EP2916976A1 - Verfahren zur herstellung von verlorenen kernen oder formteilen zur gussteilproduktion - Google Patents

Verfahren zur herstellung von verlorenen kernen oder formteilen zur gussteilproduktion

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EP2916976A1
EP2916976A1 EP14786500.0A EP14786500A EP2916976A1 EP 2916976 A1 EP2916976 A1 EP 2916976A1 EP 14786500 A EP14786500 A EP 14786500A EP 2916976 A1 EP2916976 A1 EP 2916976A1
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EP
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binder
silicate
core
hot air
magnesium
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EP14786500.0A
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Hartmut POLZIN
Theo KOOYERS
Matthias STREHLE
Frank GLEISSNER
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Peak Deutschland GmbH
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Peak Deutschland GmbH
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Publication date
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    • B22C1/188—Alkali metal silicates
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    • B22C15/24—Compacting by gas pressure or vacuum involving blowing devices in which the mould material is supplied in the form of loose particles
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores

Definitions

  • the invention relates to the production of lost cores or moldings for casting molds for the production of cast components (casting production).
  • Lost cores are needed in the foundry industry for the realization of voids inside castings and can have an extremely complex structure, e.g. B. cores for car cylinder heads.
  • the lost cores are made from a granular and dry base material, a sand, often quartz sand, but also chromite, zirconium, olivine, feldspar, mullite or other sands and a chemically hardening binder system. These components are mixed, optionally introduced with the addition of further additives and by pressurization (compressed air) in the mold (core or molding box).
  • the subsequent solidification of the still loose molding material mixture can be carried out by various means, for example by passing a hardening gas, e.g. Carbon dioxide or thermal solidification by a heated, d. H. metallic, archetype tool.
  • Water-glass-based binders are known, which mostly consist of multicomponent systems of the waterglass component and of a usually powdery additive component. Blended with mold bases and formed into cores or core moldings, such moldings can be solidified by physical consolidation (dehydration, dehydration, drying) or chemical hardening (chemical hardening).
  • the INOTEC process which uses a binder mixture based on sodium silicate as a binder, wherein in this binder by adding additives to the so-called Inotec promoters different molding properties are improved.
  • the curing takes place via a stepwise proceeding dehydration of the core molding material by mold temperatures between 150 to 250 ° C and a subsequent hot air flushing in the same temperature range.
  • binder contents between 1, 8 and 2.5% and promoter contents between 0.1% and 1% are used.
  • the promoter improves the flowability and strength of the core-form fabric and the core by bonding individual binder particles together and building a three-dimensional mesh.
  • the main areas of application of the INOTEC process and the INOTEC binders are light metal and non-ferrous metal alloys, for example for the production of cylinder heads as well as fittings castings.
  • a CORDIS binder system in which the binder has a matrix of a combination of phosphate, borate and silicate groups.
  • the CORDIS binder system is a two-component inorganic system composed of the binder CORDIS and the additive Anorgit.
  • a heated core box 130 to 180 ° C
  • a H hinderizibegasung (100 to 200 ° C) is necessary.
  • Binder contents used can be between 1, 5 and 3.0%, depending on the binder type. In this case, bending strengths of 350 to 550 N / cm 2 are achieved.
  • the CORDIS binder system is also used to make inorganic bonded cores in tempered core-making tools.
  • the Cordis binder system is composed of water as a solvent and an inorganic binder matrix. Depending on the application, this binder matrix consists of a combination of modified phosphate, silicate and borate groups.
  • this binder matrix consists of a combination of modified phosphate, silicate and borate groups.
  • inorganic substances directly in the binders or as an additive in the core production properties can be specifically controlled. These include, for example, the flowability, the reactivity of the molding material mixture, the wetting of the core by the melt or the storage stability.
  • the problem with this binder is that due to its hydrophilicity, the shelf life of bound cores is limited. For example, when stored for 24 hours, the strengths drop by about 1/3 of the initial strength.
  • the Cordis binder systems for aluminum gravity chill casting are preferred.
  • AWB inorganic warm box
  • the AWB process also uses heated core boxes (160 to 200 ° C).
  • a negative pressure is applied to the core box, which serves to deduct the resulting water vapor.
  • Curing is purely physical, which positively influences the regeneration of the molding material after casting. After the core in the core box has a certain machining strength, it is completely cured in a microwave at low power.
  • the AWB process is based on the thermal hardening of water-glass-bonded molded materials in a tempered tool with subsequent microwave drying.
  • the binder used is a modified water glass, which receives a low viscosity by dilution with sodium hydroxide solution.
  • the flowability of the molding mixtures prepared therewith and thus their ductility allows a good production of the core or molding.
  • the solidification of the molding material in the AWB process takes place exclusively via dehydration, ie drying at tool temperatures between 160 and 200 ° C, whereby an additional vacuum can be applied.
  • the final drying is then ensured by low power microwave ovens.
  • the binder additions are between 1, 5 and 2.5%. Additives are dispensed with.
  • a molding material for moldings of casting molds for casting of light metal melts is known, being used as the molding material is a quartz-free sand (olivine) and an inorganic binder based on water glass.
  • Two-component binder systems are known from the prior art.
  • DE 20 2008 017 975 U1 discloses a two-component system comprising a first liquid, water glass and a second solid, particulate metal oxide-containing component.
  • a surfactant preferably added to the liquid component.
  • the metal oxide has a particle size of less than 100 ⁇ and greater than 10 ⁇ .
  • the disadvantage of adding a surface-active substance to this binder is necessary.
  • the binder is provided as a two-component system and must first be laboriously mixed together before use.
  • DE 2434431 A1 discloses a binder system based on water glass, wherein the molding mixtures prepared therewith contain, in addition to the molding base material and the binder, a number of additional components.
  • the binder has a ratio of silica to alkali oxide of between 3.5: 1 and 10: 1 and is added to the molding base in proportions of between 3 and 15% by weight.
  • the additives used in this multicomponent system are clay or alumina, carbonaceous materials (e.g., pitch or soot), and film-forming resinous adhesives (e.g., polyvinyl acetate dispersions or vinyl acetate-ethylene copolymers).
  • DE 10 2012 020 510 A1 discloses a molding material mixture consisting of a refractory molding base material, an inorganic binder based on water glass and particulate amorphous SiO 2. Furthermore, this system using a two-component binder contains additional organic additives as well as various surfactants. The particulate amorphous S1O2 is added here as a powder.
  • the molding material mixture used contains a hardener (eg an ester or phosphate compound) and is suitable for use in cast aluminum suitable. The curing of the molding material mixture is carried out with the aid of hot tools, which are preferably heated to 120 to 250 ° C.
  • DE 10 2007 027 577 A1 discloses a molding material mixture which, in addition to the alkali silicate-based binder, contains from 0.1 to 10% sodium hydroxide solution and an addition of between 0.1 and 3% by weight of a suspension having a solids content of between 30 and 70% of amorphous, contains spherical S1O2.
  • this method uses microwave energy.
  • CN 1721103 A discloses an inorganic binder for molding production with an improved decomposition behavior after casting of the castings.
  • the binder contains dextrose powder, calcium carbonate powder, a suspending agent and other additives.
  • DE 10 2007 023 883 A1 discloses a shot gas supply device for supplying a core shooter with a humidified gas with a certain humidity, whereby the temperature of this gas can also be varied.
  • a microwave radiator can be used for tempering the humidified gas.
  • EP 2 163 328 A1 discloses a process in which the molding base material is coated with a water glass binder in the range between 0.25 and 0.9% based on the total molding material weight, in addition the binder contains at least one additive from the groups of adhesion promoters, flow improvers, improvers for the surface, desiccant or release agent. Furthermore, at least one curing agent is contained in the molding material mixture, which cures, for example, by contact with water vapor. The curing of the molded parts is carried out in a heated mold, which is preferably heated to temperatures between 60 and 120 ° C.
  • EP 1 095 719 A2 describes a binder system for molding sands for the production of cores.
  • the waterglass-based binder system consists of an aqueous alkali silicate solution and a hygroscopic base, such as sodium hydroxide, added in a ratio of 1: 4 to 1: 6.
  • the water glass has a modulus S1O2 / M2O of 2.5 to 3.5 and a solids content of 20 to 40%.
  • the binder system also contains a surface-active substance, such as silicone oil, which has a boiling point> 250 ° C.
  • the binder system is mixed with a suitable refractory material, such as quartz sand, and can then be shot into a core box with a core shooter.
  • a suitable refractory material such as quartz sand
  • the curing the molding material mixture takes place by the withdrawal of the water still contained.
  • the drying or hardening of the casting mold can also take place under the action of microwaves.
  • WO 2006/024540 A2 describes that the strength of casting molds both immediately after molding and curing as well as by the use of a binder, which contains an alkali water glass and a particulate metal oxide, which is selected from the group of silica, alumina, titania and zirconia can be significantly improved when stored under high humidity.
