DE102020119013A1 - Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, entsprechende Form, Kern, Speiserelement oder Formstoffmischung sowie Vorrichtungen und Verwendungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, entsprechende Form, Kern, Speiserelement oder Formstoffmischung sowie Vorrichtungen und Verwendungen Download PDF

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, mit folgenden Schritten: (S1) Herstellen oder Bereitstellen eines Bindemittelsystems, das in drei räumlich voneinander getrennten Behältnissen als Komponenten umfasst eine Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas, und - eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, (S2) Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in vorbestimmten Mengenverhältnissen in einem oder mehreren Schritten, so dass eine Formstoffmischung resultiert, in der die Aluminationen und das partikuläre amorphe Siliciumdioxid ganz oder teilweise in das Wasserglas eingemischt sind, wobei die Schritte (S1) und (S2) in einer Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen durchgeführt werden. Beschrieben werden auch entsprechende Formstoffmischung sowie Vorrichtungen und Verwendungen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen. Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem entsprechende Formen, Kerne, Speiserelemente und Formstoffmischungen. Die vorliegende Erfindung betrifft überdies eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine entsprechende Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen als zweite Flüssigkomponente eines härtbaren Bindemittelsystems, zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines Formkörpers enthaltend einen durch das gehärtete Bindemittelsystem gebundenen Formgrundstoff. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen zur Herstellung eines Artikels gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Komponente umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, einer ersten Flüssigkomponente und einer zweiten Flüssigkomponente zur Herstellung eines Bindemittels. Jeweils ergeben sich Einzelheiten aus den beigefügten Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Das Gießen in einer verlorenen Form ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung endkonturnaher Bauteile. Nach dem Guss wird die Form zerstört, und das Gussstück wird entnommen. Verlorene Formen sind Gießformen und somit Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen des zukünftigen Gussstücks werden durch Kerne gebildet. Bei der Herstellung der Gießform wird mittels eines Modells des zu fertigenden Gussstücks der Hohlraum in den Formstoff geformt. Auf die zutreffenden Ausführungen in den Abschnitten [0001] bis [0005] des Dokuments DE 10 2017 107 531 A1 wird verwiesen.
  • Dokument DE 10 2012 020 509 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes SiO2 herstellbar durch thermische Zersetzung von ZrSiO4 zu ZrO2 und SiO2. Zudem offenbart DE 10 2012 020 509 A1 , dass die Formstoffmischung ein anorganisches Bindemittel, z. B. auf der Basis von Wasserglas, umfassen kann.
  • Dokument DE 10 2013 111 626 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen oder Kernen umfassend zumindest: einen feuerfesten Formgrundstoff, Wasserglas als Bindemittel, partikuläres amorphes Siliciumdioxid und eine oder mehrere pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen. Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Bor-Verbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Kerne verbessert.
  • Dokument DE 10 2013 106 276 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens: einen feuerfesten Formgrundstoff; und partikuläres amorphes SiO2 und Wasserglas als organisches Bindemittel mit einem molaren Verhältnis [SiO2]/[M2O] von 1,9 bis 2,60, vorzugsweise 1,95 bis 2,40 und besonders bevorzugt von 2 bis 2,30 Lithiumverbindungen, wobei das molare Verhältnis [Li2O]/[M2O] bzw. [Li2Oaktiv]/[M2O] in der Formstoffmischung von 0,030 bis 0,17, vorzugsweise 0,035 bis 0,16 und besonders bevorzugt von 0,040 bis 0,14 beträgt. Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Lithiumverbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Formkörper verbessert.
  • Dokument EP 1 802 409 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoffmischung ein Anteil eines teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids zugesetzt ist; in Abschnitt [0078] wird ausgeführt dass sich die Zugabe von Silan positiv auf die Festigkeiten auswirkt, vor allem hinsichtlich der Beständigkeit gegen hohe Luftfeuchtigkeit.
  • Dokument EP 2 209 572 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel, einen Anteil eines teilchenförmigen Metalloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid, wobei der Formstoffmischung ein Anteil zumindest eines Tensids zugesetzt ist. Gemäß Abschnitt [0153] des Dokuments EP 2 209 572 B1 lässt sich durch die Zugabe sowohl von amorphem Siliciumdioxid als auch von oberflächenaktiven Substanzen eine gleichzeitige Erhöhung der Heißfestigkeit und des Kerngewichts beobachten, wobei auch die Kaltfestigkeiten und die Feuchtestabilität vorteilhaft sind.
  • Dokument EP 2 104 580 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel; einen Anteil eines teilchenförmigen Metalloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid; wobei der Formstoffmischung ein Kohlenhydrat zugesetzt ist. Abschnitt [0112] des Dokuments EP 2 104 580 B1 offenbart, dass der Zusatz von Kohlenhydratverbindungen, insbesondere von Dextrin-Verbindungen überraschenderweise zur Verbesserung der Heißfestigkeit führt; zusätzlich wird eine verbesserte Lagerbeständigkeit der hergestellten Kerne angegeben.
  • Aus dem Stand der Technik sind somit bereits Formstoffmischungen auf Wasserglas-Basis bekannt. Auch ist bekannt, dass ausgehend von bestimmten Basisformulierungen durch den Zusatz von Additiven, insbesondere von lithium- oder borhaltigen Verbindungen, die Feuchtebeständigkeit (Feuchtestabilität) der damit hergestellten Formkörper verbessert werden kann.
  • Es besteht auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung ein genereller Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Formkörper (Gießformen, Kerne oder Speiserelemente) herstellbar sind, die eine gute Feuchtebeständigkeit aufweisen.
  • Bislang kommen bei der Herstellung von Formkörpern mit erhöhter Feuchtestabilität insbesondere Lithium-Verbindungen und Bor-Verbindungen zum Einsatz.
  • Der Einsatz von Lithium-Verbindungen wird auf dem Gebiet der Gießereiindustrie aufgrund der damit verbundenen hohen Kosten und der eingeschränkten Verfügbarkeit allerdings in vielen Fällen als problematisch empfunden. Der Einsatz von Lithium-Verbindungen in Formstoffmischungen führt zudem in vielen Fällen zu einer Verschlechterung der Gussoberflächen von Metallteilen, die beim Abguss von Formkörpern erhalten werden (im Vergleich zu einer ansonsten identischen Formstoffmischung bzw. einem ansonsten identischen Formkörper ohne Lithium-Verbindungen); dies äußert sich insbesondere in Penetrationen bzw. Sandanhaftungen.
  • Auch der Einsatz von borhaltigen Verbindungen in Formstoffmischungen wird auf dem Gebiet der Gießereiindustrie zunehmend als nachteilig betrachtet, da Borverbindungen (z.B. Borax) als reproduktionstoxisch eingestuft werden.
  • Daher besteht auf dem Gebiet der Gießereiindustrie insbesondere ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Formkörper (Gießformen, Kerne oder Speiserelemente) herstellbar sind, die eine gute Feuchtebeständigkeit aufweisen und deren Bestandteile keine oder allenfalls äußerst geringe Mengen an lithium- oder borhaltigen Verbindungen umfassen.
  • Zudem besteht auf dem Gebiet der Gießereiindustrie ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Formkörper (Gießformen, Kerne oder Speiserelemente) herstellbar sind, die eine noch vorteilhaftere Feuchtebeständigkeit aufweisen als die aus den bekannten Lithium-Verbindungen oder Bor-Verbindungen enthaltenden Formstoffmischungen hergestellten Formkörper (Gießformen, Kerne oder Speiserelemente).
  • Insbesondere besteht auf dem Gebiet der Gießereiindustrie ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Gießformen oder Kerne herstellbar sind, die gleichzeitig ein vorteilhaft hohes relatives Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) und eine vorteilhaft gute Feuchtebeständigkeit aufweisen.
  • Insbesondere besteht auf dem Gebiet der Gießereiindustrie auch ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Gießformen oder Kernen herstellbar sind, die gleichzeitig ein vorteilhaft hohes relatives Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) und eine vorteilhaft gute Feuchtebeständigkeit aufweisen und bei deren Abguss, insbesondere bei deren Abguss mit geschmolzenem Aluminium bzw. geschmolzenen Aluminiumlegierungen, eine hohe Oberflächenqualität der beim Abguss erhaltenen Metallteile resultiert.
  • Insbesondere besteht ein Bedarf an solchen Formstoffmischungen, die den vorgenannten Anforderungen ganz oder teilweise entsprechen und in der Gießerei ressourceneffizient hergestellt werden können.
  • Zudem besteht auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ein wachsender Bedarf an einem energieeffizienten und umweltschonenden Einsatz von Ressourcen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft:
    • - ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen,
    • - Formen, Kerne, Speiserelemente oder Formstoffmischungen zur Verwendung in der Gießerei,
    • - eine Vorrichtung in einer Gießerei zur Herstellung eines Artikels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen,
    • - die Verwendung einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • - die Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend gelöste Aluminationen als Flüssigkomponente eines härtbaren Bindemittelsystems zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines Formkörpers,
    • - die Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend gelöste Aluminationen zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, sowie
    • - die Verwendung einer Komponente umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, einer ersten Flüssigkomponente und einer zweiten Flüssigkomponente zur Herstellung eines Bindemittels.
  • Besondere Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einer dieser Kategorien beschrieben oder als bevorzugt bezeichnet werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch für die jeweils anderen Kategorien, und umgekehrt.
  • Sofern nicht anders angegeben, lassen sich bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung und ihrer verschiedenen Kategorien mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung und ihrer verschiedenen Kategorien kombinieren, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen. Kombinationen von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergeben jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß einem primären Aspekt der vorliegenden Erfindung, werden die vorstehend angegebenen Aufgaben- und Problemstellungen gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, mit folgenden Schritten:
    • (S1) Herstellen oder Bereitstellen eines Bindemittelsystems, das in drei räumlich voneinander getrennten Behältnissen als Komponenten umfasst:
      • - eine Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid,
      • - eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas,
      und
      • - eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen,
    • (S2) Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in vorbestimmten Mengenverhältnissen in einem oder mehreren Schritten, so dass eine Formstoffmischung resultiert, in der die Aluminationen und das partikuläre amorphe Siliciumdioxid ganz oder teilweise in das Wasserglas eingemischt sind,
    wobei die Schritte (S1) und (S2) in einer Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen durchgeführt werden.
  • Dokument DE 10 2012 020 509 A1 offenbart, dass Wassergläser auch mehrwertige Ionen enthalten können, wie z. B. Bor oder Aluminium; in diesem Zusammenhang wird auf das Dokument EP 2 305 603 A1 verwiesen.
  • Dokument DE 10 2013 106 276 A1 offenbart in Abschnitt [0052], dass Bindemittel auf Wasserglasbasis auch mehrwertige Ionen enthalten können, wie z. B. Bor oder Aluminium; in diesem Zusammenhang wird auf Dokument EP 2 305 603 A1 verwiesen. Dokument EP 2 305 603 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung klarer, bei 20 °C mindestens sechs Monate lagerstabiler, wässriger Lösungen von Silikaten (Wassergläsern).
  • Dokument WO 2018/185251 offenbart, eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas, die zudem auch ein oder mehr mehrwertige Kationen wie beispielsweise Aluminium enthalten kann.
  • Dokument EP 2 934 788 B9 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen und Kernen für die Metallverarbeitung.
  • Dokument US 5,743,953 offenbart ein heißhärtbares Bindemittelsystem für die Gießerei.
  • Dokument US 4,432,798 offenbart versteifte geformte Gegenstände aus Aggregat/Bindemittel-Zusammensetzungen.
  • Dokument EP 3 225 327 A1 offenbart eine Pulverzusammensetzung umfassend Natriumsilikat.
  • Dokument US 3,203,057 offenbart eine Zusammensetzung für die Produktion von Sandkernen für den Metallguss.
  • Der Fachartikel „GEOPOL®. The Innovated Environment Friendly Inorganic Binder System“ der Autoren M.Vykoukala, A. Buriana und M.Přerovskáa, Archives of Foundry Engineering, Volume 19, Issue 1/2019, 109-116 (2019), doi:10.24425/afe.2019.127103, offenbart ein anorganisches Bindemittelsystem (GEOPOL®) basierend auf Polysialaten.
  • Dokument DE 197 38 373 C2 offenbart eine Formmasse. Es verweist auf Dokument EP 0 763 506 A1 , aus dem eine Formmasse bekannt ist, die aus Blähglasgranulat besteht, dem als Bindemittel eines Wasserglasaluminiumhydroxid-Suspension beigemischt ist.
  • Dokument EP 2 921 243 A1 beschreibt ein wasserglashaltiges Bindemittel mit einem Anteil eines partikulären Metalloxids aus einer Liste umfassend Aluminiumoxid.
  • Dokument WO 2018/185251 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen, Kernen und daraus regenerierten Formgrundstoffen.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass der Einsatz von Aluminationen als Teil des Bindemittelsystems im erfindungsgemäßen Verfahren zu einer Verbesserung der Feuchtestabilität von Formen, Kernen und Speiserelementen führt. Ebenfalls überraschend resultiert zudem beim Abguss dieser Formen und Kerne, insbesondere beim Abguss dieser Formen und Kerne mit geschmolzenem Aluminium bzw. geschmolzenen aluminiumhaltigen Legierungen, eine besonders hochwertige Gussoberfläche der erhaltenen Bauteile bzw. Aluminiumbauteile.
  • Zudem wurde überraschend gefunden, dass der Einsatz von Aluminationen in Bindemittelsystemen zu einer Verbesserung der thermischen Stabilität damit hergestellter Artikel führt, vgl. insoweit die Beispiele weiter unten.
  • Ein im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetztes Bindemittelsystem besteht aus zumindest den drei genannten Komponenten (A), (B) und (C); in Schritt (S1) des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen diese drei Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in räumlich voneinander getrennten Behältern vor.
  • Die Begriffe „partikulär“ bzw. „teilchenförmig“ bezeichnen ein festes Pulver (einschließend Stäube) oder ein Granulat; vorzugsweise ein schüttfähiges und somit auch siebfähiges Pulver oder Granulat.
  • Als partikuläres amorphes Siliciumdioxid können sowohl synthetisch hergestellte als auch natürlich vorkommende Typen eingesetzt werden. Letztere sind z. B. aus DE 10 2007 045 649 bekannt, sie sind aber nicht bevorzugt, da sie häufig nicht unerhebliche kristalline Anteile enthalten und deshalb als karzinogen eingestuft sind.
  • Üblicherweise und in manchen Fällen bevorzugt umfasst das partikuläre amorphe Siliciumdioxid Partikel (Teilchen) in Form von Staub.
  • Vorzugsweise umfasst das partikuläre amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einem Median der Teilchengrößenverteilung von weniger als 20 µm, besonders bevorzugt Partikel mit einem Median der Teilchengrößenverteilung von 0,1 µm bis 5 µm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einem Median der Teilchengrößenverteilung im Bereich von 0,1 µm bis 1,5 µm, jeweils bestimmt mittels Laserstreuung wie in nachstehendem Beispiel 1 unter Bezugnahme auf Beispiel 2 beschrieben.
  • „Synthetisch hergestelltes“ partikuläres amorphes Siliciumdioxid bedeutet im vorliegenden Text, dass das amorphe Siliciumdioxid
    • - das Zielprodukt eines planmäßig durchgeführten chemischen Reaktionsprozesses zur technischen Synthese von amorphem Siliciumdioxid ist oder
    • - ein Beiprodukt eines planmäßig durchgeführten chemischen Reaktionsprozesses zur technischen Synthese eines Zielprodukts ist, welches kein amorphes Siliciumdioxid ist.
  • Sämtliche amorphen SiO2-Spezies, die in dem Fachartikel „Mikrosilica - ein Staub macht Karriere“ der Autoren B. Friede und P. Fidjestol, Nachr. Chem., 59: 956-958 (2011); doi:10.1002/nadc.201190068, offenbart werden, dort insbesondere in Abb. 4, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden; sämtliche dieser amorphen SiO2-Spezies werden, ebenso wie sämtliche SiO2-Spezies, die in den im vorliegenden Text angeführten Dokumenten angegeben werden, sind je nach den Erfordernissen des Einzelfalls bevorzugt.
  • Auch Mischungen der an den angegebenen Orten genannten Typen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid sind in vielen Fällen bevorzugt.
  • Der Begriff „Flüssigkomponente“ umfasst im Rahmen des vorliegenden Textes insbesondere Stoffe bzw. Stoffgemische, die bei 20°C und 1013,25 mbar fließfähig sind und eine flüssige Phase umfassen; neben Flüssigkeiten, einschließlich flüssigen Lösungen (gelöste Stoffe in einem flüssigen Lösungsmittel) umfasst der Begriff auch Suspensionen von partikulären Substanzen in einer flüssigen kontinuierlichen Phase.
  • Wasserglas liegt im erfindungsgemäßen Verfahren als gelöster Bestandteil einer Flüssigkomponente vor; es kann zum Beispiel durch Lösen von glasartigen Natrium- und Kaliumsilikaten in einem Autoklaven hergestellt werden oder aus Lithiumsilikaten im Hydrothermalverfahren. Wasserglas enthält (rechnerisch) Anteile von Siliciumdioxid und Alkalimetalloxid, deren Mengenverhältnis als Wasserglasmodul bezeichnet wird. Erfindungsgemäß kann Wasserglas eingesetzt werden, welches ein, zwei oder mehr der genannten Alkaliionen enthält und/oder ein oder zudem auch ein oder mehr mehrwertige Kationen wie beispielsweise Ionen des Aluminiums enthält. In vielen Fällen ist es bevorzugt, wenn das Wasserglas im Wesentlichen frei ist von Lithiumionen.
