EP4010134A1 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ARTIKELS ZUR VERWENDUNG IN DER GIEßEREIINDUSTRIE, ENTSPRECHENDES GRANULAT SOWIE KIT, VORRICHTUNGEN UND VERWENDUNGEN - Google Patents

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES ARTIKELS ZUR VERWENDUNG IN DER GIEßEREIINDUSTRIE, ENTSPRECHENDES GRANULAT SOWIE KIT, VORRICHTUNGEN UND VERWENDUNGEN

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Publication number
EP4010134A1
EP4010134A1 EP20742246.0A EP20742246A EP4010134A1 EP 4010134 A1 EP4010134 A1 EP 4010134A1 EP 20742246 A EP20742246 A EP 20742246A EP 4010134 A1 EP4010134 A1 EP 4010134A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
silicon dioxide
particulate
amorphous silicon
granules
granulate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20742246.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian LUSTIG
Fabio SOLA
Lukas Mirko REINOLD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH filed Critical Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Publication of EP4010134A1 publication Critical patent/EP4010134A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/186—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents contaming ammonium or metal silicates, silica sols
    • B22C1/188—Alkali metal silicates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22C—FOUNDRY MOULDING
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    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/181—Cements, oxides or clays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • 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 present invention relates to a method for producing an article for use in the foundry industry selected from the group consisting of granules for producing a pourable additive, solid pourable additive, inorganic binder and molding material mixture. Further details of the method according to the invention emerge from the attached claims and from the following description.
  • the present invention also relates to a corresponding granulate comprising particulate amorphous silicon dioxide.
  • the present invention further relates to a kit for the production of an inorganic binder.
  • the present invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
  • the present invention further relates to a corresponding use of particulate amorphous silicon dioxide.
  • the present invention also relates to the corresponding use of a granulate. In each case, details emerge from the attached claims and the following description.
  • Casting in a lost mold is a common method for manufacturing near-net-shape components. After the casting, the mold is destroyed and the casting is removed. Lost forms are casting molds and thus negatives, they contain the cavity to be poured, which results in the casting to be manufactured. The inner contours of the future casting are formed by cores. During the production of the casting mold, the cavity is formed in the molding material by means of a model of the casting to be produced.
  • permanent metal molds for example made of cast iron or steel
  • die casting in which the liquid metal melt is pressed into a die casting mold under high pressure and at a high mold filling speed.
  • the casting methods mentioned above are also preferred within the scope of the present invention.
  • the basic mold materials used are predominantly refractory granular materials such as. B. washed, classified quartz sand is used.
  • the basic mold materials are bound with inorganic or organic binders.
  • the binding agent creates a firm bond between the particles of the basic molding material, so that the casting mold or the core receives the required mechanical stability.
  • the refractory basic molding material premixed with the binding agent is preferably in a free-flowing form so that it can be filled into a suitable hollow mold and compacted there. The molding materials are compressed to increase strength.
  • Molds and cores have to meet different requirements. During the actual casting process, they must first have sufficient strength and temperature resistance in order to be able to accommodate the liquid metal in the cavity formed from one or more casting (part) forms. After the solidification process has started, the mechanical stability of the casting is guaranteed by a solidified metal layer that is formed along the walls of the casting mold.
  • the material of the casting mold should change under the influence of the heat given off by the metal in such a way that it loses its mechanical strength, i.e. the cohesion between individual particles of the refractory material is broken.
  • the molds and cores disintegrate again into fine sand, which can be easily removed from the casting and have correspondingly favorable disintegration properties.
  • Inorganic binders have long been known, in particular those based on water glasses.
  • foundry moldings made from inorganic binders often have low strengths if appropriate, special measures are not taken. This is particularly evident immediately after the core or the casting mold or the molded body has been removed from the tool.
  • the strengths at this point in time (“hot strength” or “immediate strength”) are particularly important for the safe handling of the cores or molds when they are removed from the tool.
  • a high so-called “cold strength” (i.e. the strength after the core or the casting mold has fully cured) is also important so that the desired casting can be produced with as little casting defects as possible.
  • Document EP 1 802 409 B1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds for metalworking, at least comprising: a refractory molding base material, a waterglass-based binder, characterized in that the molding material mixture is added with a proportion of a particulate synthetic amorphous silicon dioxide.
  • Document DE 10 2013 111 626 A1 discloses a molding material mixture for the production of molds or cores comprising at least: a refractory molding base material, water glass as a binder, particulate amorphous silicon dioxide and one or more powdery oxidic boron compounds.
  • the document also discloses that the addition of boron compounds to the molding material mixture improves the moisture resistance of the cores and molds produced with it.
  • WO2014 / 202042 A1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds and cores for metal processing, comprising at least one refractory mold base material, particulate amorphous S1O2, water glass and lithium compounds. The document also discloses that the addition of lithium compounds to the molding material mixture improves the moisture stability of the molded bodies produced therewith.
  • Document DE 10 2012 104 934 A1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds for metal processing, at least comprising: a refractory molding base material, a binder based on water glass and barium sulfate.
  • Document DE 10 2012 113 073 A1 discloses a molding material mixture for producing molds and cores for metal processing, comprising at least a) a refractory molding base material; b) an inorganic binder and c) at least one particulate metal oxide, the particulate metal oxide comprising at least one aluminum oxide in the alpha phase and / or at least one aluminum / silicon mixed oxide, with the exception of aluminum / silicon mixed oxides with a layered silicate structure or consists of it.
  • Document DE 10 2012 113 074 A1 discloses a molding material mixture for producing molds and cores for metal processing, comprising at least one refractory molding base material; an inorganic binder and at least one particulate mixed metal oxide. Oxides of aluminum and zirconium are used in a specific way.
  • Document DE 10 2017 107 531 A1 discloses a method for producing casting molds, cores and basic mold materials regenerated from them. Particulate sheet silicates are used in a specific way.
  • Document EP 2 104 580 B1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds for metal processing, comprising at least: a refractory molding base material; a water glass based binder; a portion of a particulate metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and zinc oxide. A carbohydrate is added to the molding material mixture.
  • Document EP 2 097 192 B1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds for metal processing, comprising at least: a refractory molding base material; a water glass based binder; a portion of a particulate metal oxide selected from the group consisting of silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and zinc oxide. A proportion of a phosphorus-containing compound is added to the molding material mixture.
  • Document DE 10 2012 020 509 A1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds and cores for metal processing, comprising at least: a refractory molding base material, an inorganic binder and particulate amorphous S1O2 which can be produced by the thermal decomposition of ZrSiC> 4 to ZrC> 2 and S1O2.
  • Document DE 10 2012 020 510 A1 discloses a molding material mixture for producing casting molds and cores for metal processing, comprising at least one refractory molding base material, an inorganic binder and particulate amorphous S1O2 which can be produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas.
  • Document DE 10 2012 020 511 A1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds and cores for metal processing, comprising at least one refractory molding base material, an inorganic binder and particulate amorphous S1O2 which can be produced by melting crystalline quartz and cooling it again quickly.
  • Document DE 10 2012 020 073 A1 discloses a molding material mixture for the production of casting molds and cores for metal processing, comprising at least one refractory base molding material, an inorganic binder and particulate amorphous S1O2 which can be produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas.
  • Document WO 2009/056320 discloses a molding material mixture for producing casting molds for metal processing, at least comprising: a refractory molding base material; a water glass based binder; a portion of a particulate metal oxide which is selected from the group of silicon dioxide, aluminum oxide, titanium oxide and zinc oxide. A proportion of at least one surface-active substance is added to the molding material mixture.
  • Molding material mixtures containing particulate amorphous S1O2 are already known from the patent documents acknowledged above. It is also known from this that, proceeding from certain basic formulations, the addition of selected additives influences the properties of molding material mixtures and moldings resulting therefrom.
  • the present invention relates in its categories to a method for producing an article for use in the foundry industry, a granulate, an apparatus for carrying out a process, a use of particulate amorphous silicon dioxide and a use of a granulate.
  • Embodiments, aspects or properties that are described in connection with one of these categories or that are described as preferred also apply correspondingly or analogously to the respective other categories, and vice versa.