  • the particle size of these metal oxides is preferably less than 300 ⁇ , particularly preferably less than 100 ⁇ .
  • the procedure is generally such that initially the refractory molding base material is introduced and then the binder is added with stirring.
  • the water glass and the particulate metal oxide can be added per se in any order.
  • the present invention is based on the object to develop a process for the production of lost cores or moldings for casting molds that with an environmentally and workplace friendly binder system using original molds made of wood, plastic, metal or combinations thereof without active heating the production complicated shaped lost cores or moldings using inorganic binder systems.
  • the object is achieved by a process for the production of lost cores or moldings for casting molds for casting production, in which a molding base material mixed with an alkali silicate or waterglass binder and with a core shooting machine in a core box a lost core or a molding for casting molds is formed and which is characterized in that the alkali metal silicate or water glass binder, an alkali silicate or water glass solution with a modulus of 1, 5 to 3.5 and natural and / or synthetic additives in a proportion of 0.1 to 25 Ma.
  • the lost core or molding contains, whereby the natural At least 1 to 5% by mass, based on the total amount of binder, aluminum silicate, magnesium silicate and sodium aluminum silicate, of the lost core or molding is formed in an unheated core box and the lost core thus formed is at least 1 to 5% by weight or the molding is cured with hot air.
  • a modified alkali metal silicate or water glass solution is used in conventional sands as the molding material as a binder
  • the binder according to the invention contains additives based on natural or synthetic minerals with a particle size of less than 5 ⁇ and wherein the core shooter produced lost core with hot air, the can be enriched with CO2, is cured.
  • Lost cores designate molded parts that are used in the production of castings, for example, to act as a placeholder for complex contours, mostly cavities, in casting. On the one hand, these must be strong and strong enough to retain their shape during the casting process, on the other hand they should be easily removable from the finished casting after the casting process and cooling of the casting. For this reason, the lost cores consist of a molding material and a binder, which provides sufficient stability to withstand the above claims.
  • Moldings according to the invention designate parts of a casting mold, which correspond, for example, in their outer shape to the later casting.
  • Water glass solution is not a uniform chemical compound but a collective name for glassy solidified melts of alkali silicates of varying composition in solution.
  • Aqueous alkali silicate solutions are known in the art as water glass solutions.
  • Water glass solutions have the general composition XS1O2 * yM2 ⁇ D * ZH2O, where M is an alkali metal, preferably selected from sodium, potassium and lithium.
  • M is an alkali metal, preferably selected from sodium, potassium and lithium.
  • the ratio of silica to alkali oxide is referred to as a module.
  • the module denotes the molar ratio of the two components.
  • the binder according to the invention ensures that the molding material mixture is held together in the desired shape and a lost core or a molded part is formed after the curing of the binder.
  • the lost core or the molded part is intended to be dimensionally stable at least until the casting to be produced has solidified and cooled sufficiently that it no longer suffers any deformation.
  • the binder can be used as single or multi-component Component system, ie it can be mixed together just before use or present as a finished formulation.
  • the fine-grained natural and / or synthetic additives are present in the binder in proportions of from 0.1 to 25% by mass, preferably in proportions of from 0.5 to 15% by mass.
  • the proportion of the binder to that of the molding material mixture in the core production is less than 5% by mass and is preferably from 0.5 to 3.5% by mass, particularly preferably from 1.0% to 2.0% by mass.
  • the natural and / or synthetic additives have a particle size of less than 5 ⁇ , which advantageously prevents settling of the additives in the binder.
  • the binder is shelf stable for several months, but at least 2 months.
  • a core shooter is a device for producing lost cores.
  • the person skilled in common core shooting machines are known.
  • the core shooter is used for shooting the mixed with binder molding base in a core box.
  • the core boxes are the forms that give the lost core its later form.
  • the core box according to the invention itself is not heated, which is why the material of the core box can be selected from plastic, wood and metal or metal alloys, such as aluminum.
  • the core box has room temperature at least at the first use.
  • energy is saved, since it is not necessary to first heat a complete core box and to keep it constantly warm over the time of use.
  • the core box consists of a heatable material, preferably of steel.
  • the core box heats up when the lost mold is cured by means of hot air, thus contributing to faster hardening of the following lost cores into this core box.
  • air designates the naturally occurring gas mixture of the earth's atmosphere, the composition of which varies slightly and is known to the person skilled in the art, but contains at least nitrogen, oxygen, argon and smaller proportions, for example, of other noble gases and carbon dioxide in the main components.
  • the aluminum silicate is preferably natural aluminum silicate
  • the magnesium silicate is a natural magnesium silicate
  • the sodium aluminum silicate is a synthetic sodium silicate.
  • aluminum silicate The skilled person is aware of the various sources and types of natural and synthetic additives.
  • the binder is preferably mixed in proportions of less than 5% by weight, based on the amount of the molding base material, with the molding base material.
  • At least one sand selected from quartz, zirconium, chromite, olivine feldspar, mullite, chamotte, bauxite or rutile sand is preferably used as the molding base material.
  • sand denotes all mineral substances having a particle diameter in a size range from 0.02 to 2 mm.
  • the binder preferably contains at least one further natural and / or synthetic additive selected from zirconium silicate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, titanium oxide, titanium hydroxide, sodium aluminate, potassium aluminate, lithium aluminate, sodium germanate, potassium germanate, lithium germanate, aluminum silicate, magnesium silicate, aluminum magnesium silicate, magnesium iron silicate, iron oxide , Iron hydroxide and silicon dioxide in a proportion of 0 to 3 wt .-%, measured on the total content of the binder.
  • the natural or synthetic materials added to the binder system may include alumina, aluminum hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, titanium oxide, titanium hydroxide, sodium aluminate, potassium aluminate or lithium aluminate, sodium germanate, potassium germanate, lithium germanate, aluminum silicate, magnesium silicate, aluminum magnesium silicate, magnesium iron silicate, iron oxide, iron hydroxide or silica.
  • the following materials are particularly suitable: magnesium hydroxide, lithium aluminate, aluminum silicate, magnesium silicate, aluminum magnesium silicate and / or silicon dioxide.
  • a mono-component binder is preferably used as the alkali silicate or water glass binder.
  • One-component binder designates a one-component system in the sense of the invention.
  • One-component systems are characterized by the fact that all components which are required for later setting or hardening of the binder (one-component system) are already contained in the one-component binder. Mixing before its use is thus advantageously no longer necessary.
  • a hot air generator is used for curing with hot air, which is integrated mechanically or pressure-tight in or on the core shooting machine.
  • Hot air generators are devices that can heat air and other gases or gas mixtures to a desired temperature by sucking and passing them through the heated device.
  • the person skilled in various hot air heaters are known.
  • heat losses are minimized by integrating the hot air generator in or on the core shooter or in its immediate vicinity.
  • the molding material mixture, mixed with the binder can be cured by contacting with hot air to form a lost core or molding.
  • the hot air generator is connected by a permanent mechanical connection with the core shooting machine.
  • connection of hot air generator and core shooter can be done for example via a fixed line or a flexible hose.
  • the person skilled in methods for connecting the two devices are known.
  • control of the hot air generator is integrated into the control of the core shooting machine.
  • the hot air at a temperature up to 500 ° C, more preferably from 150 to 300 ° C, most preferably from 150 to 200 ° C used.
  • the degree of hardening can be increased.
  • pure carbon dioxide is used to cure the binder.
  • Hot air is preferably used with a volume flow of up to 40,000 l / min, more preferably with a volume flow of 20,000 l / min up to 35,000 l / min for curing the binder.
  • the hot air is preferably used at a pressure of up to 10 bar, preferably at a pressure of 2 to 5 bar, very particularly preferably at a pressure of 2 to 4 bar.
  • the lost core can be cured in a short time at relatively low energy consumption.
  • the known in the prior art heating the entire core boxes requires a much higher energy consumption.
  • a directed suction of the hot air by a negative pressure of up to 1 bar Preferably, a directed suction of the hot air by a negative pressure of up to 1 bar.
  • the solid lost core or molding is removed from the core box and used for casting production.
  • a hot air generator is integrated mechanically or pressure-tight in or on a core shooter or in the immediate vicinity in order to minimize heat losses.
  • the integration of the hot air generator is preferably carried out by a permanent mechanical connection with the core shooter.
  • the control of the hot air generator is integrated into the control of the core shooting machine.
  • hot air with a temperature of up to 500 ° C and an overpressure of up to 10 bar is used.
  • the hot air can also be sucked in by a negative pressure of up to 1 bar.
  • the control and regulation of the volume flow takes place in the range up to 40,000 l / min.
  • the inventive method allows the production of lost cores or moldings for molds with a umweit- and workplace friendly binder system.
  • the binder system is a one-component system, which allows a simplified application.