  • Eine Formstoffmischung im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst als einen von mehreren Bestandteilen einen Formgrundstoff. Der Formgrundstoff ist bevorzugt ein feuerfester Formgrundstoff. Als „feuerfest“ werden im vorliegenden Text im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die zumindest kurzzeitig der Temperaturbelastung beim Abguss bzw. bei der Erstarrung einer Eisenschmelze, meist Gusseisen, widerstehen können. Als Formgrundstoff geeignet sind natürliche sowie künstliche Formgrundstoffe, beispielsweise Quarz-, Zirkon- oder Chromerzsand, Olivin, Vermiculit, Bauxit oder Schamotte.
  • Das „Kontaktieren“ von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems beginnt, sobald der Formgrundstoff (D) mit der ersten der anderen Komponenten in Kontakt gebracht wird und endet, wenn eine Formstoffmischung mit den genannten Bestandteilen bzw. Inhaltsstoffen vorliegt.
  • Dass beim Kontaktieren „Inhaltsstoffe“ sämtlicher der besagten Komponenten des Bindemittelsystems eingesetzt werden können, bedeutet, dass jeweils nicht die Komponente (A), die erste Flüssigkomponente (B) oder die zweite Flüssigkomponente (C) als vollständige Komponenten, das heißt, so wie sie in den drei räumlich voneinander getrennten Behältnissen vorliegen, in Schritt (S2) eingesetzt werden müssen, sondern dass es genügt, jeweils nur ausgewählte Inhaltsstoffe der jeweils in den räumlich getrennten Behältnissen vorliegenden Komponenten in Schritt (S2) einzusetzen; dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn zwischen den Schritten (S1) und (S2) eine Aufbereitung der genannten Komponenten stattfindet. Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls entscheidet der Fachmann, ob Komponenten (A), (B) und/oder (C) vollständig eingesetzt werden bzw. welche der Inhaltsstoffe der besagten Komponenten des Bindemittelsystems zum Einsatz kommen. Der Fachmann wird in üblicher Weise anhand einfacher Versuche geeignete Mischungsverhältnisse identifizieren. Geeignete Mischungsverhältnisse ergeben sich auch aus den Beispielen und den nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Herstellung von für den Metallguss üblichen Formkörpern, also beispielsweise für die Herstellung von Kernen, Speiserelementen und Formen (Gießformen). Die in Schritt (S2) resultierende Formstoffmischung ist dabei ein Zwischenprodukt, aus dem Formen und/oder Kerne und/oder Speiserelemente als Endprodukte hergestellt werden. Besonders vorteilhaft können dabei auch Formkörper hergestellt werden, die sehr dünnwandige Abschnitte umfassen. Die im erfindungsgemäßen Verfahren als Endprodukte (aus den in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischungen) herstellbaren Formen, Kerne und Speiserelemente weisen eine besonders gute Feuchtebeständigkeit auf.
  • Diese gute Feuchtebeständigkeit der Formen, Kerne und Speiserelemente, die bei Einsatz entsprechender Formstoffmischungen erreicht wird, wird auch bei vollständigem Verzicht auf den Einsatz von Bor-Verbindungen (wie z. B. offenbart in DE 10 2013 111 626 ) und Lithium-Verbindungen (wie z. B. offenbart in DE 10 2013 106 276 ) erreicht.
  • Die Bestimmung der Feuchtebeständigkeit wird in den beigefügten Beispielen exemplarisch beschrieben.
  • In manchen Fällen ist es jedoch bevorzugt, wenn auch Lithium-Verbindungen und/oder Bor-Verbindungen in der in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischung enthalten sind. Die positive Wirkung von Lithium-Verbindungen in Formstoffmischungen auf die Feuchtebeständigkeit von daraus hergestellten Formen, Kernen oder Speiserelementen, wie sie in DE 10 2013 106 276 beschrieben ist, bzw. die positive Wirkung von Bor-Verbindungen auf die Feuchtebeständigkeit von Formkörpern, wie in DE 10 2013 111 626 beschrieben, werden im erfindungsgemäßen Verfahren in solchen Fällen verstärkt.
  • In vielen Fällen ist es jedoch aus den vorstehend genannten Gründen bevorzugt, gänzlich auf den Einsatz von Lithium-Verbindungen und/oder Bor-Verbindungen zu verzichten; auch so ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vorteilhaft hohe Feuchtebeständigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Formen Kerne und Speiserelemente zu erreichen, ohne die bekannten Nachteile, die aus einer Verwendung von Lithium-Verbindungen und/oder Bor-Verbindungen resultieren.
  • Im Bereich der Gießereiindustrie ist allgemein bekannt, dass Prozessparameter bei der Herstellung eines Formkörpers (Form- und/oder Kern und/oder Speiserelement) einen signifikanten Einfluss auf die Feuchtestabilität der hergestellten Formkörper haben. Beispielsweise führt eine Erhöhung der Kernkastentemperatur regelmäßig zu höheren Feuchtestabilitäten der hergestellten Formkörper; der Fachmann berücksichtigt dies bei der Wahl der Prozessparameter.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren wird mit den vorstehend genannten Vorteilen überall dort durchgeführt, wo der Fachmann die aus dem Stand der Technik bekannten wasserglasbasierten Bindemittelsysteme einsetzen würde. Geeignete Einsatzgebiete betreffen sowohl Anwendungen für den Aluminiumguss als auch für den Eisen-, Stahl- oder Messingguss.
  • Die als Zwischenprodukt im erfindungsgemäßen Verfahren resultierenden Formstoffmischungen werden auch zur Herstellung wasserglasgebundener Speiser verwendet.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Formen und Kerne erhalten, die eine für viele Anwendungen besonders positive Eigenschaftskombination von vergleichsweise hoher Feuchtebeständigkeit (Feuchtestabilität) und vergleichsweise hohem relativem Formkörpergewicht (Masse bezogen auf das Volumen eines gegebenen Körpers; bei Kernen spricht man vom Kerngewicht) aufweisen.
  • Insbesondere wird eine auf dem Gebiet der Gießereiindustrie besonders bevorzugte Kombination aus Feuchtebeständigkeit, Kerngewicht und Biegefestigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren als Endprodukte (aus den in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischungen) herstellbaren Formen und Kerne erreicht.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei in Schritt (S2) das Kontaktieren von Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in vorbestimmten Mengenverhältnissen in einem oder mehreren Schritten so durchgeführt wird, dass
    • - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) und/oder
    • - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder
    • - nach Trennen, vorzugsweise Filtrieren, der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) ausgewählte Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder
    • - nach Trennen, vorzugsweise Filtrieren, der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C) ausgewählte Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (C) beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzt wird bzw. werden.
  • Unter einer Menge einer Komponente ((A), (B), oder (C)) wird im Rahmen des vorliegenden Textes eine quantifizierbare (z.B. in Bezug auf Masse oder Volumen) Menge der jeweiligen Komponente (in ihrem jeweiligen Behältnis) verstanden, in der die Stoffmengenverhältnisse sämtlicher chemischen Inhaltsstoffe zueinander den Stoffmengenverhältnissen dieser Inhaltsstoffe zueinander in der Gesamtkomponente entsprechen. Typischerweise wird eine Menge einer Komponente bzw. Flüssigkomponente eingesetzt, wenn zwischen dem Herstellen oder Bereitstellen des Bindemittelsystems in Schritt (S1) und dem Kontaktieren der Komponente bzw. Flüssigkomponente mit einem Formgrundstoff in Schritt (S2) kein Trennverfahren durchgeführt wird, insbesondere also auch keine Filtration.
  • Dass beim Kontaktieren in Schritt (S2)
    • - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) bzw.
    • - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C)
    eingesetzt wird bzw. werden, bedeutet, dass in Schritt (S2) nicht allgemein Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (B) bzw. der zweiten Flüssigkomponente (C) eingesetzt werden, sondern spezifisch Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) bzw. Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) jeweils so, wie sie in Schritt (S1) jeweils in einem separaten (räumlich von den anderen Behältnissen getrennten) Behältnis als Teil des Bindemittelsystems vorliegen bzw. resultieren.
  • Bevorzugt werden beide Komponenten (die erste Flüssigkomponente (B) und die zweite Flüssigkomponente (C)) in Schritt (S2) so eingesetzt, wie sie in Schritt (S1) als Teil des Bindemittelsystems vorliegen bzw. resultieren; so kann das Verfahren in der Gießerei besonders effizient, ressourcenschonend und besonders umweltverträglich durchgeführt werden.
  • In manchen Fällen ist es allerdings bevorzugt, von der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder von der zweiten Flüssigkomponente (C) nur ausgewählte Inhaltsstoffe beim Kontaktieren in Schritt (S2) einzusetzen. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die jeweilige Flüssigkomponente, wie sie in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegt, einem Trennverfahren unterzogen wird und nicht sämtliche Produkte des Trennverfahrens in Schritt (S2) eingesetzt werden. Bevorzugt ist das Trennverfahren ein Filtrieren, wobei dann wiederum besonders bevorzugt das Filtrat beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzt wird; je nach den Erfordernissen des Einzelfalls betrachtet der Fachmann aber auch andere Trennverfahren als bevorzugt.
  • In vielen Fällen, insbesondere wenn ein schichtweiser Aufbau von Form und/oder Kern erfolgt, wird so eine besonders bevorzugt gute Kombination aus bevorzugt guter Feuchtebeständigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Formen und Kerne und einer besonders vorteilhaften Oberflächenqualität der beim Abguss dieser Formen und Kerne erhaltenen Metallgusstücke erzielt.
  • In vielen Fällen ist es bevorzugt, in Schritt (S2) eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) oder eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C) einzusetzen und von der jeweils anderen Komponente nur ausgewählte Inhaltsstoffe (nicht aber die vollständige Komponente wie in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegend).
  • Dass die besagten Komponenten des Bindemittelsystems beim Kontaktieren in Schritt (S2) in vorbestimmten Mengenverhältnissen eingesetzt werden, bedeutet, dass von den einzelnen Komponenten bzw. von den Inhaltsstoffen jeweils (z.B. gemäß einer Rezeptur) vordefinierte Massen bzw. Volumina bzw. Stoffmengen eingesetzt werden.
  • Dass in Schritt (S2) der Formgrundstoff in einem oder mehreren Schritten mit den besagten Komponenten des Bindemittelsystems kontaktiert wird, bedeutet insbesondere, dass der Formgrundstoff (D) entweder gleichzeitig oder ungleichzeitig mit Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponenten (A), (B) und (C) kontaktiert wird, wobei die Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponenten (A), (B) und (C) räumlich getrennt oder nicht räumlich getrennt in einer von den Bedürfnissen des Einzelfalls abhängigen Reihenfolge, z.B. einzeln, gemeinsam oder gemeinsam vorgemischt mit dem Formgrundstoff (D) kontaktiert werden.
  • In vielen Fällen, vorzugsweise in Verbindung mit einem schichtweisen Aufbau von Formkörpern, ist es bevorzugt, wenn zunächst der Formgrundstoff mit der Komponente (A) kontaktiert wird und erst danach, und dabei gleichzeitig oder nacheinander, mit Inhaltsstoffen oder Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C).
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise in Verbindung mit einem schichtweisen Aufbau von Formkörpern (Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen), wird zunächst der Formgrundstoff mit der Komponente (A) kontaktiert; Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) werden gemischt die resultierende Mischung filtriert; die als Filtrat resultierende Mischung aus Inhaltsstoffen der Flüssigkomponenten (B) und (C) wird mit dem bereits mit Komponente (A) kontaktierten Formgrundstoff kontaktiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise in Verbindung mit einem schichtweisen Aufbau von Formkörpern, wird zunächst der Formgrundstoff mit der Komponente (A) kontaktiert; Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) werden getrennt voneinander jeweils filtriert, so dass Inhaltsstoffe der Flüssigkomponenten (B) und (C) jeweils als Filtrat resultieren; in einem weiteren Schritt werden die Filtrate der Flüssigkomponenten (B) und (C) vereinigt und die resultierende Mischung in einem weiteren Schritt mit dem bereits mit Komponente (A) kontaktierten Formgrundstoff kontaktiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise in Verbindung mit einem schichtweisen Aufbau von Formkörpern, wird zunächst der Formgrundstoff mit der Komponente (A) kontaktiert; Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) werden getrennt voneinander jeweils filtriert, so dass jeweils Inhaltsstoffe der Flüssigkomponenten (B) und (C) als Filtrat resultieren; in einem weiteren Schritt werden die jeweiligen Filtrate der Flüssigkomponenten (B) und (C) räumlich und/oder zeitlich getrennt voneinander mit dem bereits mit Komponente (A) kontaktierten Formgrundstoff kontaktiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vorzugsweise in Verbindung mit einem schichtweisen Aufbau von Formkörpern, wird zunächst der Formgrundstoff in beliebiger Reihenfolge mit der Komponente (A) und der Flüssigkomponente (C) kontaktiert; eine Menge der Flüssigkomponente (B) wird filtriert, so dass Inhaltsstoffe der Flüssigkomponente (B) als Filtrat resultieren; diese Inhaltsstoffe aus Flüssigkomponente (B) werden in einem weiteren Schritt mit dem bereits mit Komponente (A) und Flüssigkomponente (C) kontaktierten Formgrundstoff kontaktiert.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei Inhaltsstoffe oder Mengen der in Schritt (S1) jeweils als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) und zweiten Flüssigkomponente (C) in Schritt (S2)
    • - zunächst in einem vorbestimmten Verhältnis vermischt werden, so dass eine Mischung resultiert umfassend Wasserglas und Aluminationen in vorbestimmten Anteilen, und dann der Formgrundstoff (D) mit dieser Mischung kontaktiert wird, wobei vorzugsweise
      1. (a) zwischen dem Vermischen der Mengen oder Inhaltsstoffe der besagten Flüssigkomponenten und dem Kontaktieren des Formgrundstoffs mit der resultierenden Mischung ein Zeitraum von nicht mehr als 24 Stunden liegt, bevorzugt ein Zeitraum von nicht mehr als 12 Stunden, besonders bevorzugt 4 Stunden, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 1 Stunde und/oder
      2. (b) der Formgrundstoff mit der resultierenden Mischung der Mengen oder Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente(C) kontaktiert wird, vorzugsweise vermischt wird, bevor sich Feststoff in der resultierenden Mischung bildet, oder
    • - nicht vermischt werden, bevor der Formgrundstoff (D) (i) vollständig gleichzeitig, (ii) teilweise gleichzeitig oder (iii) in beliebiger Reihenfolge nacheinander mit Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) kontaktiert wird.
  • Die aus dem Vermischen in einem vorbestimmten Verhältnis von
    • - Mengen der in Schritt (S1) jeweils als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) und zweiten Flüssigkomponente (C) bzw.
    • - von Inhaltsstoffen oder Mengen der in Schritt (S2) eingesetzten ersten Flüssigkomponente (B) und zweiten Flüssigkomponente (C)
    resultierende Mischung umfassend Wasserglas und Aluminationen ist vorzugsweise nicht bei 20 °C mindestens 6 Monate lagerstabil, besonders vorzugsweise nicht bei 20°C mindestens 2 Monate lagerstabil, und sollte deshalb nach ihrer Herstellung eilig verbraucht werden.
  • Dass die Mischungen nicht bei 20°C für die angegebenen Zeiträume lagerstabil sind, bedeutet, dass sie nicht bis zum Ende des angegebenen Zeitraums klar bleiben und dass es vor dem Ende des angegebenen Zeitraums zu einem Vergelen bzw. zu Ausfällungen kommen kann.
  • Bei einem Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren in den angegebenen Zeiträumen werden die oben dargelegten positiven Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Verfahrensprodukte erreicht, ohne dass die geringe Lagerstabilität der besagten Mischung problematisch ist. Das Kontaktieren in Schritt (S2) wird bewirkt, bevor Instabilitäten oder das Ausfallen inakzeptabler Mengen an Feststoffen die Mischung für einen Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren ungeeignet machen.
  • Dem Fachmann sind Methoden bekannt, um die Bildung von Feststoffen in einer Lösung zu detektieren; er untersucht z.B. die Lichtstreuung in der Mischung bzw. detektiert die Trübung der Mischung. Wenn Feststoff in besonderem Maße ausfällt, ist dies auch z.B. mit bloßem Auge an der (veränderten) Trübung oder an der Ausbildung eines Bodensatzes zu erkennen; bei einer Gelbildung ist zudem eine deutliche Veränderung der Viskosität wahrzunehmen, bzw. zu messen. Entsprechende Messmethoden sind dem Fachmann bekannt.
  • In vielen Fällen ist es bevorzugt, wenn Inhaltsstoffe oder Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) nicht miteinander vermischt werden, bevor sie mit dem Formgrundstoff (D) kontaktiert werden; in diesen Fällen ist es also ausgeschlossen, dass zunächst Inhaltsstoffe oder Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) miteinander vermischt werden und erst danach die resultierende Mischung mit dem Formgrundstoff (D) kontaktiert wird.
  • „Vollständig gleichzeitig“ bedeutet, dass die Zeiträume des Kontaktierens für (B) und (C) identisch sind, das heißt sie haben den gleichen Anfang und das gleiche Ende. „Teilweise gleichzeitig“ bedeutet, dass die Zeiträume des Kontaktierens für (B) und (C) überlappen. Beispielsweise können Dosiereinrichtungen (z.B. je eine für Flüssigkomponente (B) und (C)) (i) gleichzeitig öffnen und gleichzeitig schließen (d.h. es wird vollständig gleichzeitig kontaktiert). Es kann (ii) zuerst die erste Dosiervorrichtung geöffnet werden und die zweite wird danach geöffnet, jedoch bevor die erste geschlossen wird (d.h. es wird teilweise gleichzeitig kontaktiert). Schließlich kann (iii) erst eine Dosiervorrichtung geöffnet und geschlossen werden und erst danach die zweite (d.h. es wird in beliebiger Reihenfolge nacheinander kontaktiert).