  • preferred aspects or embodiments of the invention and its various categories can be combined with other aspects or embodiments of the invention and its various categories, in particular with other preferred aspects or embodiments. The combination of preferred aspects or embodiments with one another results in preferred aspects or embodiments of the invention.
  • the objects and problems indicated above are achieved in whole or in part by a method for producing an article for use in the foundry industry selected from the group consisting of
  • Granules for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry solid, pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, inorganic binder for use in the foundry industry,
  • Molding material mixture comprising an inorganic binder, for use in the foundry industry, and
  • Shaped bodies for use in the casting of metallic castings in the foundry industry, with the following steps for producing the article:
  • particulate amorphous silicon dioxide which silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, preferably in a proportion of at least 90% by weight based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, comprises,
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and each having a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules being greater than 0.2 mm, determined by sieving.
  • the granulate, the solid, pourable additive, the inorganic binder and the molding material mixture are each intermediate products as they are produced one after the other (in the order given) during the production of a casting mold or a core.
  • Each of these intermediate products can be stored or transported individually.
  • the grains are the product of a planned enlargement step and contain particulate amorphous silicon dioxide (and possibly other substances).
  • the grains are thus each a composite, e.g. B. an agglomerate or aggregate.
  • pill preferably denotes the particles of a solid powder (including dust), which is preferably pourable and thus also screenable.
  • particulate amorphous silicon dioxide both synthetically produced (e.g. as defined in the prior art recognized at the beginning) and naturally occurring types can be used.
  • the latter are z. B. from DE 102007045649, but they are not preferred because they often contain not inconsiderable crystalline components and are therefore classified as carcinogenic.
  • the “particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide” is preferably a particulate synthetic amorphous silicon dioxide.
  • natural and / or synthetic amorphous silicon dioxide contains up to 50% by weight of secondary components, ie crystalline silicon dioxide and / or substances that are not silicon dioxide.
  • amorphous silicon dioxide typically comprises, in addition to silicon dioxide, proportions of one or more other inorganic oxides and of unavoidable impurities.
  • synthetic amorphous silicon dioxide which contains secondary constituents in a proportion of less than 30% by weight and / or silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which Contains secondary constituents in a proportion of less than 20% by weight and / or silicon dioxide in a proportion of at least 90% by weight, based in each case on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide.
  • the particulate amorphous silica produced or provided comprises particles (particles) in the form of dust.
  • the proportion of particulate amorphous silicon dioxide in the grains of the granulate can be determined or confirmed (after appropriate sample preparation, in particular after sieving in accordance with VDG leaflet P 27, see below), e.g. by means of X-ray fluorescence analysis in accordance with DIN EN ISO 12677, DIN 51001, if necessary in combination with optical and / or spectroscopic methods and / or wet chemical methods; the person skilled in the art selects a suitable determination method, preferably with knowledge of the materials used in the process.
  • the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided preferably comprises particles with a size of less than 20 ⁇ m, particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, very particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 1.5 pm, determined by means of scanning electron microscopy (SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • the measure of dust generation after the rotary process is lower than that of the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided, preferably at least 15% lower, particularly preferably at least 25% lower, very particularly preferably at least 40% less, in each case preferably determined according to DIN 55992-1 (June 2006), Type I, rotating drum principle (e.g. using a Heubach dust measuring device).
  • Synthetically produced particulate amorphous silicon dioxide in the present text means that the amorphous silicon dioxide is the target product of a scheduled chemical reaction process for the technical synthesis of amorphous silicon dioxide or is a by-product of a scheduled chemical reaction process for the technical synthesis of a target product that is not amorphous silicon dioxide .
  • amorphous silicon dioxide is the flame hydrolysis of silicon tetrachloride.
  • the amorphous S1O2 (“silicon dioxide”) produced using this process is also referred to as “pyrogenic S1O2” (“pyrogenic silicon dioxide”) or fumed silica or “fumed silica” (CAS RN 112945-52-5).
  • amorphous silicon dioxide is formed as a by-product is the reduction of quartz with e.g. B. coke in the electric arc furnace for the production of silicon or ferrosilicon as the target product.
  • the amorphous S1O2 (“silicon dioxide”) produced in this way is also referred to as silica dust, silicon dioxide dust or Si0 2 smoke condensate or as “silica fume” or microsilica (CAS RN 69012-64-2).
  • pyrogenic, particulate, amorphous silicon dioxide to be used with particular preference comprises, in the context of the present invention, those types of particulate, amorphous silicon dioxide which are denoted by CAS RN 69012-64-2 and CAS RN 112945-52-5.
  • These types of pyrogenic, particulate, amorphous silicon dioxide, which are particularly preferred according to the invention, can be produced in a manner known per se, in particular by reducing quartz with carbon (e.g. coke) in an electric arc furnace with subsequent oxidation to silicon dioxide (preferably in the production of ferrosilicon and silicon).
  • S1O2 produced by thermal decomposition of ZrSi0 4 to ZrÜ2 from ZrSi0 4 and the S1O2 obtained by flame hydrolysis of silicon tetrachloride.
  • Particulate, amorphous silicon dioxide of the type produced by reducing quartz with carbon (e.g. coke) in an electric arc (in the manufacture of ferro-silicon and silicon) contains carbon.
  • Particulate, amorphous silicon dioxide of the type produced by thermal decomposition of ZrSiÜ 4 contains oxidic zirconium compounds.
  • Particulate synthetic amorphous silicon dioxide can be produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas and particulate synthetic amorphous silicon dioxide produced by quenching a silicon dioxide melt is very pure S1O2 with very few unavoidable impurities.
  • the pyrogenic, particulate, amorphous silicon dioxide to be used with preference according to the invention very particularly preferably comprises particulate, amorphous silicon dioxide of the type designated by CAS RN 69012-64-2.
  • This is preferably produced by reducing quartz with carbon (e.g. coke) in an electric arc (e.g. in the production of ferrosilicon and silicon) or is produced as a by-product (silica fume) in the production of ferrosilicon and silicon.
  • S1O2 produced from ZrSiÜ4 by thermal decomposition of ZrSiÜ4 to ZrÜ2.
  • Particulate, amorphous silicon dioxide of this type is also referred to in the technical field as “microsilica”.
  • CAS RN stands for the CAS registration number and CAS registration number.
  • CAS Registry Number, CAS Chemical Abstracts Service.
  • Various methods are suitable for joining the particles of the particulate amorphous silicon dioxide (and optionally further substances) in an enlargement step into grains, so that a granulate results which comprises a large number of individual grains. Suitable methods are, for example, pelleting, briquetting, tabletting, granulating, agglomerating, extruding and others.
  • EP 1 602 425 A1 discloses granules which can be obtained from silicon dioxide powder with a content of at least 90% amorphous S1O2 by granulation, in particular by pelleting with the addition of water and subsequent drying.
  • a “molding material mixture” in the sense of the invention defined above comprises a molding base material as one of several components.
  • the basic molding material is preferably a refractory basic molding material.
  • refractory refers to masses, materials and minerals that can withstand the temperature load during casting or solidification of molten iron, usually cast iron, at least for a short time.
  • Suitable (refractory) basic molding materials are natural and artificial basic molding materials, for example quartz, zirconium or chrome ore sand, olivine, vermiculite, bauxite or chamotte, and mixtures thereof.
  • the point in time at which the additive is added to the further constituents in the production of the molding material mixture or of the molding material mixture provided with the additive is arbitrary and freely selectable.
  • the additive can be added last to the otherwise finished molding material mixture or first premixed with one or more of the mentioned constituents before finally one or more other constituents are added to the molding material mixture.
  • a solid, pourable additive is understood to mean an additive for molding material mixtures which is present as a lumpy mixture in a pourable form and quantity, the individual pieces of this mixture having a size of less than 0.2 mm, determined by means of sieving.
  • An “inorganic binder” in the sense of the above definition of the invention is usually a multicomponent binder system comprising additives comprising at least particulate amorphous silicon dioxide and a solution or dispersion comprising water glass. The constituents mentioned are present as two or more spatially separate components or as a mixture.