  • the binder can be used in small amounts, preferably 2 Ma-% binder, measured on the mass of the molding material.
  • core boxes can also be used made of heat-sensitive materials.
  • the lost cores or moldings produced by the process according to the invention in addition to a high primary strength, also have a low secondary strength after de-casting.
  • primary strength refers to the strength of the lost cores or molded parts after production.
  • the primary strength is high so that the lost cores or moldings are long lasting and shelf stable and do not disintegrate during use.
  • Secondary strength refers to the strength according to the invention after the production of a casting by means of a lost core or molded part.
  • the secondary strength is low, so that the lost core or molding can be quickly and easily released from the mold.
  • the invention also includes an alkali or water glass binder for binding a mold base for lost cores or moldings for casting molds for casting production containing an alkali silicate or water glass solution with a modulus of 1, 5 to 3.5 and natural and / or synthetic additives with a Proportion of 0.1 to 25 wt .-%, measured on the total content of the binder, with a particle size of less than 5 ⁇ , wherein the natural and / or synthetic additives at least, in each case to 1 to 5% by mass, measured on the total content of the binder , Aluminum silicate, magnesium silicate and sodium aluminosilicate.
  • the binders of the invention have a higher flowability and a lower water absorption compared to known binders.
  • Advantageously lost cores or moldings can be made with a higher strength than with conventional binders.
  • the binder preferably contains at least one further natural and / or synthetic additive selected from zirconium silicate, aluminum oxide, aluminum hydroxide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, titanium oxide, titanium hydroxide, sodium aluminate, potassium aluminate, lithium aluminate, sodium germanate, potassium germanate, lithium germanate, aluminum silicate, magnesium silicate, aluminum magnesium silicate, magnesium iron silicate, iron oxide , Iron hydroxide and silicon dioxide in a proportion of 0 to 3 wt .-%, measured on the total content of the binder.
  • the alkali silicate or waterglass binder is a one-component binder.
  • all ingredients of the binder are in a formulation and need not be mixed together prior to application of the binder, which facilitates application of the binder.
  • the invention also includes the use of the alkali silicate or water glass binder for producing lost cores or moldings for casting molds for casting production.
  • quartz sand mixed as a molding material on the one hand with a known binder "binder old 1" and on the other with a known binder "binder old 2".
  • molding material mixtures are prepared with a molding material content of 98% by mass and 98.5% by mass.
  • the binder content of the molding material mixture was 2% by mass and 1.5% by mass.
  • the percentage by weight refers to the total content of the mixture of molding material and binder.
  • a batch mixer was used for mixing.
  • Binder alt 1 is a known alkali silicate binder with a modulus of 2.3 containing only organic additives in small proportions (1.5% oxoanion, 0.5% polyol and 2% sodium hydroxide)
  • Binder alt 2 is a known alkali metal silicate binder with a modulus of 2.3 containing small amounts of organic additives (1.5% oxoanion, 0.5% polyol and 2% sodium hydroxide) and 0.5% flow improver.
  • the finished molding material mixture is then transferred to the reservoir of a core shooter (DISA Core EP 20). Subsequently, the filling of the unheated core box with the molding material mixture by short-term (2 s) compressed air (2.5 bar).
  • the core box is separated from the shooting head of the machine and a hot air generator (type DISA, power 8 KW) is connected. Then the formed lost core is flowed through with hot air according to the values for temperature, pressure and time given in the tables.
  • a hot air generator type DISA, power 8 KW
  • Example 2 Production of Lost Cores With Inventive Alkali Silicate or Water Glass Monocomponent Binders
  • quartz sand is used as a molding material.
  • the quartz sand is mixed with a proportion of 98% by mass with 2.0% by weight binder and in a second experiment with 98.5% quartz sand and 1.5% binder with a batch mixer.
  • Waterglass solutions (modulus 2.0 to 3.5) with the following additives are used as one-component binders:
  • the compressive strength was determined on the basis of cylindrical test specimens (preferably 50 mm diameter and 50 mm height). For this purpose, the test specimen is inserted and loaded with its end face between two fixed and one movable thrust washer. The indicated on breaking the test specimen and referred to its cross-section force is given as compressive strength in N / cm 2 .
  • the compressive strength is determined in accordance with the VDG (Association of German Foundry Experts) sheet "Testing of Tone Forming Materials - Determination of Strengths", Issue 2, P38, April 1988.
  • the residual compressive strength is determined analogously to the compressive strength.
  • the flexural strength is determined in accordance with DIN 52404 and the specification for the determination of flexural strength by the VDG (Association of German Foundry Experts) sheet "Binder Testing - Testing of Cold-curing Resin-Bonded Wet Forming Materials with Aerosol and / or Gas Curing", P73, August 1972.
  • VDG Association of German Foundry Experts
  • Tables 1 and 2 document the values for flexural strength and compressive strength for Examples 1 and 2. Flexural strength and compressive strength were determined with the Multiserv LRu-2e universal strength tester.
  • Table 3 documents the residual compressive strength values for Examples 1 and 2 after simulated casting at 400 ° C and at 800 ° C.
  • Tables 4 to 9 document the experimental results achieved using binder new with a binder content of 1.5% by weight and 2.0% by weight at different fumigation temperatures and times.
  • Tables 4 - 9 firing pressure 2.5 bar, firing time 2.0 s, bending resistance test at the bending joint, times in the table indicate the test time after test specimen removal from the core box; for residual compressive strength 20 minutes annealing of the samples at test temperature, testing 1 hour after end annealing, all measured values mean values from 3 individual measurements.
  • the one-component binder according to the invention can be used to lower proportions of the molding material mixture than is usual in the previous binding systems according to the prior art.
  • the lower proportions of one-component binder of from 1.5 to 2% by mass, based on the amount of molding material used, lost cores having at least the same good strength properties are obtained.
  • lost cores or moldings with known binders (“Binder alt 1" and "Binder alt 2") with equally low levels of binders were produced.
  • Table 1 shows the flexural strengths of the lost cores. It becomes clear that the lost cores produced with the one-component binder according to the invention have substantially higher flexural strengths both immediately and after 1 h and after 24 h than lost cores produced with the conventional binders. This trend can also be seen in the compressive strengths.
  • test values in Tables 4 to 9 document that with binder proportions of 1, 5 and 2.0% by mass at gassing temperatures of 150-170 ° C and gassing times of 1 to 3 minutes both very high values for bending strength and very low values be achieved for the residual compressive strength. This behavior proven on test specimens comes very close to the practical requirement of very high primary and very low secondary strengths (ideally 0).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen zur Gussteilproduktion, bei dem ein Formgrundstoff mit einem Alkalisilikat- oder Wasserglas Binder vermischt und mit einer Kernschiessmaschine in einem Kernkasten ein verlorener Kern oder ein Formteil für zur Gussteilherstellung geformt wird wobei der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder eine Alkalisilikat- oder Wasserglaslösung mit einem Modul von 1,5 bis 3,5 und natürliche und/oder synthetische Zusatzstoffe mit einem Anteil von 0,1 bis 25 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, mit einer Korngröße von kleiner 5 μm enthält, die natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoffe mindestens, jeweils zu 1 bis 5 Ma-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat sind, der verlorene Kern oder das andere Formteil in einem unbeheizten Kernkasten geformt wird und der so geformte verlorene Kern oder das Formteil mit heißer Luft ausgehärtet wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen zur Gussteilproduktion
Die Erfindung betrifft die Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen für Gießformen zur Herstellung von gegossenen Bauteilen (Gussteilproduktion). Verlorene Kerne werden in der Gießereiindustrie zur Realisierung von Hohlräumen im Inneren von Gussteilen benötigt und können eine extrem komplexe Struktur aufweisen, z. B. Kerne für PKW-Zylinderköpfe.
Hergestellt werden die verlorenen Kerne aus einem körnigen und trockenen Formgrundstoff, einem Sand, häufig Quarzsand, aber auch Chromit-, Zirkon-, Olivin-, Feldspat-, Mullit- bzw. anderen Sanden und einem chemisch härtenden Bindersystem. Diese Komponenten werden gemischt, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Additive und durch Druckbeaufschlagung (Druckluft) in das Urformwerkzeug (Kern- bzw. Formkasten) eingebracht. Die anschließende Verfestigung des noch losen Formstoffgemisches kann über verschiedene Wege erfolgen, beispielsweise durch das Durchleiten eines Härtegases, z.B. Kohlendioxid oder die thermische Verfestigung durch ein erwärmtes, d. h. metallisches, Urformwerkzeug.
Bekannt sind wasserglasbasierte Binder, die zumeist als Mehrkomponentensysteme aus der Wasserglaskomponente und einer meist pulverförmigen Additivkomponente bestehen. Mit Formgrundstoffen vermischt und zu Kernen oder Kernformteilen geformt, können derartige Formteile durch physikalische Verfestigung (Dehydratation, Wasserentzug, Trocknung) oder chemische Verfestigung (chemische Härtung) verfestigt werden.