  • Das Durchführen des Verfahrens in der hier beschriebenen Weise führt in besonderem Maße zu einer hohen Feuchtebeständigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Formen, Kerne und Speiserelemente und dabei zu einer besonders vorteilhaften Oberflächenqualität der beim Abguss dieser Formen und Kerne (insbesondere beim Abguss mit Aluminium bzw. beim Abguss mit aluminiumhaltigen Legierungen) erhaltenen Metallstücke.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei in Schritt (S2) Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) mit individuell vorbestimmter Dosierrate und/oder Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) mit individuell vorbestimmter Dosierrate
    • (i) zum Formgrundstoff (D) und/oder
    • (ii) zu Inhaltsstoffen oder Mengen einer anderen Komponente des Bindemittelsystems gegeben werden, bevorzugt automatisiert und/oder mittels einer oder mehrerer Dosiereinrichtungen.
  • In vielen Fällen ist es bevorzugt, Inhaltsstoffe oder Mengen der Flüssigkomponenten (B) und (C) mit individuell vorbestimmter Dosierrate zum Formgrundstoff (D) hinzuzugeben.
  • Das Dosieren mit einer individuell vorbestimmten Dosierrate ermöglicht ein besonders ressourcenschonendes Verfahren. Es ist in vielen Fällen bevorzugt, dass das Dosieren mit individuell bestimmter Dosierrate nur für ausgewählte der hinzudosierten Inhaltsstoffe oder Mengen automatisiert erfolgt. In manchen Fällen ist es jedoch bevorzugt, dass das Dosieren mit individuell bestimmter Dosierrate für sämtliche der hinzudosierten Inhaltsstoffe oder Mengen automatisiert erfolgt. Bevorzugt erfolgt das automatisierte Dosieren mit individuell vorbestimmter Dosierrate mittels einer oder mehrerer Dosiereinrichtungen.
  • Die vorstehend im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile und Effekte kommen hierbei in besonders reproduzierbarem Maße zum Tragen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei die Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen umfasst:
    • - eine oder mehrere Dosiereinrichtungen zum Dosieren von Inhaltstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder von Inhaltstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder von Inhaltstoffen oder Mengen der Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und/oder des Formgrundstoffs (D) sowie
    • - eine Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die eine Dosiereinrichtung bzw. die mehreren Dosiereinrichtungen, vorzugsweise eine mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen zumindest vier Dosiereinrichtungen; jeweils eine für Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und für Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und für Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A) und für den Formgrundstoff (D).
  • In einer in manchen Fällen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen eine gemeinsame Dosiereinrichtung für Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und von Inhaltsstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C).
  • In einer in manchen Fällen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen zwei Dosiereinrichtungen, jeweils eine gemeinsame Dosiereinrichtung für (i) Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und von Inhaltsstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und für (ii) Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A) und des Formgrundstoffs (D).
  • Jeweils wird diese Dosiereinrichtung bzw. werden diese Dosiereinrichtungen vorzugsweise durch eine Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung gesteuert oder geregelt; besonders bevorzugt ist diese Dosiereinrichtung bzw. sind diese Dosiereinrichtungen dabei von einer mikroprozessorgestützten Steuereinrichtung bzw. Regeleinrichtung gesteuert bzw. geregelt; dabei ist es ganz besonders bevorzugt, wenn eine gemeinsame Steuereinrichtung bzw. Regeleinrichtung die Dosierung mittels individuell vorbestimmter Dosierraten für Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und für Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und für Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A) und des Formgrundstoffs (D) steuert bzw. regelt.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen zweiten Flüssigkomponente (C) umfasst:
    • - 15 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 22 -27 Gew.-% Siliciumdioxid,
    • - 8 bis 17 Gew.-% Alkalimetalloxid, bevorzugt 10 bis 17 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 16 Gew.-%,
    • - Aluminationen, berechnet als Al2O3, in einer Menge bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, besonders vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-% wobei die Gewichtsprozentangaben bezogen sind auf die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C).
  • Ein Nachweis von Na, Li und K erfolgt z.B. über Inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES).
  • Bei den angegebenen Gehalten an Siliciumdioxid bzw. Alkalimetalloxid werden die vorstehend diskutierten Effekte und Vorteile in besonders gutem Maße erreicht.
  • In den bevorzugten Konzentrationsbereichen wird regelmäßig eine auf dem Gebiet der Gießereiindustrie besonders bevorzugte Feuchtebeständigkeit von Formen, Kernen und Speiserelementen erreicht; insbesondere wird eine auf dem Gebiet der Gießereiindustrie besonders bevorzugte Kombination aus Feuchtebeständigkeit, Kerngewicht und Biegefestigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren als Endprodukte (aus den in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischungen) herstellbaren Formen und Kerne erreicht.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei in der Gesamtmasse der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) das (analog zur Vorgehensweise bei der Berechnung des Wasserglasmoduls bestimmte) Massenverhältnis von Alkalimetalloxid zu Al2O3 im Bereich von 35:1 bis 3:1 liegt, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 5:1 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 15:1 bis 7:1.
  • Bei den angegebenen Verhältnissen von Alkalimetalloxid zu Al2O3 werden die vorstehend beschriebenen Effekte und Vorteile in besonderem Maße erreicht; insbesondere besitzt das Bindemittelsystem bei diesen Massenverhältnissen besonders vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich seiner Verarbeitung in der Gießereiindustrie.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei in Schritt (S2) die Temperatur der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) zu Beginn des Kontaktierens oder Mischens jeweils in einem Bereich von 5 bis 35 °C liegt.
  • Dies gilt insbesondere beim schichtweisen Aufbau von Formen, Kernen und Speiserelementen.
  • Vorzugsweise besitzen die eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und die eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) zu Beginn des Kontaktierens oder Mischens jeweils die in der Gießerei herrschende Umgebungstemperatur.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei in der Gesamtmasse der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) das (analog zur Vorgehensweise bei der Bestimmung des Wasserglasmoduls bestimmte) Massenverhältnis von Al2O3 zu SiO2 größer ist als 1:70, bevorzugt größer als 1:69, besonders bevorzugt größer als 1:64.
  • In vielen Fällen ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn es sich bei einer Mischung der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) nicht um eine klare Lösung handelt.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei in Schritt (S2) Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, mit dem Formgrundstoff und mit Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) kontaktiert werden, wobei
    • - die in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems eingesetzte Komponente (A)
      • (i) teilchenförmig ist, vorzugsweise ein Pulver oder ein Granulat, oder
      • (ii) eine Suspension von partikulärem amorphen Siliciumdioxid ist und/oder
    • - die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, (i) in Form eines Pulvers oder Granulats, vorzugsweise in Form eines Pulvers, oder (ii) als Suspension eingesetzt werden und/oder (vorzugsweise „und“)
    • - das partikuläre amorphe Siliciumdioxid der Komponente (A) als Inhaltsstoff in Schritt (S2) eingesetzt wird und vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
      • - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
      • - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO4;
      • - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
      • - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze
      • - pyrogene Kieselsäure, vorzugsweise herstellbar durch Pyrolyse von Siliciumtetrachlorid; und
      • - Mischungen davon und/oder
    • - die Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, zusätzlich ein, zwei, drei oder mehr weitere Inhaltsstoffe umfasst, die in Schritt (S2) mit eingesetzt werden und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
      • - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silicium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, vorzugsweise Tricalciumphosphat, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen
        • - wasserlösliche Materialien,
        • - Alkalihydroxide,
        • - Tenside,
        • - Filmbildner,
    • - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und
      • - Kohlenhydrate.
  • Bevorzugt werden die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, (i) in Form eines Pulvers oder Granulats, vorzugsweise in Form eines Pulvers, oder (ii) als Suspension eingesetzt.
  • In manchen Fällen ist es bevorzugt, dass weder eine der Komponenten des Bindemittelsystems noch die Formstoffmischung partikuläres amorphes Siliciumdioxid enthalten, das durch thermische Zersetzung von ZrSiO4 zu ZrO2 aus ZrSiO4 hergestellt ist.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Anteil an Siliciumdioxid in der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, vorzugsweise der Anteil des partikulären amorphen Siliciumdioxids in der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, mindestens 25 Gew.-% beträgt, bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid.
  • Je nach Herkunft oder Herstellungsverfahren enthält natürliches und/oder synthetisches amorphes Siliciumdioxid bis zu 50 Gew.-% Nebenbestandteile, d.h. kristallines Siliciumdioxid und/oder Stoffe, die nicht Siliciumdioxid sind. Der Begriff „partikuläres amorphes Siliciumdioxid“ umfasst daher stets auch Nebenbestandteile, die im partikulären amorphen Siliciumdioxid vorhandenen sind. Insbesondere ist mit diesen Anteilen an partikulärem amorphen Siliciumdioxid eine für viele Fälle vorteilhafte Kombination aus bevorzugt hoher Feuchtestabilität und bevorzugt hohem Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) zu erzielen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegende erste Flüssigkomponente (B) und/oder zweite Flüssigkomponente (C) ohne weitere Aufbereitung aus dem jeweiligen Behältnis heraus in Schritt (S2) eingesetzt wird bzw. werden.
  • Dass die in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegende erste Flüssigkomponente (B) und/oder zweite Flüssigkomponente (C) ohne weitere Aufbereitung aus dem jeweiligen Behältnis heraus in Schritt (S2) eingesetzt wird bzw. werden bedeutet, dass keine Trennverfahren, insbesondere auch keine Filtration, zwischen der Entnahme von Mengen der jeweiligen Flüssigkomponente aus dem Behältnis und ihrem Einsatz in Schritt (S2) erfolgt.
  • In vielen Fällen ist es aus Gründen der Verfahrensökonomie und unter Umweltaspekten gewünscht, dass zwischen der Entnahme der Flüssigkomponente (B) und (C) aus dem jeweiligen Behältnis keine weitere Aufbereitung irgendeiner der Flüssigkomponenten (B) und (C) vor einem Einsatz in Schritt (S2) erfolgt; von den Komponenten werden somit Mengen (und nicht nur spezifische Inhaltsstoffe) in Schritt (S2) eingesetzt.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),
    • - wobei die erste Flüssigkomponente (B), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder
    • - wobei die zweite Flüssigkomponente (C), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (C), eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder
    • - wobei die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), bevorzugt die Gesamtmasse der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder
    • - wobei die erste Flüssigkomponente (B), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, einen Gehalt an Alkalimetallsilikat im Bereich von 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% aufweist, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B); und/oder
    • - wobei die erste Flüssigkomponente (B), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, Wasserglas mit einem molaren Modul SiO2/Alkalimetalloxid im Bereich von 1,6 bis 4,0 umfasst.
  • Sämtliche der sich ergebenden Kombinationen sind bevorzugt; der Fachmann wählt eine jeweils geeignete Kombination nach den Erfordernissen des Einzelfalls.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei die erste Flüssigkomponente (B) und/oder die zweite Flüssigkomponente (C) zusätzlich ein, zwei oder mehr weitere Inhaltsstoffe umfasst bzw. umfassen, die in Schritt (S2) mit eingesetzt werden und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
    • - oberflächenaktive Substanzen, insbesondere Tenside, Entschäumer und Benetzungsmittel,
    • - Alkalimetallphosphate,
    • - oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Boraten, Borsäuren, und Borsäureanhydriden.
  • Bevorzugt enthält die erste Flüssigkomponente (B) neben Wasser und darin gelöstem und/oder dispergiertem Wasserglas auch eine oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, bevorzugt aus der Gruppe der Tenside, Entschäumer und Benetzungsmittel.
  • Besonders bevorzugt enthält die erste Flüssigkomponente (B) neben Wasser und darin gelöstem und/oder dispergiertem Wasserglas auch ein oder mehrere Tenside.
  • Bevorzugt enthält die zweite Flüssigkomponente (C) neben Wasser und darin gelösten Aluminationen auch eine oder mehrere oberflächenaktive Substanzen, bevorzugt aus der Gruppe der Tenside, Entschäumer und Benetzungsmittel.
  • Besonders bevorzugt enthält die zweite Flüssigkomponente (C) neben Wasser und darin gelösten Aluminationen auch ein oder mehrere Tenside.
  • Aus den vorstehend genannten Gründen ist es zwar in vielen Fällen bevorzugt, wenn keine der beiden Flüssigkomponenten (B) und (C) Bor-Verbindungen enthält, in einigen Fällen ist es jedoch bevorzugt, wenn die erste Flüssigkomponente (B) und/oder die zweite Flüssigkomponente (C) zusätzlich eine oder mehrere der genannten Bor-Verbindungen umfasst. Bevorzugt ist es dabei, wenn jeweils eine oder mehrere der genannten Bor-Verbindungen entweder in der ersten Flüssigkomponente (B) oder in der zweiten Flüssigkomponente (C) vorliegt bzw. vorliegen und die jeweils andere Komponente im Wesentlichen frei ist von Bor-Verbindungen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei die zweite Flüssigkomponente (C) gelöste Alkalialuminate umfasst, die in Schritt (S2) eingesetzt werden.
  • In vielen Fällen ist es aufgrund der guten Verfügbarkeit bevorzugt, Alkalialuminate im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen.
    Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),
    • - wobei die erste Flüssigkomponente (B), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B),
      • - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder
    • - wobei die zweite Flüssigkomponente (C), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (C),
      • - in wässriger Phase einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 35 Gew-% aufweist, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 5 Gew.% bis 23 Gew.-% umfasst, und/oder
      • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder
    • - wobei die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C)
      • - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der im Bereich liegt von 0,4 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, wobei die Gewichtsprozentangaben bezogen sind auf die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen zweiten Flüssigkomponente (C).
  • Wenn die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der im Bereich liegt von 0,4 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-%, ist eine resultierende Mischung der Flüssigkomponenten (B) und (C) nicht bei 20°C mindestens 6 Monate lagerstabil; dies ist aber unproblematisch, weil das Kontaktieren in Schritt (S2) bewirkt wird, bevor Instabilitäten oder das Ausfallen inakzeptabler Mengen an Feststoffen die Mischung für einen Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren ungeeignet machen.
  • Bevorzugt liegt in einem erfindungsgemäßen Verfahren auch nach Kontaktieren von Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponenten (B) und (C) keine bei 20°C mindestens 6 Monate lagerstabile, besonders bevorzugt keine bei 20°C mindestens 2 Monate lagerstabile, wässrige Lösung von Silikaten vor.
  • Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die erste Flüssigkomponente (B), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B),
    • - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% und
    • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und
    • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B).
  • Bevorzugt ist zudem ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die zweite Flüssigkomponente (C), bevorzugt die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (C),
    • - in wässriger Phase einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 35 Gew-% aufweist, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 5 Gew.% bis 23 Gew.-% umfasst, und
    • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und
    • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Flüssigkomponente (C).
  • Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, wobei die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C)
    • - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der im Bereich liegt von 0,4 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-% und
    • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und
    • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, wobei die Gewichtsprozentangaben bezogen sind auf die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen zweiten Flüssigkomponente (C).
  • In vielen Fällen ist es, aufgrund der bekannten Nachteile von lithium- bzw. borhaltigen Verbindungen auf dem Gebiet der Gießereiindustrie, jedoch auch bevorzugt, gänzlich auf den Einsatz von lithium- und/oder borhaltigen Verbindungen zu verzichten, so dass sowohl die erste Flüssigkomponente (B), insbesondere die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), als auch die zweite Flüssigkomponente (C), insbesondere die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (C), im Wesentlichen frei sind von lithium- und borhaltigen Verbindungen; auch ohne diese Verbindungen ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vorteilhaft hohe Feuchtebeständigkeit der im erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Formen, Kerne und Speiserelemente zu erreichen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),
    • - wobei die zweite Flüssigkomponente (C)
      • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und/oder
      • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder
    • - wobei die Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid,
    • - einen Gehalt an Aluminationen umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Gehalt an Alkalialuminaten umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt nicht größer als 0,01 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Komponente (A) und/oder
    • - wobei in der in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischung das molare Verhältnis [Li2O]/[M2O] kleiner ist als 0,030, bevorzugt weniger als 0,025, besonders bevorzugt weniger als 0,010, wobei [M2O] die Stoffmenge in Mol an Alkalimetall M ist, berechnet als M2O, wobei abschließend nur folgende Verbindungen in die Berechnung eingehen: amorphe Alkalisilikate, Alkalimetalloxide und Alkalimetallhydroxide, einschließlich deren Hydrate, wobei Li als Teil von M ohne einen Wirksamkeitsfaktor eingeht und wobei [Li2O] die Stoffmenge in Mol an Li ist, berechnet als Li2O, wobei abschließend nur folgende Verbindungen in die Berechnung eingehen: amorphe Lithiumsilikate, Lithiumoxide und Lithiumhydroxid, einschließlich deren Hydrate.
  • Der Begriff „Wirksamkeitsfaktor“ hat die im Dokument DE 10 2013 106 276 A1 in den Abschnitten [0037] bis [0038] beschriebene Bedeutung.
  • Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),
    • - wobei die zweite Flüssigkomponente (C)
      • - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-% und
      • - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Flüssigkomponente (C) und
    • - wobei die Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid,
      • - einen Gehalt an Aluminationen umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.-%, besonders bevorzugt einen Gehalt an Alkalialuminaten umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt nicht größer als 0,01 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Komponente (A) und
    • - wobei in der in Schritt (S2) resultierenden Formstoffmischung das molare Verhältnis [Li2O]/[M2O] kleiner ist als 0,030, bevorzugt weniger als 0,025, besonders bevorzugt weniger als 0,010, wobei [M2O] die Stoffmenge in Mol an Alkalimetall M ist, berechnet als M2O, wobei abschließend nur folgende Verbindungen in die Berechnung eingehen: amorphe Alkalisilikate, Alkalimetalloxide und Alkalimetallhydroxide, einschließlich deren Hydrate, wobei Li als Teil von M ohne einen Wirksamkeitsfaktor eingeht und wobei [Li2O] die Stoffmenge in Mol an Li ist, berechnet als Li2O, wobei abschließend nur folgende Verbindungen in die Berechnung eingehen: amorphe Lithiumsilikate, Lithiumoxide und Lithiumhydroxid, einschließlich deren Hydrate.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf diese Weise besonders umweltschonend und ressourcenschonend durchzuführen.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei in Schritt (S2) zur Herstellung des Artikels jeweilige Gesamtmassen des Formgrundstoffs (D) sowie jeweils der Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) eingesetzt werden, wobei:
    • - 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, eingesetzt werden, bevorzugt 0,3 bis 2,0 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der eingesetzten Gesamtmasse des feuerfesten Formgrundstoffs (D) und/oder (vorzugsweise „und“)
    • - Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) im Bereich von insgesamt 0,5 bis 20 Gewichtsteilen, bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,5 bis 7 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,5 bis 4 Gewichtsteilen, ganz besonders bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,7 bis 3 Gewichtsteilen eingesetzt werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile der eingesetzten Menge des feuerfesten Formgrundstoffs (D) und/oder (vorzugsweise „und“)
    • - das Verhältnis
    • - der eingesetzten Gesamtmasse der Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) zur
    • - eingesetzten Gesamtmasse der Inhaltsstoffe oder Komponenten der zweiten Flüssigkomponente (C)
    im Bereich von 86:1 bis 1:1 liegt, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 2:1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 3:1.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Formgrundstoff (D) zumindest teilweise aus recycliertem Formgrundstoff besteht, bevorzugt zumindest zu 50 Gew.-% aus recycliertem Formgrundstoff besteht, besonders bevorzugt zu zumindest 70 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt zu zumindest 85 Gew.-%.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter Erreichung der vorstehend beschriebenen Effekte und Vorteile auf diese Weise besonders umweltschonend und ressourcenschonend durchzuführen.
  • In vielen Fällen ist es bevorzugt, wenn die im erfindungsgemäßen Verfahren als Endprodukte resultierenden Formen, Kerne und Speiserelemente durch schichtweisen Aufbau, vorzugsweise durch schichtweisen Aufbau mittels 3D-Druck hergestellt werden. Entsprechende Verfahren sind beispielsweise aus DE 10 2014 118 577 A1 und DE 10 2011 105 688 A1 im Stand der Technik bekannt.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) umfassend die Schritte
    (S3) dreidimensionales in Form bringen der Formstoffmischung,
    vorzugsweise mittels eines Formwerkzeugs oder durch schichtweises Aufbauen mittels eines 3D-Druckers,
    (S4) Härten des Bindemittels, so dass eine Form, ein Kern oder ein Speiserelement resultiert.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, vorzugsweise zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen mittels 3D-Druck, wobei in Schritt (S2) beim Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in einem oder mehreren Schritten zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    • (S2-1-1) miteinander Vermischen von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), so dass eine Mischung von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) resultiert;
    • (S2-1-2) Filtrieren der in Schritt (S2-1-1) resultierenden Mischung von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) so dass eine filtrierte Mischung von Inhaltsstoffen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) resultiert;
    • (S2-1-3) Kontaktieren der filtrierten Mischung von Inhaltsstoffen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) mit Formgrundstoff (D) und der mit dem Formgrundstoff (D) vorkontaktierten Komponente (A) des Bindemittelsystems.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, vorzugsweise zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen mittels 3D-Druck, wobei in Schritt (S2) beim Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in einem oder mehreren Schritten zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    • (S2-2-1) getrennt voneinander Filtrieren von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), so dass jeweils ein Filtrat der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) resultiert.
    • (S2-2-2) miteinander Vermischen der in Schritt (S-2-2-1) resultierenden Filtrate der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) so dass eine Mischung von Filtraten der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) resultiert;
    • (S2-2-3) Kontaktieren der in Schritt (S2-2-2) resultierenden Mischung von Filtraten der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) mit Formgrundstoff (D) und der mit dem Formgrundstoff (D) vorkontaktierten Komponente (A) des Bindemittelsystems.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, vorzugsweise zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen mittels 3D-Druck, wobei in Schritt (S2) beim Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in einem oder mehreren Schritten zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    • (S2-3-1) getrennt voneinander Filtrieren von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), so dass jeweils ein Filtrat der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) resultiert.
    • (S2-3-2) räumlich und/oder zeitlich getrennt voneinander Kontaktieren der in Schritt (S-2-3-1) resultierenden Filtrate der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) mit Formgrundstoff (D) und der mit dem Formgrundstoff (D) vorkontaktierten Komponente (A) des Bindemittelsystems.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, vorzugsweise zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen mittels 3D-Druck, wobei in Schritt (S2) beim Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in einem oder mehreren Schritten zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden:
    • (S2-4-1) Filtrieren von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B), so dass ein Filtrat der ersten Flüssigkomponente (B) resultiert.
    • (S2-4-2) Kontaktieren des in Schritt (S2-4-1) resultierenden Filtrats der ersten Flüssigkomponente (B) mit Formgrundstoff (D), wobei Formgrundstoff (D) mit der zweiten Flüssigkomponente (C) und mit Komponente (A) des Bindemittelsystems vorkontaktiert ist.
  • Sämtliche der aufgeführten bevorzugten Verfahrensausgestaltungen sind je nach den Erfordernissen des Einzelfalls besonders bevorzugt; der Fachmann wählt das jeweils geeignete Verfahren nach den jeweiligen Erfordernissen aus.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren wie soeben beschrieben, wobei in Schritt (S4)
    • - das Härten, zumindest abschnittsweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C erfolgt, besonders bevorzugt im Bereich von 140 °C bis 250 °C, ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 160 °C bis 200 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 170 bis 190 °C erfolgt und/oder
    • - die in Form gebrachte Formstoffmischung in einem beheizten Formwerkzeug erwärmt wird und/oder
    • - die in Form gebrachte Formstoffmischung durch Kontakt mit heißer Luft erwärmt wird und/oder
    • - die in Form gebrachte Formstoffmischung durch Einwirkung von Mikrowellen erwärmt wird und/oder
    • - die in Form gebrachte Formstoffmischung mittels Durchleiten von Strom erwärmt wird und/oder
    • - das Härten der geformten Formstoffmischung unter Einsatz von Kohlendioxid erfolgt und/oder
    • - das Härten der geformten Formstoffmischung unter Einsatz von Estern erfolgt.
  • Das Erwärmen der geformten Formstoffmischung zum thermischen Härten des Bindemittelsystems kann beispielsweise in einem Formwerkzeug erfolgen, das Temperaturen im Bereich von 100 °C bis 300 °C aufweist, besonders bevorzugt Temperaturen im Bereich von 140 °C bis 250 °C, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 160 °C bis 200 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 170 bis 190 °C. Bevorzugt erfolgt das thermische Härten des Bindemittelsystems in der geformten Formstoffmischung vollständig oder zumindest teilweise in einem üblichen Formwerkzeug zur industriellen Herstellung von Formkörpern.
  • Dabei kann das thermische Härten des Bindemittelsystems in der geformten Formstoffmischung in geeigneten Anlagen und/oder unter Einsatz geeigneter Apparaturen (wie Leitungen, Pumpen etc.) erfolgen, in denen das thermische Härten durch gezieltes Begasen der geformten Formstoffmischung mit temperierter Luft unterstützt wird. Die Luft wird dazu vorzugsweise auf 100 °C bis 250 °C, besonders bevorzugt auf 110 °C bis 180 °C temperiert.
  • Der Zeitraum für das thermische Härten, also auch der Zeitraum für das Erwärmen und für das gezielte Begasen der geformten Formstoffmischung mit temperierter Luft können nach den Bedürfnissen des Einzelfalls variiert werden und hängen beispielsweise von Größe und geometrischer Beschaffenheit der geformten Formstoffmischung, ab. Strömungsgeschwindigkeit und/oder Volumenstrom der temperierten Luft beim gezielten Begasen der geformten Formstoffmischung werden vorzugsweise so eingestellt, dass innerhalb eines für eine industrielle Anwendung akzeptablen, vorzugsweise sehr kurzen Zeitraums eine für die weitere Bearbeitung bzw. Anwendung ausreichende Härtung der geformten Formstoffmischung erreicht wird. Ein Zeitraum von weniger als 5 Minuten wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, besonders bevorzugt weniger als 2 Minuten. Bei sehr großen Formen bzw. Kernen bzw. Speiserelementen können je nach den Erfordernissen des Einzelfalls jedoch auch längere Zeiträume erforderlich sein.
  • Die geformte Formstoffmischung kann bereits im Formwerkzeug weitgehend ausgehärtet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren setzt aber nicht voraus, dass innerhalb des Schrittes des thermischen Härtens eine vollständige Härtung des Bindemittelsystems erfolgt. „Thermischen Härten“ im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens wie oben beschrieben umfasst somit auch das nicht vollständige Härten des Bindemittels. Dies entspricht dem fachmännischen Verständnis des Begriffs „Härten“, da aus Gründen der Reaktionskinetik nicht zu erwarten ist, dass das Bindemittelsystem im gesamten Volumen der geformten Formstoffmischung während des relativ kurzen Zeitraums des Schrittes des thermischen Härtens reagiert. Der Fachmann kennt insoweit beispielsweise das Phänomen des Nachhärtens des (zum Beispiel thermisch gehärteten) Bindemittelsystems in einer Gießereiform bzw. einem Gießereikern bzw. einem Speiserelement.
  • Es ist somit erfindungsgemäß auch möglich, das Bindemittelsystem im Formwerkzeug zunächst nur in einem Randbereich der geformten Formstoffmischung zu härten, so dass eine ausreichende Festigkeit (Grünstandsfestigkeit) erzielt wird, um die geformte Formstoffmischung aus dem Formwerkzeug entnehmen zu können. Anschließend kann die geformte Formstoffmischung durch Entziehen weiteren Wassers (beispielsweise in einem Ofen oder durch Verdampfen des Wassers bei vermindertem Druck oder in einem Mikrowellenofen) weiter gehärtet werden.
  • Das thermische Härten kann auch durch Einwirkung von Mikrowellen oder durch Einwirkung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, auf die geformte Formstoffmischung bewirkt oder unterstützt werden.
  • Das thermische Härten kann ebenfalls bewirkt oder unterstützt werden durch Durchleiten von elektrischem Strom durch die geformte Formstoffmischung; Einzelheiten sind z.B. in DE 10 2017 217098 B3 und der darin zitierten Literatur offenbart.
  • Die Härtung kann ebenfalls mit dem Einsatz von Kohlendioxid bewirkt oder unterstützt werden, wie z.B. in in Kapitel 1.5.3 des Fachbuchs Bührig-Polaczek, Michaeli und Spur: Handbuch Urformen (2013), Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, ISBN: 978-3-446-42035-9 beschrieben.
  • Die Härtung kann ebenfalls mit dem Einsatz von Estern bewirkt oder unterstützt werden, wie z.B. in GB 1029057 bzw. in Kapitel 1.5.3 des Fachbuchs Bührig-Polaczek, Michaeli und Spur: Handbuch Urformen (2013), Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, ISBN: 978-3-446-42035-9 beschrieben.
  • Auch Kalthärteverfahren und Anwendungen im Bereich Additive Manufacturing können mit erfindungsgemäßen Verfahren kombiniert werden.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei die Flüssigkomponenten (B) und (C) in Abwesenheit von Formgrundstoff (D) und Komponente (A) kontaktiert werden, wobei
    • die so gebildete wässrige Lösung
      • - nicht erhitzt und anschließend abgekühlt wird.
  • Bevorzugt findet ein Erwärmen oder Erhitzen der gebildeten Lösung vor dem Kontaktieren mit Formgrundstoff (D) in Schritt (S2) durch Energiezufuhr von außen im erfindungsgemäßen Verfahren nicht statt. Bevorzugt findet ein Abkühlen der gebildeten Lösung vor dem Kontaktieren mit Formgrundstoff (D) in Schritt (S2) im erfindungsgemäßen Verfahren nicht statt.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei die Flüssigkomponenten (B) und (C) in Abwesenheit von Formgrundstoff (D) und Komponente (A) kontaktiert werden, so dass eine Mischung der Flüssigkomponenten (B) und (C) resultiert, wobei
    • - die resultierende Mischung der Flüssigkomponenten (B) und (C) nicht außerhalb eines Druckkopfes filtriert wird, vorzugsweise überhaupt nicht filtriert wird.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei die Flüssigkomponenten (B) und (C) in Abwesenheit von Formgrundstoff (D) und Komponente (A) kontaktiert werden, so dass eine Mischung der Flüssigkomponenten (B) und (C) resultiert, wobei
    • - die resultierende Mischung der Flüssigkomponenten (B) und (C) eine Viskosität von weniger als 100 mPas besitzt, bestimmt gemäß ISO 12058-1 (1997-04-01) unter Verwendung von Ball No. 3.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) wobei die Flüssigkomponenten (B) und (C) in Abwesenheit von Formgrundstoff (D) und Komponente (A) unter Bildung einer instabilen Vormischung kontaktiert werden.
  • Instabil bedeutet hierbei, dass die Vormischung nicht bei 20°C mindestens 6 Monate, vorzugsweise nicht bei 20°C mindestens 2 Monate, lagerstabil ist.
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei
    • - zunächst die zweite Flüssigkomponente (C) mit dem Formgrundstoff (D) kontaktiert wird und erst anschließend die Zugabe der ersten Flüssigkomponente (B) zu der Mischung aus Formgrundstoff und Flüssigkomponente (C) erfolgt.
  • In vielen Fällen ist es bevorzugt, wenn zunächst die zweite Flüssigkomponente (C) mit dem Formgrundstoff (D) kontaktiert wird und erst anschließend die Zugabe der ersten Flüssigkomponente (B) zu der Mischung aus Formgrundstoff und Komponente (C) erfolgt; in ebenfalls in vielen Fällen bevorzugt ist aber auch eine andere Reihenfolge des Kontaktierens oder eine gleichzeitige Zugabe der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) zum Formgrundstoff (D).
  • Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei
    • - das Kontaktieren der Flüssigkomponenten (B) und (C) miteinander in einem Zeitraum von nicht mehr als 15 Minuten erfolgt, vorzugsweise in einem Zeitraum von nicht mehr als 5 Minuten.
  • Das „Kontaktieren“ beginnt mit dem Zeitpunkt, an dem ein Molekül der ersten Flüssigkomponente (B) die Flüssigkomponente (C) kontaktiert oder umgekehrt; es endet, wenn beide Komponenten komplett eingesetzt sind.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei
    • - beim Kontaktieren der Flüssigkomponenten (B) und (C) die Temperatur in den Flüssigkomponenten im Bereich von 5 bis 35 °C liegt
  • Bevorzugt liegt die Temperatur während des gesamten Kontaktiervorgangs in diesem Bereich.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei
    • - kein Schritt des Verfahrens eine Filtration außerhalb eines Druckkopfes umfasst; vorzugsweise umfasst kein Schritt des Verfahrens eine Filtration.
  • Die vorstehend beschriebenen Effekte und Vorteile werden so besonders ressourcenschonend und in vielen Fällen besonders umweltschonend erreicht.
  • Die Erfindung betrifft zudem Formen, Kerne, Speiserelemente und Formstoffmischungen zur Verwendung in der Gießerei, hergestellt gemäß einem Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet.
  • Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls sind sämtliche oder einzelne der vorstehend definierten Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens einzeln oder in Kombination miteinander besonders geeignet zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Form, eines erfindungsgemäßen Kerns, eines erfindungsgemäßen Speiserelements oder einer erfindungsgemäßen Formstoffmischung zur Verwendung in der Gießerei. Der Fachmann identifiziert zur Herstellung von erfindungsgemäßen Formen, erfindungsgemäßen Kernen, erfindungsgemäßen Speiserelementen oder erfindungsgemäßen Formstoffmischungen die im jeweiligen Einzelfall bevorzugten Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens und wendet ein entsprechend ausgestaltetes Verfahren an.
  • Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Effekte werden mit erfindungsgemäßen Formen, erfindungsgemäßen Kernen, erfindungsgemäßen Speiserelementen und erfindungsgemäßen Formstoffmischungen verwirklicht.
  • Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung in einer Gießerei zur Herstellung eines Artikels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, zumindest umfassend:
    • (i) getrennte Vorratsbehältnisse für oder enthaltend:
      • - eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas, und
      • - eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen,
    • (ii) eine (erste) Dosiereinrichtung zum Dosieren vorgegebener Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) in ein Behältnis zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest einem Formgrundstoff (D) und partikulärem amorphen Siliciumdioxid.
  • Vorzugsweise ist die erste Dosiereinrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgestaltet, dass das Dosieren vorgegebener Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) (aus ihrem Vorratsbehältnis) und der zweiten Flüssigkomponente (C) (aus ihrem Vorratsbehältnis) in ein Behältnis zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest einem Formgrundstoff (D) und partikulärem amorphen Siliciumdioxid gemeinsam erfolgt.
  • Vorzugsweise ist die Dosiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgestaltet, dass das Dosieren automatisiert erfolgt; bevorzugt erfolgt das automatisierte Dosieren mittels einer Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die (erste) Dosiereinrichtung. Besonders bevorzugt erfolgt das automatisierte Dosieren mittels einer mikroprozessorgestützten Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die (erste) Dosiereinrichtung.
  • Bevorzugt ist (erste) Dosiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgestaltet, dass sich bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens außerhalb des Behältnisses zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest einem Formgrundstoff (D) und partikulärem amorphen Siliciumdioxid keine Mengen, vorzugsweise keine auf dem Gebiet der Erfindung inakzeptablen Mengen, an Feststoffen aus Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder der zweiten Flüssigkomponente (C) bilden.
  • Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen.
  • Mittels einer solchen Vorrichtung, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zeitsparend und/oder ressourcenschonend durchzuführen.
  • Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zusätzlich zumindest umfassend:
    • (iii) getrennte Vorratsbehältnisse für oder enthaltend
      • - eine Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, und
      • - einen Formgrundstoff (D)
    • (iv) eine (zweite) Dosiereinrichtung zum Dosieren vorgegebener Mengen
      • - von Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und
      • - des Formgrundstoffs (D)
      • - zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest Wasserglas und Aluminationen.
  • Vorzugsweise ist diese (zweite) Dosiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgestaltet, dass das Dosieren von vorgegebenen Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid (aus ihrem Vorratsbehältnis) und des Formgrundstoffs (D) (aus seinem Vorratsbehältnis) in ein Behältnis zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest Wasserglas und Aluminationen, gemeinsam erfolgt.
  • Vorzugsweise ist die (zweite) Dosiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung so ausgestaltet, dass das Dosieren automatisiert erfolgt; bevorzugt erfolgt das automatisierte Dosieren mittels einer Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die (zweite) Dosiereinrichtung, besonders bevorzugt erfolgt das automatisierte Dosieren mittels einer mikroprozessorgestützten Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die (zweite) Dosiereinrichtung.
  • Vorzugsweise lassen sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, erfindungsgemäße Formen und/oder Kerne und/oder Speiserelemente, insbesondere erfindungsgemäße Formen und/oder Kerne und/oder Speiserelemente mit einer komplexen Form- und/oder Kern- und/oder Speiserelement-Geometrien, in einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen; in erfindungsgemäßen Vorrichtungen gelingt dies besonders zeitsparend, ressourcenschonend und zudem in vielen Fällen besonders umweltschonend.
  • Bevorzugt ist zudem eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), umfassend:
    • - eine Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, vorzugsweise eine mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, zum automatisierten Dosieren, mittels zumindest einer Dosiereinrichtung, von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis, so dass eine Mischung resultiert, zumindest umfassend Wasserglas und Aluminationen; und/oder
    • - eine Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, vorzugsweise eine mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, zum automatisierten Dosieren, mittels zumindest einer Dosiereinrichtung, von Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), bevorzugt zum automatisierten Dosieren von Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C), besonders bevorzugt zum automatisierten Dosieren von Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C).
  • Vorzugsweise lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen, das erfindungsgemäße Verfahren besonders zeitsparend und ressourcenschonend durchführen; dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, vorzugsweise die mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung, zum automatisierten Dosieren mittels zumindest einer Dosiereinrichtung, beim schichtweisen Aufbau von Formen und/oder Kernen und/oder Speiserelementen auch diesen schichtweisen Aufbau steuert und/oder regelt.
  • Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) zur Durchführung eines Verfahrens (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet).
  • Besonders bevorzugt wird ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt; die vorstehend beschriebenen Effekte und Vorteile werden dabei ganz besonders gut verwirklicht.
  • Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, als zweite Flüssigkomponente (C) eines härtbaren Bindemittelsystems umfassend:
    • - eine Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und
    • - eine erste Flüssigkomponente (B) umfassend Wasserglas,
    zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines Formkörpers enthaltend einen durch das gehärtete Bindemittelsystem gebundenen Formgrundstoff (D).
  • Die erfindungsgemäße Verwendung führt zu einer überraschend hohen Feuchtebeständigkeit der jeweiligen Formkörper, jeweils verglichen mit einem Formkörper mit ansonsten identischer Zusammensetzung und Herstellungsweise jedoch ohne die Verwendung der zweiten Flüssigkomponente (C). Auch der aus dem Stand der Technik bekannte Effekt, wonach lithium- und/oder borhaltige Verbindungen die Feuchtebeständigkeit erhöhen, lässt sich durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, als zweite Flüssigkomponente (C) eines wie vorstehend beschriebenen Bindemittelsystems weiter verbessern.
  • Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Flüssigkomponente (C) umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, zur Herstellung eines Artikels gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet, d.h. zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Form, eines erfindungsgemäßen Kerns, eines erfindungsgemäßen Speiserelements oder einer erfindungsgemäßen Formstoffmischung.
  • Die vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Effekte werden bei erfindungsgemäßer Verwendung einer Flüssigkomponente (C) umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, erreicht.
  • Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, einer ersten Flüssigkomponente (B) und einer zweiten Flüssigkomponente (C), wie jeweils vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie jeweils vorstehend als bevorzugt bezeichnet, zur Herstellung eines Bindemittels, wobei die erste Flüssigkomponente (B) und die zweite Flüssigkomponente (C) gemischt werden in einem Massenverhältnis im Bereich von 86:1 bis 1:1, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 2:1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 3:1.
  • Die vorstehend im Zusammenhang dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Effekte werden bei einer Verwendung mit den angegebenen Massenverhältnissen besonders gut erreicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.
  • Beispiel 1 - Bestimmung der Teilchenqrößenverteilunq mittels Laserstreuung
  • Die Auswahl der Substanzen in diesem Beispiel ist lediglich exemplarisch und auch Teilchengrößenverteilungen bzw. Medianwerte anderer erfindungsgemäß einzusetzender teilchenförmiger (partikulärer) Siliciumdioxid-Spezies können gemäß der Vorgehensweise in diesem Beispiel mittels Laserstreuung bestimmt werden.
  • 1.1 Probenaufbereitung:
  • Beispielhaft wurden Teilchengrößenverteilungen kommerziell erhältlicher (Fa. RW Silicium GmbH) und teilchenförmig in Pulverform vorliegender Silica Fume Partikel (CAS Nummer: 6901 2-64-2) aus der Si-Herstellung „RW-Füller gesiebt“ und aus der ZrO2-Herstellung „RW-Füller Q1 Plus“ experimentell mittels Laserstreuung bestimmt.
  • Es wurde jeweils etwa 1 Teelöffel des teilchenförmigen Silicumdioxids mit etwa 100 mL vollentsalztem (VE-) Wasser versetzt und der so entstandene Ansatz mit einem Magnetrührer (IKAMAG RET) für 30 Sekunden bei einer Rührgeschwindigkeit von 500 Umdrehungen pro Minute gerührt. Anschließend wurde ein auf 100% Amplitude voreingestellter Ultraschallfinger (Firma Hielscher; Typ UP200HT) ausgestattet mit der Sonotrode S26d7 (Fa. Hielscher) in die Probe eingetaucht und die Probe damit beschallt. Die Beschallung erfolgte dabei kontinuierlich (nicht gepulst). Für die untersuchten Silica Fume Partikel aus der Si-Herstellung „RW-Füller gesiebt“ und aus der ZrO2-Herstellung „RW-Füller Q1 Plus“ wurden optimale Beschallungszeiten von 300 Sekunden (für RW-Füller gesiebt) beziehungsweise 240 Sekunden (für RW-Füller Q 1 Plus) gewählt, die wie in Beispiel 2 beschrieben vorab ermittelt wurden.
  • 1.2 Laserstreuungs-Messungen:
  • Die Messungen wurden mit einem Horiba LA-960 Messgerät (im folgenden LA-960) durchgeführt. Für die Messungen wurde die Zirkulationsgeschwindigkeit auf 6, die Rührgeschwindigkeit auf 8, die Datenaufnahme der Probe auf 30000, der Konvergenzfaktor auf 15, die Art der Verteilung auf Volumen und der Brechungsindex (R) auf 1.50-0,01i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) und der Brechungsindex (B) auf 1.50-0,01i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) eingestellt. Die Laserstreuungs-Messungen wurden bei Raumtemperatur (20 °C bis 25 °C) durchgeführt.
  • Die Messkammer des LA-960 wurde zu drei Vierteln mit VE-Wasser gefüllt (höchste Füllstufe). Dann wurde der Rührer mit der angegebenen Einstellung gestartet, die Zirkulation eingeschaltet und das Wasser entgast. Anschließend wurde mit den angegebenen Parametern eine Nullmessung durchgeführt.
  • Aus der gemäß Punkt 1.1 des vorliegenden Beispiels 1 vorbereiteten Probe wurden dann unmittelbar nach der Ultraschallbehandlung zentral mit einer Einwegpipette 0,5 - 3,0 mL Probe entnommen. Anschließend wurde der komplette Inhalt der Pipette in die Messkammer gegeben, sodass die Transmission des roten Lasers zwischen 80 % und 90 % und die Transmission des blauen Lasers zwischen 70 % und 90 % lag. Dann wurde die Messung gestartet. Die Auswertung der Messungen erfolgte automatisiert auf Basis der angegebenen Parameter. Für die untersuchten Silica Fume Partikel aus der Si-Herstellung (RW-Füller gesiebt) wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,23 Mikrometer ermittelt.
  • Für die untersuchten Silica Fume Partikel aus der ZrO2-Herstellung (RW-Füller Q1 Plus) wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,84 Mikrometer ermittelt.
  • Beispiel 2 - Ermittlung der optimalen Beschallungszeit:
  • Die von der Probenart abhängige optimale Dauer der Ultraschall-Beschallung wurde ermittelt, indem für jede Spezies teilchenförmigen Siliciumdioxids eine Messreihe mit unterschiedlichen Beschallungszeiten durchgeführt wurde. Dabei wurde die Beschallungszeit, von 10 Sekunden startend, für jede weitere Probe um jeweils 10 Sekunden verlängert und unmittelbar nach Ende der Beschallung jeweils die Teilchengrößenverteilung mittels Laserstreuung (LA-960) bestimmt, wie unter Punkt 1.2 des vorliegenden Beispiels 1 beschrieben. Mit zunehmender Beschallungsdauer sank dabei zunächst der ermittelte Medianwert der Teilchengrößenverteilung, bis er schließlich bei längeren Beschallungszeiten wieder anstieg. Für die unter Punkt 1.1 des vorliegenden Beispiels 1 beschriebenen Ultraschall-Beschallungen wurde die Beschallungszeit gewählt, bei der in diesen Messreihen für die jeweilige Partikelspezies der geringste Medianwert der Teilchengrößenverteilung bestimmt wurde; diese Beschallungszeit ist die „optimale“ Beschallungszeit.
  • Beispiel 3 - Herstellen von Alkalialuminat-Lösungen
  • Dieses Beispiel beschreibt exemplarisch die Herstellung einer Alkalialuminat-Lösung. Die verwendeten Konzentrationen sind dabei lediglich exemplarisch und auch andere Konzentrationen können verwendet werden; zu den entsprechenden Eigenschaften vgl. die vorstehende Beschreibung.
  • 3.1 Herstellen einer Kaliumaluminat-Lösung
  • Zur Herstellung einer Kaliumaluminat-Lösung mit einem molaren Verhältnis von Kaliumoxid zu Aluminiumoxid von 2,5 : 1 1 (nachfolgend auch bezeichnet als „Kaliumaluminatlsg. 1:2.5“ bzw. „Kaliumaluminat-Lösung 1:2.5“) wurde gemäß der in Tabelle 1a angegebenen Rezeptur 2019311 (jeweils gleiche Rezepturnummern bedeuten im vorliegenden Text jeweils gleiche Zusammensetzungen) eine 45 prozentige Kaliumhydroxid vorgelegt und unter Rühren auf eine Temperatur von 93±2 °C temperiert. Tabelle 1a
    Rezeptur 2019311 2019315
    Gew.-% Gew.-%
    Wasser - 2,37
    NaOH 33%1 - 77,63
    KOH 45%2 80,00 -
    Apyral NH203 20,00 20,00
    Gesamt 100,00 100,00

    1: Natronlauge 33% Spezial (CG Chemikalien, w=32-34%, CAS-Nr.: 1310-73-2)
    2: Kalilauge 45% (CG Chemikalien, w=44,7-45,3%, CAS-Nr.: 1310-58-3)
    3: Apyral NH20 (Nabaltec AG, Aluminiumhydroxid, w>99,7%, CAS-Nr.: 21645-51-2)
  • Unter weiterem Rühren wurde dann Aluminiumhydroxid-Pulver (Apyral NH20, gemäß Rezeptur 2019311 Tabelle 1a) zugegeben. Die so entstandene Mischung wurde auf eine Temperatur von 95 °C ± 2 °C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten, bis eine nach Augenschein klare Lösung vorlag. Anschließend wurde die Lösung bei Raumtemperatur abgekühlt.
  • Die molare Zusammensetzung der resultierenden Kaliumaluminat-Lösung gemäß Rezeptur 2019311 ergibt sich aus Tabelle 1b. Tabelle 1b
    2019311 2019315
    H2O [mol%] 87,50 89,23
    Na2O [mol%] 0,00 7,69
    K2O [mol%] 8,93 0,00
    Al2O3 [mol%] 3,57 3,08
    MV4 2,5 2,5 2,5

    4: MV bedeutet molares Verhältnis (MV) zwischen M2O (mit M = Na oder K) und Al2O3 in der Aluminat-Lösung.
  • 3.2 Herstellen einer Natriumaluminat-Lösung
  • Zur Herstellung einer Natriumaluminat-Lösung mit einem molaren Verhältnis von Natriumoxid zu Aluminiumoxid von 2,5 : 1 (nachfolgend auch bezeichnet als „Natriumaluminatlsg. 1:2.5“ bzw. „Natriumaluminat-Lösung 1:2.5“) wurde gemäß der in Tabelle 1a angegebenen Rezeptur 2019315 Wasser vorgelegt, eine 33 prozentige Natriumhydroxid-Lösung hinzugegeben und die resultierende Lösung unter Rühren auf eine Temperatur von 93±2 °C temperiert.
  • Unter weiterem Rühren wurde dann Aluminiumhydroxid-Pulver (Apyral NH20, gemäß Rezeptur 2019315 Tabelle 1a) zugegeben. Die so entstandene Mischung wurde auf eine Temperatur von 95 °C ± 2 °C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten, bis eine nach Augenschein klare Lösung vorlag. Anschließend wurde die Lösung bei Raumtemperatur abgekühlt.
  • Die molare Zusammensetzung der resultierenden Natriumaluminat-Lösung gemäß Rezeptur 2019315 ergibt sich aus Tabelle 1b.
  • Beispiel 4 - Beispielrechnungen zur Ermittlung der Gewichtsprozentanteile von Wasser und Metalloxiden
  • 4.1 Gewichtsprozent Na2O
  • Die nachstehende Rechnung zeigt beispielhaft, dass die in Rezeptur 2019315 eingesetzte 33 prozentige NaOH-Lösung in Wasser formal 25,6 Gew.-% Na2O umfasst. Auch für andere Konzentrationen können entsprechende Berechnungen analog durchgeführt werden.
  • Als Grundlage wird dabei folgende Gleichung verwendet: Na2O+H2O➙2NaOH Daraus ergibt sich: Gew . − % ( Na 2 O ) = M ( Na 2 O ) 2 ⋅ M ( NaOH ) ⋅ 100 Gew . − % = 61,98 8 mol 79,99 8 mol ⋅ 100 Gew . − % = 77,5 Gew . − %
    Figure DE102020119013A1_0001
    D.h., NaOH enthält 77,5 Gew.-% Na2O.
  • Daraus folgt für eine 33 prozentige NaOH-Lösung:
    • Gew.-%(Na2O in 33% NaOH) = 33 · 77,5 Gew.-% / 100 = 25,6 Gew.- %
    • Gew.-%(H2O in 33%NaOH) = (100 - 25,6) Gew.-% = 74,4 Gew.- %
  • 4.2 Gewichtsprozent K2O
  • Analog ergibt sich für die in Rezeptur 2019311 eingesetzte 45 prozentige KOH-Lösung in Wasser ein Anteil von 37,8 Gew.-% K2O.
  • 4.3 Gewichtsprozent Li2O
  • Analog ergibt sich für das in Beispiel 14 eingesetzte LiOH-Monohydrat ein Anteil von 35,6 Gew.-% Li2O.
  • Als Grundlage wird dabei folgende Gleichung verwendet: Li2O+3H2O➙2LiOH-H2O
  • 4.4 Gewichtsprozent Natriumaluminat-Lösung
  • Die nachstehende Berechnung zeigt, wie analog die Zusammensetzung einer Natriumaluminat-Lösung berechnet wird.
  • Als Grundlage wird dabei (über die Grundlage gemäß 4.1 hinaus) folgende Gleichung verwendet: Al2O3+3 H2O➙2 Al(OH)3 Daraus ergibt sich: G e w . − % ( A l 2 O 3 ) = M ( A l 2 O 3 ) 2 ⋅ M ( A l ( O H ) 3 ) ⋅ 100 G e w . − % = 101,96 g m o l 156,01 g m o l ⋅ 100 G e w . − % = 65,4 G e w . − %
    Figure DE102020119013A1_0002
    Daraus folgt für die Lösung gemäß Rezeptur 2019315:
    • Gew.-% (Al2O3 in 2019315) = (20 · 65,4 Gew.-%)/100 = 13,08 Gew.-%
    • Gew.-% (Na2O in 2019315) = (77,63 · 25,6 Gew.-%)/100 = 19,87 Gew.-%
    • Gew.-% (H2O in 2019315) = (100 - (13,08 + 19,87))Gew.-% = 67,05 Gew.-%
  • 4.5 Gewichtsprozent Kaliumaluminat-Lösung
  • Analog ergibt sich für die Zusammensetzung einer Kaliumaluminat-Lösung gemäß Rezeptur 2019311 ein Anteil von 30,24 Gew.-% K2O und 56,68 Gew.-% H2O.
  • 4.6 Gewichtsprozent B2O3
  • Analog ergibt sich für das in Beispiel 14 eingesetzte Natriumtetraborat-10-hydrat ein Anteil von 36,5 Gew.-% B2O3 und 16,3 Gew.-% Na2O.
  • Als Grundlage wird dabei folgende Gleichung verwendet: Na2[B4O5(OH)4·8H2O➙Na2O+2 B2O3+10 H2O
  • Beispiel 5 - Herstellung von Formstoffmischungen
  • Beschrieben wird anhand einer Beispielrezeptur die Herstellung von Formstoffmischungen. Die Zusammensetzung der Formstoffmischungen ist lediglich exemplarisch, auch die Auswahl der eingesetzten Stoffe ist lediglich beispielhaft.
