DE102015223008A1 - Form, processes for their preparation and use - Google Patents

Form, processes for their preparation and use

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DE102015223008A1
DE102015223008A1 DE102015223008.2A DE102015223008A DE102015223008A1 DE 102015223008 A1 DE102015223008 A1 DE 102015223008A1 DE 102015223008 A DE102015223008 A DE 102015223008A DE 102015223008 A1 DE102015223008 A1 DE 102015223008A1
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Abstract

Beschrieben wird eine zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Form aus einem partikulären Formgrundstoff und einem Binder, wobei die Form Poren aufweist, die Poren mit einem Porenfüllmaterial befüllt sind, der Binder wasserlöslich ist und das Porenfüllmaterial durch Temperaturerhöhung verflüssigbar und gegenüber dem Binder chemisch inert ist. Disclosed is a serving for the production of fiber composites or castings of plastic form of a particulate molding material and a binder, wherein the mold has pores, the pores are filled with a pore filler, the binder is water-soluble and the pore filling material liquefiable by increasing the temperature and chemically with respect to the binder is inert. Weiterhin werden die Herstellung und die Verwendung der Form beschrieben. Furthermore, the production and use of the form will be described.

Description

  • Die nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Formen, deren Herstellung und deren Verwendung. The invention described below relates to the production of fiber composites or castings of plastic serving forms, their preparation and their use. Besonders betrifft die Erfindung zur Erzeugung von Hohlräumen in Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Kerne. the invention for the generation of voids in fiber composites or castings of plastic serving cores particularly relates.
  • In einer Vielzahl von technischen Produkten kommen Bauteile aus Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff (ein Kompositmaterial umfassend eine Matrix aus einem Kunststoff und ein Fasermaterial, das in die Matrix eingebettet ist) zum Einsatz, die in ihrem Inneren einen Hohlraum aufweisen. In a large number of technical products components made of plastic or a fiber composite material (a product of composite material comprising a matrix of a plastic and a fiber material, which is embedded in the matrix) are used, which have a cavity in their interior. Die Herstellung solcher Bauteile ist schwierig, insbesondere, wenn der Hohlraum eine komplexe Geometrie aufweisen soll, beispielsweise eine längliche, gebogene Form oder eine Form mit Hinterschneidungen, während die Hohlraumoberfläche gleichzeitig glatt und hochwertig sein muss. The preparation of such components is difficult, especially if the cavity should have a complex geometry, such as an elongated, curved shape or a shape with undercuts, while the cavity surface must be smooth and high quality at the same time. Ein möglicher Weg, solche Bauteile in einem Stück zu produzieren, ist der Guss unter Verwendung von sogenannten „verlorenen Formen“. One possible way to produce such components in a single piece, the cast using so-called "lost molds" is. Bei dieser Technik wird in einem vorgelagerten Schritt ein Formteil (der sogenannte „Kern“) produziert, das in Größe und Form dem zu bildenden Hohlraum entspricht. In this technique, in a preliminary step, a molding (so-called "core") is produced which corresponds in size and shape to the forming cavity. Der Kern wird in einem aus weiteren Formteilen bestehenden Gusswerkzeug angeordnet, in welches anschließend ein flüssiges Polymermaterial oder ein flüssiger Polymervorläufer eingespritzt wird. The core is placed in a further mold parts consisting of casting tool, in which subsequently a liquid polymer material or a liquid polymer precursor is injected. Bei der Herstellung von Faserverbundkörpern wird der Kern vor dem Anordnen in dem Gusswerkzeug mit einem Fasermaterial ummantelt. In the manufacture of fiber composite bodies of the core is sheathed with a fiber material prior to placement in the casting mold. Nach dem Guss erhält man einen Faserverbundkörper oder ein Gussteil aus Kunststoff mit dem gewünschten Hohlraum, in dem allerdings noch der Kern steckt. After casting to obtain a fiber composite body, or a cast part made of plastic with the desired cavity, however, in which the core is still. Dieser wird anschließend entfernt, was bedingt durch die erwähnte komplexe Geometrie des Hohlraums nicht ohne eine Zerstörung des Kerns erfolgen kann. This is then removed, which caused can not be done without destroying the core by the aforementioned complex geometry of the cavity. Der Kern ist als Formteil „verloren“. The core is "lost" as a molded part.
  • Um einen Kern aus einem Hohlraum komplexer Geometrie zu entfernen, kann man ihn beispielsweise zerkleinern oder in einen flüssigen oder zumindest fließfähigen Zustand überführen. To remove a core of a cavity of complex geometry, it can crush, for example, or be converted into a liquid or at least flowable state. Voraussetzung hierfür ist eine geeignete Beschaffenheit des Kerns. This requires a suitable condition of the core.
  • Beim sogenannten Schmelzkern-Spritzgießen fertigt man den Kern aus einem niedrigschmelzenden Metall oder einer niedrigschmelzenden Legierung. The so-called fusible core injection molding to craft the core of a low-melting metal or a low-melting alloy. Der Kern wird in ein Gusswerkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt. The core is inserted into a molding tool and encapsulated in plastic. Nach Abschluss dieses Schritts wird das erhaltene Gussteil samt dem darin enthaltenen Kern in ein Heizbad überführt, um den Kern auszuschmelzen. Upon completion of this step, the casting obtained, together with the contained core is transferred into a heating bath to melt out the core. Hierzu wird das Heizbad auf eine Temperatur eingestellt, die leicht über dem Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden Metalls oder der niedrigschmelzenden Legierung liegt, so dass das Spritzgussteil nicht beschädigt wird. For this purpose, the heating bath is adjusted to a temperature which is slightly above the melting point of the low melting metal or the low-melting alloy, so that the molded part is not damaged. Gegebenenfalls kann die Ausschmelzzeit durch induktives Erwärmen des Kernmetalls verkürzt werden. Optionally, the Ausschmelzzeit can be shortened by inductive heating of the core metal. Flüssiges Kernmetall sammelt sich am Boden des Heizbads und ist zur Herstellung neuer Kerne nutzbar. Liquid core metal collects at the bottom of the heating bath and is for the production of new seeds available.
  • Die benötigten niedrigschmelzenden Metalle oder Legierungen sind allerdings relativ teuer. The required low-melting metals or alloys are relatively expensive. Darüber hinaus eignen sich die Metalle und Legierungen nur begrenzt zur Prozessierung von Polymeren mit niedrigen Verarbeitungstemperaturen wie Polypropylen und Polyethylen. Moreover, the metals and alloys are limited to the processing of polymers having low processing temperatures such as polypropylene and polyethylene.
  • Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen werden oft auch unter Verwendung aufblasbarer Schläuche hergestellt, die an Stelle von Kernen in einem Gusswerkzeug angeordnet werden können. Components made of fiber composites are often produced using inflatable tubes which can be disposed in place of cores in a casting tool. Hierbei handelt es sich meist um verschließbare Schläuche aus einem Silicon, welche während eines Gussvorgangs mit Innendruck beaufschlagt werden können. This usually is closable tubes of silicone which can be applied during a molding operation with internal pressure. Nach Abschluss des Gussvorgangs wird der Druck abgelassen und der Schlauch wird entfernt. After completion of the casting process, the pressure is released and the hose is removed. Die dabei verwendeten Schläuche sind grundsätzlich wiederverwendbar. The hoses used are generally reusable. Allerdings sind sie thermisch und mechanisch nur begrenzt stabil, was ihrer Wiederverwendbarkeit in der Praxis enge Grenzen setzt. However, they are thermally and mechanically stable is limited, what their re-usability in practice, sets narrow limits. Darüber hinaus sind sie nur begrenzt zur Herstellung von Hohlräumen mit komplexen Geometrien geeignet. Moreover, they are only limited suitability for the production of cavities with complex geometries.
  • Aus dem Metallguss ist es bekannt, zur Herstellung von Hohlräumen in Gussteilen Kerne aus Sand zu verwenden. From the metal casting, it is known to use for the production of cavities in castings of sand cores. Derartige Kerne lassen sich unter der Voraussetzung, dass ihre Oberfläche versiegelt wird (beispielsweise mit einer Folie), auch beim Kunststoffguss einsetzen. Such cores can be provided that their surface is sealed to use (for example, with a film), even when plastic molding. Sie werden aus einer Formstoffmischung umfassend ein Bindemittel und den Sand als partikulären Formgrundstoff hergestellt. They are prepared from a molding mixture comprising a binder and sand as the particulate molding material. Das Bindemittel hält die Partikel des Formgrundstoffs zusammen und ist somit für die strukturelle Integrität der Kerne verantwortlich. The binder holds together the particles of the mold raw material and is thus responsible for the structural integrity of the nuclei. Die Kerne müssen den während eines Gussvorgangs auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen standhalten können. The cores must be able to withstand the occurring during a molding process thermal and mechanical loads. Nach dem Guss werden die Kerne meist mittels Vibrationen zerkleinert. After casting, the cores are usually crushed by vibrations. Bei Verwendung eines wasserlöslichen Binders, beispielsweise eines Binders auf Basis von Magnesiumsulfat, Wassergläsern oder auf Basis von Polyphosphat und/oder Borat, lassen sich die Kerne nach dem Gussvorgang auch mit Wasser aus erhaltenen Gussteilen herauslösen. When using a water soluble binder, such as a binder based on magnesium sulfate, water glasses, or based on polyphosphate and / or borate, the cores after the casting process can dissolve out with water from the obtained castings.
  • Derartige Kerne eignen sich grundsätzlich auch zur Prozessierung von Polymeren mit niedrigen Verarbeitungstemperaturen. Such cores are generally suitable also for the processing of polymers having low processing temperatures. Allerdings mangelt es den Kernen häufig an der erforderlichen Festigkeit und auch an der erforderlichen Lagerbeständigkeit. However, it lacks the nuclei frequently on the required strength and also at the required shelf life. Wasserlösliche Bindermaterialien sind oft hygroskopisch und lagern somit in feuchten Umgebungen Wasser ein, was ihre Bindewirkung deutlich herabsetzen kann. Water-soluble binder materials are often hygroscopic and thus support an in humid environments water, which can reduce their binding effect significantly.
  • Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Formen, insbesondere zur Erzeugung von Hohlräumen in Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Kerne, bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen sind und ein breites Anwendungsspektrum bieten. The present invention was based on the object to produce fiber composites or castings of plastic serving forms, in particular to creation of voids in fiber composites or castings of plastic serving cores to provide that are inexpensive to manufacture, and offer a wide range of applications. Darüber hinaus sollen die Formen und Kerne eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig hoher Lagerstabilität aufweisen. Moreover, the molds and cores should have a high strength and high storage stability.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Form mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren zur Herstellung der Form mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Form sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. This object is achieved by the mold with the features of claim 1 and the method of manufacturing the mold with the features of claim 9. Preferred embodiments of the mold of the invention are specified in the dependent claims 2 to eighth Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch 9 ist im abhängigen Anspruch 10 angegeben. A preferred embodiment of the method according to claim 9 is indicated in dependent claim 10th Weiterhin ist auch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 von der vorliegenden Erfindung umfasst. Furthermore, the method having the features of claim 11 is encompassed by the present invention. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens finden sich in den abhängigen Ansprüchen 12 bis 15. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Preferred embodiments of this process are found in the dependent claims 12 to 15. The wording of all claims is hereby incorporated by reference into this specification.