Bekannt ist das INOTEC-Verfahren, das ein Bindergemisch auf Natriumsilikatbasis als Binder nutzt, wobei bei diesem Binder durch die Zugabe von Additiven den sogenannten Inotec- Promotoren verschiedene Formstoffeigenschaften verbessert werden. Die Aushärtung erfolgt dabei über eine schrittweise ablaufende Dehydratisierung des Kernformstoffes durch Werkzeugtemperaturen zwischen 150 bis 250°C sowie einer anschließenden Heißluftspülung im gleichen Temperaturbereich. Je nach Sandqualität werden Bindergehalte zwischen 1 ,8 und 2,5 % und Promotorengehalte zwischen 0,1 % und 1 ,0 % verwendet. Der Promotor verbessert unter anderem die Fließfähigkeit und die Festigkeit des Kernform Stoffes und des Kernes, in dem er einzelne Binderpartikel miteinander verbindet und ein dreidimensionales Netz aufbaut.
Haupteinsatzgebiete des INOTEC-Verfahrens und der INOTEC-Binder sind Leichtmetall- und Buntmetalllegierungen beispielsweise zur Produktion von Zylinderköpfen aber auch von Armaturenguss. Bekannt ist auch ein CORDIS-Bindemittelsystem, bei dem der Binder eine Matrix aus einer Kombination von Phosphat-, Borat- uns Silikatgruppen aufweist. Das CORDIS-Bindersystem ist ein anorganisches Zweikomponentensystem, das sich aus dem Binder CORDIS und dem Additiv Anorgit zusammensetzt. Für die Anwendung dieses Bindersystems ist ein beheizter Kernkasten (130 bis 180°C) sowie eine Heißluftbegasung (100 bis 200°C) notwendig. Eingesetzte Bindergehalte können je nach Bindertyp zwischen 1 ,5 und 3,0 % liegen. Dabei werden Biegefestigkeiten von 350 bis 550 N /cm2 erreicht.
Das Bindersystem CORDIS wird ebenfalls zur Herstellung anorganisch gebundener Kerne in temperierten Kernherstellungswerkzeugen verwendet. Das Cordis-Bindersystem setzt sich aus Wasser als Lösungsmittel und einer anorganischen Bindermatrix zusammen. Diese Bindermatrix besteht je nach Anwendungsfall aus einer Kombination modifizierter Phosphat-, Silikat- und Boratgruppen. Desweiteren lassen sich durch Zugaben anorganischer Stoffe direkt in den Bindern oder als Additiv bei der Kernherstellung Eigenschaften gezielt steuern. Dazu zählen beispielsweise die Fließfähigkeit, die Reaktivität der Formstoffmischung, die Benetzung des Kerns durch die Schmelze oder die Lagerbeständigkeit.
Problematisch ist bei diesem Binder, dass aufgrund dessen Hydrophilie die Lagerfähigkeit gebundener Kerne begrenzt ist. Beispielsweise sinken bei einer Lagerung von 24 Stunden die Festigkeiten um ca. 1/3 der Ausgangsfestigkeit. Bevorzugt werden die Cordisbindersys- teme für Aluminium Schwerkraft Kokillenguss.
Eine weitere Alternative zur emissionsfreien Herstellung von anorganischen Kernen ist das sogenannte AWB- (anorganisches Warm-Box) Verfahren. Auch das AWB-Verfahren arbeitet mit beheizten Kernkästen (160 bis 200°C). Beim Schießen des Kernes wird ein Unterdruck an den Kernkasten angelegt, der dem Abzug des entstehenden Wasserdampfes dient. Das Aushärten ist rein physikalischer Natur, was die Regenerierung des Formstoffes nach dem Abguss positiv beeinflusst. Nach dem der Kern im Kernkasten eine gewisse Bearbeitungsfestigkeit hat, wird er in einer Mikrowelle bei geringer Leistung vollständig ausgehärtet.
Das AWB-Verfahren beruht auf der thermischen Härtung wasserglasgebundener Formstoffe in einem temperierten Werkzeug mit anschließender Mikrowellentrocknung. Als Binder dient ein modifiziertes Wasserglas, welches durch Verdünnung mit Natronlauge eine niedrige Viskosität erhält. Die Fließfähigkeit der damit hergestellten Formstoffmischungen und damit ihre Schießbarkeit erlaubt eine gute Herstellung des Kernes oder Formteiles. Die Verfestigung des Formstoffes beim AWB-Verfahren erfolgt ausschließlich über Dehydratation, d.h. Trock- nung bei Werkzeugtemperaturen zwischen 160 und 200°C, wobei zusätzlich ein Unterdruck angelegt werden kann. Die abschließende Trocknung wird dann durch Mikrowellenöfen mit niedriger Leistung sichergestellt. Die Binderzugaben liegen zwischen 1 ,5 und 2,5%. Auf Additive wird verzichtet.
Aus DE 103 21 106 A1 ist ein Formstoff für Formteile von Gießformen zum Vergießen von Leichtmetallschmelzen bekannt, wobei als Formgrundstoff ein quarzfreier Sand (Olivin) und ein anorganischer Binder auf Basis von Wasserglas verwendet wird.
Bekannt sind auch Wasserglaspulversysteme, bei denen sprühgetrocknetes Wasserglas als Binder verwendet wird. Nachteilig ist jedoch, dass diese Pulverbinder aus mikrofeinen Partikeln bestehen, die im Gießereibetrieb die Luft am Arbeitsplatz belasten.
Aus dem Stand der Technik sind Zweikomponenten-Bindersysteme bekannt. Die DE 20 2008 017 975 U1 offenbart ein Zwei-Komponentenn-System aus einer ersten flüssigen, Wasserglas und einer zweiten festen, ein teilchenförmiges Metalloxid enthaltenden Komponente. Zusätzlich wird ein oberflächenaktiver Stoff, bevorzugt zur flüssigen Komponente gegeben. Das Metalloxid weist dabei eine Teilchengröße von kleiner 100 μηη und größer 10 μηη auf. Nachteilig ist es bei diesem Bindemittel nötig eine oberflächenaktive Substanz zuzusetzen. Außerdem wird der Binder als Zweikomponentensystem bereitgestellt und muss erst aufwändig vor dem Gebrauch zusammen gemischt werden.
DE 2434431 A1 offenbart ein auf Wasserglas basierendes Bindersystem, wobei die damit hergestellten Formstoffmischungen neben dem Formgrundstoff und dem Binder eine Reihe zusätzlicher Komponenten enthalten. Das Bindemittel hat ein Verhältnis von Kieselsäure und Alkalioxid zwischen 3,5:1 und 10:1 und wird dem Formgrundstoff in Anteilen zwischen 3 und 15 Gewichts-% zugegeben. Die eingesetzten Additive dieses Mehrkomponentensystems sind Ton oder Tonerde, kohlenstoffhaltige Materialien (z.B. Pech oder Russ) sowie filmbildende Harzklebstoffe (z.B. Polyvinylacetatdispersionen oder Vinylacetat-Äthylen- Copolymere).
DE 10 2012 020 510 A1 offenbart eine Formstoffmischung aus einem feuerfesten Formgrundstoff, einem anorganischen Bindemittel auf Wasserglasbasis sowie partikulärem amorphen S1O2. Weiterhin enthält dieses mit einem Zweikomponentenbinder arbeitende System zusätzliche organische Additive sowie verschiedene Tenside. Das partikuläre amorphe S1O2 wird hier als Pulver zugesetzt. Die verwendete Formstoffmischung enthält einen Härter (z.B. eine Ester- oder Phosphatverbindung) und ist für die Anwendung im Aluminiumgussbereich geeignet. Die Härtung der Formstoffmischung erfolgt mit Hilfe heißer Werkzeuge, die bevorzugt auf 120 bis 250°C erwärmt werden.
DE 10 2007 027 577 A1 offenbart eine Formstoffmischung, die neben dem Binder auf Alkali- Silikatbasis 0,1 bis 10% Natronlauge sowie einen Zuschlag zwischen 0,1 und 3 Gewicht-% einer Suspension mit einem Feststoffanteil zwischen 30 und 70% an amorphem, kugelförmigem S1O2 enthält. Zur Trocknung der so hergestellten Formstoffmischungen wendet dieses Verfahren Mikrowellenenergie an.
CN 1721103 A offenbart ein anorganisches Bindemittel zur Formteilherstellung mit einem verbesserten Zerfallsverhalten nach dem Abgießen der Gussteile. Dazu enthält das Bindemittel Dextrosepulver, Kalziumkarbonatpulver, ein Suspensionsmittel und weitere Additive.