  • Soweit nicht anders angegeben, werden für die im vorliegenden Text der Beispiele angegebenen Rezepturen (hier nur beispielhaft die Rezeptur gemäß Tabelle 2a) die hergestellten oder bereitgestellten Flüssigkomponenten (B) (erste Flüssigkomponente, umfassend Wasserglas) und (C) (zweite Flüssigkomponente, umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen) so mit der hergestellten oder bereitgestellten Komponente (A) (Komponente umfassend amorphes Siliciumdioxid) und dem Formgrundstoff (Komponente (D)) kontaktiert, dass (zumindest) beim Kontaktieren die vorbestimmten Mengenverhältnisse gemäß Tabelle 2b vorliegen. Die genauen relativen Verhältnisse der Flüssigkomponenten (B) und (C) zueinander ergeben sich jeweils aus den aufgeführten Rezepturen. Tabelle 2a: Beispielrezeptur für Flüssigkomponenten der Formstoffmischung
    Rezeptur 2019321
    Flüssigkomponente Gew.-%
    Wasser (B) 12,70
    NaOH 33% (B) 12,90
    Wasserglas 48/50 HV5 (B) 67,40
    Tensid EHS6 (B) 0,50
    Natriumaluminatlsg. 1:2.5 (C) 6,50
    Gesamt (B) + (C) 100,00

    5: Natronwasserglas 48/50 (Fa. BTC Europe GmbH)
    6: Hier und im Folgenden: 2-Ethylhexhylsulfat in Wasser (Fa. Hoesch) Tabelle 2b: Vorbestimmte Mengenverhältnisse beim Kontaktieren
    Komponente Flüssigkomponente GT7
    (A) 0,6
    (B) + (C) 2,1
    (D) 100

    7: GT bedeutet (hier und im Folgenden) Gewichtsteil bzw. Gewichtsteile
  • 5.1 Vorgehensweise:
    1. (a) Für die Zwecke dieses Beispiels wurden zunächst eine Menge der teilchenförmigen amorphenSiliciumdioxid-Spezies „RW-Füller gesiebt“ (mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung von 0,23 Mikrometer) und eine Menge der teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid-Spezies „RW-Füller Q1 Plus“ (mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung von 0,84 Mikrometer) im Gewichtsverhältnis 1:1 trocken miteinander vermischt (als Beispiel für eine Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciiumdioxid). Soweit nicht im Rahmen des Textes der Beispiele anders angegeben, wurde stets die hier beschriebene 1:1 Mischung als Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid eingesetzt.
    2. (b) In einem separaten Behältnis wurde (als Beispiel für eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas) ein Wasserglasbinder bereitgestellt mit einer Zusammensetzung gemäß Flüssigkomponente (B) aus Tabelle 2a. Anmerkung: In weiteren Beispielen wird diese Vorgehensweise auf andere Zusammensetzungen angewandt, die dann jeweils angegeben sind.
    3. (c) In einem separaten Behältnis wurde eine Natriumaluminat-Lösung ((hergestellt gemäß obigem Beispiel 3.2; als Beispiel für eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen) mit einem molaren Verhältnis von Natriumoxid zu Aluminiumoxid von 2,5 : 1 bereitgestellt. Anmerkung: In weiteren Beispielen wird diese Vorgehensweise auf andere Zusammensetzungen angewandt, die dann jeweils angegeben sind.
    4. (d) In einem Kontaktierbehältnis wurden 100 GT Quarzsand H32 (Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Kornfeinheitsnummer45) bereitgestellt und 0,6 GT der vorstehend in diesem Beispiel unter (a) beschriebenen 1:1 Mischung aus „RW-Füller gesiebt“ und „RW-Füller Q1 Plus“ per Hand mit dem Sand vermischt, so dass eine Vormischung resultiert.
    5. (e) Dann wurden Flüssigkomponenten (B) und (C) gemäß den in Tabelle 2a angegebenen relativen Mengenverhältnissen in einem Gesamtanteil von 2.1 GT jeweils einzeln zu dieser Vormischung von Feststoffen gegeben (für die in Tabelle 2a angegebenen relativen Mengenverhältnisse ergeben sich hier beispielhaft Zugabemengen von 0,1365 GT der dort definierten Flüssigkomponente (C) und 1,9635 GT der dort definierten Flüssigkomponente (B); insgesamt gilt also für die Zugabemengen: 0,1365 GT + 1,9635 GT = 2,1 GT). Dann wurde für 120 Sekunden in einem Bullmischer (Typ RN10/20, Firma Morek Multiserw) bei 220 U/min gemischt. Hieraus resultierte eine Formstoffmischung, als Beispiel eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie. Die Formstoffmischung war zur Herstellung von Formen, Kernen und Speiserelementen geignet und wurde in eigenen weiteren Untersucheungen entsprechend eingesetzt.
  • Beispiel 6 - Herstellung von Prüfriegeln
  • Dieses Beispiel beschreibt exemplarisch die Herstellung von Prüfriegeln als Beispiel für Formen (Formkörper) bzw. Kerne für die Gießereiindustrie; die Abmessung der Prüfriegel und die Auswahl der eingesetzten Stoffe ist lediglich beispielhaft.
  • 6.1 Vorgehensweise
  • Gemäß Beispiel 5 hergestellte Formstoffmischungen wurden zu Prüfriegeln mit den Maßen 22,4 mm x 22,4 mm x 185 mm geformt. (Anmerkung: Auch aus anderen Zusammensetzungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 5.1 hergestellte Formstoffmischungen wurden auf die hier beschriebene Weise zu Prüfriegeln verarbeitet).
  • Die Formstoffmischungen wurden hierzu mit Druckluft (4 bar) und einer Schusszeit von 3 Sekunden in ein Formwerkzeug für Prüfriegel mit einer Temperatur von 180 °C eingebracht. Anschließend wurden die Prüfriegel für 30 Sekunden bei 180 °C heißgehärtet und dabei zusätzlich mit erwärmter Druckluft bei einem Begasungsdruck von 2 bar und einer Begasungs- und Begasungsschlauchtemperatur von 180 °C für die Dauer der Härtung begast. Danach wurde das Formwerkzeug geöffnet und die gehärteten Prüfriegel entnommen. Nach Entnahme aus dem Formwerkzeug wurden die hergestellten Prüfriegel zum Abkühlen an der Raumluft waagerecht derart auf einem Gestell gelagert, dass sie lediglich im Bereich der beiden Enden ihrer längsten Ausdehnung auf dem Gestell auflagen und die Prüfriegel zwischen den Auflageflächen einen Bereich von ca. 16 cm kontaktfrei überspannten.
  • Beispiel 7 - Bestimmung des Kerngewichts
  • Die gemäß Beispiel 6 hergestellten Prüfriegel wurden nach einer Abkühlzeit von etwa 1 Stunde an der Raumluft auf einer Laborwaage (Typ Entris 3202-1S, Fa. Sartorius) gewogen. Die in nachfolgenden Beispielen enthaltenen Angaben zum Kerngewicht entsprechen einem Mittelwert aus neun Einzelmessungen (Anmerkung: Auch für aus anderen Formstoffmischungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurde auf die hier beschriebene Weise das Kerngewicht bestimmt).
  • Beispiel 8 - Bestimmung der Heißfestigkeit
  • Unmittelbar nach der Entnahme aus dem Formwerkzeug (also vor der in Beispiel 6 beschriebenen Lagerung auf einem Gestell) wurden gemäß Beispiel 6 hergestellte Prüfriegel in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege-Vorrichtung (Firma Morek Multiserw) eingelegt. 15 Sekunden nach dem Öffnen des Formwerkzeugs wurde die Kraft gemessen, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Die jeweilige Angabe zur Heißfestigkeit (in N/cm2) entspricht jeweils einem Mittelwert aus drei Einzelmessungen und ist auf 10 N/cm2 gerundet (Anmerkung: Auch für aus anderen Formstoffmischungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurde auf die hier beschriebene Weise die Heißfestigkeit bestimmt).
  • Beispiel 9 - Bestimmung der Stundenfestigkeit
  • Gemäß Beispiel 6 wurden Prüfriegel hergestellt. Nach einer Abkühlzeit von 1 Stunde (an der Raumluft und auf dem in obigem Beispiel 6 beschriebenen Gestell) nach Entnahme aus dem Formwerkzeug wurden die Prüfriegel in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege-Vorrichtung (Fa. Morek Multiserw) eingelegt und die Kraft gemessen, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Die jeweilige Angabe zur Stundenfestigkeit (in N/cm2) entspricht jeweils einem Mittelwert aus drei Einzelmessungen, und ist auf 10 N/cm2 gerundet (Anmerkung: Auch für aus anderen Formstoffmischungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurde auf die hier beschriebene Weise die Stundenfestigkeit bestimmt).
  • Beispiel 10 - Bestimmung der Feuchtestabilität
  • Prüfriegel wurden nach einer Abkühlzeit von 1 Stunde (an der Raumluft und auf dem in obigem Beispiel 6 beschriebenen Gestell) auf ihrem jeweiligen Gestell bei kontrollierten Bedingungen von 35 °C und 75 % rel. Luftfeuchtigkeit in einem Klimaschrank (VC 0034, Firma Vötsch) gelagert. Zur Auswertung wurden die Prüfriegel mit einer Kamera (Type HomeVista, Firma SECACAM) überwacht. Dabei wurde im Abstand von je 10 Minuten ein Foto der Prüfriegel bis zu deren Bruch angefertigt; der Zeitpunkt des jeweils letzten Fotos, auf dem der Prüfriegel nicht vollständig gebrochen ist, gibt dabei den gemessenen Zeitpunkt für die Feuchtestabilität an. Die angegebenen Feuchtestabilitäten entsprechen jeweils einem Mittelwert aus drei Einzelmessungen (Anmerkung: Auch für aus anderen Formstoffmischungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurde auf die hier beschriebene Weise die Feuchtestabilität bestimmt).
  • Beispiel 11 - Bestimmung der Abgussgüte bezüglich Sandanhaftungen
  • Gemäß Beispiel 6 hergestellte Prüfriegel wurden derart in eine Außenform aus Sand eingelegt, dass jeweils drei der vier Längsseiten des Kerns beim Gießprozess mit dem geschmolzenen Metall in Verbindung kamen. Die so präparierten Gießformen wurden mit einer Aluminiumlegierung (EN AC-42100) bei einer Gießtemperatur von ca. 750 °C abgegossen. Nach dem Erkalten der Schmelze wurden die Gussstücke aus der Sandform ausgepackt, die Prüfriegel durch hochfrequente Hammerschläge auf den Speiserbereich des Gussteils mit einem Druckluftschlackenhammer (Typ P 2535 Pro, Firma Atlas Copco) entfernt und die Gussoberfläche, die mit dem Prüfriegel in Kontakt stand, mit einer Druckluftpistole abgeblasen Für jede Prüfriegelzusammensetzung wurden zwei entsprechende Abgüsse in separaten Gussformen durchgeführt.
  • Zum relativen Vergleich der Abgussgüte wurden die Gussoberflächen, die mit den Kernen in Kontakt standen für jede Form von der besten Gussgüte bis zur schlechtesten Gussgüte bewertet. Die Bewertung wurde unabhängig voneinander von zwei Personen mit langjähriger Erfahrung im Bereich der Gießereitechnik durchgeführt. Auch die Abgussgüte für aus anderen Formstoffmischungen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurde auf die hier beschriebene Weise bestimmt.
  • Beispiel 12 - Bestimmung der Hochtemperatureigenschaften
  • Die Deformation unter thermischer Belastung wurde analog zu der in EP 2 097 192 B1 angegebenen Methode (vgl. insbesondere Abschnitte [0096] - [0099] in EP 2 097 192 B1 ) durchgeführt, wobei ein „Hot Distortion Tester“ der Firma Simpson Technologies Corporation verwendet wurde. Die mit diesem Gerät erhaltenen Ergebnisse sind aus Sicht des Fachmanns gleichwertig zu den Ergebnissen, die mittels Hot Distortion-Messungen nach dem BCIRA-Hot-Distortion-Test bestimmt wurden.
  • Die hierbei verwendeten Prüfriegel wurden gemäß Beispiel 6 hergestellt, mit dem einzigen Unterschied, dass die für die Hot-Distortion-Tests hergestellten und eingesetzten Prüfriegel die Abmessungen 25 mm x 6 mm x 120 mm aufwiesen und auf zwei Lager gelegt, so dass die Luft frei um den Prüfriegel zirkulieren kann.
  • Die einseitige Erhitzung während des Hot-Distorsion-Tests führt dazu, dass sich der Probekörper infolge der thermischen Ausdehnung der heißen Seite nach oben zur kalten Seite hin biegt. Diese Bewegung des Probenkörpers wird als „maximale Ausdehnung“ in der Kurve bezeichnet. In dem Maße, wie der Probekörper sich insgesamt erwärmt, beginnt der Binder in den thermoplastischen Zustand überzugehen. Aufgrund der thermoplastischen Eigenschaften der verschiedenen Bindersysteme drückt die Belastung durch den Lastarm den Probenkörper wieder nach unten. Diese Abwärtsbewegung entlang der Ordinate in Null-Linie bis zum Bruch wird als „Heißverformung“ bezeichnet. Die zwischen dem Beginn der maximalen Ausdehnung auf der Kurve und dem Bruch verflossene Zeit wird als „Zeit bis zum Bruch“ bezeichnet und stellt eine wichtige Kenngröße dar.
  • Die maximale thermoplastische Verformung ist gerätebedingt in den durchgeführten Versuchen auf 6 mm (Deformation -6mm) beschränkt. Dieser Punkt wird daher gleichgesetzt mit einem Auftreten eines Bruchs.
  • Auch für nach anderen Rezepturen gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6.1 hergestellte Prüfriegel wurden auf die hier beschriebene Weise die Hochtemperatureigenschaften bestimmt.
  • Beispiel 13 - Erhöhung des Aluminationen-Anteils im Bindemittel
  • Um den Einfluss der eingesetzten Menge an Aluminiationen im Bindemittelsystem darzustellen, wurden nach der Vorgehensweise von Beispiel 5 Formstoffmischungen mit einer Zusammensetzung der Flüssigkomponenten (B) und (C) gemäß Tabellen 3a und 3b hergestellt; die in einer Mischung von Flüssigkomponenten (B) und (C) (gemäß den Rezepturen aus Tabellen 3a und 3b) vorliegenden (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 3c angegeben. Rezepturen 2019327, 2019321, 2019328 und 2019329 sind erfindungsgemäße Beispiele; Rezeptur 2019326 ist ein nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel (anders als im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen wird keine Flüssigkomponente (C) umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen eingesetzt). Tabelle 3a
    Rezeptur 2019326 2019327 2019321
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 13,55 13,10 12,70
    NaOH 33% (B) 18,10 15,50 12,90
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,85 67,65 67,40
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50 0,50
    Natriumaluminatlsg 1:2.5 (C) 3,25 6,50
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00 100,00
    Tabelle 3b
    Rezeptur 2019328 2019329
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 12,20 11,80
    NaOH 33% (B) 10,40 7,90
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,15 66,90
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50
    Natriumaluminatlsg 1:2.5 (C) 9,75 12,90
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 3c
    Rezeptur 2019326 2019327 2019321 2019328 2019329
    H2O [mol%] 85,92 85,81 85,71 85,60 85,50
    SiO2 [mol%] 9,06 9,06 9,06 9,06 9,06
    Na2O [mol%] 5,03 5,03 5,03 5,03 5,03
    Al2O3 [mol%] 0,10 0,20 0,30 0,40
    MVZ8 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80

    8: MVZ bedeutet (hier und im Folgenden) molares Verhältnis von SiO2 zu Na2O in der Lösung.
  • Gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6 wurden aus diesen Formstoffmischungen Prüfriegel hergestellt.
  • Die Rezepturen für die Formstoffmischungen wurden dabei so gewählt, dass auch bei ansteigendem Aluminiumgehalt ein gleichbleibender molarer Modul (MVZ), ein gleichbleibender SiO2- und ein gleichbleibender Na2O-Gehalt in den jeweils eingesetzten Mengen aus Flüssigkomponenten (B) und (C) vorlag.
  • Für jede der in Tabellen 3a und 3b angegebenen Rezepturen wurden ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
    Rezeptur 2019326 2019327 2019321 2019328 2019329
    Kerngewicht 148,52 148,60 148,57 147,97 147,99
    Heißfestigkeit [N/cm2] 180 180 190 180 190
    Stundenfestigkeit [N/cm2] 550 510 540 480 490
    Feuchtestabilität [min] 453 840 1207 2067 1550
  • Bereits bei einer Zusammensetzung mit 0,10 Mol% Al2O3 (bezogen auf die eingesetzte kombinierte Gesamtmasse der Flüssigkomponenten (B) und (C), vgl. Tabelle 3c) konnte eine signifikante Steigerung der Feuchtestabilität beobachtet werden. Für Zusammensetzungen mit 0,2 Mol%, 0,3 Mol% und 0,4 Mol% Al2O3 wurden, verglichen mit der (nicht erfindungsgemäßen) Vergleichs-Formstoffmischung 2019326 ohne Aluminationen, sogar Steigerungen der Feuchtestabilität um mehr als einen Faktor 2 gemessen.
