Form- und Kernschlichten sind Aufschlämmungen von feinkörnigen, feuerfesten Füllstoffen, mit denen Sandformen und -kerne beschichtet werden. Sie werden als Trennmittel eingesetzt und sollen eine gute Lösung des Gußstückes vom Formstoff nach dem Abguß bewirken. Gleichzeitig sollen sie die Beschaffenheit der Oberfläche von Gußstücken positiv beeinflussen, so daß der Guß ohne oder nur mit geringer Nachbearbeitung verkaufsfähig ist. Weitergehende Definitionen sind in den entsprechenden Merkblättern und Richtlinien festgelegt [1, 2].

Im folgenden Beitrag wird die Zusammensetzung von Form- und Kernschlichten beschrieben. Es werden hierbei die einzelnen Inhaltsstoffe genannt, ihre Funktionen erläutert und die an sie gestellten Anforderungen beschrieben. Gleichzeitig wird dargelegt, welche Variationsbreite tolerierbar ist und mit welchen Auswirkungen gerechnet werden muß, wenn die tatsächlich eingesetzten Stoffe von den vorgenannten Anforderungen abweichen.

Hierbei werden nur solche Form- und Kernschlichten berücksichtigt, die im wesentlichen oxidische oder silicatische feuerfeste Füllstoffe aufweisen. Nicht behandelt werden überwiegend kohlenstoffhaltige Schlichten (Schwärzen), welche als feuerfeste Füllstoffe ausschließlich Koks oder Graphit enthalten, Informationen hierzu finden sich an anderer Stelle [3]. Auch sollen die bisweilen gebräuchlichen Formlacke zur Verfestigung von Formstoffoberflächen wie auch Kokillenschlichten hier keine Berücksichtigung finden.
 

Form- und Kernschlichten, die heute meist als pastöse oder gebrauchsfertige Ware auf dem Markt sind, enthalten in der Regel die folgenden Komponenten:

feuerfeste Füllstoffe,
Trägerflüssigkeit,
Bindemittel,
rheologische Additive und
sonstige Additive.

Zur Bestimmung der Kenndaten von Schlichten liegen entsprechende Vorschriften vor, es wird insoweit auf die Merkblätter verwiesen [4, 5, 6]. Weiterführende Hinweise zu Analysemethoden sowie Vorschläge zur Durchführung von Qualitätskontrollen im Rahmen von Qualitätssicherungsprogrammen finden sich in [7].
 

3.1 Feuerfeste Füllstoffe

Feuerfeste Füllstoffe liegen in der Regel als Pulver vor, die je nach Anwendung auf Korngrößen bis zu etwa 80 µm bis 125 µm aufgemahlen werden. Es sind aber auch Fraktionen von 0 bis 63 µm und 0 bis 71 µm gebräuchlich. Die Auswahl des oder der feuerfesten Füllstoffe wird in erster Linie durch den zu gießenden Werkstoff bestimmt. Hierbei müssen nicht nur die Gießtemperaturen berücksichtigt werden, sondern auch mögliche Reaktionen zwischen den feuerfesten Füllstoffen und den jeweiligen Gießmetallen sowie den Formstoffen. Der feuerfeste Füllstoff muß inert sein und darf keine niedrigschmelzenden Verbindungen bilden. Auch sollte er eine niedrige Wärmedehnung aufweisen [8]. Als weitere Kriterien werden dann die Verfügbarkeit sowie der Preis in Betracht kommen. Bereits hier wird deutlich, daß nicht immer der technisch besten Lösung der Vorzug gegeben werden kann. Eine aus Literaturangaben zusammengestellte, mögliche Zuordnung verschiedener feuerfester Füllstoffe zu den Gußwerkstoffen ist in Tafel 1 wiedergegeben [9, 10]. Die Eigenschaften und Anforderungen an einige, häufig anzutreffende feuerfeste Füllstoffe werden im Folgenden diskutiert.
 

Bild 1. REM-Auf- nahme (Sekundär- elektronen) von Talk, Kornfraktion >63µm

Bild 2. REM-Auf- nahme (Sekundär- elektronen) von Talk, Kornfraktion >63µm, Ausschnitt aus Bild 1

Talk ist ein magnesiumhaltiges Schichtsilicat mit einer theoretischen Zusammensetzung von 31,9% MgO, 63,3% SiO₂ und 4,8% H₂O. Es tritt in Lagerstätten oft vergesellschaftet mit Chlorit, Dolomit oder Tremolit auf. In Schlichten werden heute im wesentlichen Talke norwegischer und indischer Provenienz eingesetzt. Typische Analysenwerte sind in Tafel 2 wiedergegeben. Während die Analysedaten des indischen Talks sehr nahe an der theoretischen Zusammensetzung liegen und kaum Beimengungen an Fremdmineralen enthalten, zeigt der norwegische Talk deutliche Mengen an Carbonaten (Magnesit und Dolomit) und Chlorit. Dies macht sich in dem hohen Glühverlust von fast 20% bemerkbar. Aufgrund seiner guten Spaltbarkeit tritt er in blättrigen bzw. schuppigen Aggregaten auf und ist daher sehr gut geeignet, die Poren des Formstoffes zu verschließen. Seine Ausbildung ist sehr gut in Bild 1 zu sehen. Für diese Aufnahme wurde eine Kornfraktion >63µm eines Talks gewählt, der einem norwegischen Vorkommen entstammt. Bild 2 ist ein Ausschnitt aus Bild 1 in stärkerer Vergrößerung. Als Bilddiagonale ist die Kante eines Talkplättchens zu sehen, der schichtige Aufbau ist deutlich zu erkennen. In der oberen Hälfte des Bildes ist ein Talkplättchen durch die mechanische Beanspruchung beim Aufmahlen deformiert worden. Talk wird als Füllstoff in Schlichten wegen seiner guten Isolierwirkung eingesetzt, allerdings wegen seines niedrigen Sinterpunktes oft nicht allein, sondern in Verbindung mit anderen feuerfesten Stoffen, wie Koks oder Graphit [11]. Carbonathaltiger Talk kann außerdem bei der Unterdrückung von Pinholes helfen [10], da durch die thermische Dissoziation CO und CO₂ freigesetzt werden und so durch den Aufbau eines entsprechenden Partialdruckes die Freisetzung von CO aus der Schmelze unterbunden wird.
 