DE 10 2007 023 883 A1 offenbart eine Schussgasversorgungseinrichtung zur Versorgung einer Kernschießmaschine mit einem befeuchteten Gas mit bestimmter Feuchtigkeit, wobei auch die Temperatur dieses Gases variiert werden kann. Zur Temperierung des befeuchteten Gases kann ein Mikrowellenstrahler eingesetzt werden.
EP 2 163 328 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem der Formgrundstoff mit einem Wasserglasbinder im Bereich zwischen 0,25 und 0,9 % bezogen auf das Gesamtformstoffgewicht- beschichtet wird, zusätzlich enthält der Binder mindestens ein Additiv aus den Gruppen Haftvermittler, Fließverbesserer, Verbesserungsmittel für die Oberfläche, Trocknungsmittel oder Trennmittel. Weiterhin ist in der Formstoffmischung wenigstens ein Härtungsmittel enthalten, welches beispielsweise durch den Kontakt mit Wasserdampf aushärtet. Die Aushärtung der hergestellten Formteile erfolgt in einem erwärmten Urformwerkzeug, welches vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 60 und 120°C erwärmt wird.
In EP 1 095 719 A2 wird ein Bindemittelsystem für Formsande zur Herstellung von Kernen beschrieben. Das Bindemittelsystem auf Wasserglasbasis besteht aus einer wässrigen Alkalisilikatlösung und einer hygroskopischen Base, wie beispielsweise Natriumhydroxid, die im Verhältnis 1 :4 bis 1 :6 zugesetzt wird. Das Wasserglas weist ein Modul S1O2/M2O von 2,5 bis 3,5 und einen Feststoffanteil von 20 bis 40 % auf. Um eine rieselfähige Formmischung zu erhalten, welche auch in komplizierte Kernformen eingefüllt werden kann, sowie zur Steuerung der hygroskopischen Eigenschaften enthält das Bindemittelsystem noch einen oberflächenaktiven Stoff, wie Silikonöl, das einen Siedepunkt > 250 °C aufweist. Das Bindemittelsystem wird mit einem geeigneten Feuerfeststoff, wie Quarzsand, vermischt und kann dann mit einer Kernschießmaschine in eine Kernbüchse eingeschossen werden. Die Aushärtung der Formstoffmischung erfolgt durch den Entzug des noch enthaltenen Wassers. Die Trocknung bzw. Aushärtung der Gießform kann auch unter Einwirkung von Mikrowellen erfolgen.
WO 2006/024540 A2 beschreibt, dass durch die Verwendung eines Bindemittels, welches ein Alkaliwasserglas sowie ein teilchenförmiges Metalloxid enthält, welches aus der Gruppe Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zirkonoxid ausgewählt ist, die Festigkeit von Gießformen sowohl unmittelbar nach der Formgebung und Aushärtung als auch bei einer Lagerung unter erhöhter Luftfeuchtigkeit deutlich verbessert werden kann. Die Teilchengröße dieser Metalloxide beträgt vorzugsweise weniger als 300 μηη, insbesondere bevorzugt weniger als 100 μηη. Bei der Herstellung der Formstoffmischung wird im Allgemeinen so vorgegangen, dass zunächst der feuerfeste Formgrundstoff vorgelegt und dann unter Rühren das Bindemittel zugegeben wird. Dabei kann das Wasserglas sowie das teilchenförmige Metalloxid an sich in beliebiger Reihenfolge zugegeben werden. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die flüssige Komponente als erstes zugegeben wird. Nachteilig ist, dass auch bei diesem Formstoffsystem mit erwärmten Formwerkzeugen gearbeitet werden muss.
Das Problem heutiger Kernherstellungsverfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger und geometrisch anspruchsvoller verlorener Kerne besteht darin, dass entweder gesundheits- und umweltschädliche Binder, Katalysatoren und Härtegase (Amin-Luft-Gemisch oder Schwefeidoxid) oder teure metallische in der Regel aus Stahl gefertigte Kernkästen eingesetzt werden, die mit hohem Energieaufwand beheizt werden müssen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen für Gießformen zu entwickeln, dass mit einem umwelt- und arbeitsplatzfreundlichen Bindersystem unter Verwendung von Urformwerkzeugen aus Holz, Kunststoff, Metall bzw. Kombinationen daraus ohne aktive Beheizung die Herstellung kompliziert geformter verlorener Kerne oder Formteile unter Verwendung anorganischer Bindersysteme gestattet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen für Gießformen zur Gussteilproduktion gelöst, bei dem ein Formgrundstoff mit einem Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder vermischt und mit einer Kernschiess- maschine in einem Kernkasten ein verlorener Kern oder ein Formteil für Gießformen geformt wird und das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder eine Alkalisilikat- oder Wasserglaslösung mit einem Modul von 1 ,5 bis 3,5 und natürliche und/oder synthetische Zusatzstoffe mit einem Anteil von 0,1 bis 25 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, mit einer Korngröße von kleiner 5 μηη, enthält, wobei die natürli- chen und/oder synthetischen Zusatzstoffe mindestens, jeweils zu 1 bis 5 Ma-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat sind, dass der verlorene Kern oder das Formteil in einem unbeheizten Kernkasten geformt wird und dass der so geformte verlorene Kern oder das Formteil mit heißer Luft ausgehärtet wird.
Dazu wird bei üblichen Sanden als Formgrundstoff als Binder eine modifizierte Alkalisilikatoder Wasserglaslösung eingesetzt, wobei der Binder erfindungsgemäß Zusatzstoffe auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Mineralien mit einer Korngröße von kleiner 5 μηη enthält und wobei der mit der Kernschießmaschine hergestellte verlorene Kern mit heißer Luft, die mit CO2 angereichert sein kann, ausgehärtet wird.
Verlorene Kerne bezeichnen erfindungsgemäß Formteile, die bei der Herstellung von Gussteilen eingesetzt werden, um beispielsweise als Platzhalter für komplexe Konturen, meist Hohlräumen, in Gussstück zu fungieren. Diese müssen zum einen fest und stabil genug sein, um während des Gießvorgangs die Form zu behalten, andererseits sollten sie nach dem Gießvorgang und dem Erkalten des Gussteils leicht aus dem fertigen Gussteil entfernbar sein. Aus diesem Grund bestehen die verlorenen Kerne aus einem Formgrundstoff und einem Binder, der für ausreichend Stabilität sorgt, um den genannten Ansprüchen standhalten zu können.
Formteile bezeichnen erfindungsgemäß Teile einer Gießform, die beispielsweise in ihrer äußeren Gestalt dem späteren Gussteil entsprechen.
Wasserglaslösung ist keine einheitliche chemische Verbindung sondern eine Sammelbezeichnung für glasartig erstarrte Schmelzen von Alkalisilikaten wechselnder Zusammensetzung in Lösung. Wässrige Alkalisilikatlösungen sind dem Fachmann als Wasserglaslösungen bekannt. Wasserglaslösungen haben die allgemeine Zusammensetzung XS1O2 * yM2<D * ZH2O, wobei M ein Alkalimetall, bevorzugt ausgewählt aus Natrium, Kalium und Lithium ist. Das Verhältnis von Siliziumdioxid zu Alkalioxid wird dabei als Modul bezeichnet. Das Modul bezeichnet das Molverhältnis der beiden Komponenten.
Der Binder sorgt erfindungsgemäß dafür, dass das Formgrundstoffgemisch in der gewünschten Form zusammengehalten wird und ein verlorener Kern oder ein Formteil nach der Aushärtung des Binders entsteht. Der verlorene Kern oder das Formteil soll dabei zumindest so lange formstabil sein, bis das herzustellende Gussteil soweit erstarrt und abgekühlt ist, dass es keine Deformationen mehr erleidet. Der Binder kann dabei als Ein- oder Mehrkom- ponentensystem vorliegen, d.h. er kann kurz vor dem Gebrauch zusammen gemischt werden oder als fertige Formulierung vorliegen.
Es wird ein Binder auf Basis von Natrium-, Kalium- und Lithiumsilikaten sowie von Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxid bzw. Kombinationen aus ihnen eingesetzt.
Die feinkörnigen natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoffe sind im Binder mit Anteilen von 0,1 bis 25 Ma-% enthalten, bevorzugt in Anteilen von 0,5 bis 15 Ma.-%. Der Anteil des Binders an der der Formstoffmischung bei der Kernherstellung liegt unter 5 Ma-% und beträgt vorzugsweise 0,5 bis 3,5 Ma.-%, besonders bevorzugt 1 ,0 bis 2,0 Ma-%.
Bevorzugt weisen die natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoffe eine Korngröße von kleiner 5 μηη auf, wodurch vorteilhaft ein Absetzen der Zusatzstoffe im Binder verhindert wird. Somit ist der Binder mehrere Monate, zumindest aber 2 Monate lagerstabil.