  • Heißfestigkeiten und Stundenfestigkeiten sämtlicher Prüfriegel lagen über den Anforderungen für industrielle Zwecke
  • Für die Rezepturen 2019326, 2019321 und 2019329 wurden zusätzliche Prüfriegel (gemäß Beispiel 6) hergestellt und die Gussoberfläche (gemäß Beispiel 11) bestimmt. Für beide Gussteile enthaltend jeweils einen Prüfriegel der Rezepturen 2019326, 2019321 und 2019329, unabhängig von der bewertenden Person, wurde die Reihenfolge der Gussgüte wie folgt bestimmt: 2019329 > 2019321 > 2019326. Für Zusammensetzungen mit 0,2 Mol% und 0,4 Mol% Al2O3 wurde demnach, verglichen mit der (nicht erfindungsgemäßen) Vergleichs-Formstoffmischung 2019326 ohne Aluminationen, eine Verbesserung der Gussgüte festgestellt.
  • Für die Rezepturen 2019326, 2019321 und 2019329 wurden zusätzliche Prüfriegel gemäß Beispiel 12 hergestellt und untersucht. Die Steigung (Deformation pro Zeiteinheit) bis zum Erreichen des thermoplastischen Bereichs ist geringer, je mehr Aluminationen im Binder enthalten sind. So setzt der Bereich des thermoplastischen Zustands für die Vergleichsformstoffmischung 2019326 ohne Aluminationen nach 9 s ein, für eine Zusammensetzung mit 0,2 Mol% nach 10 s ein und für eine Zusammensetzung mit 0,4 Mol% sogar erst nach 22 s ein. Auch die Gesamtmesszeit bis zum Bruch erhöht sich mit steigender Menge an Aluminationen im Binder. Bei der Vergleichsformstoffmischung kommt es nach einer Gesamtzeit von 31 s zum Bruch, während für eine Zusammensetzung mit 0,2 Mol% der Bruch nach einer Gesamtzeit von 35 s auftritt und für eine Zusammensetzung mit 0,4 Mol% der Bruch erst nach einer Gesamtzeitvon 40 s eintritt.
  • Beispiel 14 - Einfluss von Aluminium-, Lithium- und Bor-Ionen auf die Feuchtestabilität
  • Es wurden nach der Vorgehensweise von Beispiel 5 Formstoffmischungen mit einer Zusammensetzung der Flüssigkomponenten (B) und (C) gemäß Tabellen 5a und 5b hergestellt; die in einer Mischung von Flüssigkomponenten (B) und (C) (gemäß den Rezepturen aus Tabellen 5a und 5b) vorliegenden (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 5c angegeben. Rezepturen 2019321, 2019441 und 2019446 sind erfindungsgemäße Beispiele; Rezepturen 2019326, 2019442 und 2019445 sind nicht erfindungsgemäße Vergleichsbeispiele (anders als im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, werden keine Flüssigkomponente (C) umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen eingesetzt). Tabelle 5a
    Rezeptur 2019326 2019321 2019442
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 13,55 12,70 13,30
    NaOH 33% (B) 18,10 12,90 17,10
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,85 67,40 67,55
    LiOH-Monohydrat (B)
    Natriumtetraborat-10-hydrat (B) 1,55
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50 0,50
    Natriumaluminatlsg. 1:2.5 (C) 6,50
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00 100,00
    Tabelle 5b
    Rezeptur 2019445 2019441 2019446
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 14,625 12,50 13,675
    NaOH 33% (B) 16,15 11,85 11,10
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,10 67,55
    LiOH-Monohydrat (B) 0,675 0,675
    Natriumtetraborat-10-hydrat (B) 1,55
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50 0,50
    Natriumaluminatlsg. 1:2.5 (C) 6,50 6,50
    Gesamt (B) + (C) 100,00
    Tabelle 5c
    Rezeptur 2019326 2019321 2019442 2019445 2019441 2019446
    H2O [mol%] 85,92 85,71 85,71 85,92 85,51 85,70
    SiO2 [mol%] 9,06 9,06 9,06 9,06 9,06 9,06
    Na2O [mol%] 5,03 5,03 5,03 4,83 5,03 4,84
    Li2O [mol%] 0,19 0,19
    B2O3 [mol%] 0,20 0,20
    Al2O3 [mol%] 0,20 0,20 0,20
    MVZ 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80
  • Gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6 wurden aus diesen Formstoffmischungen Prüfriegel hergestellt.
  • Für jede der in Tabellen 5a und 5b angegebenen Rezepturen wurden ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6
    Rezeptur 2019326 2019321 2019442 2019445 2019441 2019446
    Kerngewicht 148,50 148,32 148,44 148,40 148,35 148,21
    Heißfestigkeit [N/cm2] 180 180 160 170 180 190
    Stundenfestigkeit, kalt [N/cm2] 560 520 510 530 480 500
    Feuchtestabilität [min] 563 1263 783 1087 2000 2340
  • Die Ergebnisse zeigen den Einfluss von Aluminationen im Bindemittel auf die Feuchtestabilität (und auf weitere Eigenschaften) der mit diesem Bindemittel hergestellten Formkörper im Vergleich zu den bisher in Bindern zur Erhöhung der Feuchtestabilität eingesetzten Lithium-Verbindungen und Bor-Verbindungen. Als (nicht erfindungsgemäße) Referenz wurde ein Binder mit ansonsten gleicher molarer Zusammensetzung, jedoch ohne einen der drei Feuchtestabilitätsförderer getestet (Rezeptur 2019326).
  • Die Ergebnisse zeigen, dass der positive Einfluss der Aluminationen auf die Feuchtestabilität größer ist als bei den Vergleichsbeispielen mit Lithium-Verbindungen und Bor-Verbindungen. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass der Einsatz von Aluminationen zusätzlich zu Bor-Verbindungen oder Lithium-Verbindungen eine gegenüber dem alleinigen Einsatz von Bor-Verbindungen oder Lithium-Verbindungen zusätzliche Steigerung der Feuchtestabilität bewirkt.
  • Heißfestigkeiten und Stundenfestigkeiten sämtlicher Prüfriegel lagen über den Anforderungen für industrielle Zwecke.
  • Beispiel 15 - Vergleich Kaliumaluminatlösung mit Natriumaluminatlösung im Bindemittel
  • Es wurden nach der Vorgehensweise von Beispiel 5 Formstoffmischungen mit einer Zusammensetzung der Flüssigkomponenten (B) und (C) gemäß Tabelle 7a hergestellt; die in einer Mischung von Flüssigkomponenten (B) und (C) (gemäß den Rezepturen aus Tabelle 7a) vorliegenden (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 7b angegeben. Rezepturen 2019387 und 2019551 sind erfindungsgemäße Beispiele. Bei ansonsten gleicher Zusammensetzung der Flüssigkomponenten des Bindemittelsystems wurden die Aluminationen einmal in Form einer Kaliumaluminatlösung (Rezeptur 2019551) und einmal in Form einer Natriumaluminatlösung (Rezeptur 2019387) eingebracht. Tabelle 7a
    Rezeptur 2019387 2019551
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 11,80 13,15
    NaOH 33% (B) 7,90 5,50
    Wasserglas 48/50 HV (B) 66,90 65,850
    Tensid EHS Kaliumaluminatlösung 1:2,5 (B) (C) 0,50 0,50 12,50
    Natriumaluminatlsg 1:2.5 (C) 12,90
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 7b
    Rezeptur 2019387 2019551
    H2O [mol%] 85,50 85,50
    SiO2 [mol%] 9,06 9,06
    Na2O [mol%] 5,03 3,79
    K2O [mol%) 1,25
    Al2O3 [mol%] 0,40 0,40
    MVZ 1,80 1,80
  • Gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6 wurden aus diesen Formstoffmischungen Prüfriegel hergestellt.
  • Für jede der in Tabelle 7a angegebenen Rezepturen wurden ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 8 angegeben. Tabelle 8
    2019387 2019551
    Kerngewicht 147,85 148,82
    Heißfestigkeit [N/cm2] 183 189
    Stundenfestigkeit [N/cm2] 483 505
    Feuchtestabilität [min] 2140 3220
  • Überraschend zeigen die Ergebnisse, dass der Einsatz von Kaliumaluminat verglichen mit dem Einsatz von Natriumaluminat die Feuchtestabilität noch einmal deutlich steigert. Zusätzliche eigene Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass es auch keinen Unterschied macht, ob das Kalium aus der Flüssigkomponente (B) oder (C) stammt (Ergebnisse hier nicht aufgeführt).
  • Beispiel 16 - Kombinierter Einsatz von Aluminationen und verschiedenen Microsilica-Spezies
  • Es wurden nach der Vorgehensweise von Beispiel 5 Formstoffmischungen mit einer Zusammensetzung der Flüssigkomponenten (B) und (C) gemäß Tabelle 9a hergestellt; die in einer Mischung von Flüssigkomponenten (B) und (C) (gemäß der Rezeptur aus Tabelle 9a) vorliegenden (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 9b angegeben. Rezeptur 2019650 ist ein erfindungsgemäßes Beispiel.
  • In einer ersten Versuchsreihe (2019650-1) wurde dabei als 0,6 GT der Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid die in Beispiel 5 eingesetzte 1:1 Mischung aus „RW-Füller gesiebt“ und „RW-Füller Q1 Plus“ eingesetzt.
  • In einer zweiten Versuchsreihe (2019650-2) wurden bei ansonsten gleicher Vorgehensweise wie in Versuchsreihe 2019650-1 statt 0,6 GT der 1:1 Mischung 0,6 GT „RW-Füller Q1 Plus“ (also ohne „RW-Füller gesiebt“) eingesetzt.
  • In einer dritten Versuchsreihe (2019650-3) wurden bei ansonsten gleicher Vorgehensweise wie in Versuchsreihe 2019650-1 statt 0,6 GT der 1:1 Mischung 0,6 GT „RW-Füller gesiebt“ (also ohne „RW-Füller Q1 Plus“) eingesetzt.
  • Rezepturen 2019650-1, 2019650-2 und 2019650-3 betreffen erfindungsgemäße Beispiele. Tabelle 9a
    Rezeptur 2019650
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 13,275
    NaOH 33% (B) 5,575
    KOH 45% (B) 2,600
    Wasserglas 48/50 HV (B) 65,900
    Tensid EHS (B) 0,150
    Kaliumaluminatlösung 1:2,5 (C) 12,500
    Gesamt (B) + (C) 100,00
    Tabelle 9b
    Rezeptur 2019650
    H2O [mol%] 85,50
    SiO2 [mol%] 9,06
    Na2O [mol%] 3,79
    K2O [mol%] 1,25
    Li2O [mol%]
    B2O3 [mol%]
    Al2O3 [mol%] 0,40
    MVZ 1,80
  • Gemäß der Vorgehensweise aus Beispiel 6 wurden aus diesen Formstoffmischungen jeweils Prüfriegel hergestellt.
  • Für die angegebenen Versuchsreihen wurden jeweils ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 10 angegeben. Tabelle 10
    2019650-1 2019650-2 2019650-3
    Kerngewicht 148,22 151,30 143,45
    Heißfestigkeit [N/cm2] 190 180 200
    Stundenfestigkeit [N/cm2] 500 520 460
    Feuchtestabilität [min] >158407 1363 >158407

    7: Die Tests wurden nach 15840 Minuten abgebrochen.
  • Überraschend zeigen die Ergebnisse, dass der Einsatz von zumindest einem Teil eines partikulären amorphen SiO2 in Komponente A, welches bei der Si-Herstellung durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen hergestellt wurde („RW-Füller gesiebt“) verglichen mit dem Einsatz von Komponente A umfassend als partikuläres amorphes Siliciumdioxid lediglich solches partikuläres amorphes SiO2, welches bei der ZrO2-Herstellung durch thermische Zersetzung von ZrSiO4 hergestellt wurde („RW-Füller Q1 Plus“) die Feuchtestabilität noch einmal deutlich über die Erwartungen steigert.
  • Beispiel 17 - Stabilitätstests
  • 17.1 Es wurden insgesamt 4 Kombinationen einer ersten Flüssigkomponente (B) mit einer zweiten Flüssigkomponente (C) umfassend Natriumaluminat hergestellt. Die Zusammensetzungen ergeben sich aus den Tabellen 11a und 11b.
  • Die jeweiligen (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 11c angegeben. Tabelle 11a
    Rezeptur 2019327 2019321
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 13,10 12,70
    NaOH 33% (B) 15,50 12,90
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,65 67,40
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50
    Natriumaluminat-Lösung 1:2.5 (C) 3,25 6,50
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 11b
    Rezeptur 2019328 2019329
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 12,20 11,80
    NaOH 33% (B) 10,40 7,90
    Wasserglas 48/50 HV (B) 67,15 66,90
    Tensid EHS (B) 0,50 0,50
    Natriumaluminat-Lösung 1:2.5 (C) 9,75 12,90
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 11c
    Rezeptur 2019327 2019321 2019328 2019329
    H2O [mol%] 85,81 85,71 85,60 85,50
    SiO2 [mol%] 9,06 9,06 9,06 9,06
    Na2O [mol%] 5,03 5,03 5,03 5,03
    Al2O3 [mol%] 0,10 0,20 0,30 0,40
    MVZ 1,80 1,80 1,80 1,80
  • 17.2 Es wurden insgesamt 4 Kombinationen einer ersten Flüssigkomponente (B) mit einer zweiten Flüssigkomponente (C) umfassend Kaliumaluminat hergestellt. Die Zusammensetzungen ergeben sich aus den Tabellen 11d und 11e.
  • Die jeweiligen (berechneten) molaren Zusammensetzungen sind in Tabelle 11f angegeben. Tabelle 11d
    Rezeptur 2019684 2019644
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 14,36 13,95
    NaOH 33% (B) 5,56 5,56
    KOH 45% (B) 10,21 7,70
    Wasserglas 48/50 HV (B) 66,62 66,35
    Tensid EHS (B) 0,15 0,15
    Kaliumaluminat-Lösung 1:2.5 (C) 3,10 6,20
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 11e
    Rezeptur 2019647 2019650
    Flüssigkomponente
    Wasser (B) 13,65 13,275
    NaOH 33% (B) 5,55 5,575
    KOH 45% (B) 5,10 2,600
    Wasserglas 48/50 HV (B) 66,15 65,900
    Tensid EHS (B) 0,15 0,150
    Kaliumaluminat-Lösung 1:2.5 (C) 9,40 12,500
    Gesamt (B) + (C) 100,00 100,00
    Tabelle 11f
    2019684 2019644 2019647 2019650
    H2O [mol%] 85,80 85,70 85,60 85,50
    SiO2 [mol%] 9,06 9,06 9,06 9,06
    Na2O [mol%] 3,79 3,79 3,79 3,79
    K2O [mol%] 1,25 1,25 1,25 1,25
    Al2O3 [mol%] 0,10 0,20 0,30 0,40
    MVZ 1,80 1,80 1,80 1,80
  • Die Kombination gemäß den Rezepturen 2019327, 2019321, 2019328, 2019329, 2019684, 2019644, 2019647 und 201950 (wie in Tabellen 11a, 11b, 11d und 11e definiert) wurden jeweils in ein Behältnis gegeben und dieses geschlossen bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) gelagert.
  • Während der Lagerung wurde die Stabilität der gelagerten Lösungen durch Inaugenscheinnahme überprüft. Sobald dabei mit bloßem Auge Niederschläge und/oder eine Gelbildung beobachtet werden konnte, galt die Lösung ab diesem Zeitpunkt als nicht mehr stabil.
  • Es zeigte sich, dass keine der getesteten Proben länger als 6 Monate stabil war und zumindest die Proben 2019329, 2019644, 2019467 und 2019550 weniger als 2 Monate stabil waren.
  • Beispiel 18 - Vergleich mit dem Einsatz einer partikulären Aluminatquelle
  • In diesem Beispiel wurde zunächst die teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid-Spezies „RW-Füller gesiebt“ (mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung von 0,23 Mikrometer) mit einer Menge der teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid-Spezies „RW-Füller Q1 Plus“ (mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung von 0,84 Mikrometer) im Gewichtsverhältnis 1:1 trocken miteinander zu einer Vormischung (als Beispiel für eine Komponente (A)) vermischt. In einem Kontaktierbehältnis wurden 100 GT Quarzsand H32 (Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Kornfeinheitsnummer 45) und 0,6 GT dieser Vormischung per Hand vermischt, sodass 100,6 Gewichtsteile einer Mischung aus Quarzsand (als Beispiel für einen Formgrundstoff (D)) und partikulärem amorphen Siliciumdioxid (Komponente (A)) resultierten.
  • In jeweiligen Folgeversuchen wurden jeweils 100,6 Gewichtsteile dieser Mischung mit jeweils 2,1 Gewichtsteilen von
    • (i) einem aluminationen-freien Wasserglasbinder (2019683) (vgl. VB 18.1 in Tabelle 13; dies ist eine Komponente (B)),
    • (ii) einer Mischung aus pulverförmigem AlOH3 (Apyral NH20) und einem Wasserglasbinder (20200138) in einem Mischungsverhältnis von 0,05 : 2,05 (vgl. VB 18.2 in Tabelle 13; durch Vermischen dieser Bestandteile ergibt sich eine erste Flüssigkomponente (B), die Wasserglas umfasst, in welches AlOH3 eingemischt ist) und
    • (iii) einer Mischung aus Bindemittelbestandteilen 2019666 (dies ist eine Komponente (B)) und 2019665 (dies ist eine Komponente (C)) in einem Mischungsverhältnis von 1,78 : 0,32 (vgl. B 18.3 in Tabelle 13; erfindungsgemäßes Beispiel)
    zu der Mischung aus Quarzsand und partikulärem amorphen Siliciumdioxid gegeben; es wurde dann sogleich jeweils für 120 Sekunden in einem Bullmischer (Typ RN10/20, Firma Morek Multiserw) bei 220 U/min gemischt.