  • Die erfindungsgemäße Form dient zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder in Gussteilen aus Kunststoff. The mold of the invention serves to produce fiber composites or castings of plastics material. In vielen Fällen kann es sich bei der erfindungsgemäßen Form auch um einen Kern zur Erzeugung von Hohlräumen handeln. In many cases, it may also be a core for the production of cavities in the novel form. Die Form umfasst einen partikulären Formgrundstoff und einen Binder und sie weist Poren auf. The form includes a particulate molding material and a binder and has pores. Bei dem Binder handelt es sich um einen wasserlöslichen Binder. The binder is a water-soluble binder.
  • Besonders zeichnet sich die Form durch folgendes Merkmal aus: Particularly, the shape is characterized by the following feature:
    • 1a Sie weist Poren auf und die Poren sind mit einem Porenfüllmaterial befüllt, wobei dieses Porenfüllmaterial durch Temperaturerhöhung verflüssigbar ist. 1a It has pores and the pores are filled with a pore filler, said pore filling material is liquefied by raising the temperature.
  • Die Poren sind mindestens teilweise mit dem Porenfüllmaterial befüllt, in bevorzugten Ausführungsformen auch vollständig. The pores are at least partially filled with pore filler material, also completely in preferred embodiments. In Ausführungsformen, in denen die Poren mindestens teilweise befüllt sind, sind vor allem die Poren befüllt, die Öffnungen hin zur Oberfläche der Form aufweisen. In embodiments in which the pores are filled at least partially, especially the pores of the openings are filled, having towards the surface of the mold.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen füllt das Porenfüllmaterial nicht nur besagte Poren sondern bedeckt auch die Oberfläche der Form. In further preferred embodiments, the pore filling material not only fills said pores but also covers the surface of the mold.
  • Bevorzugt ist das Porenfüllmaterial gegenüber dem Binder und/oder gegenüber dem partikulären Formgrundstoff chemisch inert. Preferably, the pore filling material relative to the binder and / or to the particulate mold base material is chemically inert. Besonders bevorzugt ist es sowohl gegenüber dem Binder als auch gegenüber dem partikulären Formgrundstoff chemisch inert. Particularly preferably it is chemically inert to both the binder and with respect to the particulate molding material. Es ist weiter bevorzugt, dass das Porenfüllmaterial bei Raumtemperatur (20 °C) und Normaldruck (1 bar) fest ist. It is further preferred that the pore filling material at room temperature (20 ° C) and normal pressure (1 bar) is fixed.
  • Unter dem Begriff „chemisch inert“ soll vorliegend verstanden werden, dass das Porenfüllmaterial bei seiner Verarbeitung mit dem Binder und/oder dem Formgrundstoff nicht oder nur in verschwindend geringem Maß eine Reaktion, insbesondere eine chemische Reaktion, eingeht. The term "chemically inert" is to be understood herein that the pore filling material in its processing with the binder and / or the mold base material is not or only to a vanishingly small degree a reaction, especially a chemical reaction, is received. Das Porenfüllmaterial wird bevorzugt so gewählt, dass es in unmittelbarem Kontakt mit dem Binder und/oder dem Porenfüllmaterial nicht zu einer Schwächung der strukturellen Integrität des Kerns führt. The pore filling material is preferably chosen so that it does not result in direct contact with the binder and / or pore filling material to a weakening of the structural integrity of the core. Insbesondere darf es den verwendeten Binder nicht lösen. In particular, it must not dissolve the binder used.
  • Die Kombination aus einer porösen Form basierend auf einem wasserlöslichen Binder und einem dem Binder gegenüber chemisch inerten Porenfüllmaterial bringt unerwartete Vorteile mit sich und eröffnet Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Kunststoffverarbeitung, die über die Möglichkeiten der eingangs erwähnten Formen und Kerne weit hinausgehen. The combination of a porous mold based on a water-soluble binder and the binder to chemically inert pore filler brings unexpected advantages and opens up possible applications in the field of plastics processing, which go far beyond the possibilities of the molds and cores mentioned. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Formen einfach und kostengünstig herzustellen. In addition, forms of the invention are simple and inexpensive to manufacture.
  • Der partikuläre Formgrundstoff besteht bevorzugt aus einer der folgenden Komponenten oder einer Kombination aus mindestens zwei der folgenden Komponenten oder umfasst zumindest eine der folgenden Komponenten oder eine Kombination aus mindestens zwei der folgenden Komponenten: The particulate molding material preferably consists of one of the following components or a combination of at least two of the following components or comprises at least one of the following components or a combination of at least two of the following components:
    • 2a Partikel aus anorganischen, wasserunlöslichen Materialien: Zu diesen Materialien zählen insbesondere Sand, Glas, Keramiken, Glaskeramiken, Glasfritten, Silikate wie Aluminiumsilikat, Metalloxide wie Aluminiumoxid, Metallnitride, Titanate, Zirkonate, Aluminate, Carbid, beispielsweise Siliciumcarbid, Metalle, Metalllegierungen, Graphitpartikel, wasserunlösliche oder in Wasser schwerlösliche Salze wie Bariumsulfat oder Calciumcarbonat. 2a particles of inorganic, water-insoluble materials: These materials include in particular sand, glass, ceramics, glass ceramics, glass frit, silicates such as aluminum silicate, metal oxides such as aluminum oxide, metal nitrides, titanates, zirconates, aluminates, carbide such as silicon carbide, metals, metal alloys, graphite particles, water-insoluble or sparingly water-soluble salts such as barium sulfate or calcium carbonate. Bei den Sandpartikeln handelt es sich bevorzugt um Partikel aus einem feuerfesten, mineralischen Sand. In the sand particles are preferably particles of a refractory, mineral sand. Der Sand kann natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. The sand can be of natural or synthetic origin. In Frage kommen insbesondere Quarzsand, Zirkonsand, Chromerzsand, Mullitsand und Olivinsand. Questioned in particular quartz sand, zircon sand, chromite, olivine sand and mullite come. Der Begriff „Glaspartikel“ meint vorliegend insbesondere alle Partikel aus anorganischen Gläsern, die sich chemisch inert gegenüber Wasser oder wässrigen Lösungen verhalten, zumindest im Temperaturbereich zwischen 0 °C und 200 °C. The term "glass particles" refers herein especially all of the particles of inorganic glasses which behave chemically inert to water or aqueous solutions, at least in the temperature range between 0 ° C and 200 ° C. Unter keramischen Partikeln sind insbesondere Partikel aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Siliciden sowie aus bekannten Tonmineralien wie zum Beispiel Kaolinit zu verstehen. Among ceramic particles particles of carbides, nitrides, oxides, silicides, as well as from known clay minerals are in particular such as to understand kaolinite. Mit dem Begriff „Glaskeramiken“ sind Gläser gemeint, die kristalline Teilchen aufweisen, die in eine amorphe Glasphase eingebettet sind. By the term "glass-ceramics" are meant glasses having crystalline particles embedded in an amorphous glass phase. Glasfritten treten als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Glasschmelzen auf. Glass frit occur as intermediates in the manufacture of glass melts. Durch oberflächliches Schmelzen eines Glaspulvers backen die einzelnen Partikel des Pulvers zusammen. By surface melting of a glass powder the individual particles of the powder cake. Bricht man den Schmelzvorgang an diesem Punkt ab, erhält man einen als Glasfritte bezeichneten porösen Körper. If we break the melting process at this point from, to obtain a glass frit designated as porous bodies. Der Begriff „Fritte“ wird auch auf aus diesem Körper durch Mahlen gewonnene Partikel und Pulver angewandt. The term "frit" is also applied in this body obtained by milling particles and powder. Als Metallpartikel kommen vorliegend insbesondere Partikel aus Leichtmetallen wie Aluminium in Frage. As metal particles present in particular particles of light metals such as aluminum are suitable.
    • 2b Partikel aus anorganischen, wasserlöslichen Materialien: Zu diesen Materialien zählen insbesondere Salze aus der Gruppe mit Natriumchlorid (NaCl), Kaliumchlorid (KCl) und Natriumcarbonat (Na 2 CO 3 ). 2b particles of inorganic, water-soluble materials: These materials include in particular, salts from the group comprising sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl) and sodium carbonate (Na 2 CO 3). Weiterhin zählen auch Nitrate dazu, insbesondere Natriumnitrat (NaNO 3 ) und Kaliumnitrat (KNO 3 ). Furthermore include nitrates to, in particular sodium nitrate (NaNO 3) and potassium nitrate (KNO 3).
    • 2c Partikel aus organischen, wasserunlöslichen Materialien: Zu diesen Materialien zählen insbesondere wasserunlösliche Polymermaterialien wie Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan und Polycarbonat. 2c particles of organic, water-insoluble materials: These materials include especially water-insoluble polymeric materials such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyurethane and polycarbonate.
    • 2d Partikel aus organischen, wasserlöslichen Materialien: Hierzu zählen insbesondere wasserlösliche Polymere wie Polyvinylalkohol (PVA) oder Salze organischer Säuren, beispielsweise Natriumacetat. 2d particles of organic, water-soluble materials: These include in particular water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol (PVA), or salts of organic acids, for example sodium acetate.
    • 2e Partikel aus einem anorganisch-organischen Verbundmaterial: Hierzu zählt beispielsweise Verbundmaterialien aus einem der in 2c oder 2d genannten Polymermaterialien, in das anorganische Partikel, beispielsweise aus einem der unter 2a genannten Materialien, eingebettet sind. 2e particles of an inorganic-organic composite material: This includes for example composite materials from any of the mentioned in 2c or 2d polymeric materials are embedded in the inorganic particles, for example from any of the materials mentioned under 2a.
  • In bevorzugten Ausführungsformen können die Partikel des partikulären Formgrundstoffs als Kugeln oder als Hohlkugeln vorliegen. In preferred embodiments, the particles of the particulate molding material may be present as spheres or hollow spheres. Besonders geeignet sind beispielsweise Kugeln oder Hohlkugeln aus Glas und aus Aluminiumsilikat sowie aus keramischen und glaskeramischen Materialien. Particularly suitable are, for example, balls or hollow balls made of glass and aluminum silicate, and ceramic and glass-ceramic materials.
  • Bevorzugt weisen die Partikel des partikulären Formgrundstoffs eine mittlere Partikelgröße < 1000 µm, bevorzugt < 600 µm, auf. Preferably, the particles of the particulate molding material have a mean particle size <1000 microns, preferably <600 .mu.m. Besonders bevorzugt sind Partikel mit mittleren Partikelgrößen im Bereich von 50 µm bis 500 µm. Particularly preferred are particles with average particle sizes in the range of 50 microns to 500 microns.
  • In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist der partikuläre Formgrundstoff frei von Wasser, bevorzugt auch frei von Kristallwasser, sofern es sich bei dem Formgrundstoff um ein Salz handelt. In some preferred embodiments, the particulate molding material is free of water, preferably also free of crystal water, if it is in the mold base material is a salt.