  • “inorganic binders” can also contain further particulate materials and / or further liquid or gel-like materials, each as part of a mixture and / or as spatially separate components.
  • Mixing ingredients that would not be acceptable as a single component in a foundry process e.g. respirable, crystalline S1O2, classified as carcinogenic
  • joining includes the joining of the particles of the particulate amorphous silicon dioxide with one another and possibly also with other components (see below).
  • the method according to the invention is suitable for the production of all moldings customary for metal casting, that is to say for example cores, casting molds and feeders.
  • Shaped bodies can also be produced particularly advantageously which comprise very thin-walled sections. It is also particularly advantageous to produce moldings which combine the highest possible relative molding weight (weight based on the volume of a given body of predetermined geometry; in the case of cores one speaks of core weight) with a particularly high hourly strength.
  • the present invention relates in particular and preferably to a method (as described above, preferably as referred to above as preferred) for producing an article for use in the foundry industry selected from the group consisting of solid, pourable additive for use as part of a inorganic binder in the foundry industry, inorganic binder for use in the foundry industry, Molding material mixture comprising an inorganic binder, for use in the foundry industry, and
  • the person skilled in the art can choose from a large number of methods for comminuting the grains of the granulate so that a solid, pourable additive results.
  • the comminution preferably comprises grinding or crushing.
  • the granules can also be crushed in other ways.
  • the comminution preferably the grinding or smashing, takes place in a closed apparatus, so that no significant amounts of dust and / or fine dust are released outside the apparatus and contaminate the breathing air.
  • the resulting solid, pourable additive is then preferably metered into further constituents of the inorganic binder or the molding material mixture in such a way that no dust and / or fine dust is released.
  • the invention particularly and preferably relates to a method (as described above, preferably as referred to above as preferred) for producing an article for use in the foundry industry selected from the group consisting of inorganic binder for use in the foundry industry,
  • Molding material mixture comprising an inorganic binder, for use in the foundry industry, and
  • Shaped bodies for use in casting metallic castings in the foundry industry are Shaped bodies for use in casting metallic castings in the foundry industry
  • Water glass can be produced, for example, by dissolving vitreous sodium and potassium silicates in water in an autoclave at an elevated temperature or from lithium silicates using the hydrothermal process. According to the invention, water glass can be used which contains one, two or more of the alkali ions mentioned. The proportion of In the context of the present invention, water glass in a molding material mixture is preferably in the range from 0.6 to 3% by weight.
  • the contacting of the produced solid, pourable additive with water glass or suspension of the produced solid, pourable additive in water glass requires that the previously produced granulate is first crushed, preferably by grinding or smashing, into a solid, pourable additive is processed.
  • Solid, pourable additive which is made from the granulate, comes into contact with the water glass or is suspended in it. It is particularly preferred that the solid, pourable additive produced is contacted with waterglass by first introducing refractory molding base material, then adding the solid, pourable additive and finally adding waterglass, with and / or afterwards mixing all the components used takes place until these are preferably mixed together homogeneously.
  • the sequence can also be changed so that, for example, the refractory basic molding material is initially introduced, then the water glass is added and only then the solid, pourable additive is added and then and / or afterwards all components used are mixed until these are mixed together homogeneously.
  • the solid, pourable additive is mixed with the water glass to form a suspension and this suspension is then added to the refractory base molding material, with all the components used being mixed until they are homogeneously mixed with one another.
  • the contacting of the granules produced in variant (ii) with water glass in the presence or absence of refractory basic molding material and during or after the crushing of the grains of the granules means that grains of the granules (initially not crushed) are brought into contact with the water glass.
  • the person skilled in the art is able to achieve comminution of the grains by adapting the stirring conditions to the requirements of the individual case, when contacting and mixing the granules produced with water glass.
  • the person skilled in the art is able to mix the granules with the water glass by adapting the stirring conditions accordingly so that the individual grains of the granules are essentially not comminuted.
  • the contacting and mixing of the granulate produced with water glass can take place in the presence or absence of refractory basic molding material. If the contacting of the granulate produced with water glass takes place in the presence of a refractory base molding material, it is preferred that during the contacting (or immediately afterwards) a mixing takes place and the grains of the granulate are comminuted during this mixing.
  • waterglass can be used in each case, which is present in a mixture with one or more additives, e.g. a mixture comprising waterglass and one or more surfactants.
  • particulate amorphous S1O2 is not used directly for the production of the inorganic binder or the molding material mixture, but only the granulate produced or the solid, pourable additive produced from it.
  • the invention particularly and preferably relates to a method according to the invention (as described above, preferably as referred to above as preferred) for the production of a molding material mixture comprising refractory base molding material and an inorganic binding agent comprising water glass and particulate amorphous silicon dioxide, for use in the foundry industry, with the steps:
  • the molding material mixture can be produced in such a way that the individual constituents used to produce the inorganic binder are mixed with one another in the presence of a refractory basic molding material to form the molding material mixture.
  • the molding material mixture can also be produced in such a way that the inorganic binder is first produced by mixing the constituents of the inorganic binder and the finished inorganic binder is mixed with a refractory basic molding material to form the molding material mixture.
  • one of the two variants or a combination of both variants can be preferred.
  • the refractory basic molding material preferably makes up more than 80% by weight, preferably more than 90% by weight, particularly preferably more than 95% by weight, of the total mass of the molding material mixture.
  • the refractory basic molding material to be used according to the invention is preferably in the form of particles (particulate). It is preferably free-flowing.
  • the refractory basic molding material preferably has an AFS grain fineness number in the range from 30 to 100.
  • the AFS grain fineness number is determined according to the VDG leaflet (leaflet of the "Association of German Foundry Experts") P 34 of October 1999, point 5.2. There the AFS grit fineness number is given by the formula
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as designated above as preferred), wherein in the step of connecting the particles of the particulate amorphous silicon dioxide in an enlargement step to form granules, so that granules result which comprise a multiplicity of individual granules which each connected particles and each comprise a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the ( resulting) granulate is greater than 0.5 mm, preferably greater than 1 mm, determined by sieving.
  • This preferred method according to the invention thus leads to granules whose grains have an average grain diameter greater than 0.5 mm, preferably an average grain diameter greater than 1 mm (determined by sieving) and each have a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, more preferably at least 50% by weight, of particulate amorphous silicon dioxide (as set out above).
  • the granules produced by this process have particularly advantageous combinations of the following properties: homogeneous composition, high bulk density, good flowability, good conveyability, good meterability, low dust levels, avoidance of segregation phenomena, ability to be comminuted, high molded body weight of the molded bodies that can be produced using them, increased moisture stability (moisture resistance ) the moldings that can be produced using them.
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein the particulate amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide comprises in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, is wholly or partially consists of particulate synthetic amorphous silica.
  • the particulate amorphous silicon dioxide (which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide) consists entirely or only partially of particulate synthetic amorphous silicon dioxide .
  • synthetic amorphous silicon dioxide With the regularly preferred use of synthetic amorphous silicon dioxide, it is possible to achieve particularly advantageous combinations of properties of moldings to be obtained therefrom in a consistent, predictable quality.
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein the proportion of silicon dioxide in the granulate as a whole, determined by means of X-ray fluorescence analysis, and the proportion of silicon dioxide in at least 90% of the grains of the granulate whose grain diameter is greater than 1 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 0.2 mm, each determined by means of sieving and subsequent X-ray fluorescence analysis, differs by no more than 30%, preferably by no more than 20%, particularly preferably by does not differ by more than 10%, based on the total proportion of silicon dioxide in the granulate.
  • the proportion of silicon dioxide both in the granules as a whole and in the individual grains of the granules is determined by means of X-ray fluorescence analysis in accordance with DIN EN ISO 12677, DIN 51001.
  • the (mean) grain diameter is determined by sieving in accordance with the VDG data sheet (that is, the data sheet of the "Association of German Foundry Experts") P 27 of October 1999, point 4.3, which specifies the use of test sieves in accordance with DIN ISO 3310.