Bei einer Kernschießmaschine handelt es sich um ein Gerät zum Herstellen von verlorenen Kernen. Dem Fachmann sind gängige Kernschießmaschinen bekannt. Die Kernschießmaschine dient zum Einschießen des mit Binder vermischten Formgrundstoffes in einen Kernkasten. Als Kernkästen werden die Formen bezeichnet, die dem verlorenen Kern seine spätere Form geben. Dazu wird ein Formgrundstoff, vermischt mit Binder mittels Kernschießmaschine in einen Kernkasten mit Überdruck geschossen und darin ausgehärtet. Vorteilhaft wird der erfindungsgemäße Kernkasten selbst nicht beheizt, weshalb das Material des Kernkastens ausgewählt sein kann aus Kunststoff, Holz und Metall- oder Metalllegierungen, wie beispielsweise Aluminium. Der Kernkasten weist zumindest bei der ersten Verwendung Raumtemperatur auf. Vorteilhaft wird so Energie eingespart, da es nicht nötig ist zunächst einen kompletten Kernkasten zu erwärmen und über die Zeit der Anwendung konstant warm zu halten. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kernkasten aus einem erhitzbarem Material, bevorzugt aus Stahl. Vorteilhaft erwärmt sich der Kernkasten wenn die verlorene Form mittels heißer Luft ausgehärtet wird mit und trägt so zum schnelleren Härten der folgenden verlorenen Kerne in diesen Kernkasten bei. Luft bezeichnet im Sinne der Erfindung das natürlich vorkommende Gasgemisch der Erdatmosphäre, dessen Zusammensetzung leicht variiert und dem Fachmann bekannt ist, in den Hauptkomponenten zumindest aber Stickstoff, Sauerstoff, Argon und geringere Anteile beispielsweise anderer Edelgase und Kohlenstoffdioxid enthält.
Bevorzugt ist das Aluminiumsilikat natürliches Aluminiumsilikat, das Magnesiumsilikat ein natürliches Magnesiumsilikat und das Natriumaluminiumsilikat ein synthetisches Natri- umaluminiumsilikat. Dem Fachmann sind die verschiedenen Quellen und Arten der natürlichen und synthetischen Zusatzstoffe bekannt.
Bevorzugt wird der Binder in Anteilen von kleiner 5 Ma.-%, gemessen an der Menge des Formgrundstoffes, mit dem Formgrundstoff vermischt.
Bevorzugt wird als Formgrundstoff mindestens ein Sand ausgewählt aus Quarz-, Zirkon-, Chromit-, Olivin- Feldspat-, Mullit- Schamotte-, Bauxit- oder Rutilsand eingesetzt. Dem Fachmann sind weitere geeignete Sande als Grundstoff zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen bekannt. Sand bezeichnet erfindungsgemäß alle mineralischen Stoffe mit einem Korndurchmesser in einem Größenbereich von 0,02 bis 2 mm eingesetzt.
Bevorzugt enthält der Binder mindestens einen weiteren natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoff ausgewählt aus Zirkonsilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Titanoxid, Titanhydroxid, Natriumaluminat, Kaliumaluminat, Lithiumaluminat, Natriumgermanat, Kaliumgermanat, Lithiumgermanat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat, Magnesiumeisensilikat, Eisenoxid, Eisenhydroxid und Siliziumdioxid mit einem Anteil von jeweils 0 bis 3 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders.
Die dem Bindersystem zugesetzten natürlichen oder synthetischen Materialien können Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Titanoxid, Titanhydroxid, Natriumaluminat, Kaliumaluminat oder Lithiumaluminat, Natriumgermanat, Kaliumgermanat, Lithiumgermanat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat, Magnesiumeisensilikat, Eisenoxid, Eisenhydroxid oder Siliziumdioxid enthalten. Besonders geeignet sind folgende Materialien: Magnesiumhydroxid, Lithiumaluminat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat und/oder Siliziumdioxid enthalten.
Bevorzugt wird als Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder ein Einkomponenten-Binder verwendet.
Einkomponenten-Binder bezeichnet im Sinne der Erfindung ein Einkomponentensystem. Einkomponentensysteme zeichnen sich dadurch aus, dass alle Komponenten, die zum späteren Abbinden bzw. Aushärten des Binders (Einkomponentensystems) benötigt werden, bereits in dem Einkomponenten-Binder enthalten sind. Ein Anmischen vor dessen Verwendung ist somit vorteilhaft nicht mehr nötig. Bevorzugt wird zur Aushärtung mit heißer Luft ein Heißlufterzeuger verwendet, der mechanisch oder druckdicht in oder an die Kernschießmaschine integriert ist.
Heißlufterzeuger sind Geräte, die Luft und andere Gase bzw. Gasgemische auf eine gewünschte Temperatur erwärmen können, indem sie diese ansaugen und durch das erwärmte Gerät führen. Dem Fachmann sind verschiedene Heißlufterzeuger bekannt.
Vorteilhaft werden durch die Integration des Heißlufterzeugers in oder an die Kernschießmaschine oder in deren direkter Nähe Wärmeverluste minimiert.
Vorteilhaft kann die Formstoffmischung, vermischt mit dem Binder, durch Kontaktieren mit heißer Luft zu einem verlorenen Kern oder Formteil ausgehärtet werden.
Bevorzugt ist der Heißlufterzeuger durch eine permanente mechanische Verbindung mit der Kernschießmaschine verbunden.
Die Verbindung von Heißlufterzeuger und Kernschießmaschine kann beispielsweise über eine feste Leitung oder einen flexiblen Schlauch erfolgen. Dem Fachmann sind Methoden zum Verbinden der beiden Geräte bekannt.
Bevorzugt wird die Steuerung des Heißlufterzeugers in die Steuerung der Kernschießmaschine eingebunden.
Bevorzugt wird die heiße Luft mit einer Temperatur bis 500°C, besonders bevorzugt von 150 bis 300°C, ganz besonders bevorzugt von 150 bis 200 °C, eingesetzt.
In einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die heiße Luft mit einem Gehalt an Kohlenstoffdioxid im Bereich von 5 bis 99 Vol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 30 bis 96 Vol-%, ganz besonders bevorzugt von 65 bis 96 Vol-%, bezogen auf den Gesamtanteil der Luft, verwendet.
Durch den Kohlenstoffdioxidanteil kann der Aushärtegrad erhöht werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird reiner Kohlenstoffdioxid zur Aushärtung des Binders verwendet. Bevorzugt wird heiße Luft mit einem Volumenstrom von bis zu 40.000 l/min, besonders bevorzugt mit einem Volumenstrom von 20.000 l/min bis zu 35.000 l/min zur Aushärtung des Binders eingesetzt.
Bevorzugt wird die heiße Luft mit einem Druck von bis zu 10 bar , bevorzugt mit einem Druck von 2 bis 5 bar, ganz besonders bevorzugt mit einem Druck von 2 bis 4 bar eingesetzt.
Bevorzugt wird mit der heißen Luft für 15 bis 200 s, besonders bevorzugt für 30 bis 90 s, ganz besonders bevorzugt für 30 bis 60 s ausgehärtet.
Vorteilhaft kann der verlorene Kern in kurzer Zeit bei vergleichsweise geringem Energieaufwand ausgehärtet werden. Die nach dem Stand der Technik bekannte Beheizung der gesamten Kernkästen bedarf eines wesentlich höheren Energieaufwandes.
Bevorzugt erfolgt ein gerichtetes Ansaugen der heißen Luft durch einen Unterdruck von bis zu 1 bar.
Nach dem Aushärten wird der feste verlorene Kern oder das Formteil aus dem Kernkasten entnommen und zur Gussteilproduktion eingesetzt.
Zur Aushärtung wird ein Heißlufterzeuger mechanisch oder druckdicht in oder an eine Kernschießmaschine oder in direkter Nähe, um Wärmeverluste zu minimieren, integriert. Die Integration des Heißlufterzeugers erfolgt bevorzugt durch eine permanente mechanische Verbindung mit der Kernschießmaschine. Die Steuerung des Heißlufterzeugers wird in die Steuerung der Kernschießmaschine eingebunden.
Bei der Aushärtung wird heiße Luft mit einer Temperatur bis 500 °C und einem Überdruck von bis zu 10 bar eingesetzt. Die heiße Luft kann auch durch einen Unterdruck von bis zu 1 bar angesaugt werden. Die Steuerung und Regelung des Volumenstromes erfolgt im Bereich bis 40.000 l/min.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen für Gießformen mit einem umweit- und arbeitsplatzfreundlichen Bindersystem. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Bindersystem um ein Einkomponentensystem, was eine vereinfachte Anwendung erlaubt. Zusätzlich kann der Binder in geringen Mengen eingesetzt werden, bevorzugt genügen 2 Ma-% Binder, gemessen an der Masse des Formgrundstoffes. Durch den Einsatz von unbeheizten Kernkästen wird zum einen ein energie- und kostengünstiges Verfahren zu Verfügung gestellt, zum anderen können Kernkästen auch aus hitzeempfindlichen Materialien verwendet werden. Vorteilhaft weisen die verlorenen Kerne oder Formteile, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren neben einer hohen Primärfestigkeit auch eine niedrige Sekundärfestigkeit nach de, Ab- guss auf. Primärfestigkeit bezeichnet erfindungsgemäß die Festigkeit der verlorenen Kerne oder Formteile nach der Herstellung. Bevorzugt ist die Primärfestigkeit hoch, so dass die verlorenen Kerne oder Formteile lange haltbar und lagerstabil sind und sie während ihres Einsatzes nicht zerfallen. Sekundärfestigkeit bezeichnet im Sinne der Erfindung die Festigkeit nach der Herstellung eines Gussteiles mit Hilfe eines verlorenen Kernes oder Formteiles. Bevorzugt ist die Sekundärfestigkeit niedrig, so dass der verlorene Kern oder das Formteil schnell und einfach aus der Gussform gelöst werden können.
