯，癸酸2-乙基己酯/辛酸2-乙基己酯，肉豆蔻酸异丙酯，油酸甲酯，乙酸正丙酯，乙酸2-乙基己酯，乙酸戊酯，乙二醇二乙酸酯(EGDA)，乙酸2-乙基己酯，异丁酸异丁酯(IBIB)和乙酸丙酯。
[0065] 前述酯载体还可以用作不含VOC的溶剂，用于在将组合物施加到铸造制品之前稀释耐火涂料组合物。
[0066] 在本发明的另一个优选实施方案中，所述液体酯载体是乙酸叔丁酯。
[0067] 例如，根据本发明提供的一种替代的耐火涂料组合物优选包含：(i)占载体的大约52重量％的载体乙酸叔丁酯和占载体的大约7.5重量％的IPA/甲醇/VM&P石脑油；(ii)最多大约1.7重量％的粘土；(iii)大约0.4重量％的酚醛树脂；(iv)大约0.9重量％的水；和(vi)大约66重量％的锆石耐火混合物。在生产过程中在施加于模具或型芯之前，优选用乙酸叔丁酯将该复配物稀释至大约37％的固体含量。
[0068] 为了形成根据本发明提供的耐火涂料，首先在中等剪切下将DMC、IPA和水添加到混合容器中。然后，添加凹凸棒石粘土(也称为坡缕石)，并针对22英寸的叶片直径将剪切增加至大约700rpm。在混合大约10分钟后，混合的材料形成凝胶。然后将耐火粉末如锆石混合物、粘结剂、添加剂和如果有的话剩余的液体添加到所述容器中并且在一起再混合大约10分钟。停止叶片动作，并检查产品是否符合合适的耐火涂料参数。
[0069] 在本发明的一个优选实施方案中，使用如本文中所述并且根据本发明提供的耐火涂料的方法如下。
[0070] 由于使用所述涂料的基材不同，并且还由于使用者的要求不同，根据本发明提供的耐火涂料可以以可变的方式施加于铸造制品如模具和型芯。本发明的耐火涂料可以被以浓缩的形式提供。在所有情况下，施加所述涂料以在液态金属与所述模具或型芯之间提供保护性屏障。
[0071] 在将耐火涂料涂覆到模具或型芯之前，优选用适当的不含VOC的溶剂稀释所述耐火涂料，直到达到涂料所需的涂覆粘度。根据涂料的涂覆和预期用途，本发明的涂料也可以在无任何稀释的情况下涂覆，例如以浓缩的形式涂覆。在本发明的一个优选实施方案中，所述溶剂是包含DMC的液体酯载体。一旦达到所需的粘度，可以通过几种方法将所述涂料涂覆到模具或型芯上，包括浸涂、喷涂、幕式淋涂(流涂)、刷涂、拭涂和手套涂法。浸涂包括将模具或型芯浸入涂料中。该涂覆方法允许涂料与所有区域完全接触。喷涂是将涂料以细小液滴的形式通过空气吹出，以在模具或型芯的表面上形成涂层。幕式淋涂是通过软管泵送涂料以喷射或溢流到模具或型芯上。多余的涂料被收集起来并再次流过泵。刷涂、拭涂和手套涂覆均使用工具(例如油漆刷、马鬃刷或棉手套)，所述工具被浸在涂料中并与模具或型芯接触以涂覆所述涂料。尽管这些是铸造工业中将涂料涂覆到模具或型芯上的主要方法，但是如本领域普通技术人员所理解的，本发明不限于这些涂覆方法。
[0072] 在所有应用中，允许将根据本发明提供的湿耐火涂料干燥或点燃根据本发明提供的湿耐火涂料，以除去所述酯载体。从涂层中完全除去所述酯载体是重要的。如果有残余的酯载体存留，则所述酯载体可能是气体源，其可能导致金属铸件中的缺陷。
[0073] 在生产中，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减少。
[0074] 例如，第一个生产测试包括浇注高合金铁和高合金钢铸件，浇注重量为大约2,000-11,800lb。使用真空工艺浇铸铸件，其中将基准耐火涂料喷涂到真空工艺模具膜上。将包含IPA载体的基准涂料与根据本发明提供的两种实验性耐火涂料复配物进行比较。所述实验涂料复配物A和复配物B均包含酯载体，并采用大约1：1的DMC：IPA比例。复配物A和复配物B之间的区别是其中采用的粘结剂的选择。复配物A使用天然粘结剂A如松香，而复配物B使用合成粘结剂B如乙酸乙烯酯共聚物。随着所需厚度的发展，复配物A和复配物B涂料的喷涂是令人满意的。复配物A和复配物B涂料的干燥时间平均为2分钟，而基准IPA涂料的干燥时间平均为3分30秒。
[0075] 然后将所述模具充满沙子。所述实验复配物均显示出足够的抗沙蚀性。一旦将所述模具从图案上剥离，可以观察到所述基准涂料(IPA载体涂料)和复配物A表现出相似的涂层开裂，而复配物B表现出改进的耐涂层开裂性。按照本领域普通技术人员所理解的实践，然后将金属倒入所述模具中，允许模具冷却，并对铸件进行喷砂处理，然后进行检查。实验复配物A和B均显示出可接受的铸造性能。而且，两种实验涂料均显示出可接受的性能以生产商业上可行的铸件。
[0076] 所述实验性复配物A和B涂料的优点包括但不限于：
[0077] 复配物A：与常规耐火涂料相比，可报告的VOC减少大约50％，干燥时间减少。
[0078] 复配物B：与常规耐火涂料相比，可报告的VOC减少大约50％，干燥时间减少，并且耐涂层开裂性改善。