  • the proportion of silicon dioxide in the granules as a whole (determined by X-ray fluorescence analysis) and the proportion of silicon dioxide (determined by means of X-ray fluorescence analysis) in at least 90% of the individual grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 1 mm (determined by means of sieving), is preferably greater than 0.5 mm (determined by means of sieving), particularly preferably greater than 0.2 mm (determined by means of sieving) differs by no more than 30%, preferably differs by no more than 20%, particularly preferably differs by no more than 10% (based on the total amount of silicon dioxide in the granules) means that granules of this (minimum) size are good representatives of the overall composition of the granules and thus of the totality of the material used.
  • each of the specified maximum differences (30%, 20%, 10%) can be relevant and advantageous.
  • any resulting combination of size and maximum difference is preferred.
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein in the enlargement step the particles of the particulate amorphous silicon dioxide are mixed and / or contacted with one, two or more further materials which are selected independently of one another from the group consisting of:
  • Liquids including gel-like substances, preferably liquid wetting and / or suspending agents, preferably water, particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium , preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, layered likates, graphite, soot, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicates, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds and mixtures thereof, water-soluble materials,
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • the particulate amorphous silicon dioxide is preferably mixed and / or contacted with one, two or more further materials (which are not themselves particulate amorphous silicon dioxide) in the enlargement step.
  • the selection of the one, two or more further materials with which the particulate amorphous silicon dioxide is mixed and / or contacted in the enlargement step is made independently of one another from the list above, that is, the selection of a first material has no effect on the selection of a subsequent one Materials or the following materials.
  • the surfactant or surfactants are preferably selected independently of one another from the group consisting of or comprising: oleyl sulfate, stearyl sulfate, palmityl sulfate, myristyl sulfate, lauryl sulfate, decyl sulfate, octyl sulfate, 2-ethylhexyl sulfate, 2-ethyl octyl sulfate, laurolyl sulfate, laurolyl sulfate, laurolyl sulfate, laurolyl sulfate, laurolyl sulfate, laurolyl sulfate, lauryl sulfate, lauryl sulfate, lauryl sulfate, lauryl sulfate, lauryl sulfate, lauryl sulfate, lauryl s
  • Melpers 0030, BASF modified polyacrylate in water (e.g. Melpers VP 4547/240 L, BASF), 2-ethylhexyl sulfate in water (e.g. Texapon EHS, from Cognis), polyglucoside in water (e.g. Glukopon 225 DK, from Cognis), sodium octyl sulfate in water (e.g. Texapon 842, from Lakeland), modified carbonate ether (e.g. Castament ES 60, solid, BASF).
  • modified polyacrylate in water e.g. Melpers VP 4547/240 L, BASF
  • 2-ethylhexyl sulfate in water e.g. Texapon EHS, from Cognis
  • polyglucoside in water e.g. Glukopon 225 DK, from Cognis
  • sodium octyl sulfate in water e.g. Texapon 8
  • the film former or the film former are preferably selected independently of one another from the group consisting of or comprising: polyvinyl alcohol and acrylic acid.
  • the rheological additive or rheological additives are preferably selected independently of one another from the group consisting of or comprising:
  • - swellable clays preferably sodium bentonite or attapulgite / palygorskite
  • swellable polymers preferably cellulose derivatives, in particular carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose, vegetable flours, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar agar, polypeptides and / or alginates.
  • the hydrophobing agent or agents are preferably selected independently of one another from the group consisting of or comprising: preferably organosilicon compounds, silanes, silanes, preferably trimethylsilanol, silicones and siloxanes, preferably polydimethylsiloxane, waxes, paraffins, metal soaps.
  • aforementioned materials can thus also be used in the method according to the invention without an additional metering step or additional storage containers being necessary in the foundry.
  • such components preferably too such liquid (including gel-like) components that have no long-term stability in waterglass can thus be incorporated into a molding material mixture produced according to the invention without an additional metering step by incorporating them into the resulting granules in the enlargement step.
  • carbohydrate is understood to mean aldoses (polyhydroxyaldehydes) and ketoses (polyhydroxyketones), as well as higher molecular weight compounds which can be converted into such compounds by hydrolysis.
  • Carbohydrates that are used in the context of the present invention are oligomers and polymers with a chain length of n> 2.
  • the invention also relates to a method according to the invention (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein grains of the granules resulting in the enlargement step, preferably at least 90% of the grains of the granules, whose grain diameter is greater than 1 mm, preferably greater than 0 .5 mm, particularly preferably greater than 0.2 mm, each determined by means of sieves,
  • particulate amorphous silica as well as one, two, more than two or all of the other solid materials present in the enlarging step and / or
  • particulate materials preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the Alpha phase, bauxite, zirconium oxides, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides,
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • the proportion or the presence of silicon dioxide in the individual grains of the granulate is determined by means of X-ray fluorescence analysis in accordance with DIN EN ISO 12677, DIN 51001.
  • the grain diameter is determined by sieving in accordance with the VDG data sheet (that is, the data sheet of the “Association of German Foundry Experts”) P 27 of October 1999, point 4.3, which specifies the use of test sieves according to DIN ISO 3310.
  • the presence of one, two, more than two or all of the other solid materials present during the enlargement step in the grains of the granulate can (especially after sieving in accordance with VDG leaflet P 27, see above) also, for example, by means of X-ray fluorescence analysis in accordance with DIN EN ISO 12677, DIN 51001 determined or confirmed, if necessary in combination with optical and / or spectroscopic methods and / or wet chemical methods.
  • the person skilled in the art selects a suitable determination method, preferably with knowledge of the materials used in the process.
  • That grains of the granulate preferably at least 90% of the grains of the granulate, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm (each determined by means of sieving), particulate amorphous silicon dioxide and comprise one, two, more than two or all of the other solid materials present in the enlargement step, means that one, two, more than two or all of the other solid materials present in the enlargement step are part of the resulting granulate, preferably part of at least 90% of the grains of the granulate (whose grain diameter is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater is than 1 mm).
  • the one, two, more than two or all of the other solid materials present in the enlargement step are therefore preferably part of the granulate, particularly preferably they are so evenly distributed in the granulate that they are present in at least 90% of the grains of the granulate whose grain diameter is greater than 1 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 0.2 mm (each determined by means of sieving) are present.
  • the one, two, more than two, or all of the other materials in addition to the particulate amorphous silica present in the enlarging step are selected independently of one another.
  • Each of the possible resulting combinations leads, depending on the requirements of the individual case, to particularly advantageous properties or property combinations of the molded parts that can be produced therefrom.
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein the production of particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, is the Step includes:
  • both types of particulate amorphous silicon dioxide can be selected so that they are chemically different and additionally have a different particle size distribution.
  • both types can be selected so that they only have different particle sizes with identical chemical composition. Own distributions.
  • both types of particulate amorphous silicon dioxide can be selected so that they are chemically different but have the same particle size distribution.
  • the median value of a particle size distribution is understood to mean the value at which one half of the examined particle population has a size smaller than this value, while the other half of the examined particle population has a larger size than this value. This value is preferably determined as described below in Example 1 for a commercially available material.
  • Determined by means of laser scattering means (here and below) that a sample of the particulate material to be examined - if necessary - is pretreated analogously to the specification of Example 1 (see below) and the particle size distribution of the material pretreated in this way is then by means of laser scattering as in the example 1 (see below) is determined.
  • the invention also relates to a method according to the invention (as just described, preferably as referred to above as preferred),
  • a first type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range 0.1-0.4 ⁇ m as determined by laser scattering
  • another type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range from 0.7 to 1.5 pm, determined by means of laser scattering, and / or
  • particulate amorphous silicon dioxide which contains silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and at least carbon as a minor component, preferably producible by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi04 particulate synthetic amorphous silicon dioxide produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which can be prepared by quenching a silicon dioxide melt.
  • particulate synthetic amorphous silicon dioxide which contains silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and at least carbon as a minor component, preferably producible by reducing quartz in an electric arc furnace
  • particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), with at least 90% of the grains of the granules whose grain diameter is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, each determined by means of sieving, comprise both or at least two of the different types of particulate amorphous silicon dioxide, preferably determined or confirmed (after appropriate sample preparation, in particular after sieving in accordance with VDG leaflet P 27, see below) e.g.