Tafel 2. Chemische Zusammensetzung verschiedener Schichtsilicate

Pyrophyllit findet seit Anfang der 70er Jahre verstärkt Einsatz in Schlichten. In Datenblättern von Schlichten wird er meist als Aluminiumsilicat bezeichnet. Wie Talk ist er ein Schichtsilicat und hat eine theoretische Zusammensetzung von 28,3% AI₂O₃, 66, 7% SiO₂ und 5% H₂O. In Bild 3 ist Pyrophyllit in einer Fraktion >63µm in 300facher Vergrößerung zu sehen. Seine plättchenförmige Gestalt ist deutlich ausgeprägt. Meist sind in diesem Rohstoff weitere Minerale enthalten, z. B. Quarz. Vom gießtechnischen Standpunkt ist als mögliches störendes Begleitmineral der Pyrit (FeS₂) zu erwähnen, dessen Schwefelgehalt sich vor allem beim Vergießen von Gußeisen mit Kugelgraphit störend bemerkbar machen kann. Für den Einsatz in Schlichten werden in erster Linie Feuerfest-Qualitäten mit niedrigen Alkalimetallgehalten aus Vorkommen in North Carolina, USA eingesetzt [12], aber es sind auch Qualitäten aus Südafrika und China auf dem Markt. Auch in russischen Quellen wird die Verwendung von Pyrophyllit anstelle von Zirkon beschrieben [13], und als durch die thermische Umwandlung während des Abgusses neuentstehende Phasen werden in erster Linie Mullit und ein Glas genannt. Tafel 2 gibt die Analysedaten dreier Pyrophyllite wieder. Hier ist zu erkennen, daß das Material aus Südafrika einen hohen K₂O-Wert aufweist, der Kalifeldspäten entstammt. Pyrophyllit chinesischer Provenienz zeigt dagegen unerwünschte SO₃-Gehalte, die auf die Anwesenheit von Sulfiden schließen lassen. Beides sollte vermieden werden, so daß der Pyrophyllit aus North Carolina vom gießtechnischen Gesichtspunkt als Rohstoff für Schlichten hier die beste Wahl ist.
 

In Schlichten wird Glimmer wie Talk und Pyrophyllit wegen seiner plättchenförmigen Ausbildung gerne als feuerfester Füllstoff eingesetzt. Es kommt in der Regel nur der helle Glimmer (Muskovit) in Frage, der sich durch seinen hohen Kalium-Gehalt auszeichnet. Seine Analysedaten sind in Tafel 2 wiedergegeben. Da Glimmer einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, wurde er früher nur zum Vergießen von Kupferlegierungen eingesetzt, um hier sehr glatte Gußoberflächen zu erzielen [14]. Glimmer wird aber heute in der Regel mit anderen feuerfesten Füllstoffen, wie Graphit oder Pyrophyllit, auch zum Vergießen von Gußeisen eingesetzt. Er ist sehr temperaturbeständig und kann plötzliche Temperaturunterschiede ohne merkbare chemische und physikalische Veränderungen überstehen. Aufgrund seiner plättchenförmigen Ausbildung bildet er bereits in dünnen Schichten eine wirkungsvolle Barriere, die den Formstoff schützt und gute Gußoberflächen erzeugt.
 

Bild 4. REM-Auf- nahme (Sekundär- elektronen) von Zirkon, Kornfraktion >63µm

Zirkon weist, verglichen mit anderen, in Schlichten gebräuchlichen feuerfesten Füllstoffen eine sehr hohe Feuerfestigkeit auf, sein Schmelzpunkt liegt bei 2200°C. Er ist ein Zirkonsilicat mit einer theoretischen Zusammensetzung von 67,2% ZrO₂ und 32,8% SiO₂ und darf nicht mit dem Zirkonoxid ZrO₂ verwechselt werden, welches aus preislichen Gründen in Schlichten nicht eingesetzt wird. Zirkon wird häufig als einziger feuerfester Füllstoff eingesetzt, aber es sind auch Kombinationen mit anderen Füllstoffen, z. B. Graphit, üblich. Zirkon weist eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auf, verbunden mit geringer Wärmedehnung und einer guten Nichtbenetzbarkeit gegenüher vielen Schmelzen. Seine geringe Reaktivität gegenüber Metallschmelzen (bis auf Manganhartstahl) läßt ihn als geeigneten feuerfesten Füllstoff in Schlichten erscheinen. Bereits weit unterhalb seines Schmelzpunktes sintert Zirkon, was zur Verfestigung der Schlichteschicht beiträgt. Durch seine Kornform weist Zirkon in Schlichten hohe Packungsdichten auf und bildet sehr dichte Schichten bei einem relativ geringen Bedarf an Bindemitteln [8, 15, 16, 17]. Die Kornform ist in einer REM-Aufnahme in Bild 4 zu sehen. Zirkon liegt hier in einer Fraktion >63µm vor. Für Schlichten wird heute in der Regel eine Standard-Qualität eingesetzt, die sich durch einen Fe₂O₃-Gehalt von max. 0,3 bis 0,4% und einem TiO₂-Gehalt von 0,2% auszeichnet. Ein Beispiel für eine chemische Analyse ist in Tafel 3 gegeben.
 

Olivin, oft in Beschreibungen von Schlichten auch Magnesiumsilicat genannt, weist die chemische Formel Mg₂SiO₄ auf, wobei das Magnesium in einer lückenlosen Mischungsreihe durch Eisen ersetzt werden kann. Dies wirkt sich auf den Schmelzpunkt aus. Während das Mg-reiche Endglied dieser Mischungsreihe einen Schmelzpunkt von 1890°C aufweist, liegt er für das Fe-reiche Endglied bei 1205°C. Daher kann in Schlichten nur Mg-reicher Olivin bis zu einem Fe₂O₃-Gehalt von ca. 8% eingesetzt werden, was zu einem Schmelzpunkt von etwa 1760°C führt [18]. Werte einer chemischen Analyse für Olivin sind in Tafel 3 wiedergegeben. Olivin wird in Schlichten nur in begrenztem Umfang für leichte und mittelschwere Gußstücke aus Gußeisen mit Lamellengraphit sowie bei Manganhartstahlguß eingesetzt. Im letzteren Fall empfiehlt sich die Zugabe von MgO, da dieses zuerst mit Eisen reagiert. Erst wenn kein freies MgO mehr vorhanden ist, wird Eisen an Stelle des Magnesiums in den Olivin eingebaut. Da bei Temperaturen >1240°C aus Olivin mit Al₂O₃ Cordierit (Mg₂Al₄Si₅O₁₈) gebildet werden kann, sollte die Zugabe von Tonen und anderen AI₂O₃-haltigen Stoffen in olivinhaltigen Schlichten unterbleiben. Olivin kann u. a. den physiologisch bedenklichen Quarz in Tauchschlichten von Eisengießereien ersetzen [19].
 

Als Magnesit wird in Schlichten calcinierter Magnesit eingesetzt, der als MgO (Periklas) vorliegt. Es wird aus Magnesiumcarbonat (MgCO₃) hergestellt und weist einen Schmelzpunkt von >2800°C auf. Richtwerte zur chemischen Zusammensetzung sind in Tafel 3 zu finden. Magnesithaltige Schlichten werden hauptsächlich für Stahlguß und dort in erster Linie zum Vergießen Mn-legierter Stähle eingesetzt. Um die Feuerfestigkeit nicht zu verschlechtern, sollte Magnesit in Formulierungen nicht zusammen mit SiO₂ eingebracht werden. Die Anwendung von Magnesit ist nur auf alkoholhaltige Schlichten begrenzt, da MgO in wäßrigen Systemen Hydrate bildet. Dies kann auch zusätzlich durch lonenaustausch aus Tonen gefördert werden und führt bei wäßrigen Suspensionen zur Bildung von harten, nicht wieder aufzurührenden Bodensätzen [9, 14].
 