  • Bei dem wasserlöslichen Binder handelt es sich bevorzugt um einen der folgenden Binder oder um eine Kombination aus mindestens zwei der folgenden Binder: The water-soluble binder is preferably a binder of the following or a combination of at least two of the following binders:
    • 3a Einen wasserlöslichen anorganischen Binder: Hierzu zählen besonders bevorzugt auf Wasserglas basierende Binder, auf Magnesiumsulfat basierende Binder oder auf Phosphat und/oder Borat basierende Binder. 3a a water-soluble inorganic binder: It includes more preferably water glass based binder, magnesium sulphate-based binder or phosphate and / or borate-based binder. Als Wassergläser bezeichnet man sowohl aus einer Schmelze erstarrte, glasartige, wasserlösliche Alkalisilikate, insbesondere Natrium-, Kalium-, und Lithiumsilikate, als auch ihre wässrigen Lösungen. Refers to as water glasses, both solidified from a melt, glass-like, water-soluble alkali silicates, in particular sodium, potassium, and lithium silicates, as well as their aqueous solutions. Zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders Natriumwassergläser. For use in the present invention, particularly sodium water glasses are suitable. Es ist auch möglich, ein Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Wassergläsern einzusetzen. It is also possible to use a mixture of two or more different water glasses. Ein charakteristisches Merkmal von Wassergläsern ist ihr Modul, worunter man das Molverhältnis SiO 2 :M 2 O im Wasserglas versteht, wobei M bevorzugt ausgewählt ist aus Li + , K + oder Na + . A characteristic feature of water glass is its modulus, of which the molar ratio SiO 2: M 2 O is understood in the water glass, where M is preferably selected from Li +, K + or Na +. Vorliegend werden bevorzugt Wassergläser verwendet, deren Modul im Bereich von 1,5 bis 3,3 liegt. In the present case water glasses are preferably used whose modulus is in the range 1.5 to 3.3. In der In the GB 782 205 A GB 782 205 A ist ein Alkaliwasserglas beschrieben, das sich auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Binder eignet und das durch Einleitung von CO 2 ausgehärtet werden kann. described an alkali water glass, which is also suitable in the context of the present invention as a binder and which can be cured by introduction of CO 2. Weitere geeignete auf Wasserglas basierende Binder sind zB aus der Other suitable water-based glass binder, for example, are made of DE 199 25 167 A1 DE 199 25 167 A1 , der , the DE 10 2007 045 649 A1 DE 10 2007 045 649 A1 oder aus der or from US 5474606 A US 5474606 A bekannt. known. Aus der From the DE 10 2007 045 649 A1 DE 10 2007 045 649 A1 sind sogenannte „in-situ Wassergläser bekannt“, die bei der Herstellung eines Binders „in-situ“ aus Kieselsäure und einer wässrigen alkalischen Lösung, beispielsweise 40%iger Natronlauge, hergestellt werden. are so-called "well-known in-situ water glasses" which are produced in the preparation of a binder "in-situ" of silica and an aqueous alkaline solution, for example 40% sodium hydroxide solution. Auch solche Wassergläser eignen sich hervorragend zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Even those water glasses are ideal for use in the present invention. Borate sind Salze oder Ester der Borsäuren. Borates, salts or esters of boric acids. Auch Borsäure selbst kann zu den Boraten gezählt werden, sie wird oft auch als Trihydrogenborat bezeichnet. Also boric acid itself can be counted among the borates, it is often referred to as Trihydrogenborat. Die Salze sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihrem Ionengitter als Anion das Borat-Ion BO 3 3– bzw. eine kondensierte Form davon (zum Beispiel B 4 O 5 (OH) 4 2 , Tetraborat) enthalten. The salts are characterized in that they contain in their ionic lattice as an anion, the borate ion BO 3 3- or a condensed form thereof (for example, B 4 O 5 (OH) 4 2, tetraborate). Als Phosphate können neben klassischen Phosphaten wie Ammoniumphosphat insbesondere auch Polyphosphate und Hydrogenphosphate wie Natriumhydrogenphosphat eingesetzt werden. Phosphates in particular polyphosphates and hydrogen phosphates such as sodium hydrogen phosphate can be used in addition to traditional phosphates such as ammonium phosphate. Bei Polyphosphaten handelt es sich bekanntlich um Kondensationsprodukte von Salzen der ortho-Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) mit der allgemeinen Summenformel M n+2 P n O 3n+1 und der Struktur MO-[P(OM)(O)-O] n -M, wobei M ein einwertiges Metall ist. In polyphosphates are known to be condensation products of salts of ortho-phosphoric acid (H 3 PO 4) with the general empirical formula M n + 2 P n O 3n + 1 and the structure MO [P (OM) (O) -O] n -M, wherein M is a monovalent metal. Zu den Polyphosphaten werden sehr häufig auch die kurzkettigen (also eigentlich Oligo-)Phosphate gezählt. Among the polyphosphates and the short chain phosphates are very common (oligo so actually) counted. Zyklische Polymere werden als Metaphosphate bezeichnet. Cyclic polymers are referred to as metaphosphates. Zum Einsatz im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Binder auf Basis von Polyphosphat und/oder Borat sind beispielsweise in der For use in the present invention, suitable binder based on polyphosphate and / or borate are described in the WO 92/06808 A1 WO 92/06808 A1 beschrieben. described. Weitere geeignete phosphatbasierte Binder sind aus der Other suitable phosphate-based binders are from the DE 103 59 547 B3 DE 103 59 547 B3 oder aus der or from DE 195 25 307 A1 DE 195 25 307 A1 oder aus der or from US 5711792 A US 5711792 A bekannt. known. In einigen besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst der erfindungsgemäß verwendete Binder als Phosphat Natrium-Hexametaphosphat ((NaPO 3 ) 6 ). In some particularly preferred embodiments, the binder used in the invention comprises as a phosphate, sodium hexametaphosphate ((NaPO 3) 6).
    • 3b Einen wasserlöslichen organischen Binder: Hierzu zählen insbesondere Binder auf Basis von wasserlöslichen Polymeren, beispielsweise auf Basis von Polyvinylalkohol (PVA). 3b a water-soluble organic binder: These include in particular binders based on water-soluble polymers, for example based on polyvinyl alcohol (PVA). Bei Polyvinylalkohol handelt es sich bekanntlich um einen thermoplastischen Kunststoff, der meistens durch Verseifung von Polyvinylacetat hergestellt wird. When polyvinyl alcohol is known to be a thermoplastic plastic which is usually prepared by saponification of polyvinyl acetate. Der Kunststoff wird meist in Form einer wässrigen Lösung verarbeitet. The plastic is usually processed in the form of an aqueous solution. Sein Schmelzpunkt liegt abhängig vom Hydrolyse- und Polymerisationsgrad in der Regel im Bereich von 200 °C bis 228 °C. Its melting point is dependent on the hydrolysis and polymerization is usually in the range of 200 ° C to 228 ° C.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem wasserlöslichen Binder um einen der folgenden Binder oder um eine Kombination aus den folgenden Bindern: Particularly preferably, the water-soluble binder to one of the following binder or a combination of the following binders:
    • 4a Um einen auf Wasserglas basierenden Binder mit einem Anteil an einem synthetischen oder natürlichen Siliziumdioxid: Derartige Binder sind beispielsweise aus der 4a order with a proportion of a synthetic or natural silica has a water-based glass binder: Such binders are, for example, from EP 1 802 409 B1 EP 1802409 B1 und aus der and from the DE 10 2007 045 659 A1 DE 10 2007 045 659 A1 bekannt. known.
    • 4b Sofern als Binder ein Polyphosphat zum Einsatz kommt, so handelt es sich hierbei bevorzugt um ein Polyphosphat mit der allgemeinen Summenformel M n+2 P n O 3n+1 und der Struktur MO-[P(OM)(O)-O] n -M (M = einwertiges Metall), insbesondere um Natrium-Hexametaphosphat ((NaPO 3 ) 6 ). If 4b comes as a polyphosphate binder used, it is in this case preferably a polyphosphate having the general empirical formula M n + 2 P n O 3n + 1 and the structure MO [P (OM) (O) -O] n -M (M = monovalent metal), in particular sodium hexametaphosphate ((NaPO 3) 6).
    • 4c Sofern als Binder ein Borat zum Einsatz kommt, so handelt es sich dabei bevorzugt um ein Polyborat der allgemeinen Formel M n-2 B n O 2n-1 oder um ein Metaborat der allgemeinen Formel (BO 2 ) n n– . If 4c comes as a binder a borate is used, it is preferably a polyborate of the general formula M n-2 B n O 2n-1 or a metaborate of the general formula (BO 2) n n.
    • 4d Magnesiumsulfat. 4d magnesium sulfate.
  • Mischungen aus Magnesiumsulfat und Phosphat und/oder Borat sind besonders bevorzugt. Mixtures of magnesium sulfate and phosphate and / or borate are particularly preferred.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass die auf Polyphosphat und/oder auf Borat basierenden Binder sowie auch auf Magnesiumsulfat basierende Binder mit Porenfüllmaterialien kombiniert werden, die wasserfrei sind, insbesondere auch kein Kristallwasser aufweisen. It is particularly preferred that the polyphosphate-based and / or borate-based binder as well as on magnesium sulfate binder be combined with Porenfüllmaterialien, which are water-free, in particular having no water of crystallization. Gut geeignet sind beispielsweise die nachfolgend beschriebenen wasserfreien Salze oder Mischungen aus zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen. Well suited are for example the anhydrous salts described below, or mixtures of two or more water-soluble salts.
  • Bei dem Porenfüllmaterial handelt es sich bevorzugt um einen der folgenden Stoffe oder um eine Kombination aus mindestens zwei der folgenden Stoffe: The pore filling material is preferably one of the following substances or a combination of at least two of the following substances:
    • 5a Ein wasserunlösliches natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl, beispielsweise ein Paraffin oder ein Fettsäureester, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 °C bis 200 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 30 °C bis 100 °C. 5a A water-insoluble natural or synthetic wax, fat or oil such as a paraffin or a fatty acid ester, in particular having a melting point in the range from 20 ° C to 200 ° C, particularly preferably having a melting point in the range from 30 ° C to 100 ° C.
    • 5b ein wasserlösliches, schmelzbares Polymer, beispielsweise Polyethylenglykol oder niedermolekulares Polypropylenglycol, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 °C bis 70 °C. 5b, a water-soluble, fusible polymer, for example polyethylene glycol or low molecular weight polypropylene glycol, in particular having a melting point in the range from 20 ° C to 70 ° C.
    • 5c ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer, beispielsweise ein niedrigschmelzendes thermoplastisches Polyamid oder ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 100 °C. 5c is a water-insoluble, meltable polymer such as a low-melting thermoplastic polyamide or an ethylene-vinyl acetate copolymer, in particular having a melting point in the range from 50 ° C to 150 ° C, particularly preferably having a melting point in the range from 50 ° C to 100 ° C ,
    • 5d Ein niedrigschmelzendes Metall oder eine niedrigschmelzende Legierung, wie man es oder sie auch zur Fertigung von Kernen für das Schmelzkern-Spritzgießen verwendet, beispielsweise Bismut oder eine Bismutlegierung, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 100 °C. 5D, a low-melting metal or a low melting point alloy, as one or she used for the production of cores for the fusible core injection molding, for example, bismuth or a bismuth alloy, in particular having a melting point in the range from 50 ° C to 150 ° C, more preferably a melting point in the range from 50 ° C to 100 ° C.