  • a method according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), wherein the enlargement step comprises one or more measures which are independently selected from the group consisting of: - granulating
  • the invention also relates to a granulate, the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising (preferably synthetic) particulate amorphous silicon dioxide,
  • the granulate additionally comprises one, two or more further materials which are independently selected from the group consisting of: particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha-phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicate, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds, and their mixtures, water-soluble materials,
  • particulate materials preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha-phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • Carbohydrates at least 90% of the grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, each determined by means of sieving, particulate amorphous silicon dioxide and one or two or more of said further materials and / or
  • the particulate amorphous silicon dioxide comprises a proportion of at least 80% by weight silicon dioxide, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, it preferably consisting entirely or partially of particulate synthetic amorphous silicon dioxide and / or
  • the particulate amorphous silicon dioxide in the granulate comprises two or more different types of particulate amorphous silicon dioxide, the two or more types differing in their chemical composition, preferably determined or confirmed (in particular after sieving in accordance with VDG leaflet P 27, see above) by means of X-ray fluorescence analysis according to DIN EN ISO 12677, DIN 51001 (if necessary in combination with optical and / or spectroscopic methods and / or wet chemical methods; the person skilled in the art selects a suitable determination method, preferably with knowledge of the materials used in the process), preferably one two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the G total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and contains at least carbon as a secondary component, preferably producible by reducing quartz in an electric arc furnace; part
  • the granulate defined in this way (i.e. the totality of specific grains, see above) has particularly advantageous combinations of the following properties: homogeneous composition, high bulk density, low dust, good flowability, good conveyability, good dosability, low dust, avoidance of segregation phenomena, crushability, high molding weight the moldings that can be produced from it, increased moisture stability (moisture resistance) of the moldings that can be produced from it.
  • the configurations (a) and (e) are of particularly high economic relevance and are therefore preferred in many cases.
  • the invention also relates to a kit comprising a granulate as a spatially separate component (as described above, preferably as described above as preferred).
  • the invention also relates to a kit for producing an inorganic binder (as described above, preferably as referred to above as preferred), particularly preferably a binder comprising and / or consisting of an inorganic multicomponent binder system, at least comprising as spatially separated components
  • the kit according to the invention is particularly suitable for carrying out methods according to the invention with which the secondary products of the granules are produced (binding agent; molding material mixture; molded bodies).
  • the invention also relates to a device for performing a method according to the invention (as described above, preferably as referred to above as preferred), comprising a storage container containing particulate amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, comprises a mixing or contacting device for mixing or contacting the particulate amorphous silicon dioxide with one, two or more further materials, a device for granulating, extruding and / or agglomerating the mixed with one, two or more further materials or contacted particulate amorphous silica.
  • the device according to the invention is particularly suitable for carrying out methods according to the invention and for producing granules according to the invention.
  • a device according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), additionally comprising one or more device elements selected from the group consisting of
  • the preferred device is particularly advantageously suitable for carrying out a method according to the invention and for producing a granulate according to the invention.
  • a device according to the invention is preferred (as described above, preferably as referred to above as preferred), additionally comprising a device for filling or transporting produced granules.
  • the invention also relates to the corresponding use (as described above, preferably as described above as preferred) of (preferably synthetic) particulate amorphous silicon dioxide for the production or as a component of a granulate.
  • the inventive use of particulate amorphous silicon dioxide for the production or as a component of a granulate is used, depending on the particle size distribution of the particulate amorphous silicon dioxide, to produce a molding with a specific, preferably particularly high relative molding weight (for cores: core weight) with a molding material mixture produced therefrom .
  • particulate amorphous silicon dioxide for the production or as a component of a granulate is used, depending on the particle size distribution of the particulate amorphous silicon dioxide, to produce a molding with specific, preferably particularly high moisture stability with the molding material mixture produced therefrom.
  • the invention also relates to the use of a granulate (as described above, preferably as described above as according to the invention or as preferred) for the production of a solid, pourable additive with homogenized grain composition for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry.
  • particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, preferably in a proportion of at least 90% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide,
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and each having a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably comprise at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules being greater than 0.2 mm, determined by sieving, with preferably the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided Particles with a size of less than 20 ⁇ m, particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, very particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, determined by means of scanning electron microscopy ( SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • Said granulate is the product of this process.
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and each having a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably comprise at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules being greater than 0.2 mm, determined by sieving, with preferably the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided Particles with a size of less than 20 ⁇ m, particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, very particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, determined by means of scanning electron microscopy ( SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, preferably in a proportion of at least 90% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide,
  • a granulate results which comprises a plurality of individual grains, each of the connected particles and a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, particularly preferably at least 50% by weight, of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter being of the granulate is greater than 0.2 mm, determined by sieving, wherein the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided is preferably particles with a size of less than 20 ⁇ m, particularly preferably particles with a size of 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, very particularly preferably comprises particles with a size of 0.1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, determined by means of scanning electron microscopy (SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, preferably in a proportion of at least 90% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide,
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and each having a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably comprise at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules being greater than 0.2 mm, determined by sieving, with preferably the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided Particles with a size of less than 20 pm, particularly preferably comprises particles with a size of 0.1 gm to 5 gm, very particularly preferably particles with a size of 0.1 gm to 1.5 gm, determined by means of scanning electron microscopy (SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • particulate amorphous silicon dioxide which comprises silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, preferably in a proportion of at least 90% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide,
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and each having a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably comprise at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules being greater than 0.2 mm, determined by sieving, with preferably the particulate amorphous silicon dioxide produced or provided Particles with a size of less than 20 gm, particularly preferably particles with a size of 0.1 gm to 5 gm, very particularly preferably particles with a size of 0.1 gm to 1.5 gm, determined by means of scanning electron microscopy ( SEM) or laser diffraction.
  • SEM scanning electron microscopy
  • a granulate results which comprises a multiplicity of individual grains, the respectively connected particles and in each case a proportion of at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight , particularly preferably at least 50% by weight of particulate amorphous silicon dioxide, based on the mass of the respective grain, the mean grain diameter of the granules is greater than 0.5 mm, preferably greater than 1 mm, determined by sieving.
  • the particulate amorphous silica which comprises silica in a proportion of at least 80% by weight based on the total mass of the particulate amorphous silica, consists entirely of particulate synthetic amorphous silica.
  • the particulate amorphous silicon dioxide which silicon dioxide comprises in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, consists partly of particulate synthetic amorphous silicon dioxide.
  • Liquids preferably liquid wetting and / or suspending agents, preferably water, particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium ( IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicates, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds, and their mixtures, water-soluble materials,
  • particulate materials preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium ( IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium
  • Film maker Water repellants, preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • particulate materials preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • the preparation of particulate amorphous silica comprising silica in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate amorphous silica comprises the step:
  • a type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range of 0.1 to 0.4 ⁇ m as determined by laser scattering.
  • a type of particulate amorphous silicon dioxide has a particle size distribution with a median in the range from 0.7 to 1.5 ⁇ m, determined by means of laser scattering, according to aspect 35, wherein one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt.
  • particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi04 particulate synthetic amorphous silicon dioxide produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which can be prepared by quenching a silicon dioxide melt.
  • a first type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range of 0.1 to 0.4 ⁇ m as determined by laser scattering
  • another type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range of 0.7 to 1.5 pm, determined by means of laser scattering.
  • a first type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range of 0.1 to 0.4 ⁇ m as determined by laser scattering, and wherein one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and contains at least carbon as a minor component , preferably produced by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi04 particulate synthetic amorphous silicon dioxide produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which can be prepared by quenching a silicon dioxide
  • a first type of particulate amorphous silicon dioxide has a particle size distribution with a median in the range from 0.1 to 0.4 ⁇ m, determined by means of laser scattering
  • another type of particulate amorphous silica has a particle size distribution with a median in the range of 0.7 to 1.5 ⁇ m, as determined by laser scattering
  • one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silica are selected is or are independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and as a minor component contains at least carbon, preferably produced by Reduction of quartz in the electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi04 part
  • a further type of particulate amorphous silicon dioxide has a particle size distribution with a median in the range of 0.7 to 1.5 ⁇ m, determined by means of laser scattering, and wherein one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and contains at least carbon as a minor component , preferably produced by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi04 particulate synthetic amorphous silicon dioxide produced by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide which can be prepared by quenching a silicon dioxide
  • Method according to one of aspects 35 to 42 wherein at least 90% of the grains of the granulate, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, are each determined by means of Sieving, both or at least two of the different types of particulate amorphous silicon dioxide, preferably determined or confirmed (in particular after sieving according to VDG leaflet P 27, see above), e.g. by means of X-ray fluorescence analysis according to DIN EN ISO 12677, DIN 51001, possibly in combination with optical and / or spectroscopic methods and / or wet chemical methods; the person skilled in the art selects a suitable method of determination, preferably with knowledge of the materials used in the process.