Quarz wird oft in Verbindung mit anderen Rohstoffen, wie Graphit, meist in Kokillenschlichten [20, 21], weniger in Form- und Kernschlichten eingesetzt. Er weist einen hohen Schmelzpunkt von ca. 1800°C auf. Allerdings kann der Schmelzpunkt durch geringe Mengen an AI₂O₃ geringfügig und durch Alkalimetalle stark herabgesetzt werden, was seinen Einsatzbereich beschränkt. Daher kann Quarz nur bei Gußstücken mit einer geringen thermischen Beanspruchung eingesetzt werden. Auch kann Quarz durch andere Rohstoffe, wie Pyrophyllit, bereits bei der Herstellung von Schlichten eingeschleppt werden. Wegen gesundheitlicher Risiken sollten Quarz wie auch Cristobalit, der auch unter den Begriffen calcinierte Diatomeenerde oder Kieselgur im Handel erhältlich ist, nicht oder nur in geringem Umfang in Schlichten eingesetzt werden [22].
 

Zu den weniger häufig genutzten feuerfesten Füllstoffen gehört die Schamotte, die in der Literatur auch unter dem Namen Molochite oder Mullit zu finden ist. Sie entsteht durch Brennen von Ton oder Kaolin bei Temperaturen von 1300 bis 1500°C. Je nach Zusammensetzung können sich dann Mullit und möglicherweise ein SiO₂-haltiges Glas bilden. Mullit enthält zwischen 32 und 44% SiO₂, der Rest besteht aus Al₂O₃. Der Gehalt an Flußmitteln sollte 4 bis 5% nicht übersteigen, damit ein Schmelzpunkt von 1700 bis 1750°C nicht unterschritten wird [23]. Schamotte wird meist in Verbindung mit anderen feuerfesten Füllstoffen, wie Koks und Graphit, eingesetzt. Schamottehaltige Schlichten können bei Gußeisen eingesetzt werden. Wenn sie keinen Kohlenstoff enthalten, ist auch ein Einsatz bei Stahlguß möglich.

Chromit hat als Spinell die Formel (Fe,Mg)O^.(Cr,Fe,Al)₂O₃. Zum Einsatz im feuerfesten Bereich sollte er hohe Gehalte an MgO und Al₂O₃ bei gleichzeitig geringem FeO-Gehalt aufweisen. Chromite, die zum Einsatz im feuerfesten Bereich gelangen, weisen einen Schmelzpunkt von 2180°C auf. Sie sintern bereits weit unterhalb ihres Schmelzpunktes sehr gut. Dadurch kann eine chromithaltige Schlichte auf dem Formstoff einen dichten Überzug bilden und diesen während des Abgusses abdichten. Chromit wird in Spezialschlichten meist für Stahlguß auf Formstoffen aus Olivinsanden angewandt. Allerdings konnte sich dieser Rohstoff nicht in großem Umfang in Schlichten durchsetzen. Dies liegt vor allen Dingen an den häufig anzutreffenden Verunreinigungen, wie Serpentin, Chlorit und Carbonat. Letzteres kann durch Gasabgabe bei hohen Temperaturen zu Blasenbildung Verschlackung und Penetrationen auf den Gußoberflächen führen [24]. Ein Beispiel für die chemische Zusammensetzung ist in Tafel 3 gegeben.

Auch der Einsatz von Tonerde in einer calcinierten Form (Al₂O₃) ist in Schlichten möglich und wird vor allen Dingen bei Stahlguß praktiziert.a-AI₂O₃ (Korund) weist einen Schmelzpunkt von 2050°C auf. Allerdings kann die Tonerde wie Magnesit nur in Alkoholschlichten verarbeitet werden, da in wäßrigen Suspensionen eine Hydratation des feuerfesten Füllstoffes eintritt [25]. Al₂O₃ zeigt in Kontakt mit Stahl eine bessere Benetzbarkeit als MgO, so daß in Schlichten für Stahlguß MgO als feuerfester Füllstoff bevorzugt eingesetzt werden sollte [26].

Die vorliegende Beschreibung der als feuerfeste Füllstoffe in Schlichten verwendbaren Rohstoffe ist mit Sicherheit nicht vollständig. So wird z. B. in russischen Quellen der Einsatz von Mineralgemischen auf der Basis von Disthen (Kyanit) und Sillimanit (beide Stoffe haben die Formel Al₂SiO₅) in Schlichten zum Vergießen von Stahlguß beschrieben [27, 28, 29, 30]. Diese Wahl ist sicherlich durchdie Verfügbarkeit entsprechender Rohstoffe getroffen worden.
 

Die bisher genannten feuerfesten Füllstoffe sind dahingehend ausgewählt worden, daß sie nach Möglichkeit keine oder nur geringe Reaktionen mit dem zu gießenden Werkstück eingehen und seine Oberfläche möglichst nicht verändern sollen. Allerdings sollten in diesem Zusammenhang auch metallurgisch wirksame Füllstoffe Berücksichtigung finden. Sie verändern gezielt das Randgefüge des Gußstückes, welches während des Abgusses in Kontakt mit der Schlichte steht.

Am bekanntesten ist die Erzielung einer Weißeinstrahlung bei Gußeisen. Durch die Carbidbildung kann so die Oberfläche der Gußstücke gehärtet werden, und das Werkstück ist dann verschleißbeständig. Dies wird durch Zusätze von Tellur oder Wismut zu Schlichten erreicht, aber es kann hierfür auch Chrom gewählt werden [24, 31].

Bekannt ist auch die Zugabe von Eisenoxid sowohl zum Formstoff als auch zu Schlichten. Es bewirkt eine Unterdrückung von Gußfehlern, wie Pinholes [32]. Daneben wirkt es auch noch als feuerfestes Bindemittel und als rheologisches Additiv.

Auch besteht die Möglichkeit, durch Zugabe von Zinn oder einem Gemisch aus Zinn und Antimon eine Ferritbildung in den Randschichten von Gußeisen zu unterdrücken. Es wird die Bildung eines perlitischen Gefüges gefördert [33, 34].
 

Wie oben bereits angedeutet, liegen Schlichten im verarbeitungsfähigen Zustand in der Regel als Suspensionen vor. Hierzu werden sie entweder vom Hersteller oder vom Verbraucher zu Suspensionen aufbereitet. Die Trägerflüssigkeit dient hier lediglich als Hilfsmittel zur Verarbeitung und Auftragung und muß anschließend entfernt werden. Sie übt während des Abgusses keinerlei Funktion aus.

Vor diesem Hintergrund wurden Schlichten entwickelt, die ohne Trägerflüssigkeit aufgetragen werden können. Man bedient sich hierbei elektrostatischer Verfahren [35]. Da diese Verfahren jedoch gewisse Anforderungen an die Leitfähigkeit von Formstoffen stellen, sind nicht alle Formstoffe hiermit beschichtbar. Außerdem müssen die in den Pulvern befindlichen Bindemittel durch anschließende Temperatureinwirkung aufgeschmolzen werden, um die feuerfesten Füllstoffe auf der Formstoffoberfläche zu fixieren. Diese Verfahren haben sich bisher nicht in großem Umfang durchsetzen können.