    • 5e Ein wasserlösliches Salz oder eine Mischung aus zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen, insbesondere eine geschmolzene Mischung (Schmelze) aus den zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen. 5e A water-soluble salt or a mixture of two or more water-soluble salts, in particular a molten mixture (melt) from the two or more water-soluble salts. Es gibt niedrigschmelzende Salze sowie eutektische Gemische solcher Salze, die sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Porenfüllmaterial einsetzen lassen. There are low-melting salts and eutectic mixtures of such salts which can be used as a pore filler in the present invention. Geeignet sind insbesondere Salzmischungen aus Salzen, welche sich aus Kationen der Alkali- und Erdalkalimetalle sowie aus Anionen der Typen Chlorid, Nitrit, Nitrat, Carbonat, Hydroxid, Fluorid, Cyanat und Sulfat zusammensetzen. Suitable salt mixtures of salts which are composed of cations of the alkali and alkaline earth metals and anions from the types of chloride, nitrite, nitrate, carbonate, hydroxide, fluoride, sulfate, cyanate and are particularly suitable. Besonders geeignet sind beispielsweise Nitrate wie Lithium-, Kalium- oder Natriumnitrat oder Nitrite wie Lithium-, Kalium- oder Natriumnitrit oder Mischungen enthaltend ein Nitrat oder Nitrit oder bevorzugt zwei oder mehr Nitrate und/oder Nitrite. Particularly suitable are, for example, nitrates such as lithium, potassium or sodium nitrate or nitrite such as lithium, potassium or sodium nitrite or mixtures containing a nitrate or nitrite, or preferably two or more nitrates and / or nitrites. Es lässt sich beispielsweise aus 40 Gew.-% NaNO 2 , 7 Gew.-% NaNO 3 und 53 Gew.-% KNO 3 ein ternäres Gemisch mit einer Schmelztemperatur von 142 °C bilden. It can be, for example, from 40 wt .-% NaNO 2, 7 wt .-% NaNO 3 and 53 wt .-% KNO 3 form a ternary mixture having a melting temperature of 142 ° C. Ein geeignetes binäres Gemisch aus 45 Gew.-% NaNO 2 und 55 Gew.-% KNO 3 weist eine Schmelztemperatur von 141 °C auf. A suitable binary mixture of 45 wt .-% NaNO 2 and 55 wt .-% KNO 3 has a melting temperature of 141 ° C. Die Salzmischungen können auch Chloride enthalten, beispielsweise Magnesiumchlorid, Kaliumchlorid und/oder Natriumchlorid. The salt mixtures may also contain chlorides, for example magnesium chloride, potassium chloride and / or sodium chloride. Aus Natriumnitrat und Natriumchlorid lässt sich beispielsweise ein binäres Gemisch mit einem Schmelzpunkt von 282 °C bilden. Of sodium nitrate and sodium chloride a binary mixture with a melting point of 282 ° C can be, for example, form. Bevorzugt werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Porenfüllmaterial ausschließlich Salze und Salzmischungen eingesetzt, die frei von Wasser, insbesondere auch frei von Kristallwasser, sind. in the context of the present invention as the pore-filling material are preferably exclusively salts and salt mixtures used, which are free from water, in particular also free from water of crystallization. Besonders bevorzugt werden Salze und Salzmischungen mit einer dynamischen Viskosität von weniger als 4 mPas (bei 300 °C), bevorzugt von weniger als 3 mPas (bei 300 °C), besonders bevorzugt von weniger als 2,5 mPas (bei 300 °C), eingesetzt. Particularly preferred are salts and salt mixtures with a dynamic viscosity of less than 4 mPas (at 300 ° C), preferably of less than 3 mPas (at 300 ° C), more preferably of less than 2.5 mPas (at 300 ° C) employed. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Salze und Salzmischungen einen Schmelzpunkt im Bereich von 20 °C bis 500 °C, bevorzugt von 30 °C bis 380 °C, aufweisen. Furthermore, it is preferable that the salts and salt mixtures have a melting point in the range from 20 ° C to 500 ° C, preferably from 30 ° C to 380 ° C. In einigen bevorzugten Ausführungsformen können die Salze und Salzmischungen einen Schmelzpunkt im Bereich von 30 °C bis 300 °C, bevorzugt von 30 °C bis 150 °C, aufweisen. In some preferred embodiments, the salts and salt mixtures can have a melting point in the range from 30 ° C to 300 ° C, preferably from 30 ° C to 150 ° C, have.
  • In vielen Ausführungsformen ist es ganz grundsätzlich bevorzugt, dass das Porenfüllmaterial ein Material ist, das nicht wasserlöslich ist und einen Schmelzpunkt aufweist, der unter dem Schmelzpunkt des verwendeten partikulären Formgrundstoffs liegt, bevorzugt mindestens 20 °C unter dem Schmelzpunkt, insbesondere mindestens 50 °C. In many embodiments, it is fundamentally preferable that the pore filling material is a material that is not water soluble and has a melting point which is below the melting point of the particulate molding material used, preferably at least 20 ° C below the melting point, in particular at least 50 ° C. Diese Temperaturdifferenz ist insbesondere dann relevant, wenn als partikulärer Formgrundstoff Partikel aus organischen Materialien verwendet werden. This temperature difference is particularly relevant when used from organic materials as particulate molding material particles.
  • In den Fällen, in denen es bevorzugt ist, dass das Porenfüllmaterial wasserlöslich ist, spielt der Schmelzpunkt des Porenfüllmaterials eine vergleichsweise untergeordnete Rolle. In the cases where it is preferred that the pore filling material is water soluble, the melting point of the pore filling material plays a comparatively minor role.
  • Besonders bevorzugt sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Formen mit den folgenden Kombinationen aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial: Particularly preferred within the scope of the present invention forms with the following combinations of mold raw material, binder and pore filling material are:
    • 7a Als partikulärer Formgrundstoff wird ein organisches und/oder ein anorganisches wasserunlösliches Material verwendet. 7a, an organic and / or inorganic water-insoluble material as a particulate molding material is used. Als Binder wird ein wasserlöslicher anorganischer Binder verwendet. As a binder is used a water-soluble inorganic binder. Als Porenfüllmaterial wird ein wasserlösliches Polymer verwendet. As pore filler a water-soluble polymer is used. Ein Kern, der aus dieser Kombination aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial hergestellt wurde, lässt sich nach einem Gussvorgang aus einem Gussteil in der Regel leicht mittels Wasser herauslösen. A core which has been made from this combination of base molding material, binder and pore filling material can be easily detach by means of water after a casting operation from a casting in the rule. Da sowohl das Porenfüllmaterial als auch der Binder wasserlöslich sind, verliert der Kern in Kontakt mit Wasser schnell seine strukturelle Integrität und zerfällt. Since both the pore filler and the binder are water soluble, the core loses contact with water quickly its structural integrity and breaks.
    • 7b Als partikulärer Formgrundstoff wird ein organisches und/oder ein anorganisches wasserunlösliches Material verwendet. 7b, an organic and / or inorganic water-insoluble material as a particulate molding material is used. Als Binder wird ein wasserlöslicher, anorganischer Binder verwendet. As a binder is used a water-soluble inorganic binder. Als Porenfüllmaterial wird ein wasserunlösliches natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer oder ein Metall oder eine Metalllegierung (beide niedrigschmelzend) verwendet. As pore filler a water-insoluble natural or synthetic wax, fat or oil or a water insoluble, meltable polymer or a metal or a metal alloy (both low-melting) is used. Ein Kern, der aus dieser Kombination aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial hergestellt wurde, zeichnet sich dadurch aus, dass er aufgrund des hydrophoben Porenfüllmaterials wasserabweisend ist. A core which has been made from this combination of base molding material, binder and pore filling material, characterized by the fact that it is water-repellent because of the hydrophobic pores of the filler material. Er ist von sich aus also nicht wasserlöslich. He is on his own so do not water soluble. Erwärmt man allerdings den Kern, so schmilzt das Porenfüllmaterial und der wasserlösliche Binder kann mit Wasser, beispielsweise dem Wasser eines Wasserbads, unmittelbar in Kontakt treten. However, heated to the core so to melt the pore filling material and the water-soluble binder may be water, for example, the water of a water bath, to contact directly. Der dann einsetzende Lösungsvorgang resultiert in einer Zersetzung des Kerns. The onset then dissolution process results in a decomposition of the core.
    • 7c Als partikulärer Formgrundstoff wird ein organisches und/oder ein anorganisches wasserunlösliches Material verwendet. 7c, an organic and / or inorganic water-insoluble material as a particulate molding material is used. Als Binder wird ein wasserlöslicher organischer Binder verwendet. As a binder is used a water-soluble organic binder. Als Porenfüllmaterial wird ein wasserlösliches Polymer verwendet. As pore filler a water-soluble polymer is used. Ein Kern, der aus dieser Kombination aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial hergestellt wurde, verhält sich in Kontakt mit Wasser ähnlich wie ein Kern gemäß 7a. A core which has been made from this combination of base molding material, binder and pore filler behaves in contact with water, similar to a core according to Figure 7a.
    • 7d Als partikulärer Formgrundstoff wird ein organisches und/oder ein anorganisches wasserunlösliches Material verwendet. 7d as particulate molding material is used, an organic and / or inorganic water-insoluble material. Als Binder wird ein wasserlöslicher, organischer Binder verwendet. As the binder is used a water-soluble organic binder. Als Porenfüllmaterial wird ein wasserunlösliches natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer oder ein Metall oder eine Metalllegierung verwendet. As pore filler a water-insoluble natural or synthetic wax, fat or oil or a water insoluble, meltable polymer or a metal or a metal alloy is used. Ein Kern, der aus dieser Kombination aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial hergestellt wurde, verhält sich ähnlich wie ein Kern gemäß 7b. A core which has been made from this combination of base molding material, binder and pore filling material behaves like a core according 7b.
    • 7e Als partikulärer Formgrundstoff wird ein organisches und/oder ein anorganisches wasserlösliches Material verwendet. 7e as particulate molding material is used, an organic and / or inorganic water-soluble material. Als Binder wird ein wasserlöslicher anorganischer oder organischer Binder verwendet. As the binder is used a water-soluble inorganic or organic binder. Als Porenfüllmaterial wird ein wasserunlösliches natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer oder ein Metall oder eine Metalllegierung (beide niedrigschmelzend) verwendet. As pore filler a water-insoluble natural or synthetic wax, fat or oil or a water insoluble, meltable polymer or a metal or a metal alloy (both low-melting) is used. Ein Kern, der aus dieser Kombination aus Formgrundstoff, Binder und Porenfüllmaterial hergestellt wurde, verhält sich ähnlich wie ein Kern gemäß 7b. A core which has been made from this combination of base molding material, binder and pore filling material behaves like a core according 7b.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass das Porenfüllmaterial in der Form – bezogen auf ihr Gesamtvolumen – in einem Anteil von 1 bis 80 Vol.-%, bevorzugt von 1 bis 50 Vol.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 50 Vol.-%, enthalten ist. It is particularly preferred that the pore filling material in the form of - relative to its total - in a proportion of 1 to 80 vol .-%, preferably from 1 to 50 vol .-%, particularly preferably from 10 to 50 vol .-%, is included. Dabei füllt es die Poren der Form bevorzugt zu mehr als 25 %, insbesondere zu mehr als 50 %, besonders bevorzugt zu mehr als 75 %, aus. It fills the pores of the mold preferably more than 25%, in particular more than 50%, particularly preferably more than 75% from. In einigen Ausführungsformen sind alle Poren der Form mit dem Porenfüllmaterial befüllt. In some embodiments, all the pores of the mold with the pore filling material are filled. In einigen weiteren Ausführungsformen sind die an und unter der Oberfläche der Form liegenden Poren mit dem Porenfüllmaterial befüllt, während im Inneren der Form nicht mit Porenfüllmaterial befüllte Poren existieren. In some further embodiments which are filled and lying under the surface of the mold having the pore filling material, while not filled with pore filler pores exist inside the mold.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienenden Form, insbesondere zur Herstellung eines zur Erzeugung von Hohlräumen in Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienenden Kerns, besonders bevorzugt einer Form oder eines Kerns, wie sie oben beschrieben wurden. The present invention further relates to a method for producing a serving for the production of fiber composites or castings of plastic molding, in particular for producing a serving for the generation of voids in fiber composites or castings of plastics core, particularly preferably a mold or a core, as described above were.