Zur Erfindung gehört auch ein Alkali- oder Wasserglas-Binder zum Binden eines Formgrundstoffes für verlorene Kerne oder Formteile für Gießformen zur Gussteilproduktion enthaltend eine Alkalisilikat- oder Wasserglaslösung mit einem Modul von 1 ,5 bis 3,5 und natürliche und/oder synthetische Zusatzstoffe mit einem Anteil von 0,1 bis 25 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, mit einer Korngröße von kleiner 5 μηη, wobei die natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoffe mindestens, jeweils zu 1 bis 5 Ma-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat sind.
Vorteilhaft weisen die erfindungsgemäßen Binder eine höhere Fließfähigkeit und eine geringere Wasseraufnahme gegenüber bekannten Bindern auf. Vorteilhaft können damit verlorene Kerne oder Formteile mit einer höheren Festigkeit als mit herkömmlichen Bindern hergestellt werden.
Bevorzugt enthält der Binder mindestens einen weiteren natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoff ausgewählt aus Zirkonsilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Titanoxid, Titanhydroxid, Natriumaluminat, Kaliumaluminat, Lithiumaluminat, Natriumgermanat, Kaliumgermanat, Lithiumgermanat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat, Magnesiumeisensilikat, Eisenoxid, Eisenhydroxid und Siliziumdioxid mit einem Anteil von jeweils 0 bis 3 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders.
Bevorzugt ist der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder ein Einkomponenten-Binder. Vorteilhaft liegen in einem Einkomponenten-Binder alle Bestandteile des Binders in einer Formulierung vor und müssen vor der Anwendung des Binders nicht zusammen gemischt werden, was die Anwendung des Binders erleichtert.
Zur Erfindung gehört auch die Verwendung des Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binders zur Herstellung verlorener Kerne oder Formteile für Gießformen zur Gussteilproduktion.
Anhand der aufgeführten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden ohne sie auf diese zu beschränken.
Beispiel 1 - Herstellung verlorener Kerne mit bekannten Bindern
Es werden Quarzsand als Formgrundstoff zum einen mit einem bekannten Binder„Binder alt 1 " und zum anderen mit einem bekannten Binder„Binder alt 2" vermischt. Dabei werden Formstoffmischungen mit einem Formgrundstoffanteil von 98 Ma-% und mit 98,5 Ma-% hergestellt. Der Binderanteil an der Formstoffmischung betrug entsprechend 2 Ma-% und 1 ,5 Ma-%. Die Angabe Masseprozent bezieht sich dabei auf den Gesamtanteil der Mischung aus Formgrundstoff und Binder. Zum Mischen wurde ein Chargenmischer verwendet. Binder alt 1 " ist ein bekannter Alkalisilikatbinder mit einem Modul von 2,3, der lediglich organische Additive in geringen Anteilen (1 ,5% Oxoanion, 0,5% Polyol und 2% Natriumhydroxyd) enthält. Binder alt 2" ist ein bekannter Alkalisilikatbinder mit einem Modul von 2,3, der organische Additive in geringen Anteilen (1 ,5% Oxoanion, 0,5% Polyol und 2% Natriumhydroxyd) und 0,5% Fließverbesserer enthält.
Die fertige Formstoffmischung wird dann in den Vorratsbehälter einer Kernschießmaschine (DISA Core EP 20) überführt. Anschließend erfolgt die Füllung des unbeheizten Kernkastens mit der Formstoffmischung durch kurzzeitige (2 s) Druckluftbeaufschlagung (2,5 bar).
Nun wird der Kernkasten vom Schießkopf der Maschine getrennt und ein Heißlufterzeuger (Bauart DISA, Leistung 8 KW) angekoppelt. Dann wird der geformte verlorene Kern mit heißer Luft entsprechend der in den Tabellen angegeben Werten für Temperatur, Druck und Zeit durchströmt.
Nach Abschluss der Warmluftbegasung wird der Kernkasten von der Wärmequelle getrennt und aus der Kernschießmaschine herausgefahren. Nach dem Öffnen des Kernkastens kann der Kern entnommen und weiter verarbeitet werden. Beispiel 2 - Herstellung verlorener Kerne mit erfindungsgemäßen Alkalisilikat- oder Was- serglas-Einkomponenten-Bindern
Zur Herstellung der verlorenen Kerne wird Quarzsand als Formgrundstoff verwendet. Der Quarzsand wird mit einem Anteil von 98 Ma-% mit 2,0 Ma-% Binder und in einem zweiten Versuch mit 98,5 % Quarzsand und 1 ,5 % Binder mit einem Chargenmischer vermischt. Als Einkomponenten-Binder werden Wasserglaslösungen (Modul 2,0 bis 3,5) mit folgenden Additiven eingesetzt:
Binder neu 1
Wasserglaslösung Modul 2,3 Gesamtanteil Additive 3,6 Ma%
Anteil Additive 3 Ma% Aluminiumsilikat, 1 Ma% Natriumaluminiumsilikat, < 1 Ma% Zirkonsili- kat gemessen am Gesamtanteil Additive
Binder neu 2
Wasserglaslösung Modul 2,3 Gesamtanteil Additive 3,9 Ma%
Anteil Additive 3 Ma% Aluminiumsilikat, 1 Ma% Natriumaluminiumsilikat, 2Ma % Magnesiumsilikat, < 1 Ma% Zirkonsilikat gemessen am Gesamtanteil Additive
Binder neu 3
Wasserglaslösung Modul 2,5 Gesamtanteil Additive 5,2 Ma%
Anteil Additive 3 Ma% Aluminiumsilikat, 1 Ma% Natriumaluminiumsilikat, 2Ma % Magnesiumsilikat, < 1 Ma% Zirkonsilikat gemessen am Gesamtanteil Additive Die Herstellung der verlorenen Kerne und deren Begasung erfolgt nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode.
Die erhaltenen verlorenen Kerne nach Beispiel 1 und 2 wurden hinsichtlich ihrer Biegefestigkeit, Druckfestigkeit und Restdruckfestigkeit untersucht. Es wurden folgende Eigenschaftswerte bestimmt:
Die Druckfestigkeit wurde anhand von zylinderförmigen Prüfkörpern (vorzugsweise 50 mm Durchmesser und 50 mm Höhe) bestimmt. Dazu wird der Prüfkörper mit seiner Stirnfläche zwischen zwei feststehende und eine bewegliche Druckscheibe eingelegt und belastet. Die beim Bruch des Prüfkörpers angezeigte und auf dessen Querschnitt bezogene Kraft wird als Druckfestigkeit in N/cm2 angegeben. Die Druckfestigkeit wird entsprechend dem VDG (Verein Deutscher Giessereifachleute)-Merkblatt „Prüfung von Tongebundenen Formstoffen - Bestimmung der Festigkeiten", Ausgabe 2, P38, April 1988 bestimmt.
Die Restdruckfestigkeit bestimmt sich analog der Druckfestigkeit.
Die Biegefestigkeit wird entsprechend der DIN 52404 und der Vorschrift zur Bestimmung der Biegefestigkeit ist den VDG (Verein Deutscher Giessereifachleute)-Merkblatt„Bindemittelprüfung - Prüfung von kalthärtenden, kunstharzgebundenen feuchten Formstoffen mit Aerosol- und/oder Gashärtung", P73, August 1972 bestimmt.
Tabelle 1 und 2 dokumentieren die Werte für Biegefestigkeit und Druckfestigkeit für Beispiel 1 und 2. Biegefestigkeit und Druckfestigkeit wurden mit dem Universalfestigkeitsprüfgerät Multiserv LRu-2e bestimmt.
Tabelle 3 dokumentiert die Werte für die Restdruckfestigkeit für Beispiel 1 und 2 nach einem simulierten Guß bei 400°C und bei 800 °C.
Tabellen 4 bis 9 dokumentieren die erreichten Versuchswerte unter Verwendung von Binder neul mit einem Bindergehalt von 1 ,5 Ma% und 2,0 Ma% bei unterschiedlichen Begasungstemperaturen und -zeiten.