Als Trägerflüssigkeiten werden heute meist Wasser und für lösemittelhaltige Systeme Alkohol (2-Propanol und Ethanol) eingesetzt. Vereinzelt werden auch Diisopropylether verwendet. Chlorkohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan oder 1,1,1-Trichlorethan, und Fluorchlorkohlenwasserstoffe, wie Trichlorfluormethan oder 1,1,2-Trichlortrifluorethan, sind Bestandteile schnelltrocknender Schlichten, da sie einen hohen Dampfdruck aufweisen und mit ihnen Trocknungszeiten von einigen Minuten erreicht werden können [36]. Sie werden z. B. zur Beschichtung von Folien im Vakuumformverfahren eingesetzt. Auch finden sie dort Anwendung, wo ein nicht brennbares Lösemittel verlangt wird und der Einsatz von Wasser nicht möglich ist. Da diese Stoffe im Verdacht stehen, die Ozonschicht zu schädigen, muß aufgrund gesetzlicher Beschränkungen auf ihren Einsatz verzichtet werden [9]. Daher erübrigt sich eine ausführliche Auseinandersetzung mit diesen Stoffen. Die physikalischen Eigenschaften sowie die MAK-Werte (1991) von möglichen Trägerflüssigkeiten sind in Tafel 4 zusammengestellt.
 

Wasser ist als einzige der verwendeten Trägerflüssigkeiten preiswert, in ausreichender Menge verfügbar und kann ohne irgendwelche physiologischen Bedenken eingesetzt werden. Da Wasser jedoch in aufgetragenen Schlichteschichten nur langsam verdunstet, müssen bei Lufttrocknung entsprechend lange Trocknungszeiten berücksichtigt werden, oder es muß forciert getrocknet werden. Dann sind entsprechende Ofenkapazitäten aufzubauen und vorzuhalten. Von Nachteil ist jedoch, daß hierbei neben der Ofenausmauerung und der Atmosphäre auch der gesamte Formstoff erhitzt werden muß. Daher wurden bereits Versuche durchgeführt mit dem Ziel, Wasserschlichten mit Hilfe von Mikrowellen zu trocknen, da hierbei nur das Wasser in Schlichten erhitzt wird [37, 38, 39]. Allerdings können Schlichten, die deutliche Mengen an Koks oder Graphit aufweisen, wegen der elektrischen Leitfähigkeit dieser Füllstoffe nach diesem Verfahren nicht getrocknet werden.

Um diese Nachteile zu umgehen, wurden schnelltrocknende Schlichten auf Wasserbasis entwickelt. Hierbei gibt es grundsätzlich mehrere Möglichkeiten, die allein oder in Kombination eingesetzt werden.

Erstens kann eine Schlichte mit einem hohen Feststoffanteil und demzufolge einer geringen Menge an Wasser als Trägerflüssigkeit hergestellt werden. Bei diesen Formulierungen mit einem hohen Feststoffanteil (high solids) ist der Einsatz entsprechender Netz- und Dispergierhilfsmittel üblich. Da nur eine geringere Menge Wasser in der Schlichte vorhanden ist, muß auch eine geringere Menge an Wasser durch Trocknen in die Gasphase überführt werden. Dadurch wird die Trocknungszeit verkürzt.

Als zweite Möglichkeit kann man das Retentionsverhalten (d. h. die Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten) der Schlichte beeinflussen. Dies kann einerseits dadurch geschehen, daß die spezifische Oberfläche der Schlichte relativ klein gehalten und auf das Einbringen von Feinanteilen weitestgehend verzichtet wird. Dadurch kann weniger Wasser an der Oberfläche des Feststoffes anhaften. Andererseits werden die Bindemittel auch dahingehend ausgewählt, daß sie während des Trocknens keinen festen Film erzeugen, sondern eine möglichst durchlässige Schicht bilden, durch die das verdunstende Wasser austreten kann.

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, Polymere in die Formulierung einzubringen, die durch Aufnahme von Luftsauerstoff vernetzen. Durch diese oxidative Trocknung erzeugen z. B. Alkydharzemulsionen in relativ kurzer Zeit einen festen Film, der eine Handhabung der geschlichteten Formstoffe ermöglicht. Diese Trocknung kann eventuell sikkativierend unterstützt werden. Allerdings wird durch diese Methode das Wasser aus der Schlichteschicht nicht entfernt; es muß weiterhin getrocknet werden. Eine solchermaßen trocken erscheinende Schicht kann also noch erhebliche Mengen an Wasser aufweisen, was beim Abguß zu Gußfehlern führen kann.

Als Nachteil von Schlichten auf Wasserbasis ist die negative Beeinflussung der Festigkeit bestimmter Formstoffe zu sehen. Dies tritt vor allem bei CO₂-gebundenen Sanden und bei Coldbox-Sanden auf [40]. Da jedoch die Vorteile von Wasser als Trägerflüssigkeit stark überwiegen, ist es immer noch die am meisten eingesetzte Trägerflüssigkeit, vor allem bei kunstharzgebundenen Formstoffen.
 

Alkohol als Trägerflüssigkeit wird vor allen Dingen dann verwendet, wenn der Anwender keine Möglichkeit hat, Schlichten auf Wasserbasis zu trocknen. In diesen Fällen können Alkohole aufgrund ihrer höheren Dampfdrücke eine schnellere Lufttrocknung bewirken. Auch ist ein Abbrennen oder Abflammen der alkoholhaltigen Schlichten üblich.

Da Alkoholschlichten brennbare Trägerflüssigkeiten enthalten, ist mit der Verwendung solcher Hilfsstoffe ein gewisses Gefahrenpotential verbunden. Bei Beachtung entsprechender Vorschriften sind diese Gefahren jedoch beherrschbar [41]. Entsprechende Hinweise und Erläuterungen zum sicheren Umgang mit alkoholhaltigen Schlichten sind in der Literatur zu finden [42, 43].

Ursprünglich wurden Alkoholschlichten entwickelt, um eine Schlichtung von CO₂-gebundenen Formstoffen zu ermöglichen und um hierbei Festigkeitsverluste zu vermeiden, die durch Schlichten auf Wasserbasis hervorgerufen werden. Dies trifft auch für Coldbox-Sande zu. Außerdem werden Alkoholschlichten gern verwendet, wenn sich, durch die Kernherstellung bedingt, große Mengen an Trennmitteln, wie Siliconöle, auf den Formstoffoberflächen befinden, die eine Benetzung durch Wasserschlichten erschweren oder unmöglich machen. Auch erfordern manche feuerfesten Füllstoffe die Verwendung von Alkohol als Trägerflüssigkeit, da sie in wäßrigen Suspensionen Hydrate bilden. Wie oben bereits erwähnt, trifft dies für Magnesit (MgO) und Tonerde (Al₂O₃) zu. Der zur Herstellung solcher Schlichten ausgewählte Alkohol darf folglich kein Wasser enthalten.