  • the enlarging step comprises one or more measures which are independently selected from the group consisting of:
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide,
  • the granulate additionally comprises one, two or more further materials which are independently selected from the group consisting of: particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicates, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds, and mixtures thereof, water soluble materials,
  • particulate materials preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • Carbohydrates at least 90% of the grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, each determined by means of sieving, particulate amorphous silicon dioxide and one or two or more of said further materials and / or
  • the particulate amorphous silicon dioxide comprises a proportion of at least 80% by weight silicon dioxide, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, it preferably consisting entirely or partially of particulate synthetic amorphous silicon dioxide and / or
  • the particulate amorphous silica comprises two or more different types of particulate amorphous silica, the two or more types differing in their chemical composition, preferably one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are independently selected from the group consisting of: particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and contains at least carbon as a minor component , preferably produced by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which comprises oxidic zirconium as a minor component and is preferably producible by thermal decomposition of ZrSi0 4 particulate synthetic amorphous silicon dioxide producible by oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide can be produced by quenching
  • the granules being producible by a method according to one of aspects 1 to 9 or one of aspects 20 to 44.
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for producing a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide,
  • the granulate additionally comprises one, two or more further materials which are independently selected from the group consisting of particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha Phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicate, ceramic hollow spheres, oxidic Boron compounds, preferably powder
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • Carbohydrates at least 90% of the grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, each determined by means of sieving, particulate amorphous silicon dioxide and one or two or more of said further materials and (b) wherein the particulate amorphous silicon dioxide comprises a proportion of at least 80% by weight silicon dioxide, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, it preferably consisting entirely or partially of particulate synthetic amorphous silicon dioxide and
  • the particulate amorphous silica comprises two or more different types of particulate amorphous silica, the two or more types differing in their chemical composition, preferably one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide is selected or are selected independently of one another from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and contains at least carbon as a minor component, preferably producible by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which comprises oxidic zirconium as a secondary component and can preferably be produced by thermal decomposition of ZrSi0 4 particulate synthetic amorphous silicon dioxide producible by the oxidation of metallic silicon by means of an oxygen-containing gas; particulate synthetic amorphous silicon dioxide can be produced by
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for producing a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide, the granulate additionally comprising one, two or more further materials which are independently selected from the group consisting of: particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from Group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, Magnesium oxides, borosilicate, ceramic Hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powder
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silicones and siloxanes, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • Carbohydrates at least 90% of the grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 0.2 mm, preferably greater than 0.5 mm, particularly preferably greater than 1 mm, each determined by means of sieving, particulate amorphous silicon dioxide and one or two or more of said further materials.
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide, the proportion of silicon dioxide in the granules as a whole, determined by means of X-ray fluorescence analysis , and the proportion of silicon dioxide in at least 90% of the grains of the granules, the grain diameter of which is greater than 1 mm, in each case determined by sieving and subsequent X-ray fluorescence analysis, does not differ by more than 30%, preferably by no more than 20%, particularly preferred by no more than 10% differs, based on the total amount of silicon dioxide in the granulate.
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide, the particulate amorphous silicon dioxide in the granules being two or more different types of particulate amorphous silicon dioxide, the two or more types differing in their chemical composition, preferably one, two, more than two or all of the different types of particulate amorphous silicon dioxide being selected or independently selected from the group consisting of particulate synthetic amorphous silicon dioxide which contains silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate synthetic amorphous silicon dioxide, and at least carbon as a minor component oldest, preferably produced by reducing quartz in an electric arc furnace; particulate synthetic amorphous silicon dioxide, which comprises oxidic zirconium as a minor component and is preferably producible by thermal decomposition of Zr
  • Granules the mean grain diameter of which is greater than 0.2 mm, determined by sieving, for the production of a pourable additive for use as a component of an inorganic binder in the foundry industry, comprising particulate amorphous silicon dioxide, the granules being producible by a process according to one of the
  • Kit comprising, as a spatially separate component, a granulate according to one of aspects 45 to 51, preferably
  • Kit for producing an inorganic binder preferably a binder comprising and / or consisting of an inorganic multicomponent binder system, at least comprising as spatially separated components
  • Device for carrying out a method according to one of aspects 1 to 44 comprising a storage container containing particulate amorphous silicon dioxide, which silicon dioxide in a proportion of at least 80% by weight, based on the total mass of the particulate amorphous silicon dioxide, comprises a mixing or contacting device for mixing or contacting the particulate amorphous silicon dioxide with one, two or more further materials, a device for granulating, extruding and / or agglomerating the particulate amorphous silicon dioxide mixed or contacted with one, two or more further materials.
  • Device additionally comprising one or more device elements selected from the group consisting of Device for transferring particulate amorphous silicon dioxide from the storage container into the mixing or contacting device one or more storage containers containing liquid, preferably liquid wetting and / or suspending agent, preferably water, one or more storage containers containing particulate material, preferably particulate inorganic material, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, Glass spheres, oxides of magnesium, borosilicates, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds, and mixtures thereof,
  • Device according to aspect 53 or 54 additionally comprising a device for filling or transporting manufactured granules.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of a first embodiment of a method 100 according to the invention for producing a molding material mixture 107 for use in the foundry industry.
  • a particulate amorphous silicon dioxide is produced or provided, as is defined above.
  • a second (enlargement) step 102 the particles of the particulate amorphous silicon dioxide are connected to form grains, so that a granulate 103 as defined above results which comprises a multiplicity of individual grains.
  • the granulate produced is already a product of a method according to the invention.
  • the granulate produced is contacted directly with water glass, so that an inorganic binder 105 results.
  • the inorganic binder produced is also a product of a process according to the invention.
  • the inorganic binder 105 produced is mixed with a fireproof base molding material, so that a molding material mixture 107 results as a product of the method according to the invention.
  • the molding material mixture 107 produced is shaped and (at least partially) cured, so that a molded body 109 results as a product of the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a second embodiment of a method 200 according to the invention for producing a molding material mixture 209 for use in the foundry industry.
  • a particulate amorphous silicon dioxide is produced or provided, as is defined above.
  • a second (enlargement) step 202 the particles of the particulate amorphous silicon dioxide are connected to form grains, so that a previously defined granulate 203 results, which comprises a plurality of individual grains.
  • the granulate produced is already a product of a method according to the invention.
  • a next step 204 the grains of the granulate 203 are comminuted, so that a solid, pourable additive 205 is produced.
  • the additive produced is also a product of a method according to the invention.
  • the granules produced are contacted with water glass, so that an inorganic binder 207 results.
  • the inorganic binder produced is also a product of a process according to the invention.
  • the inorganic binder 207 produced is mixed with a fireproof base molding material, so that a molding material mixture 209 results as a product of the method according to the invention.
  • the molding material mixture 209 produced is shaped and (at least partially) cured, so that a molded body 211 results as a product of the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows in a flow diagram an alternative embodiment of a method 300 according to the invention for producing a molding material mixture 309 for use in the foundry industry.
  • a particulate amorphous silicon dioxide is produced or provided, as is defined above.
  • step 301a further materials are produced or provided (as defined in aspect 27 and the preceding description).
  • a next (enlargement) step 302 the particles of the particulate amorphous silicon dioxide are combined to form grains, the further materials produced or provided in step 301a being added beforehand or during this in step 302a, so that the particles of the particulate amorphous silicon dioxide in the enlarging step be mixed and / or contacted with these further materials, so that the enlargement step results in a granulate 303 defined above, which comprises a plurality of individual grains.