  • Bei dem Verfahren wird zunächst aus einem der beschriebenen partikulären Formgrundstoffe und aus einem der beschriebenen wasserlöslichen Binder eine Poren aufweisende Form gefertigt. In the method a voided form is manufactured at first from one of the particulate mold raw materials described above and from one of the water-soluble binder described. In bevorzugten Ausführungsformen werden die Poren anschließend mit einem der beschriebenen flüssigen Porenfüllmaterialien befüllt. In preferred embodiments, the pores are then filled with a liquid Porenfüllmaterialien described. Es ist allerdings auch möglich, dass das Porenfüllmaterial im gleichen Schritt mit dem Formgrundstoff und/oder mit dem Binder verarbeitet wird. However, it is also possible that the pore filling material in the same step with the mold base material and / or processed with the binder.
  • In bevorzugten Ausführungsformen können der Formstoffmischung aus dem Formgrundstoff und dem Binder sowie gegebenenfalls dem Porenfüllmaterial ein organofunktionelles Siloxan, insbesondere Natrium-(3-(trihydroxysilyl)propyl)methylphosphonat, zugesetzt werden. In preferred embodiments, the molding material mixture from the mold base material and binder and optionally the pore filling material an organofunctional siloxane can, in particular sodium (3- (trihydroxysilyl) -propyl) methylphosphonate, are added. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn einer der auf Wasserglas basierenden Binder verwendet wird. This is especially preferred if one of the water-based glass binder is used.
  • Alternativ zu dem organofunktionellen Silan können Formstoffmischungen mit auf Wasserglas basierendem Binder auch Natriumnitrat und/oder Natriumnitrit zugesetzt werden. Alternatively to the organofunctional silane molding material mixtures may be added with water based glass binder and sodium nitrate and / or sodium nitrite.
  • Die Porosität der im ersten Schritt gefertigten Form lässt sich beispielsweise über die Partikelgrößenverteilung des verwendeten partikulären Formgrundstoffs einstellen. The porosity of the finished molding in the first step can be set, for example, on the particle size distribution of the particulate molding material used. Große Teilchen mit einer weitestgehend einheitlichen Größe führen beispielsweise zu höheren Porositäten als Mischungen aus großen und kleineren Teilchen. Large particles with a largely uniform size example, lead to higher porosities than mixtures of large and smaller particles.
  • Besonders bevorzugt weist die Form eine offenporige Struktur auf. More preferably, the shape of an open-pored structure.
  • Zur Herstellung der Form aus dem partikulären Formgrundstoff und dem wasserlöslichen Binder kann man auf herkömmliche Verfahren wie beispielsweise die Herstellung in einem Formkasten zurückgreifen. To prepare the shape of the particulate molding material and the water-soluble binder can have recourse to conventional procedures such as the preparation in a mold box. Es ist aber ebenso möglich, in den meisten Fällen sogar bevorzugt, die Form mittels 3D-Druck herzustellen. but it is also possible, even preferable in most cases to make the mold by means of 3D printing.
  • In vielen Fällen ist es von Vorteil, die aus dem partikulären Formgrundstoff und dem wasserlöslichen Binder hergestellte Form vor ihrer Weiterbehandlung einem Härtungsschritt zu unterziehen, beispielsweise durch Erwärmen oder eine Behandlung mit Mikrowellenstrahlung. In many cases it is advantageous to subject the produced mold from the particulate molding material and the water-soluble binder prior to their further processing to a curing step, for example by heating or treatment with microwave radiation.
  • Weiterhin ist es in vielen Fällen bevorzugt, die Form vor ihrer Weiterverarbeitung zu trocknen, insbesondere sämtliches ungebundene Wasser zu entfernen. It is also preferable in many cases to dry the mold before being further processed to remove particular AND ALL unbound water.
  • Zum Befüllen der Poren wird bevorzugt das Porenfüllmaterial in flüssiger Form bereitgestellt und mittels Druck oder Unterdruck in die Poren der Form gedrückt oder gesaugt. To fill the pores of the pore filling material is preferably provided in liquid form and is pressed by means of pressure or underpressure in the pores of the form or sucked. Beispielsweise kann hierzu eine Form mit offenporiger Struktur in eine Unterdruckkammer eingelegt werden, die anschließend evakuiert wird. For example, for this purpose a mold having open-cell structure in a negative pressure chamber can be inserted, which is then evacuated. Nach Einstellen des gewünschten Unterdrucks wird dann in die Unterdruckkammer das flüssige Porenfüllmaterial injiziert und in die Poren der Form eingesogen. After setting the desired negative pressure, the liquid pore filling material is then injected and sucked into the pores of the mold in the vacuum chamber. In der Regel lässt man das Porenfüllmaterial dann erkalten, bis es erstarrt. As a rule, is then allowed to cool the pore filling material until it solidifies. Danach lässt sich die fertige Form der Unterdruckkammer entnehmen. Thereafter, the finished shape of the vacuum chamber can be inferred.
  • Das Porenfüllmaterial kann auch drucklos in die Poren der Form eingebracht werden, insbesondere wenn es eine geringe Viskosität aufweist. The pore filling material may also be introduced without pressure into the pores of the mold, in particular if it has a low viscosity. Beispielsweise kann das Porenfüllmaterial in flüssiger Form bereitgestellt und die Form in das flüssige Porenfüllmaterial eingetaucht werden, insbesondere bis sie vollständig von dem Porenfüllmaterial bedeckt ist. For example, the pore filling material may be provided in liquid form and mold are immersed in the liquid pore filling material, in particular until it is completely covered by the pore filling material.
  • Eine derartig behandelte Form weist in aller Regel eine außerordentlich hohe Lagerstabilität auf, da sie, selbst wenn sie unter Verwendung eines stark hygroskopischen Binders gefertigt wurde, eine hohe Resistenz gegen Feuchtigkeit, insbesondere Luftfeuchtigkeit, aufweist und damit auch eine hohe Lagerstabilität. A thus-treated shape has usually an extraordinarily high storage stability because, even if it is manufactured using a highly hygroscopic binder, a high resistance to humidity, particularly humidity, and thus has a high storage stability. Darüber hinaus erhöht die Behandlung mit dem Porenfüllmaterial die Festigkeit der Form zum Teil signifikant. In addition, the treatment increases significantly with the pore filling material, the strength of the shaped part.
  • Die erfindungsgemäßen Formen und Kerne bzw. die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Formen und Kerne finden bevorzugt Anwendung zur Herstellung von Faserverbundkörpern oder von Formteilen aus Kunststoff. The forms of the invention and the cores or molds and cores manufactured according to the described method preferably find application for the production of fiber composites or moldings made of plastic. Allerdings eignen sich die Formen und Kerne auch sehr gut zur Verarbeitung von Beton sowie von keramischen Werkstoffen, insbesondere als Formen und Schalen für die Beton- und Keramikverarbeitung. However, the molds and cores are also eminently suitable for processing concrete and ceramic materials, especially as molds and shells for concrete and ceramic processing.
  • Einige Ausführungsformen der Formen und Kerne, insbesondere solche mit einem anorganischen, wasserunlöslichen Formgrundstoff sowie einem Binder auf Basis von Polyphosphat und/oder Borat sowie dem wasserlöslichen Salz oder der Mischung aus zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen als Porenfüllmaterial eignen sich auch zur Verarbeitung von flüssigem Aluminium, insbesondere für den Aluminium-Druckguss. Some embodiments of the molds and cores, in particular those with an inorganic, water-insoluble base molding material and a binder based on polyphosphate and / or borate and the water-soluble salt or the mixture of two or more water-soluble salts thereof as the pore-filling material is also suitable for the processing of liquid aluminum, in particular for the die-cast aluminum.
  • Zur Herstellung von Faserverbundkörper oder Formteilen aus Kunststoff mit einem Hohlraum wird bevorzugt For the production of fiber composites or moldings of plastics material having a cavity is preferably
    • – der Kern in einer Gießform angeordnet und - the core arranged in a casting mold, and
    • – in die Gießform wird ein flüssiges Polymermaterial oder ein flüssiger Polymervorläufer eingebracht. - in the mold a liquid polymer material or a liquid polymer precursor is introduced.
  • Nach Erstarren und/oder Aushärten des Polymermaterials oder des Polymervorläufers kann der Kern entfernt werden. After solidification and / or curing of the polymer material or polymer precursor, the core can be removed. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. However, this is not mandatory.
  • Beim Erstarren und/oder Aushärten wandelt sich das Polymermaterial oder der Polymervorläufer zu dem Kunststoff um. During the solidification and / or curing the polymer material or polymer precursor to the plastic converts. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass einem Eindringen des Polymermaterials oder des Polymervorläufers in die Poren der Form verhindert oder zumindest entgegengewirkt wird, da diese ja mit dem Porenfüllmaterial befüllt sind. Of particular advantage is that the penetration of the polymer material or polymer precursor is prevented in the pores of the mold or at least counteracted since these are indeed filled with the pore filling material.
  • Bei dem flüssigen Polymermaterial kann es sich grundsätzlich um jedes Polymermaterial handeln, das sich durch Schmelzen in einen flüssigen Zustand überführen lässt, beispielsweise um ein Polyamid. The liquid polymeric material may in principle be any polymeric material which can be converted by melting into a liquid state, for example a polyamide. Bei dem Polymervorläufer kann es sich beispielsweise um eine Reaktivmischung aus einem Bindemittel und einem auf das Bindemittel abgestimmten Härter handeln, beispielsweise um ein Hydroxy-funktionelles Bindemittel und einen Isocyanat-funktionellen Härter (zur Herstellung eines Polyurethans). The polymer precursor can be, for example, be a reactive mixture of a binder and a tuned on the binder curing agents, for example, a hydroxy-functional binder and an isocyanate-functional curing agent (to produce a polyurethane). Hervorragend lassen sich auch Epoxidharze und darauf abgestimmte Härter als Reaktivmischungen einsetzen. Epoxy resins and matching hardener can be excellently used as reactive mixtures.