Als Alkohol wird in erster Linie 2-Propanol (Isopropylalkohol) verwendet. 2-Propanol kann allein oder als Gemisch mit Wasser eingesetzt werden. Es ist aber auch die Verwendung von Ethanol (Ethylalkohol) möglich. Beide Stoffe zeichnen sich durch günstige MAK-Werte aus. Auch sind ihre Verdampfungszahlen relativ hoch, so daß die Gefahr der Bildung explosiver Alkohol-Luft-Gemische bei der Verarbeitung nur gering ist.

Wie bereits oben ausgeführt wurde, wird Alkohol gern mit Wasser verschnitten. Dies kann zum einen preisliche, zum anderen technische Gründe haben. Die letzteren sind vor allem darin zu sehen, daß durch das in die Formulierung eingebrachte Wasser Tone aufgeschlossen werden, was mit reinem Alkohol nicht möglich ist. Zum anderen kann auch die Brenntemperatur durch die Zugabe von Wasser herabgesetzt werden, so daß das Alkohol-Wasser-Gemisch mit einer weniger heftigen Flamme brennt und dadurch den Formstoff nur mäßig erwärmt, wodurch mögliche Schäden an Formstoffbindemitteln vermieden werden. Dabei ist allerdings zu beachten, daß mit der Zugabe von Wasser zu 2-Propanol der Flammpunkt der Trägerflüssigkeit nur unwesentlich erhöht wird. Erst bei einer Zugabe von etwa 60% Wasser zu 2-Propanol wird ein Flammpunkt von 21°C erreicht.

Die Alkohole Methanol (Methylalkohol) und 1-Butanol (n-Butylalkohol) unterliegen der Kennzeichnungspflicht als toxische bzw. reizende Stoffe und haben ungünstige MAK-Werte. Sie werden daher in der Regel nicht mehr als Trägerflüssigkeit in Schlichten benutzt.

Meist werden die feuerfesten Füllstoffe mit Bindemitteln verschnitten. Sie haben die Aufgabe, die feuerfesten Füllstoffe nach dem Auftragen der Schlichte und der anschließenden Entfernung der Trägerflüssigkeit auf dem Formstoff zu fixieren. Damit soll ein fester Schlichtefilm geschaffen werden, der die Handhabung der Formstoffe nach dem Schlichten, z. B. beim Einlegen von Kernen ermöglicht, ohne diese Beschichtung zu beschädigen. Auch muß die Schlichteschicht beim Abguß der Erosion durch das einströmende Gießmetall bei hohen Temperaturen widerstehen. Diese recht unterschiedlichen Anforderungen können in der Regel nicht durch ein einziges Bindemittel erfüllt werden. Damit ergibt sich die Notwendigkeit, in die Formulierung von Schlichten sowohl Tieftemperatur- als auch Hochtemperaturbindemittel einzuarbeiten.

3.3.1 Tieftemperaturbindemittel

Tieftemperaturbindemittel sind in der Regel Filmbildner, die in der Trägerflüssigkeit gelöst oder als kolloidale Suspension eingebracht werden. Sie sollen sowohl nach dem Trocknen bei Raumtemperatur wie auch bei Ofentrocknung oder im Falle von Alkoholschlichten auch nach dem Abbrennen eine gute Festigkeit innerhalb des Schlichtefilmes sowie eine gute Haftung auf dem Formstoff gewährleisten. Diese Bindemittel verbleiben nach dem Trocknen in der Schlichte und werden aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung während des Abgusses zersetzt. Die hierbei freigesetzten Gase tragen zur Erhöhung der Gasabgabe einer Schlichte bei. Daher sollen sie in möglichst geringen Anteilen in die Formulierung eingebracht werden und dennoch eine ausreichende Wirkung entfalten. Die Menge des oder der zugesetzten Bindemittel ist daher sorgfältig zu wählen. Ist sie zu klein, weist die Schlichte eine unzureichende Festigkeit auf. Bei einer zu hohen Dosierung wird die Schlichte spröde, und es besteht die Gefahr der Rißbildung. Unter diesen Umständen wird das Gießmetall in die Risse der Beschichtung eindringen, und die Schlichte kann ihre Schutz- und Trennwirkung nicht mehr erfüllen. Die Zugabemenge ist weiterhin abhängig von der Art des feuerfesten Füllstoffes, aber auch von seiner Form (Habitus) und seiner Feinheit. Die Menge der eingesetzten Bindemittel soll 2 bis 3%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, nicht überschreiten, wünschenswert sind Bindemittelgehalte unter 1%.

Bekannte Bindemittel für wäßrige Schlichten sind Stärke und Stärkederivate, die auch als Dextrine bekannt sind und in einer Menge von ca. 1% in eine Formulierung eingebracht werden können. Sie ergeben gute Festigkeiten bei Lufttrocknung und Ofentrocknung. Allerdings können sie durch bakteriellen Einfluß abgebaut werden, was die Verwendung von Konservierungsstoffen erforderlich macht. Auch der Einsatz von Cellulosen und Polysacchariden sowie Acrylatdispersionen, Acrylat-Copolymerdispersionen und Alkydharzemulsionen als Bindemittel ist möglich.

Früher wurden auch noch Sulfitablauge oder Ligninsulfonate als Bindemittel eingesetzt; sie sind jedoch von den vorgenannten Bindemitteln verdrängt worden.

Für Alkoholschlichten stehen eine ganze Reihe von Bindemitteln zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um polymere Substanzen, die eine gute Löslichkeit in Alkohol aufweisen. So werden oft Phenolharze eingesetzt, die allerdi sehr weiche Filme bilden. Harte Überzüge lassen sich durch den Einsatz von Vinyl- und Acrylharzen erzielen. Auch ist der Einsatz kurzkettiger Polyvinylbutyralharze gebräuchlich, die sich zur Bindung von Chromit und Zirkon eignen [8]. Gute Erfahrungen werden auch mit Maleinatharzen gemacht.

3.3.2 Hochtemperaturbindemittel

Hochtemperaturbindemittel haben die Aufgabe, die feuerfesten Füllstoffe der Schlichte während des Abgießens zu binden. Dabei sollen sie eine Bindung sowohl auf dem Formstoff als auch untereinander bewirken. Dadurch soll die Schlichte der Erosion durch das einströmende Gießmetall widerstehen. Das Einbringen von feuerfesten Bindemitteln in die Formulierung von Schlichten ist notwendig, da die Tieftemperaturbindemittel in der Regel organischer Natur sind und bei Temperaturen >400°C ausbrennen. So können sie bei hohen Temperaturen keinen Beitrag mehr zur Bindung leisten. Auf die Anwendung von feuerfesten Bindemitteln kann dann verzichtet werden, wenn die feuerfesten Füllstoffe bei den Gießtemperaturen sintern und so einen festen Verbund und widerstandsfähigen Überzug bilden, wie Zirkon und Chromit. Aber es können auch alkallmetallreiche Füllstoffe, wie Glimmer, eine Sinterung bewirken.