  • These individual grains include the particulate amorphous silica and the other materials.
  • the granulate produced is already a product of a method according to the invention.
  • a subsequent step 304 the grains of the granulate 303 are comminuted, so that a solid, pourable additive 305 is produced.
  • the additive produced is also a product of a method according to the invention.
  • the granulate produced is contacted with water glass, so that an inorganic binder 307 results.
  • the inorganic binder produced is also a product of a process according to the invention.
  • a next step 308 the inorganic binder 307 produced is mixed with a fireproof base molding material, so that a molding material mixture 309 results as a product of the method according to the invention.
  • the molding material mixture 309 produced is shaped and (at least partially) cured, so that a molded body 311 results as a product of the method according to the invention.
  • the steps 102, 202 and 302 shown in FIGS. 1, 2 and 3 represent steps which are essential for the respective embodiment of the method according to the invention. Such steps are unprecedented in the prior art.
  • Example 1 Method of determining the particle size distribution by means of laser scattering
  • Particle size distributions of commercially available (from RW Silicium GmbH) and particulate in powder form silica fume particles (CAS number: 69012-64-2; particulate, amorphous silicon dioxide) from Si production were determined by way of example.
  • amorphous silicon dioxide was mixed with about 100 mL of deionized (DI) water and the resulting batch was stirred with a magnetic stirrer (IKAMAG RET) for 30 seconds at a stirring speed of 500 revolutions per minute. Then an ultrasonic finger preset to 100% amplitude (Hielscher; type UP200HT) equipped with a sonotrode S26d7 (Hielscher) was immersed in the sample and the sample was sonicated with it. The sonication took place continuously (not pulsed). For the examined silica fume particles, optimal sonication times of 300 seconds were selected, which were determined in advance as described under point 1 .3 of Example 1 below.
  • the measurements were carried out with a Horiba LA-960 measuring device (hereinafter LA-960).
  • LA-960 Horiba LA-960 measuring device
  • the circulation speed was set to 6, the stirring speed to 8, the data recording of the sample to 30,000, the convergence factor to 15, the type of distribution by volume and the refractive index (R) to 1.50-0.01 i ( 1.33 for dispersing medium deionized water) and the refractive index (B) set to 1.50-0.01 i (1.33 for dispersing medium deionized water).
  • the laser scattering measurements were carried out at room temperature (20 ° C to 25 ° C).
  • the measuring chamber of the LA-960 was filled to three quarters with deionized water (highest filling level).
  • the stirrer was then started with the specified setting, the circulation was switched on and the water was degassed. A zero measurement was then carried out with the specified parameters.
  • 0.5-3.0 ml sample was taken centrally from the sample prepared according to point 1.1 of Example 1 using a disposable pipette. The entire contents of the pipette were then placed in the measuring chamber so that the transmission of the red laser was between 80% and 90% and the transmission of the blue laser was between 70% and 90%. Then the measurement was started. The measurements were evaluated automatically on the basis of the specified parameters.
  • the optimal duration of the ultrasound irradiation is determined by carrying out a series of measurements with different sonication times for each particulate species.
  • the sonication time starting from 10 seconds, is lengthened by 10 seconds for each additional sample and the particle size distribution is determined by means of laser scattering (LA-960) immediately after the sonication is complete, as described under point 1.2 of Example 1.
  • LA-960 laser scattering
  • the sonication time was selected at which the lowest median value of the particle size distribution was determined in this series of measurements for the particle species; this sonication time is the "optimal" sonication time.
  • Example 2 Representation specification for granules
  • the synthetic, particulate amorphous silicon dioxide is added with water in several steps during mixing: 0.25 kg of water with a subsequent mixing time of 60 seconds, then an additional 0.5 kg of water with a subsequent mixing time of a further 240 seconds, then an additional 0.5 kg of water with a subsequent mixing time of a further 120 seconds and then an additional 1.0 kg of water with a subsequent mixing time after a further mixing time of 180 seconds.
  • the suspension produced in this way is added dropwise by means of a pipette in individual drops to a commercially available aluminum foil heated to 250 ° C with a heating plate (and optionally sprayed with release agent) and dried so that the particles of the powder used combine to form grains and a Granulate results.
  • the heating plate is preferably protected against contamination by a further layer of aluminum foil (arranged under the layer coming into contact with the suspension).
  • the mass fraction of the particles with a size of less than 20 ⁇ m, determined by means of laser scattering, is lower in the granulate than in the particulate amorphous silicon dioxide.
  • Example 3 bulk density: reduced dust generation
  • the bulk density is determined with a laboratory balance (measurement uncertainty ⁇ 0.1 g), a metal measuring cylinder with a volume of (100 ⁇ 0.5) mL and an internal diameter of (45 ⁇ 5) mm, and a funnel (according to DIN EN ISO 60) with closure of the lower opening.
  • the funnel is attached centrally at a height of 20 mm to 30 mm above the measuring cylinder and the sample is mixed well. About 120 mL to 130 mL of the sample are added to the funnel. The cap of the funnel opens quickly so that the sample material falls into the cylinder. Excess sample material is stripped off the cylinder with the help of a straight-edged object and then the contents of the cylinder are weighed, the mass of the contents of the cylinder is m the sample.
  • the evaluation is carried out using the following formula:
  • Example 2 granules were produced from synthetic, particulate amorphous silicon dioxide with a bulk density of 550 g / l. After drying, the granules according to the invention obtained in this way had an average grain diameter of 6 mm and a bulk density of 950 g / l.
  • the granulate When poured, the granulate produced significantly less (fine) dust than the starting material, the synthetic, particulate amorphous silicon dioxide with a bulk density of 550 g / L.
  • Example 2 From synthetic, particulate amorphous silicon dioxide with a bulk density of 550 g / L (identical to the material used in Example 4.1) and water was after Example 2 produced a granulate. The granules produced in this way were ground in a mixer attachment (Bosch, Universal Plus MUM 6N11 kitchen machine) for 10 s, so that a solid, pourable additive resulted.
  • the classified granulate When poured, the classified granulate showed a significantly lower (fine) dust development than the starting material, the particulate amorphous silicon dioxide with a bulk density of approx. 550 g / L.
  • the classified granules produced in this way were ground in a mixer attachment (from Bosch, Universal Plus MUM 6N11 kitchen machine) for 10 s, so that a solid, pourable additive was formed. 0.80 parts by weight of this solid, pourable additive were mixed by hand with 100 parts by weight of HS 00232 sand (quartz sand, Quarzwerke GmbH, AFS grain size number 47). Then 2.00 parts by weight of a water-glass-based, liquid binder (material with the trade name Cordis 9032; Huettees-Albertus Chemische Werke GmbH) were added and all components were mixed in a Bull mixer (TYPE RN 10/20, Morek Multiserw) for 120 seconds. mixed together at 220 revolutions per minute, so that the materials used were distributed homogeneously and so that a molding material mixture resulted.
  • the molding material mixtures 4-A, 4-B and 4-C produced according to points 4.1, 4.2 and 4.3 of Example 4 were each shaped into test bars with the dimensions 22.4 mm ⁇ 22.4 mm ⁇ 185 mm.
  • the respective molding material mixtures were introduced into a molding tool for test bars at a temperature of 160 ° C. with compressed air (4 bar) and a shot time of 3 seconds.
  • the test bars were then hot-cured for 30 seconds at 160 ° C. without gassing.
  • the mold was then opened, the hardened test bars removed and stored to cool.
  • test bars produced according to point 4.4 of Example 4 from the molding material mixtures 4-A, 4-B and 4-C were, after a cooling time of one hour, placed in a Georg Fischer strength tester equipped with a 3-point bending device (company Morek Multiserw), inserted and measured the force that led to the breakage of the test bar.