  • In besonders bevorzugten Ausführungsformen kann der Kern, bevor er mit dem Polymermaterial oder dem Polymervorläufer in Kontakt gebracht wird oder bei der nachstehend beschriebenen Ummantelung mit dem Fasermaterial, gekühlt werden, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von –20 °C bis 20 °C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur im Bereich von –20 °C bis 15 °C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von –20 °C bis 10 °C. In particularly preferred embodiments, the core can, before it is brought into contact with the polymer material or polymer precursor or in the below-described shell, with the fiber material to be cooled, in particular to a temperature ranging from -20 ° C to 20 ° C, especially preferably to a temperature in the range of -20 ° C to 15 ° C, in particular to a temperature ranging from -20 ° C to 10 ° C. Durch die Abkühlung wird gegebenenfalls eine signifikante Erhöhung der Härte des Porenfüllmaterials und somit der Festigkeit des Kerns insgesamt herbeigeführt. By cooling a significant increase in the hardness of the pore filling material and thus the strength of the core is given when the total induced. Es lassen sich somit grundsätzlich auch Porenfüllmaterialien einsetzen, die bei Temperaturen oberhalb 20 °C einen ungenügenden Beitrag zur Festigkeit des Kerns leisten. so it can basically also use Porenfüllmaterialien that make an inadequate contribution to the strength of the core at temperatures above 20 ° C.
  • Zur Herstellung von Faserverbundkörpern wird der Kern, bevor er in der Gussform angeordnet wird, bevorzugt mit einem Fasermaterial ummantelt. For the production of fiber composites, the core before it is placed in the mold, preferably covered with a fiber material. Bei den Fasern kann es sich beispielsweise um Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikasern, Aramidfasern, Borfasern, Stahlfasern, Naturfasern und Nylonfasern handeln. The fibers can be, glass fibers, carbon fibers, Keramikasern, aramid fibers, boron fibers, steel fibers, natural fibers and nylon fibers, for example. Die Fasern können um den Kern gewickelt oder geflochten werden. The fibers may be wrapped around the core or braided. Es ist aber auch möglich, zB Netze, Matten oder Vliese aus den Fasern auf der Oberfläche des Kerns anzuordnen. It is also possible to arrange, for example, nets, mats or webs of the fibers on the surface of the core.
  • In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Porenfüllmaterial verwendet, das einen Schmelz und/oder Siedepunkt aufweist, der über der Verarbeitungstemperatur des verwendeten Polymermaterials oder des Polymervorläufers liegt, bevorzugt mindestens 5 °C, besonders bevorzugt mindestens 20 °C, insbesondere mindestens 50 °C. In preferred embodiments of the method according to the invention a pore filler material is used, which has a melting and / or boiling point above the processing temperature of the polymer material used or the polymer precursor, preferably at least 5 ° C, more preferably at least 20 ° C, in particular at least 50 ° C , Umgekehrt ist es bevorzugt, dass das verwendete Polymermaterial oder der Polymervorläufer bei der Verarbeitung keine Temperaturen erreicht, bei der die genannten Temperaturdifferenzwerte überschritten werden. Conversely, it is preferred that the polymeric material used or the polymer precursor in the processing does not reach temperatures at which the temperature difference values ​​to be exceeded. Das Porenfüllmaterial und das Polymermaterial bzw. der Polymervorläufer werden also bevorzugt aufeinander abgestimmt. The pore filling material and the polymer material or polymer precursors are so matched to one another preferable. So liegt beispielsweise die Verarbeitungstemperatur einiger Epoxidharze im Bereich von 150 °C bis 180 °C. So is for example the processing temperature of some epoxy resins in the range of 150 ° C to 180 ° C. Das verwendete Porenfüllmaterial sollte dann idealerweise einen Schmelzpunkt von mindestens 190 °C aufweisen, bevorzugt von mindestens 200 °C, insbesondere von mindestens 230 °C. The pore filling material used should ideally will have a melting point of at least 190 ° C, preferably of at least 200 ° C, in particular of at least 230 ° C.
  • Wie bereits oben angesprochen, wird der Kern nach Erstarren und/oder Aushärten des Polymermaterials oder des Polymervorläufers mittels Wasser und/oder Erwärmung entfernt. As already mentioned above, the core after solidification and / or curing of the polymer material or polymer precursor by means of water and / or heating is removed. Sofern das Porenfüllmaterial wasserlöslich ist, kann der Kern ausschließlich mittels Wasser entfernt werden. Unless the pore filling material is water soluble, the core can be removed exclusively by means of water. Wenn das Porenfüllmaterial jedoch wasserabweisend ist, muss der Kern in einen wasserlöslichen Zustand überführt werden. However, when the pore filling material is water repellent, the core must be converted into a water-soluble state. Dies geschieht, wie oben bereits ausgeführt, indem das Porenfüllmaterial zum Schmelzen gebracht wird. This happens as already explained above, by the pore filling material is melted.
  • Grundsätzlich ist es natürlich aber auch möglich, den Kern durch mechanische Verfahren wie Rütteln, durch Ultraschall oder mittels eines Hochdruckwasserstrahls zu entfernen. Basically, it is of course also possible to remove the core by mechanical methods such as shaking, by ultrasound or by means of a high pressure water jet.
  • Bei Verwendung wasserabweisender Porenfüllmaterialien werden das Porenfüllmaterial und das Polymermaterial oder der Polymervorläufer bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass das Porenfüllmaterial eine Schmelztemperatur aufweist, die unter der Schmelz- oder Zersetzungstemperatur des aus dem Polymermaterial oder dem Polymervorläufer gebildeten Kunststoffs liegt, bevorzugt mindestens 5 °C, besonders bevorzugt mindestens 20 °C, insbesondere mindestens 50 °C. When using water-repellent Porenfüllmaterialien the pore filling material and the polymer material or polymer precursor preferably matched such that the pore filling material has a melting temperature which is below the melting or decomposition temperature of the plastic formed from the polymer material or polymer precursor, preferably at least 5 ° C, especially preferably at least 20 ° C, in particular at least 50 ° C.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sowie aus der Erfindung resultierende Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen. Further features of the invention and from the invention resulting advantages will become apparent from the following description of some preferred embodiments. Diese dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen. These are merely illustrative and better understanding of the invention and are in no way intended to be limiting.
  • I. Bereitstellung eines Poren aufweisenden Kerns aus einem partikulären Formgrundstoff und einem wasserlöslichen Binder I. providing a voided core of a particulate molding material and a water-soluble binder
  • A Mit Formstoffmischungen mit einem Binder basierend auf Wasserglas A With mold mixes with a binder based on water glass
  • Die folgenden Komponenten wurden zu einer Formstoffmischung verarbeitet: The following components were processed to a molding material mixture:
    • • 1,80 Gewichtsteile Alkaliwasserglas mit einem Modul SiO 2 :Na 2 O von ca. 2,4 • 1.80 parts by weight of alkali water-glass with a modulus SiO 2: Na 2 O of about 2.4
    • • 0,90 Gewichtsteile einer 50 %igen Lösung von Natrium-(3-(trihydroxysilyl)propyl)methylphosphonat (DOW CORNING Q1-6083 Antifreeze Additive) • 0.90 parts by weight of a 50% solution of sodium (3- (trihydroxysilyl) -propyl) methylphosphonate (DOW CORNING Q1-6083 Antifreeze additives)
    • • 1,00 Gewichtsteile amorphes, pyrogenes Siliziumdioxid • 1.00 parts by weight of amorphous fumed silicon dioxide
    • • 96,3 Gewichtsteile Quarzsand H32 • 96.3 parts by weight of quartz sand H32
  • Zur Herstellung der Formstoffmischung wurden der Quarzsand in einem Laborflügelmischer vorgelegt und unter Rühren das Wasserglas und das Methylphosphonat zugegeben. For the production of the molding mixture of silica sand were placed in a laboratory blade mixer and the water glass and the methylphosphonate added with stirring. Nachdem die Mischung für eine Minute gerührt worden war, wurde das amorphe Siliciumdioxid unter weiterem Rühren zugegeben. After the mixture for one minute, was stirred, the amorphous silica was added with further stirring.
  • Die Formstoffmischung wurde mittels Druckluft in ein Formwerkzeug eingebracht. The molding mixture was introduced by means of compressed air into a mold. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischung wurde Heissluft durch das Formwerkzeug geleitet. Hot air was passed through the mold to accelerate curing of the mixture. Das Formwerkzeug wurde geöffnet und der Kern wurde entnommen. The mold was opened and the core removed. Unmittelbar anschließend wurde der Kern getrocknet. Immediately thereafter, the core was dried.
  • B Mit Formstoffmischungen mit einem Binder basierend auf „in situ“ Wasserglas B with molding material mixtures with a binder based on "in situ" water glass
  • Die folgenden Komponenten wurden zu einer Formstoffmischung verarbeitet: The following components were processed to a molding material mixture:
    • • 1,00 Gewichtsteile kolloidales Kieselsol (Ludox HS 40, Grace Chemicals, Columbia, MD, USA) • 1.00 parts by weight of colloidal silica sol (Ludox HS 40, Grace Chemicals, Columbia, MD, USA)
    • • 0,40 Gewichtsteile NaOH (40 %ig) • 0.40 parts by weight of NaOH (40%)
    • • 0,60 Gewichtsteile amorphes Siliziumdioxid (Flugasche Pozzolan aus Montserrat) • 0.60 parts by weight of amorphous silica (fly ash pozzolan from Montserrat)
    • • 98,0 Gewichtsteile Quarzsand H32 • 98.0 parts by weight of quartz sand H32
  • Zur Herstellung der Formstoffmischung wurden der Quarzsand in einem Laborflügelmischer vorgelegt und unter Rühren das kolloidale Kieselsol sowie die Natronlauge und das amorphe Siliziumdioxid zugegeben. For the production of the molding mixture of silica sand were placed in a laboratory blade mixer and the colloidal silica and the sodium hydroxide solution and the amorphous silicon dioxide is added with stirring.
  • Die Formstoffmischung wurde mittels Druckluft in ein Formwerkzeug eingebracht. The molding mixture was introduced by means of compressed air into a mold. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischung wurde Heissluft durch das Formwerkzeug geleitet. Hot air was passed through the mold to accelerate curing of the mixture. Das Formwerkzeug wurde geöffnet und der Kern wurde entnommen. The mold was opened and the core removed. Unmittelbar anschließend wurde der Kern getrocknet. Immediately thereafter, the core was dried.
  • C Mit Formstoffmischungen mit einem Binder basierend auf Borat/Phosphat C with molding material mixtures with a binder based on borate / phosphate
  • Die folgenden Komponenten wurden zu einer Formstoffmischung verarbeitet: The following components were processed to a molding material mixture:
    • • 2,50 Gewichtsteile Di-Natriumoctaborat-Tetrahydrat (TIM-Borat der Firma Inkabor, PI Río Seco Arequipa – Perú) • 2.50 parts by weight of di-sodium octaborate tetrahydrate (TIM-borate company Inkabor, PI Río Seco Arequipa - Peru)
    • • 2,50 Gewichtsteile Natriumhydrogenphosphat • 2.50 parts by weight of sodium hydrogen phosphate
    • • 5,00 Wasser • 5.00 Water
    • • 90,0 Gewichtsteile Quarzsand H32 • 90.0 parts by weight of quartz sand H32
  • Zur Herstellung der Formstoffmischung wurden die Glaskugeln in einem Laborflügelmischer vorgelegt und unter Rühren das Di-Natriumoctaborat-Tetrahydrat sowie das Natriumhydrogenphosphat und das Wasser und die Natronlauge zugegeben. To produce the molding mixture of the glass beads were placed in a laboratory blade mixer and the di-sodium octaborate tetrahydrate, as well as the sodium hydrogen phosphate and water and the sodium hydroxide solution with stirring.