In wäßrigen Systemen werden häufig Bentonite und Tone als Hochtemperaturbindemittel eingesetzt [11], und zwar Western Bentonite aus Wyoming (USA) und solche europäischen Ursprungs. Letztere werden mit Soda aktiviert [16]. Daneben sind auch Phosphate und Wasserglas gebräuchlich [44, 45]. Sie können allerdings in wäßrigen Suspensionen zu Ausflockungen von Bentoniten oder Tonen führen und müssen daher als alleiniges Bindemittel in die Formulierung eingebracht werden.

Andere Hochtemperaturbindemittel, die in der Literatur erwähnt werden, sind Borsäure, Siliconharze und andere siliciumorganische Polymere [8, 31, 46]. Ihre Anwendung ist jedoch auf wenige Spezialfälle beschränkt.
 

Da die feuerfesten Füllstoffe eine deutlich höhere Dichte aufweisen als die Trägerflüssigkeiten, neigen sie in Suspensionen zum Sedimentieren. Um dieser Sedimentationsneigung entgegenzuwirken, werden rheologische Additive eingesetzt. Sie sollen eine verdeckende und thixotropierende Wirkung auf die Suspension ausüben und ein möglichst großes Sedimentvolumen bilden. Auch sollen sie dafür sorgen, daß die Suspensionen nach einer längeren Lagerzeit wieder gut und leicht aufzurühren sind. Daher muß auch die Bildung eines harten Bodensatzes vermieden werden.

Eine weitere wichtige Aufgabe ist die Gewährleistung eines gleichmäßigen Auftrages der Schlichte bei den verschiedenen Auftragsverfahren. So muß eine Schlichte beim Eintauchen von Kernen eine geringe Viskosität aufweisen, damit der Formstoff gut benetzt und seine Poren gefüllt werden. Nach dem Herausziehen des Kernes und nach einer gewissen Abtropfzeit muß die Viskosität jedoch sehr schnell ansteigen. Sie soll so einen gleichmäßigen Schichtauftrag ohne Ablaufspuren erzeugen. Daher werden Tauchschlichten in der Regel ein strukturviskoses (pseudoplastisches) Verhalten aufweisen (Bild 5.1) [47]. Wird dagegen eine Schlichte durch Streichen aufgetragen, ist ein thixotropes Verhalten nach Bild 5.2 von Vorteil, da nach der Auftragung die Schlichte noch während einer gewissen Zeit eine niedrige Viskosität aufweist und so z. B. ein Verlaufen der Pinselstriche ermöglicht [48, 49].

Bei der Auswahl der rheologischen Additive müssen ferner die zur Anwendung gelangenden Trägerflüssigkeiten (Wasser oder Alkohol) berücksichtigt werden.
 

Tone oder Bentonite werden bereits seit langer Zeit als rheologische Additive in Schlichten eingesetzt. Durch die Aufnahme von Wasser quellen die in den Tonen oder Bentoniten enthaltenen Montmorillonite sehr stark und erzeugen hierdurch thixotrope Gele. Allerdings besteht bei hohen Montmorillonit-Gehalten die Gefahr der Rißbildung beim Trocknen [50].

Verdickungsmittel, die in hohen Konzentrationen ohne die Gefahr der Rißbildung eingesetzt werden können, sind Cellulosen (z. B. Natriumcarboxylmethylcellulose oder Natriumethylhydroxylmethylcellulose) [51]. Allerdings zeigen sie sehr schlechte thixotropierende Eigenschaften und neigen zur Tränenbildung und zum starken Ablaufen der Schlichte nach dem Auftragen.

Auch Polysaccharide, wie Alginate oder Xanthan-Gums, werden eingesetzt. Sie haben den Vorteil der Bildung eines stark pseudoplastischen Gels und vermeiden so die Nachteile der Cellulosen. Zur Erzeugung strukturviskoser Tauchschlichten dienen auch vermehrt Verdickungsmittel, die in der Farbindustrie üblich sind. Häufig sind wasserlösliche, synthetische Polymere auf der Basis von Acrylat, Vinylpyrolidon oder Diurethan zu finden. Aber auch die bei der Herstellung von "festen Farben" eingesetzten Titanchelate können mit gutem Erfolg in Schlichten eingebracht werden.

Die meisten der hier genannten rheologischen Additive bedürfen besonderer Aufbereitungsmethoden, wie der Herstellung von Stammpasten oder der Aufbereitung mit Mischwerkzeugen mit hohen Scherkräften. Auch sind oftmals bestimmte Misch- und Quellzeiten bei der Herstellung solcher Gele zu beachten. Aus diesem Grund erscheint es heute sinnvoll, die Herstellung von Schlichten in der Verantwortung der Zulieferer zu belassen und auf eine Aufbereitung von pulverförmigen Produkten in der Gießerei zu verzichten.

Allerdings sind alle in wäßrigen Systemen eingesetzten rheologischen Additive relativ instabil und daher gegen Verunreinigungen empfindlich. So können hohe Salzkonzentrationen sowohl Bentonite wie auch Polysaccharide zum Ausflocken bringen. Bentonitgele und Kaolinitgele können auch durch Bindemittel zum Ausflocken gebracht werden, in der Literatur werden Sulfitablauge und Dextrine erwähnt [52]. Im Falle des Dextrins können diese Beobachtungen jedoch nicht bestätigt werden, so daß im zitierten Fall möglicherweise andere Verunreinigungen zusammen mit dem Dextrin eingeschleppt wurden.

Andere Verdickungsmittel wie Acrylatverdicker, sind gegen Änderung des pH-Wertes empfindlich. Dies ist sowohl bei der Herstellung der Schlichte wie auch bei ihrer Anwendung zu berücksichtigen. Hier sollte vom Hersteller angegeben werden, welche Stoffe als Verunreinigungen einen Zusammenbruch des suspensionsstabilisierenden Systems herbeiführen können.
 

Tone oder Montmorillonite lassen sich in Alkohol nicht aufquellen. Sie können in alkoholischen Systemen nur dann eingesetzt werden, wenn dem Alkohol entsprechende Mengen an Wasser zugegeben werden, die dann das Aufquellen der Montmorillonite ermöglichen [53].

In wasserfreien alkoholischen Systemen können Montmorillonite nur dann eingesetzt werden, wenn sie durch die Anlagerung von quarternären Ammoniumgruppen oleophil gemacht werden (Bild 6). Dazu werden die Metallionen, die sich auf der Fläche des Montmorillonitplättchens befinden, ausgetauscht durch eine N⁺R₄-Gruppe, wobei R eine langkettige Alkylgruppe ist. Durch die Anlagerung von Netzmitteln oder polaren Aktivatoren wird nun erreicht, daß die Alkylgruppen sich senkrecht auf die Montmorillonitplättchen stellen, um so einen möglichst großen Schichtabstand zu erreichen. In Abhängigkeit von der Polarität des verwendeten Lösemittels, des Netzmittels und der Anzahl und Kettenlänge der eingelagerten quarternären Ammoniumgruppen können Schichtabstände von etwa 1,5 bis 3nm erreicht werden.