[0079] 在第二个生产测试中，浇铸高合金铁和高合金钢铸件，浇铸重量为大约2,000-11,800lb。使用真空工艺浇铸铸件，其中将耐火涂料喷涂到真空工艺模具膜上。将包含IPA载体的基准涂料与根据本发明提供的两种实验性耐火涂料复配物进行比较。还使用酯载体测试了也根据本发明的一个优选实施方案形成的实验性复配物C。复配物C采用大约100％的DMC载体以及上述合成粘结剂B。随着所需厚度的发展，复配物C涂料的喷涂是令人满意的。复配物C的干燥时间平均为1分钟30秒，而基准IPA涂料的干燥时间平均为3分钟30秒。
[0080] 然后将所述模具充满沙子。复配物C表现出足够的耐沙蚀性。一旦将所述模具从图案上剥离，可以观察到复配物C显示出改善的抗耐火涂料涂层开裂性。按照本领域普通技术人员所理解的实践，倾倒入金属，允许模具冷却，并对铸件进行喷砂处理，然后进行检查。复配物C显示出可接受的铸造性能。此外，复配物C显示出可接受的性质以生产商业上可行的铸件。
[0081] 所述实验复配物C涂料的优点包括但不限于：
[0082] 复配物C：与常规耐火涂料相比，可报告的VOC减少大约97+％，干燥时间减少，并且耐涂层开裂性改善。
[0083] 在本发明的另一个优选的实施方案中，再次用液体酯载体、悬浮剂、粘结剂、分散剂和颗粒状耐火填料共混物生产耐火涂料。该实施方案中的液体酯载体是碳酸二甲酯。悬浮剂优选是纳米粘土，更具体地是有机改性的粘土。所述纳米粘土组分优选为蒙脱土，其是具有板状结构的2至1层的蒙脱石粘土矿物，并且其表面被改性以变成亲有机的，与所选的溶剂的相容性增加。所述粘结剂优选是对所述液体酯载体具有化学亲和力的共聚物。所述分散剂优选为具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物的无芳族化合物溶液。所述颗粒状耐火填料共混物优选包含细至中等尺寸的部分，所述共混物优选具有大约d＜30微米的中等粒度，其中按重量或体积计不超过总颗粒状耐火填料共混物的大约10％具有大约d＜2微米的粒度。
[0084] 根据本发明提供的另一种示例性耐火涂料组合物优选包含：(i)大约占载体的100重量％的载体DMC，其中所述载体占涂料组合物的大约28.5-32.5重量％；(ii)最高大约2重量％的有机粘土；(iii)大约1.5-3.0重量％的粘结剂，例如乙酸乙烯酯共聚物；(iv)大约0-0.5重量％的具有颜料亲和基团的嵌段共聚物分散剂；和(v)大约66重量％的锆石耐火共混物。
[0085] 为了生产根据本发明提供的耐火涂料，在中等剪切下将DMC添加到混合容器中。然后，添加粘土并针对22英寸的叶片直径将剪切增加至大约700rpm。在混合大约10分钟后，混合的材料形成凝胶。然后将耐火粉末、粘结剂和分散剂添加到所述容器中并再混合大约10分钟。停止叶片动作，并检查产品是否符合合适的耐火涂料参数。
[0086] 在根据本发明形成的另一种耐火涂料组合物中，制备了复配物D，其包含大约100％的DMC载体和锆石耐火材料。在该实例中，所述载体优选为组合物的36.2重量％。按照EPA方法24测试该涂料，并且发现该涂料的可测量VOC含量为零，检测限为<0.05重量％。在生产中，复配物D被用于在高产量铸造厂中喷射生砂模。所述生砂模被生产并要求在大约15分钟内组装以满足生产需求。所述复配物D涂料优选在组装前完全干燥，以避免与气体有关的铸造缺陷。在该应用中复配物D是优选的，因为铸造厂在此类生产线上通常不允许另外的VOC，因此传统的基于溶剂的选择是不利的，因为它们会导致VOC的排放。水基涂料将符合VOC排放的许可标准，但是这些类型的涂料在组装前在要求的时间内(即大约15分钟或更短)不会干燥。尽管丙酮基涂料既符合干燥时间要求又符合许可参数要求，但低闪点使得该技术的着火和爆炸危险太大而无法使用。因此，不含VOC的酯基涂料如复配物D是优选的，并且其满足所有不含VOC的排放要求。具体而言，基于DMC的复配物D满足所有要求。复配物D被生产并用DMC稀释至喷涂比重(baume)。混合性能对于该应用来说是可接受的。喷涂性能适合在模具上均匀涂覆。浇筑了几个大型的灰色和球墨铸铁铸件(500-5,000磅)。铸造结果明显优于无涂层的模具，这导致显著缩短的清洁时间。
[0087] 常规的基于溶剂的糊剂涂料也可以用乙酸叔丁酯稀释，以实现涂料的VOC排放的减少。将所述涂料稀释至典型的幕式淋涂或浸涂粘度(以下表1中的性质)并涂覆于芯上。涂覆性能对于幕式淋涂来说是可接受的。点火性能对于干燥来说是足够的而不会过度加热所述型芯。此外且重要的是，由于用乙酸叔丁酯稀释，减少了VOC的排放。预期其它酯具有类似的VOC排放降低。
[0088] 表1
[0089]粘度，cP 500
固含量，％ 40
波美比重，deg 37
固含量，％ 40
波美比重，deg 37
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