  • Die Formstoffmischung wurde mittels Druckluft in ein Formwerkzeug eingebracht. The molding mixture was introduced by means of compressed air into a mold. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischung wurde Heissluft durch das Formwerkzeug geleitet. Hot air was passed through the mold to accelerate curing of the mixture. Das Formwerkzeug wurde geöffnet und der Kern wurde entnommen. The mold was opened and the core removed. Unmittelbar anschließend wurde der Kern getrocknet. Immediately thereafter, the core was dried.
  • D Mit Formstoffmischungen mit einem Binder basierend auf Borat/Phosphat With D molding material mixtures with a binder based on borate / phosphate
  • Die folgenden Komponenten wurden zu einer Formstoffmischung verarbeitet: The following components were processed to a molding material mixture:
    • • 2,50 Gewichtsteile Di-Natriumtetraborat-Decahydrat • 2.50 parts by weight of disodium tetraborate decahydrate
    • • 2,50 Gewichtsteile Natriumhydrogenphosphat • 2.50 parts by weight of sodium hydrogen phosphate
    • • 5,00 Gewichtsteile Wasser • 5.00 parts by weight of water
    • • 90,0 Gewichtsteile Glaskugeln Quarzsand H32 • 90.0 parts by weight of glass beads silica sand H32
  • Zur Herstellung der Formstoffmischung wurden die Glaskugeln in einem Laborflügelmischer vorgelegt und unter Rühren das Borax sowie das Natriumhydrogenphosphat und das Wasser und die Natronlauge zugegeben. To produce the molding mixture of the glass beads were placed in a laboratory blade mixer and borax as well as the sodium hydrogen phosphate and water and the sodium hydroxide solution with stirring.
  • Die Formstoffmischung wurde mittels Druckluft in ein Formwerkzeug eingebracht. The molding mixture was introduced by means of compressed air into a mold. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischung wurde Heissluft durch das Formwerkzeug geleitet. Hot air was passed through the mold to accelerate curing of the mixture. Das Formwerkzeug wurde geöffnet und der Kern wurde entnommen. The mold was opened and the core removed. Unmittelbar anschließend wurde der Kern getrocknet. Immediately thereafter, the core was dried.
  • E Mit Formstoffmischungen mit einem Binder basierend auf Borat/Phosphat E With mold mixes with a binder based on borate / phosphate
  • Die folgenden Komponenten wurden zu einer Formstoffmischung verarbeitet: The following components were processed to a molding material mixture:
    • • 1,25 Gewichtsteile Di-Natriumoctaborat-Tetrahydrat • 1.25 parts by weight of di-sodium octaborate tetrahydrate
    • • 1,25 Gewichtsteile Natriumhydrogenphosphat • 1.25 parts by weight of sodium hydrogen phosphate
    • • 2,50 Gewichtsteile Wasser • 2.50 parts by weight of water
    • • 95,0 Gewichtsteile Glaskugeln (Silibeads der Firma Sigmund Lindner GmbH, 95485 Warmensteinach, Deutschland) • 95.0 parts by weight of glass beads (the company Sigmund Lindner GmbH, 95485 Warmensteinach SiLibeads, Germany)
  • Zur Herstellung der Formstoffmischung wurden die Glaskugeln in einem Laborflügelmischer vorgelegt und unter Rühren das Di-Natriumoctaborat-Tetrahydrat sowie das Natriumhydrogenphosphat und das Wasser und die Natronlauge zugegeben. To produce the molding mixture of the glass beads were placed in a laboratory blade mixer and the di-sodium octaborate tetrahydrate, as well as the sodium hydrogen phosphate and water and the sodium hydroxide solution with stirring.
  • Die Formstoffmischung wurde mittels Druckluft in ein Formwerkzeug eingebracht. The molding mixture was introduced by means of compressed air into a mold. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischung wurde Heissluft durch das Formwerkzeug geleitet. Hot air was passed through the mold to accelerate curing of the mixture. Das Formwerkzeug wurde geöffnet und der Kern wurde entnommen. The mold was opened and the core removed. Unmittelbar anschließend wurde der Kern getrocknet. Immediately thereafter, the core was dried.
  • II. Befüllen der Poren der gemäß I hergestellten Kerne mit einem Porenfüllmaterial II. Filling the pores of the cores according to I prepared with a pore filler
  • F Mit einer Schmelze aus zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen als Porenfüllmaterial F with a melt of two or more water-soluble salts thereof as the pore-filling material
  • Eine Mischung aus 40 Gew.-% NaNO 2 , 7 Gew.-% NaNO 3 und 53 Gew.-% KNO 3 wurde durch Erhitzen in eine homogene, niedrigviskose Schmelze überführt. A mixture of 40 wt .-% NaNO 2, 7 wt .-% NaNO 3 and 53 wt .-% KNO 3 was converted by heating into a homogeneous, low viscosity melt. In diese Schmelze wurden die gemäß I. hergestellten Kerne A–E eingetaucht, nachdem sie in einem Ofen auf eine Temperatur von 140 °C erwärmt wurden. In this melt the cores according to I. A-E prepared were immersed, after having been heated in an oven to a temperature of 140 ° C. Die Schmelze drang in die Poren der Kerne ein und verschloss diese. The melt penetrated into the pores of the cores and locked them. Nach dem Abkühlen wiesen die so behandelten Kerne eine im Wesentlichen porenfreie Oberfläche auf. After cooling, the thus treated cores were in a substantially non-porous surface.
  • G Mit einem synthetischen Wachs G with a synthetic wax
  • Ein synthetisches Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 90 °C wurde durch Erwärmen in einen flüssigen, niedrigviskosen Zustand überführt. A synthetic paraffin wax with a melting point of 90 ° C was converted by heating into a liquid, low-viscosity state. Die gemäß I. hergestellten Kerne A–E wurden in einer Vakuumkammer einem Unterdruck ausgesetzt. The cores according to I. A-E prepared were exposed in a vacuum chamber to a vacuum. In diese Kammer wurde das flüssige Paraffin eingespritzt. In this chamber the liquid paraffin was injected. Das Paraffin drang in die Poren der Kerne ein und verschloss diese. The paraffin penetrated into the pores of the cores and locked them. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur und anschließender Entnahme der Kerne aus der Vakuumkammer wiesen die behandelten Kerne eine im Wesentlichen porenfreie Oberfläche auf. After cooling to room temperature and subsequent removal of the cores from the vacuum chamber, the treated seeds exhibited a substantially non-porous surface.
  • III. III. Herstellen eines Kunststoffformteils mit einem innenliegenden Hohlraum Producing a plastic molded article with an internal cavity
  • Die gemäß F und G behandelten Kerne wurden in einer Gießform angeordnet, in welche nach dem Schließen der Form ein Polyamid mit einer Verarbeitungstemperatur von 85 °C eingespritzt wurde. The treated according F and G cores were arranged in a casting mold, in which a polyamide was injected at a processing temperature of 85 ° C, after closing the mold.
  • Nach dem Aushärten und Abkühlen des Polyamids wurde das Kunststoffformteil aus der Gießform entnommen. After curing and cooling of the polyamide, the plastic molded article was removed from the mold.
  • IV. Herstellen eines Faserverbundkörpers mit einem innenliegenden Hohlraum IV. Producing a fiber composite body with an internal cavity
  • Die gemäß F und G behandelten Kerne wurden mit Kohlenstofffasern umwickelt und in einer Gießform angeordnet, in welche nach dem Schließen der Form ein Polyamid mit einer Verarbeitungstemperatur von 85 °C eingespritzt wurde. The treated according F and G cores were wrapped with carbon fibers and arranged in a casting mold, in which a polyamide was injected at a processing temperature of 85 ° C, after closing the mold.
  • Nach dem Aushärten und Abkühlen des Polyamids wurde der Faserverbundkörper aus der Gießform entnommen. After curing and cooling, the polyamide of the fiber composite body was removed from the mold.
  • V. Entfernung der Kerne aus den gemäß III. V. removing the cores from the line III. und IV. hergestellten Kunststoffformteilen und Faserverbundkörpern and IV. produced plastic moldings and fiber composites
  • Zur Entfernung der Kerne wurden die hergestellten Kunststoffformteile und Faserverbundkörper mit auf 95 °C erwärmtem Wasser behandelt. To remove the nuclei, the plastic moldings and fiber composite bodies produced were treated with warmed to 95 ° C water. Sowohl die gemäß F als auch die gemäß G behandelten Kerne ließen sich problemlos entfernen. Both according to F and treated according to G cores could remove easily.
  • Bei den gemäß G behandelten Kernen schmolz das verwendete Paraffinwachs in Folge des Kontakts mit dem Wasser auf. In the treated according G cores the paraffin wax used in melted on a result of contact with the water. Das geschmolzene Paraffinwachs ließ sich anschließend problemlos abtrennen und wiederverwerten. The molten paraffin wax could be then easily tear off and recycled.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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    • DE 102007045659 A1 [0023] DE 102007045659 A1 [0023]

Claims (15)

  1. Zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienende Form aus einem partikulären Formgrundstoff und einem Binder, wobei • die Form Poren aufweist, • die Poren mit einem Porenfüllmaterial befüllt sind, • der Binder wasserlöslich ist und • das Porenfüllmaterial durch Temperaturerhöhung verflüssigbar und gegenüber dem Binder und/oder dem partikulären Formgrundstoff chemisch inert ist. serving for the production of fiber composites or castings of plastic mold, • the pores are filled with a pore filling material consists of a particulate molding material and a binder, • having the shape of pores, • the binder is water-soluble and • the pore filling material by increasing the temperature liquefiable and opposite the binder and / or is chemically inert to the particulate molding material.
  2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der partikuläre Formgrundstoff aus einer der folgenden Komponenten besteht oder mindestens eine der folgenden Komponenten enthält: • Partikel aus anorganischen, wasserunlöslichen Materialien, beispielsweise Sandpartikel, Glaspartikel, Partikel aus einer Keramik oder einer Glaskeramik, Partikel aus einer Glasfritte, silikatische Partikel wie Partikel aus Aluminiumsilikat, Partikel aus einem Metalloxid wie Aluminiumoxid, Partikel aus einem Metallnitrid, Partikel aus einem Titanat, Partikel aus einem Zirkonat, Partikel aus einem Aluminat, Partikel aus einem Carbid, beispielsweise Siliciumcarbid, Partikel aus einem Metall oder einer Metalllegierung, Graphitpartikel, Partikel aus wasserunlöslichen Salzen, • Partikel aus anorganischen, wasserlöslichen Materialien, beispielsweise Salzen aus der Gruppe mit Natriumchlorid (NaCl), Natriumnitrat (NaNO 3 ), Kaliumchlorid (KCl), Kaliumnitrat (KNO 3 ) und Natriumcarbonat (Na 2 CO 3 ) oder M Mold according to claim 1, characterized in that the particulate molding material consists of one of the following components or at least one of the following components: • particles of inorganic, water-insoluble materials, for example sand particles, glass particles, particles of a ceramic or a glass-ceramic particles from a glass frit, silicate particles, such as particles of aluminum silicate particles of a metal oxide such as alumina, particles of a metal nitride, particles of a titanate particles from a zirconate, particles of an aluminate, particles of a carbide such as silicon carbide, particles of a metal or metal alloy, graphite particles, particles of water-insoluble salts, • particles of inorganic, water-soluble materials, for example salts of the group with sodium chloride (NaCl), sodium nitrate (NaNO 3), potassium chloride (KCl), potassium nitrate (KNO 3) and sodium carbonate (Na 2 CO 3) or M ischungen aus diesen Salzen, • Partikel aus organischen, wasserunlöslichen Materialien, beispielsweise aus einem wasserunlöslichen Polymer wie Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan oder Polycarbonat, • Partikel aus organischen, wasserlöslichen Materialien, beispielsweise aus einem wasserlöslichen Polymer wie Polyvinylalkohol (PVA) oder einem Salz einer organischen Säure wie Natriumacetat, • Partikel aus einem anorganisch-organischen Verbundmaterial, beispielsweise einem Kunststoff, in den anorganische Partikel eingebettet sind. ischungen from these salts, • particles of organic, water-insoluble materials, for example of a water insoluble polymer such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyurethane, or polycarbonate, • particles of organic, water-soluble materials, for example of a water soluble polymer such as polyvinyl alcohol (PVA) or a salt an organic acid such as sodium acetate, • particles of an inorganic-organic composite material, for example a plastics material, are embedded in the inorganic particles.