Versuchsbedingungen Tabellen 4 - 9: Schießdruck 2,5 bar, Schusszeit 2,0 s, Prüfung Biegefestigkeit am Biegeriegel, Zeiten in Tabelle geben den Prüfzeitpunkt nach Probekörperentnahme aus dem Kernkasten an; für Restdruckfestigkeit 20 Minuten Glühen der Proben bei Versuchstemperatur, Prüfung 1 Stunde nach Ende Glühbehandlung, alle Messwerte Mittel- werte aus 3 Einzelmessungen.
Für alle dargestellten Beispiele wurde Quarzsand Haltern H 32 verwendet. Tabelle 1 : Messwerte Biegefestigkeit
Schießdruck 2,5 bar, Schusszeit 2 s, Temperatur Luft 150 °C, Druck 2 bar, 3 Minuten Härtezeit, Mittelwerte aus 5 Einzelmessungen
Tabelle 2: Messwerte Druckfestigkeit
Schießdruck 2 bar, Schusszeit 1 ,5 s, Temperatur Luft 150 °C, Druck 1 ,5 bar, 2 Minuten Härtezeit, Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen
Binder neu 1 - 1 ,5 Ma-% 273,0 328,2
Binder neu 2 - 1 ,5 Ma-% 253,0 353,8
Binder neu 3 - 1 ,5 Ma-% 164,2 188,1
Binder alt 1 - 2 Ma-% 223,2 276,6
Binder alt 2 - 2 Ma-% 263,1 337,2
Binder neu 1 - 2 Ma-% 270,6 402,0
Binder neu 2 - 2 Ma-% 279,4 355,7
Binder neu 3 - 2 Ma-% 261 ,4 369,8
Tabelle 3: Messwerte Restdruckfestigkeit
Schießdruck 2 bar, Schusszeit 1 ,5 s, Temperatur Luft 150 °C, Druck 1 ,5 bar, 2 Minuten Härtezeit, Mittelwerte aus 3 Einzelmessungen, Belastung bei Prüftemperatur 20 min, Prüfung nach Abkühlung
Tabelle 4: Binder neu"! - Bindergehalt 1,5 Ma-%- Begasungstemperatur: 170°C
Tabelle 5: Binder neu 1- Bindergehalt 1,5 Ma-%- Begasungstemperatur: 160°C
Tabelle 6: Binder neu 1 - Bindergehalt 1,5 Ma-%- Begasungstemperatur: 150°C Tabelle 7: Binder neu 1 - Bindergehalt 2,0 Ma-% - Begasungstemperatur: 170°C
Tabelle 8: Binder neu 1 - Bindergehalt 2,0 Ma-% - Begasungstemperatur: 160°C
Tabelle 9: Binder neu l - Bindergehalt 2,0 Ma-% - Begasungstemperatur: 150°C
Die Versuche zeigen, dass der erfindungsgemäße Einkomponenten-Binder zu geringeren Anteilen an der Formstoffmischung verwendet werden kann, als es bei den bisherigen Bindersystemen nach dem Stand der Technik, üblich ist. Trotz der geringeren Anteile Einkomponenten-Binder von 1 ,5 bis 2 Ma-%, gemessen an der eingesetzten Menge Formgrundstoff, werden verlorene Kerne mit mindestens gleich guten Festigkeitseigenschaften erhalten. Zur Verdeutlichung wurden verlorene Kerne oder Formkörper mit bekannten Bindern („Binder alt 1 " und„Binder alt 2") mit ebenso geringen Anteilen an Bindern hergestellt.
Tabelle 1 zeigt die Biegefestigkeiten der verlorenen Kerne. Es wird deutlich, dass die verlo- renene Kerne, hergestellt mit der erfindungsgemäßen Einkomponenten-Binder sowohl sofort als auch nach 1 h und nach 24 h wesentlich höhere Biegefestigkeiten aufweisen als verlorene Kerne, hergestellt mit den herkömmlichen Bindern. Dieser Trend ist auch bei den Druckfestigkeiten erkennbar.
Die Versuchswerte der Tabellen 4 bis 9 dokumentieren, dass mit Binderanteilen von 1 ,5 und 2,0 Ma-% bei Begasungstemperaturen von 150-170°C und Begasungszeiten von 1 bis 3 Minuten sowohl sehr hohe Werte für die Biegefestigkeit aber auch sehr niedrige Werte für die Restdruckfestigkeit erreicht werden. Dieses an Probekörpern nachgewiesene Verhalten kommt der praktischen Forderung noch möglichst hohen Primär- und sehr niedrigen Sekundärfestigkeiten (im Idealfall 0) sehr nahe.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von verlorenen Kernen oder Formteilen zur Gussteilproduktion, bei dem ein Formgrundstoff mit einem Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder vermischt und mit einer Kernschiessmaschine in einem Kernkasten ein verlorener Kern o- der ein Formteil für zur Gussteilherstellung geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder eine Alkalisilikat- oder Wasserglaslösung mit einem Modul von 1 ,5 bis 3,5 und natürliche und/oder synthetische Zusatzstoffe mit einem Anteil von 0,1 bis 25 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, mit einer Korngröße von kleiner 5 μηη enthält, wobei die natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoffe mindestens, jeweils zu 1 bis 5 Ma-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat sind, dass der verlorene Kern oder das andere Formteil in einem unbeheizten Kernkasten geformt wird und dass der so geformte verlorene Kern oder das Formteil mit heißer Luft ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Binder in Anteilen von kleiner 5 Ma.-%, gemessen an der Menge des Formgrundstoffes, mit dem Formgrundstoff vermischt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass als Formgrundstoff mindestens ein Sand ausgewählt aus Quarz-, Zirkon-, Chromit-, Olivin- Feldspat-, Mullit- Schamotte-, Bauxit- oder Rutilsand eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder mindestens einen weiteren natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoff ausgewählt aus Zirkonsilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Titanoxid, Titanhydroxid, Natriumaluminat, Kaliumaluminat, Lithiumaluminat, Natri- umgermanat, Kaliumgermanat, Lithiumgermanat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat, Magnesiumeisensilikat, Eisenoxid, Eisenhydroxid und Siliziumdioxid mit einem Anteil von jeweils 0 bis 3 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder als ein Einkomponenten-Binder verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass zur Aushärtung mit heißer Luft ein Heißlufterzeuger verwendet wird, der mechanisch oder druckdicht in oder an die Kernschießmaschine integriert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Heißlufterzeuger durch eine permanente mechanische Verbindung mit der Kernschießmaschine verbunden ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Steuerung des Heißlufterzeugers in die Steuerung der Kernschießmaschine eingebunden wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass die heiße Luft mit einer Temperatur bis 500°C eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass die heiße Luft mit einem Gehalt an Kohlenstoffdioxid von 5 bis 99 Vol-%, bezogen auf dem Gesamtanteil der Luft, verwendet wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, dass die heiße Luft mit einem Volumenstrom von bis zu 40.000 l/min eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , gekennzeichnet dadurch, dass die heiße Luft mit einem Druck bis 10 bar eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit der heißen Luft für 15 bis 200 s ausgehärtet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, dass ein gerichtetes Ansaugen der heißen Luft durch einen Unterdruck von bis zu 1 bar erfolgt.
15. Alkali- oder Wasserglas-Binder zum Binden eines Formgrundstoffes für verlorene Kerne oder Formteile zur Gussteilproduktion enthaltend eine Alkalisilikat- oder Wasserglaslösung mit einem Modul von 1 ,5 bis 3,5 und natürliche und/oder synthetische Zusatzstoffe mit einem Anteil von 0,1 bis 25 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, mit einer Korngröße von kleiner 5 μm,wobei die natürlichen und/oder synthetischen Zusatz- Stoffe mindestens, jeweils zu 1 bis 5 Ma-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat und Natriumaluminiumsilikat sind.
16. Binder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Binder mindestens einen weiteren natürlichen und/oder synthetischen Zusatzstoff ausgewählt aus Zirkonsilikat, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumoxid, Magnesiumhydroxid, Titanoxid, Titanhydroxid, Natriumaluminat, Kaliumaluminat, Lithiumaluminat, Natriumgermanat, Kali- umgermanat, Lithiumgermanat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Aluminiummagnesiumsilikat, Magnesiumeisensilikat, Eisenoxid, Eisenhydroxid und Siliziumdioxid mit einem Anteil von jeweils 0 bis 3 Ma.-%, gemessen am Gesamtanteil des Binders, enthält.
17. Binder nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet dadurch, dass der Alkalisilikat- oder Wasserglas-Binder ein Einkomponenten-Binder ist.
18. Verwendung des Binders nach Anspruch 15 bis 17 zur Herstellung verlorener Kerne oder Formteile für Gießformen zur Gussteilproduktion.
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