  • Die hieraus resultierende Formstoffmischungen wurden jeweils gemäß der Vorgehensweise aus obigem Beispiel 6 zu Prüfriegeln verarbeitet. Für jede der beschriebenen Mischungen wurden ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in Tabelle 14 angegeben. Tabelle 13
    VB 18.1 VB 18.2 B 18.3
    Eingesetzt Teil 1 Teil2 Eingesetzt Teil 1 Teil 2 Eingesetzt
    2019683 Apyral NH 20 20200138 2,05 GT 2020138 + 0,5 GT Apyral NH 20 2019666 2019665 1,78GT 2019666 + 0,32GT 2019665
    Komponente (B) Apyral NH 20 20200138 (B) (B) (C) (B) + (C)
    Wasser 14,676 13,650 13,325 15,684 -
    NaOH 33 % 5,590 5,713 5,577 6,263 -
    KOH 45 % 12,780 12,900 12,593 - 2,00
    Wasserglas 48/50 66,820 67,600 65,990 77,895 16,00
    EHS 0,134 0,137 0,134 0,158 -
    Al(OH)3 100 2,381 - 82,00
    Summe 100 100 100 100 100 100
    H2O [mol%] 85,90 74,99 85,67 85,51 85,49
    SiO2 [mol%] 9,06 0,00 9,20 9,06 9,07
    Na2O [mol%] 3,79 0,00 3,85 3,79 3,80
    K2O [mol%] 1,25 0,00 1,27 1,25 1,24
    Al2O3 [mol%] 0,00 25,01 0,00 0,38 0,40
    Summe 100 100 100 100,000 100,000

    VB bedeutet in dieser Tabelle „Vergleichsbeispiel“; B bezeichnet ein erfindungsgemäßes Beispiel. Tabelle 14
    Binder Kerngewicht [g] Heißfestigkeit [N/cm2] Stundenfestigkeit [N/cm2] Feuchtestabilität [min]
    VB 18.1 146,90 150 480 300
    VB 18.2 146,86 150 480 340
    B18.3 146,58 160 470 > 14409

    9: Versuche nach 1440 min abgebrochen.
  • Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Mischung mit pulverförmigem Al(OH)3 (VB 18.2) im Vergleich zu einer Mischung vollständig ohne Al(OH)3 (VB 18.1) keine signifikante Verbesserung der Feuchtestabilität (vgl. Beispiel 10) bewirkt, während die Mischung mit gelöstem Al(OH)3 (B 18.3) die Feuchtestabilität erheblich verbessert.
  • Beispiel 19 - Variation der Aluminat-Zugabe
  • Aus Formstoffmischungen der Rezepturen 19.1 - 19.3, wie sie sich aus der nachfolgenden Tabelle 15 unter Bezugnahme auf Tabelle 16 ergeben, wurden analog zu Beispiel 5 Formstoffmischungen erstellt. Die Flüssigkomponenten wurden dabei so zugegeben, dass sie erst mit Einschalten des Bullmischers miteinander in direkten Kontakt kamen. Tabelle 15
    Mischung (D) Zugabe [GT] (B) Zugabe [GT] (C) Zugabe [GT] (A) Zugabe [GT]
    19.1 H 32 100,00 20200253 1,58 20200252 0,52 2019409 0,60
    19.2 H 32 100,00 20200255 1,68 20200254 0,42 2019409 0,60
    19.3 H 32 100,00 20200257 1,68 20200256 0,42 2019409 0,60
    Figure DE102020119013A1_0003
  • Für jede der in Tabelle 15 angegebenen Rezepturen wurden ausreichend viele Prüfriegel hergestellt, um Kerngewicht (gemäß Beispiel 7), Heißfestigkeit (gemäß Beispiel 8), Stundenfestigkeit (gemäß Beispiel 9) und Feuchtestabilität (gemäß Beispiel 10) zu bestimmen; die Ergebnisse dieser Bestimmung sind in Tabelle 17 angegeben. Tabelle 17
    Mischung Kerngewicht [g] Heißfestigkeit [N/cm2] Stundenfestigkeit [N/cm2] Feuchtestabilität [min]
    19.1 147,6 140 430 1230
    19.2 147,5 130 410 1670
    19.3 147,1 130 350 5760
  • Für Mischungen 19.1 und 19.2 mit einem Aluminationengehalt (berechnet als Al2O3) von 1,63 Gew.-% bzw. 2,1 Gew.-% (Gewichts-Prozent-Angaben hier stets bezogen auf die Summe der eingesetzten Komponenten (B) und (C)) werden jeweils vergleichsweise ähnliche Werte für Heißfestigkeit, Stundenfestigkeit, Kerngewicht und Feuchtestabilität erreicht. Bei einem Al2O3-Gehalt von 3,1 Gew.-% (Mischung 19.3) kann ein signifikanter Anstieg in der Lagerstabilität beobachtet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • EP 2097192 B1 [0228]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, mit folgenden Schritten: (S1) Herstellen oder Bereitstellen eines Bindemittelsystems, das in drei räumlich voneinander getrennten Behältnissen als Komponenten umfasst: - eine Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, - eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas, und - eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, (S2) Kontaktieren von einem Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in vorbestimmten Mengenverhältnissen in einem oder mehreren Schritten, so dass eine Formstoffmischung resultiert, in der die Aluminationen und das partikuläre amorphe Siliciumdioxid ganz oder teilweise in das Wasserglas eingemischt sind, wobei die Schritte (S1) und (S2) in einer Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (S2) das Kontaktieren von Formgrundstoff (D) und Inhaltsstoffen sämtlicher der besagten Komponenten (A), (B) und (C) des Bindemittelsystems in vorbestimmten Mengenverhältnissen in einem oder mehreren Schritten so durchgeführt wird, dass - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) und/oder - eine Menge der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder - nach Trennen, vorzugsweise Filtrieren, der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) ausgewählte Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder - nach Trennen, vorzugsweise Filtrieren, der in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden zweiten Flüssigkomponente (C) ausgewählte Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (C) beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzt wird bzw. werden und/oder wobei Inhaltsstoffe oder Mengen der in Schritt (S1) jeweils als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegenden ersten Flüssigkomponente (B) und zweiten Flüssigkomponente (C) in Schritt (S2) - zunächst in einem vorbestimmten Verhältnis vermischt werden, so dass eine Mischung resultiert umfassend Wasserglas und Aluminationen in vorbestimmten Anteilen, und dann der Formgrundstoff (D) mit dieser Mischung kontaktiert wird, wobei vorzugsweise (a) zwischen dem Vermischen der Mengen oder Inhaltsstoffe der besagten Flüssigkomponenten und dem Kontaktieren des Formgrundstoffs mit der resultierenden Mischung ein Zeitraum von nicht mehr als 24 Stunden liegt, bevorzugt ein Zeitraum von nicht mehr als 12 Stunden, besonders bevorzugt 4 Stunden, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 1 Stunde und/oder (b) der Formgrundstoff mit der resultierenden Mischung der Mengen oder Inhaltsstoffe der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente(C) kontaktiert wird, vorzugsweise vermischt wird, bevor sich Feststoff in der resultierenden Mischung bildet, oder - nicht vermischt werden, bevor der Formgrundstoff (D) (i) vollständig gleichzeitig, (ii) teilweise gleichzeitig oder (iii) in beliebiger Reihenfolge nacheinander mit Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) kontaktiert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt (S2) Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) mit individuell vorbestimmter Dosierrate und/oder Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) mit individuell vorbestimmter Dosierrate (i) zum Formgrundstoff (D) und/oder (ii) zu Inhaltsstoffen oder Mengen einer anderen Komponente des Bindemittelsystems gegeben werden, bevorzugt automatisiert und/oder mittels einer oder mehrerer Dosiereinrichtungen, wobei die Anlage zum Herstellen von Formstoffmischungen vorzugsweise umfasst: - eine oder mehrere Dosiereinrichtungen zum Dosieren von Inhaltstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder von Inhaltstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder von Inhaltstoffen oder Mengen der Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und/oder des Formgrundstoffs (D) sowie - eine Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung für die eine Dosiereinrichtung bzw. die mehreren Dosiereinrichtungen, vorzugsweise eine mikroprozessorgestützte Steuereinrichtung oder Regeleinrichtung.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen zweiten Flüssigkomponente (C) umfasst: - 15 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 22 -27 Gew.-% Siliciumdioxid, - 8 bis 17 Gew.-% Alkalimetalloxid, bevorzugt 10 bis 17 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 16 Gew.-%, - Aluminationen, berechnet als Al2O3, in einer Menge bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,4 bis 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 2,5 Gew.-%, besonders vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-% wobei die Gewichtsprozentangaben bezogen sind auf die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder wobei in der Gesamtmasse der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) das Massenverhältnis von Alkalimetalloxid zu Al2O3 im Bereich von 35:1 bis 3:1 liegt, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 5:1 liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 15:1 bis 7:1.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt (S2) die Temperatur der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) zu Beginn des Kontaktierens oder Mischens jeweils in einem Bereich von 5 bis 35 °C liegt und/oder wobei in der Gesamtmasse der in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) das Massenverhältnis von Al2O3 zu SiO2 größer ist als 1:70, bevorzugt größer als 1:69, besonders bevorzugt größer als 1:64.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt (S2) Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, mit dem Formgrundstoff und mit Inhaltsstoffen oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffen oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) kontaktiert werden, wobei - die in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems eingesetzte Komponente (A) (i) teilchenförmig ist, vorzugsweise ein Pulver oder ein Granulat, oder (ii) eine Suspension von partikulärem amorphen Siliciumdioxid ist und/oder - die in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, (i) in Form eines Pulvers oder Granulats, vorzugsweise in Form eines Pulvers, oder (ii) als Suspension eingesetzt werden und/oder - das partikuläre amorphe Siliciumdioxid der Komponente (A) als Inhaltsstoff in Schritt (S2) eingesetzt wird und vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO4; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze - pyrogene Kieselsäure, vorzugsweise herstellbar durch Pyrolyse von Siliciumtetrachlorid; und - Mischungen davon und/oder - die Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, zusätzlich ein, zwei, drei oder mehr weitere Inhaltsstoffe umfasst, die in Schritt (S2) mit eingesetzt werden und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silicium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, vorzugsweise Tricalciumphosphat, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen - wasserlösliche Materialien, - Alkalihydroxide, - Tenside, - Filmbildner, - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und - Kohlenhydrate.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil an Siliciumdioxid in der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, vorzugsweise der Anteil des partikulären amorphen Siliciumdioxids in der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, mindestens 25 Gew.-% beträgt, bevorzugt mindestens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 40 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die in Schritt (S1) als Bestandteil des Bindemittelsystems vorliegende erste Flüssigkomponente (B) und/oder zweite Flüssigkomponente (C) ohne weitere Aufbereitung aus dem jeweiligen Behältnis heraus in Schritt (S2) eingesetzt wird bzw. werden und/oder - wobei die erste Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder - wobei die zweite Flüssigkomponente (C) eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder - wobei die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) eines oder mehrere Alkalimetalle M aus der Gruppe bestehend aus Lithium, Natrium und Kalium enthält, wobei der Anteil an Kaliumionen, berechnet als K2O, vorzugsweise größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt größer ist als 0,2 Gew.-%, besonders bevorzugt größer ist als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt größer ist als 1 Gew.-% und/oder - wobei die erste Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, einen Gehalt an Alkalimetallsilikat im Bereich von 20 Gew.-% bis 60 Gew.-% aufweist, bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B); und/oder - wobei die erste Flüssigkomponente (B), vorzugsweise in wässriger Phase, Wasserglas mit einem molaren Modul SiO2/ Alkalimetalloxid im Bereich von 1,6 bis 4,0 umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Flüssigkomponente (B) und/oder die zweite Flüssigkomponente (C) zusätzlich ein, zwei oder mehr weitere Inhaltsstoffe umfasst bzw. umfassen, die in Schritt (S2) mit eingesetzt werden und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - oberflächenaktive Substanzen, insbesondere Tenside, Entschäumer und Benetzungsmittel, - Alkalimetallphosphate, - oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Boraten, Borsäuren, und Borsäureanhydriden und/oder wobei die zweite Flüssigkomponente (C) gelöste Alkalialuminate umfasst, die in Schritt (S2) eingesetzt werden und/oder - wobei die erste Flüssigkomponente (B) - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 Gew.-% und/oder - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.% und/oder - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der ersten Flüssigkomponente (B) und/oder - wobei die zweite Flüssigkomponente (C) - in wässriger Phase einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 35 Gew-% aufweist, bevorzugt im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 5 Gew.% bis 23 Gew.-% umfasst, und/oder - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.- % und/oder - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der zweiten Flüssigkomponente (C) und/oder - wobei die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) - einen Gehalt an Aluminationen, berechnet als Al2O3, umfasst, der im Bereich liegt von 0,4 bis 4,0 Gew.-%, bevorzugt 0,45 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,75 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,25 bis 2 Gew.-% und/oder - einen Gehalt an Lithiumionen, berechnet als LiO2, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, vorzugsweise nicht größer als 0,01 Gew.- % und/oder - einen Gehalt an Borionen, berechnet als B2O3, umfasst, der nicht größer ist als 0,1 Gew.-%, bevorzugt nicht größer ist als 0,01 Gew.-%, wobei die Gewichtsprozentangaben bezogen sind auf die Gesamtmasse der beim Kontaktieren in Schritt (S2) eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der eingesetzten Inhaltsstoffe oder Mengen zweiten Flüssigkomponente (C).
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in Schritt (S2) zur Herstellung des Artikels jeweilige Gesamtmassen des Formgrundstoffs (D) sowie jeweils der Inhaltsstoffe oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) eingesetzt werden, wobei: - 0,1 bis 3,0 Gewichtsteile der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, eingesetzt werden, bevorzugt 0,3 bis 2,0 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der eingesetzten Gesamtmasse des feuerfesten Formgrundstoffs (D) und/oder - Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und Inhaltsstoffe oder Mengen der zweiten Flüssigkomponente (C) im Bereich von insgesamt 0,5 bis 20 Gewichtsteilen, bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,5 bis 7 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,5 bis 4 Gewichtsteilen, ganz besonders bevorzugt im Bereich von insgesamt 0,7 bis 3 Gewichtsteilen eingesetzt werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile der eingesetzten Menge des feuerfesten Formgrundstoffs (D) und/oder - das Verhältnis - der eingesetzten Gesamtmasse der Inhaltsstoffe oder Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) zur - eingesetzten Gesamtmasse der Inhaltsstoffe oder Komponenten der zweiten Flüssigkomponente (C) im Bereich von 86:1 bis 1:1 liegt, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 2:1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 3:1.
  11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte (S3) dreidimensionales in Form bringen der Formstoffmischung, vorzugsweise mittels eines Formwerkzeugs oder durch schichtweises Aufbauen mittels eines 3D-Druckers, (S4) Härten des Bindemittels, so dass eine Form, ein Kern oder ein Speiserelement resultiert, wobei vorzugsweise in Schritt (S4) - das Härten zumindest abschnittsweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C erfolgt, besonders bevorzugt im Bereich von 140 °C bis 250 °C, ganz besonders bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 160 °C bis 200 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 170 bis 190 °C erfolgt und/oder - die in Form gebrachte Formstoffmischung in einem beheizten Formwerkzeug erwärmt wird und/oder - die in Form gebrachte Formstoffmischung durch Kontakt mit heißer Luft erwärmt wird und/oder - die in Form gebrachte Formstoffmischung durch Einwirkung von Mikrowellen erwärmt wird und/oder - die in Form gebrachte Formstoffmischung mittels Durchleiten von Strom erwärmt wird und/oder - das Härten der geformten Formstoffmischung unter Einsatz von Kohlendioxid erfolgt und/oder - das Härten der geformten Formstoffmischung unter Einsatz von Estern erfolgt.
  12. Form, Kern, Speiserelement oder Formstoffmischung zur Verwendung in der Gießerei, hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. Vorrichtung in einer Gießerei zur Herstellung eines Artikels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Formen, Kernen, Speiserelementen und Formstoffmischungen, zumindest umfassend: (i) getrennte Vorratsbehältnisse für oder enthaltend: - eine erste Flüssigkomponente (B), umfassend Wasserglas, und - eine zweite Flüssigkomponente (C), umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, (ii) eine Dosiereinrichtung zum Dosieren vorgegebener Mengen der ersten Flüssigkomponente (B) und der zweiten Flüssigkomponente (C) in ein Behältnis zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest einem Formgrundstoff (D) und partikulärem amorphen Siliciumdioxid, vorzugsweise zusätzlich zumindest umfassend: (iii) getrennte Vorratsbehältnisse für oder enthaltend - eine Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, und - einen Formgrundstoff (D) (iv) eine Dosiereinrichtung zum Dosieren vorgegebener Mengen - von Inhaltsstoffen oder Mengen der Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und - des Formgrundstoffs (D) - zum Zwecke des Kontaktierens mit zumindest Wasserglas und Aluminationen.
  14. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  15. Verwendung einer Flüssigkomponente umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, als zweite Flüssigkomponente (C) eines härtbaren Bindemittelsystems umfassend: - eine Komponente (A) umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid und - eine erste Flüssigkomponente (B) umfassend Wasserglas, zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines Formkörpers enthaltend einen durch das gehärtete Bindemittelsystem gebundenen Formgrundstoff (D).
  16. Verwendung einer Flüssigkomponente (C) umfassend in wässriger Phase gelöste Aluminationen, bevorzugt gelöste Alkalialuminate, - zur Herstellung eines Artikels gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  17. Verwendung einer Komponente (A), umfassend partikuläres amorphes Siliciumdioxid, einer ersten Flüssigkomponente (B) und einer zweiten Flüssigkomponente (C), wie jeweils in einem der Ansprüche 1 bis 11 definiert, zur Herstellung eines Bindemittels, wobei - die erste Flüssigkomponente (B) und die zweite Flüssigkomponente (C) gemischt werden in einem Massenverhältnis im Bereich von 86:1 bis 1:1, bevorzugt im Bereich von 20:1 bis 2:1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 3:1.
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