  3. Form nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wasserlöslichen Binder um • einen wasserlöslichen anorganischen Binder, beispielsweise um einen auf Wasserglas oder auf Magnesiumsulfat oder auf Phosphat und/oder Borat basierenden Binder und/oder • um einen wasserlöslichen organischen Binder, beispielsweise auf Basis eines wasserlöslichen Polymers wie Polyvinylalkohol (PVA), handelt. The mold of claim 1 or claim 2, characterized in that it is the water-soluble binder to • a water-soluble inorganic binder, for example, a water-based glass or on magnesium sulfate or phosphate and / or borate binder and / or • the organic is a water-soluble binders, for example based on a water soluble polymer such as polyvinyl alcohol (PVA), is.
  4. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wasserlösliche Binder • ein auf Wasserglas basierender Binder mit einem Anteil an einem synthetischen oder natürlichen Siliziumdioxid und/oder • ein Phosphat, insbesondere ein Polyphosphat mit der allgemeinen Summenformel M n+2 P n O 3n+1 und der Struktur MO-[P(OM)(O)-O] n -M (M = einwertiges Metall) enthält, insbesondere Natrium-Hexametaphosphat ((NaPO 3 ) 6 ) und/oder • ein Borat, insbesondere Polyborat der allgemeinen Formel M n-2 B n O 2n-1 oder ein Metaborat der allgemeinen Formel (BO 2 ) n n– und/oder • Magnesiumsulfat ist. Mold according to one of the preceding claims, characterized in that the water-soluble binder • a water-based glass binder having a proportion of a synthetic or natural silica and / or • a phosphate, particularly a polyphosphate having the general empirical formula M n + 2 P n O 3n + 1 and the structure MO [P (OM) (O) -O] n includes M (M = monovalent metal), in particular sodium hexametaphosphate ((NaPO 3) 6) and / or • a borate, in particular polyborate of the general formula M n-2 B n O 2n-1 or a metaborate of the general formula (BO 2) n n- and / or • magnesium sulfate.
  5. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Porenfüllmaterial um • ein natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl, beispielsweise Paraffin oder Fettsäureester, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 °C bis 200 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 30 °C bis 200 °C, insbesondere von 30 °C bis 100 °C, oder • ein wasserlösliches, schmelzbares Polymer, beispielsweise Polyethylenglykol, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 30 °C bis 70 °C, oder • ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer, beispielsweise ein niedrigschmelzendes thermoplastisches Polyamid oder ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 100 °C, oder • ein Metall oder eine Metalllegierung, beispielsweise Bismut oder eine Bismutlegierung, insbesondere mit einem Schmel Mold according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the pore filling material by • a natural or synthetic wax, fat or oil, for example paraffin or fatty acid ester, in particular having a melting point in the range from 20 ° C to 200 ° C, more preferably having a melting point in the range from 30 ° C to 200 ° C, in particular from 30 ° C to 100 ° C, or • a water-soluble, fusible polymer, for example polyethylene glycol, in particular having a melting point in the range from 30 ° C to 70 ° C, or • a water-insoluble, meltable polymer such as a low-melting thermoplastic polyamide or an ethylene-vinyl acetate copolymer, in particular having a melting point in the range from 50 ° C to 150 ° C, particularly preferably having a melting point in the range from 50 ° C to 100 ° C, or • a metal or a metal alloy, for example bismuth or a bismuth alloy, in particular with a Schmel zpunkt im Bereich von 50 °C bis 150 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 °C bis 100 °C oder • ein wasserlösliches Salz oder eine Mischung aus zwei oder mehr wasserlöslichen Salzen, insbesondere mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 20 °C bis 500 °C, besonders bevorzugt mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 30 °C bis 380 °C, handelt. zpunkt in the range from 50 ° C to 150 ° C, particularly preferably having a melting point in the range from 50 ° C to 100 ° C, or • a water-soluble salt or a mixture of two or more water-soluble salts, in particular having a melting point in the range 20 ° C to 500 ° C, particularly preferably having a melting point in the range from 30 ° C to 380 ° C, is.
  6. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllmaterial • nicht wasserlöslich ist und einen Schmelzpunkt aufweist, der unter dem Schmelzpunkt des verwendeten partikulären Formgrundstoffs liegt, bevorzugt mindestens 20 °C, insbesondere mindestens 50 °C, oder • wasserlöslich ist. Mold according to one of the preceding claims, characterized in that the pore filling material • is not water soluble and has a melting point which is below the melting point of the particulate molding material used, preferably at least 20 ° C, in particular at least 50 ° C, or • is water soluble.
  7. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie (a) als partikulären Formgrundstoff ein organisches oder anorganisches, wasserunlösliches Material und als Binder einen wasserlöslichen anorganischen Binder und als Porenfüllmaterial ein wasserlösliches Polymer oder (b) als partikulären Formgrundstoff ein organisches oder anorganisches, wasserunlösliches Material und als Binder einen wasserlöslichen anorganischen Binder und als Porenfüllmaterial natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer oder ein Metall oder eine Metalllegierung oder (c) als partikulären Formgrundstoff ein organisches oder anorganisches, wasserunlösliches Material und als Binder einen wasserlöslichen organischen Binder und als Porenfüllmaterial natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserlösliches Polymer oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer oder ein Metall oder eine Metalllegierun Mold according to one of the preceding claims, characterized in that it (a) and particulate molding material an organic or inorganic, water-insoluble material and as binder a water-soluble inorganic binder, and as a pore filler a water-soluble polymer, or (b) a particulate form basic substance is an organic or inorganic, water-insoluble material and as binder a water-soluble inorganic binder, and as the pore-filling material natural or synthetic wax, fat or oil or a water insoluble, meltable polymer or a metal or a metal alloy, or (c) a particulate form basic substance is an organic or inorganic, water-insoluble material and as binder a water-soluble organic binder, and as the pore-filling material natural or synthetic wax, fat or oil or a water-soluble polymer or a water insoluble, meltable polymer or a metal or Metalllegierun g oder (d) als partikulären Formgrundstoff ein organisches oder anorganisches, wasserunlösliches Material und als Binder einen wasserlöslichen, organischen Binder und als Porenfüllmaterial ein natürliches oder synthetisches Wachs, Fett oder Öl oder ein wasserlösliches Polymer oder ein wasserunlösliches, schmelzbares Polymer aufweist. g or (d) as a particulate molding material an organic or inorganic, water-insoluble material and as binder a water-soluble organic binder, and as the pore-filling material is a natural or synthetic wax, fat or oil or a water-soluble polymer or a water insoluble, meltable polymer.
  8. Form nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie das Füllmaterial in einem Anteil von 1 bis 80 Vol.-%, bevorzugt zwischen 10 und 50 Vol.-%, enthält. Mold according to one of the preceding claims, characterized in that it contains the filling material in a proportion of 1 to 80 vol .-%, preferably between 10 and 50 vol .-%.
  9. Verfahren zur Herstellung einer zur Erzeugung von Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff dienenden Form, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei aus einem partikulären Formgrundstoff und einem wasserlöslichen Binder eine Poren aufweisende Form gefertigt wird, insbesondere durch 3D-Druck, und die Poren mit einem flüssigen Porenfüllmaterial, das sich gegenüber dem Binder und/oder dem Formgrundstoff chemisch inert verhält, befüllt werden. A method for producing a serving for the production of fiber composites or castings of plastic molding, in particular according to one of claims 1 to 8, wherein a voided mold is made of a particulate molding material and a water-soluble binder, in particular by 3D printing, and the pores with a liquid pore filler that is chemically inert to above the binder and / or the mold base material, are filled.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllmaterial in flüssiger Form bereitgestellt wird und drucklos oder mittels Druck oder Unterdruck in die Poren des Kerns gedrückt oder gesaugt wird. The method of claim 9, characterized in that the pore filling material is provided in liquid form and at atmospheric pressure or pressing or by means of pressure or vacuum into the pores of the core sucked.
  11. Verfahren zur Herstellung von Faserverbundkörpern oder von Formteilen aus Kunststoff, wobei eine Form gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird. A process for the production of fiber composites or moldings made of plastic, wherein a mold is used according to any one of claims 1 to. 8
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Form ein zur Erzeugung von Hohlräumen in Faserverbundkörpern oder Gussteilen aus Kunststoff geeigneter Kern verwendet wird und • der Kern in einer Gießform angeordnet wird, • in die Gießform ein flüssiges Polymermaterial oder ein flüssiger Polymervorläufer eingebracht wird und gegebenenfalls • nach Erstarren und/oder Aushärten des Polymermaterials oder des Polymervorläufers der Kern entfernt wird. A method according to claim 11, characterized in that a is used for the generation of voids in fiber composites or castings of plastics suitable core as form and • the core arranged in a casting mold, • the mold a liquid polymer material or a liquid polymer precursor is introduced and • optionally is removed after solidification and / or curing of the polymer material or polymer precursor of the core.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mit einem Fasermaterial ummantelt wird, bevor er in der Gießform angeordnet wird. A method according to claim 12, characterized in that the core is coated with a fibrous material before it is placed in the mold.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass • das Porenfüllmaterial einen Schmelz- und/oder Siedepunkt aufweist, der über der Verarbeitungstemperatur des verwendeten Polymermaterials oder des Polymervorläufers liegt, bevorzugt mindestens 5 °C, besonders bevorzugt mindestens 20 °C, insbesondere mindestens 50 °C darüber, und/oder dass • das Porenfüllmaterial und das Polymermaterial oder der Polymervorläufer derart aufeinander abgestimmt, dass das Porenfüllmaterial eine Schmelztemperatur aufweist, die unter der Schmelz- oder Zersetzungstemperatur des aus dem Polymermaterial oder dem Polymervorläufer gebildeten Kunststoffs liegt. A method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that • the pore filling material has a melting and / or boiling point above the processing temperature of the polymer material used or the polymer precursor, preferably at least 5 ° C, more preferably at least 20 ° C, in particular at least 50 ° C above, and / or that • matched to one another, the pore filling material and the polymer material or polymer precursor that the pore filling material has a melting temperature which is below the melting or decomposition temperature of the plastic formed from the polymer material or polymer precursor.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern nach Erstarren und/oder Aushärten des Polymermaterials oder des Polymervorläufers mittels Wasser und/oder Erwärmung entfernt wird. A method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that the core after solidification and / or curing of the polymer material or polymer precursor by means of water and / or heating is removed.
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