In den Anfängen der Herstellung von alkoholhaltigen Schlichten haben die Gießereizulieferer solche organophil modifizierten Bentonite selbst hergestellt. Dazu wird meist von einem Na-Montmorillonit ausgegangen, der in einem aliphatischen Lösemittel dispergiert wird. Anschließend werden quarternäre Ammoniumverbindungen zugegeben.

Da heute organophil modifizierte Bentonite industriell gefertigt werden, werden nur noch im Handel erhältliche Typen eingesetzt. Hierzu werden ebenfalls Na-Bentonite verwendet, die z. B. mit Dimethyl-Diocta-Decyl-Ammonium belegt sind. Diese Bentonite werden unter Einsatz großer Scherkräfte in Alkohol dispergiert und anschließend mit einem Netzmittel oder polarem Aktivator versetzt. Früher wurde hierfür Methanol verwendet; wegen seiner Kennzeichnungspflicht wird heute allgemein auf Propylencarbonat ausgewichen. Die auf diese Weise vorbereiteten Stammpasten können dann der Schlichteproduktion zugeführt werden.

Die weitere Entwicklung wird dahin gehen, daß organophil modifizierte Bentonite vom Hersteller bereits mit einem polaren Aktivator versehen werden. Auch wird bereits herstellerseitig eine Delaminierung vorgenommen. Der so aufgewertete Schichtabstand vereinfacht eine Einarbeitung, so daß dann der bisher übliche Umweg über die Stammpaste nicht mehr notwendig sein wird.

Weitere rheologische Additive in alkoholischen Systemen sind Stearate (Metallseifen) [14]. Da sie aber zur Bildung von Glanzkohlenstoff neigen, können sie nur in geringer Menge eingesetzt werden. Außerdem sind sie nicht hitzebeständig, so daß sie sich bei einer forderten Trocknung oder beim Abbrennen der Schlichte verflüssigen. Gleiches gilt auch für Castor-Oil und andere Rizinusölderivate. Daher ist ihr Einsatz in Schlichten nur in wenigen Fällen möglich. Auch kolloidale Kieselsäure wird als rheologisches Additiv eingesetzt, von Nachteil ist jedoch der durch ihre geringe Korngröße erforderliche erhöhte Bindemittelbedarf. Viskositätssteigernd können auch Polyvinylalkohol und Polyvinylacetat sein, die allerdings nur untergeordnet eingesetzt werden. Als anorganisches Verdickungsmittel steht für lösemittelhaltige Systeme auch noch Attapulgit, ein leistenförmiges Magnesiumsilicat, zur Verfügung [8].
 

Besonders bei Schlichten auf Wasserbasis ist es oft erforderlich, die Oberflächenspannung zu verändern, um eine gute Benetzung von Formstoffen zu erzielen. Dies gilt insbesondere bei solchen Oberflächen von Kernen, die Trennmittelrückstände, wie Silicone, aufweisen. Hierzu werden bevorzugt anionische Tenside oder andere oberflächenaktive Stoffe eingesetzt. Bild 7 zeigt beispielhaft die Abhängigkeit der Oberflächenspannung von Wasser von der Zugabemenge verschiedener Tenside [8]. Aus dieser Darstellung ist zu erkennen, daß Zugabemengen von 0,1% ausreichen. Auch ist es möglich, die Oberflächenspannung durch Zugabe von Alkohol herabzusetzen. Hier haben sich geringe Mengen an Isopropanol bewährt [54]. Da Alkohole wesentlich niedrigere Oberflächenspannungen aufweisen und da in der Regel eine gute Benetzbarkeit der Formstoffe gegeben ist, kann hier auf eine Zugabe von Tensiden verzichtet werden.

Der Einsatz von Tensiden zieht meist die Anwendung von Entschäumern und/oder Entlüftungsmitteln nach sich. Zur Wirksamkeit müssen diese Stoffe in Wasser unlöslich oder zumindest schwer löslich sein. Wirksame Entschäumer sind u. a. Silicone und Butylphosphate. Allerdings neigen Entschäumer aufgrund ihrer Unlöslichkeit und geringeren Dichte als Wasser zum Ausschwimmen. Dadurch können sie beim Tauchen der Kerne ausgetragen werden. Ihre Konzentration in der Schlichte nimmt dann ab. Bei größeren Tauchbecken kann daher eine kontinuierliche Zugabe mittels automatischer Dosiergeräte erforderlich sein.

Der Einsatz von Haftvermittlern bzw. Oberflächenmodifizierungsmitteln wird von Zeit zu Zeit diskutiert. Hierfür stehen organofunktionelle Silane zur Verfügung [8]. Sie sollen eine bessere Bindung der anorganischen Füllstoffe auf den Formstoffoberflächen bewirken.

Konservierungsstoffe bzw. Fungizide werden in wässrigen Systemen eingesetzt, um einen bakteriellen Befall der Schlichte zu verhindern. Die in der Vergangenheit genutzten Schwermetallverbindungen können auf grund der Kennzeichnungspflicht heute nicht mehr eingesetzt werden. Mögliche Konservierungsstoffe sind z. B. Salicylsäure oder Chloracetamid. Aber auch andere, aus dem Lebensmittelbereich bekannte Konservierungsstoffe können eingesetzt werden. Es sind Einsatzmengen von 0,03 bis 0, 1% üblich.
 

Bei den hier beschriebenen Schlichten handelt es sich um in der Praxis eingesetzte und erprobte Produkte verschiedener Hersteller. Mit Hilfe der Röntgenbeugung werden die mineralischen Bestandteile identifiziert und teilweise mit den Röntgenbeugungsdiagrammen der entsprechenden Rohstoffe verglichen.

4.1 Schlichten auf der Basis von Pyrophyllit

In Bild 8 sind Röntgenbeugungsdiagramme eines Pyrophyllits (a) sowie zweier Pyrophyllit enthaltender Schlichten (b) und (c) wiedergegeben. Dieser Pyrophyllit aus einem Vorkommen in North Carolina, USA, wird als feuerfeste Qualität (Typ RG, refractory Grade) gehandelt und enthält deutliche Anteile an Kaolinit und Quarz. Daneben sind Spuren von Illit auszumachen.

Das Röntgenbeugungsdiagramm (b) zeigt den Feststoff einer in Diisopropylether aufgeschlämmten Pyrophyllit-Schlichte. Es ähnelt dem des Rohstoffes sehr stark, weitere feuerfeste Rohstoffe sind nicht nachweisbar. Allerdings ist der Kaolinit-Gehalt geringer als im Rohstoff. Dies kann durch Rohstoffschwankungen verursacht sein, es besteht aber auch die Möglichkeit einer Pyrophyllitanreicherung aufgrund der unterschiedlichen Teilchengröße von Pyrophyllit und Kaolinit bei der Herstellung der Schlichte oder Lagerung der fertigen Suspension.

Eine weitere Pyrophyllit-Schlichte, aufgeschlämmt im Alkohol (2-Propanol), ist im Diagramm (c) zu sehen. Es ist der gleiche Pyrophyllit nachweisbar, daneben findet sich im Bereich niedriger Beugungswinkel ein Peak, der auf die Anwesenheit organophiler Bentonite hindeutet. Es wurde ein Schichtabstand von 1,7nm gemessen. Organophile Bentonite werden hier als rheologische Additive eingesetzt zur Herstellung einer stabilen, nicht sedimentierenden Suspension. Diese Probe wurde einem Tauchbecken zur Schlichtung von Kernen entnommen. Auffallend ist der niedrige Kaolinit-Gehalt bei gleichzeitiger Anreicherung von Illit. Ursache hierfür dürften weniger Rohstoffschwankungen als eine Trennung durch Sedimentation aufgrund unterschiedlicher Teilchengröße der verschiedenen Minerale während der Lagerung dieser Suspension sein. Eine einfache Aufbereitung dieser Schlichte vor ihrer Anwendung mittels Propellerrührer konnte keine homogene Suspension erzeugen. Dies kann unter Umständen zur Verschlechterung der feuerfesten Bindung führen, da der Kaolinit als feuerfestes Bindemittel einen deutlichen Einfluß auf das Verhalten dieser Schlichte unter Gießbedingungen hat.

Schlichten auf der Basis von Pyrophyllit lassen sich mit gutem Erfolg bei mittleren sowie schweren Gußstücken, z. B. aus Gußeisen mit Lamellen- und Kugelgraphit, einsetzen. Sie finden bevorzugt Anwendung im Motorenguß.
 

Bild 9 zeigt die Röntgenbeugungsdiagramme dreier Pulverschlichten, die vor ihrem Einsatz vom Anwender mit Wasser zu einer Suspension aufbereitet werden. Sie enthalten als Hauptbestandtelle hellen Glimmer (Muskovit), der mit Graphit verschnitten ist. Die im Diagramm (b) gezeigte Schlichte enthält neben Muskovit noch erhebliche Mengen an Kaolinit. Während die Schlichten (a) und (b) zusätzlich Chromit aufweisen, finden sich in Schlichte (c) Beimengungen von Pyrophyllit. Alle Schlichten enthalten zusätzlich Quarz, der den Rohstoffen entstammt. Die Schlichten (a) und (c) zeigen außerdem etwas Chlorit, der eine Verunreinigung des Glimmers sein kann.

Diese Schlichten sind mit Dextrin gebunden und enthalten Cellulose als suspensionsstabilisierende Substanzen, Bentonite sind nicht enthalten. Solche glimmerhaltigen Schlichten werden oft als Sinterschlichten formuliert, die einen festen, keramischen Film um das Gußstück bilden, der nach dem Erkalten zum Abschälen neigt und somit das Putzen wesentlich erleichtert.
 

In Bild 10 ist das Röntgenbeugungsdiagramm eines Talkes norwegischer Provenienz (a) wiedergegeben, der Magnesit, Dolomit und Chlorit enthält. Die Röntgenbeug ungsdiagramme (b) und (c) geben Schlichten wieder, die auf der Basis dieses Talkes aufgebaut sind.

Die Schlichte (b) wird als mit Wasser aufzubereitende Pulverschlichte geliefert. Neben dem Talk finden sich deutliche Mengen an Kaolinit, der als feuerfestes Bindemittel eingesetzt wird.

Schlichte (c) ist eine Alkoholschlichte und enthält neben Talk Graphit. Weiterhin sind im Bereich niedriger Beugungswinkel Spuren von organophilen Bentoniten auszumachen. Es wurde ein Schichtabstand von 1,73nm gemessen.

Derartige Talk-Schlichten lassen sich bei leichten und mittelschweren Gußstücken, z. B. Gußeisen mit Lamellengraphit, einsetzen. Allerdings ist die Feuerfestigkeit solcher Schlichten begrenzt, so daß ein Einsatz bei schweren Gußstücken meist nicht in Frage kommt. Anwendungsmöglichkeiten sind auch im Bereich des Leicht- und Schwermetallgusses zu finden.
 

Ein Röntgenbeugungsdiagramm von Zirkon ist in Bild 11 (a) wiedergegeben. Neben dem Mineral Zirkon finden sich keine weiteren Bestandteile. Zum Vergleich sind die Röntgenbeugungsdiagramme zweier zirkonhaltiger Alkoholschlichten (b) und (c) dargestellt.

In dem Diagramm (b) ist eine Zirkonschlichte zu sehen, die einem offenen Tauchbecken entnommen wurde. Als weitere Phase ist hier Quarz auszumachen. Er stellt eine Verunreinigung dar, die wahrscheinlich durch das Eintauchen von Kernen in die Schlichte eingebracht wurde. Daneben zeigt dieses Diagramm organophilen Bentonit mit einem Schichtabstand von 2,15nm. Solche organophilen Bentonite mit einem hohen Schichtabstand erzeugen bereits bei geringen Zugabemengen hohe Viskositäten und ein stark thixotropes Verhalten. Dies ist hier zur Erzielung einer geringen Sedimentationsneigung erforderlich, da mit Zirkon ein feuerfester Füllstoff hoher Dichte in die Suspension eingearbeitet wird.

Aus preislichen Gründen wird Zirkon jedoch gern mit anderen feuerfesten Stoffen verschnitten. Als Beispiel wird im Diagramm (c) eine zirkonhaltige Schlichte gezeigt, die mit Pyrophyllit versetzt wurde. Der Pyrophyllit wiederum bringt zusätzlich Kaollnit und Quarz ein. Weiterhin enthält diese Schlichte Eisenoxid in der Form von Hämatit. Das Eisenoxid dient zur Unterdrückung von Pinholes und stellt gleichzeitig ein rheologisches und suspensionsstabilisierendes Additiv dar, welches in Kombination mit einem organophilen Bentonit mit einem geringen Schichtabstand von 1,45nm eingesetzt wird. Organophile Bentonite mit einem hohen Schichtabstand sind hier nicht unbeding notwendig. Reine Zirkonschlichten gemäß (b) werden bevorzugt bei Stahlguß sowie bei mittleren und schweren Gußstücken aus Gußeisen mit Lamellen- und Kugelgraphit eingesetzt, da Zirkon über eine ausgezeichnete Feuerfestigkeit verfügt. Da Zirkon sehr gut sintert, ist das Einbringen von feuerfesten Bindemitteln in solche Schlichten nicht erforderlich.

Durch das Verschneiden von Zirkon mit anderen, feuerfesten Bindemitteln wird zwar die Feuerfestgkeit einer Schlichte herabgesetzt, sie ist aber für viele Anwendungsfälle, z. B. beim Motorenguß, völlig ausreichend.
 

Es werden der Aufbau und die Bestandteile von Schlichten beschrieben. Im Vordergrund stehen die Anforderungen an die feuerfesten Füllstoffe. Weiterhin finden die Trägerflüssigkeit, Bindemittel und rheologische Additive Berücksichtigung. Mit Hilfe der Röntgenbeugung werden die feuerfesten Inhaltsstoffe von Schlichten beschrieben und mit den entsprechenden Rohstoffen verglichen.
 

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aus Gießerei-Praxis Heft 8 / 1994, S. 165-178, Fachverlag Schiele & Schön, Berlin