  • Liquids preferably liquid suspending media, preferably water, particulate materials, preferably particulate inorganic materials, preferably selected from the group consisting of oxides of aluminum, preferably aluminum oxide in the alpha phase, bauxite, oxides of zirconium, preferably zirconium (IV) oxide, Aluminum / silicon mixed oxides, zinc oxide, barium sulfate, phosphorus-containing compounds, sheet silicates, graphite, carbon black, glass spheres, oxides of magnesium, borosilicates, ceramic hollow spheres, oxidic boron compounds, preferably powdery oxidic boron compounds and mixtures thereof, water-soluble materials ,
  • Surfactants preferably selected from the group consisting of:
  • Linolyl sulfonate hexyl phosphate, 2-ethylhexyl phosphate, capryl phosphate, lauryl phosphate, myristyl phosphate, palmityl phosphate, palmitoleyl phosphate, oleyl phosphate, stearyl phosphate, poly (1,2-ethanediyl -) - phenol hydroxide (1, 2-ethanediyl -) - phenol hydroxide ethanediyl -) - stearyl phosphate, poly (1,2-et- handiyl -) - oleyl phosphate, polycarboxylate ether in water (Melpers 0030, BASF), modified polyacrylate in water (Melpers VP 4547/240 L, BASF), 2-ethylhexyl sulfate in water (Texapon EHS, from Cognis), polyglucoside in water (Glukoponate
  • Film formers preferably polyvinyl alcohol and / or acrylic acid, - rheological additives (thickeners, thickeners), preferably selected from the group consisting of:
  • - swellable clays preferably sodium bentonite or attapulgite / palygorskite
  • - Swellable polymers preferably cellulose derivatives, in particular carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose, plant glues, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatine, agar agar, polypeptides and / or alginates,
  • Water repellants preferably organosilicon compounds, silanes, silanes, preferably trimethylsilanol, silicones and siloxanes, preferably polydimethylsiloxane, waxes, paraffins, metal soaps, and
  • granules were obtained in an analogous manner.
  • the granules obtained could each be processed into solid, pourable additive by grinding.
  • Granules or solid, pourable additives were each successfully processed into molding material mixtures and these further processed into test bars.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs, festes schüttfähiges Additiv, anorganisches Bindemittel und Formstoffmischung. Beschrieben wird zudem ein entsprechendes Granulat umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels. Beschrieben wird darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine entsprechende Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid und die entsprechende Verwendung eines Granulats.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, entsprechendes Granulat sowie Kit, Vorrichtungen und Verwendungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs, festes schüttfähiges Additiv, anorganisches Bindemittel und Formstoffmischung. Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens erge- ben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein entsprechendes Granulat umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die entsprechende Verwendung eines Granulats. 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.
Im Gegensatz zu Sandgießverfahren, bei denen die Gießformen (verlorene Formen) nach dem Abguss zur Gussteilentnahme zerstört werden, können metallische Dauerformen (Kokillen), beispielsweise gefertigt aus Gusseisen oder Stahl, nach der Entnahme des Gussteils wieder für den nächsten Abguss genutzt werden. Auch kann im Druckguss gearbeitet werden, wobei die flüssige Metallschmelze unter hohem Druck mit einer hohen Formfülllgeschwindigkeit in eine Druckgießform gedrückt wird. Die vorstehend genannten Gießverfahren sind auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Für Gießformen (in Sandgießverfahren mit verlorenen Formen) und Kerne werden als Formgrundstoffe überwiegend feuerfeste körnige Stoffe wie z. B. gewaschener, klassifizierter Quarzsand verwendet. Zur Herstellung der Gießformen werden die Formgrundstoffe mit anorganischen oder organischen Bindemitteln gebunden. Durch das Bindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Formgrundstoffs erzeugt, sodass die Gießform oder der Kern die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Der mit dem Bindemittel vorgemischte feuerfeste Formgrundstoff liegt bevorzugt in einer rieselfähigen Form vor, sodass er in eine geeignete Hohlform eingefüllt und dort verdichtet werden kann. Die Formstoffe werden verdichtet, um die Festigkeit zu erhöhen.
Gießformen und Kerne müssen verschiedene Anforderungen erfüllen. Während des eigentlichen Gießvorgangs müssen sie zunächst eine ausreichende Festigkeit und Temperaturbeständigkeit aufweisen, um das flüssige Metall in den aus einem oder mehreren Gieß(teil)formen gebildeten Hohlraum aufnehmen zu können. Nach Beginn des Erstarrungsvorgangs wird die mechanische Stabilität des Gussstücks durch eine erstarrte Metallschicht gewährleistet, die sich entlang der Wände der Gießform ausbildet.
Das Material der Gießform soll sich nun unter dem Einfluss der vom Metall abgegebenen Hitze in der Weise verändern, dass es seine mechanische Festigkeit verliert, also der Zusammenhalt zwischen einzelnen Partikeln des feuerfesten Materials aufgehoben wird. Im Idealfall zerfallen die Gießformen und Kerne wieder zu einem feinen Sand, der sich mühelos vom Gussstück entfernen lässt und besitzen entsprechend günstige Zerfallseigenschaften. Anorganische Bindemittel sind seit langem bekannt, insbesondere solche auf der Basis von Wassergläsern. Zur Aushärtung der Wassergläser stehen insbesondere drei verschiedene Verfahren zur Verfügung, die auch kombiniert werden können: (i) Durchleiten eines Gases, z.B. CO2, Luft oder eine Kombination aus beiden; (ii) Zugabe von flüssigen oder festen Härtern, z.B. bestimmte Ester, und (iii) thermische Aushärtung, z.B. im sogenannten Hot Box-Verfahren oder durch Mikrowellen-Behandlung.
Die Verwendung von anorganischen Bindersystemen ist jedoch häufig mit anderen, typischen Nachteilen verbunden:
So weisen aus anorganischen Bindemitteln hergestellte Gießereiformkörper relativ häufig geringe Festigkeiten auf, wenn nicht geeignete, besondere Maßnahmen getroffen werden. Dies tritt besonders deutlich unmittelbar nach der Entnahme des Kerns oder der Gießform bzw. des Formkörpers aus dem Werkzeug zutage. Die Festigkeiten zu diesem Zeitpunkt („Heißfestigkeit“ oder „Sofortfestigkeit“) sind besonders wichtig für die sichere Handhabung der Kerne oder Formen bei der Entnahme aus dem Werkzeug. Auch eine hohe sogenannte „Kaltfestigkeit“ (d.h. die Festigkeit nach vollständiger Aushärtung des Kerns oderder Gießform) ist wichtig, damit das gewünschte Gussstück möglichst ohne Gussfehler hergestellt werden kann.
Dokument EP 1 802 409 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrund- Stoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoffmischung ein Anteil eines teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids zugesetzt ist.
Dokument DE 10 2013 111 626 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen oder Kernen umfassend zumindest: einen feuerfesten Formgrundstoff, Wasser- glas 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 und Formen verbessert.
Dokument WO2014/202042 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, partikuläres amorphes S1O2, Wasserglas sowie Lithiumverbindungen. Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Lithiumverbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Formkörper verbessert.
Dokument DE 10 2012 104 934 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel und Bariumsulfat.
Dokument DE 10 2012 113 073 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens a) einen feuerfesten Formgrundstoff; b) ein anorganisches Bindemittel und c) zumindest ein partikuläres Metalloxid, wobei das partikuläre Metalloxid zumindest ein Aluminiumoxid in der alpha- Phase und/oder zumindest ein Aluminium-/Silicium-Mischoxid, ausgenommen Alumi- nium/Silicium-Mischoxide mit Schichtsilikat-Struktur umfasst oder daraus besteht.
Dokument DE 10 2012 113 074 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff; ein anorganisches Bindemittel und zumindest ein partikulares gemischtes Metalloxid. Oxide des Aluminiums und des Zirkoniums werden in spezifischer weise eingesetzt.
Dokument DE 10 2017 107 531 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen, Kernen und daraus regenerierten Formgrundstoffen. Partikuläre Schichtsilikate werden in spezifischer Weise eingesetzt.
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. Der Formstoffmischung ist ein Kohlenhydrat zugesetzt.
Dokument EP 2 097 192 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. Der Formstoffmischung ist ein Anteil einer phosphorhaltigen Verbindung zugesetzt. 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 S1O2 herstellbar durch die thermische Zersetzung von ZrSiC>4 zu ZrC>2 und S1O2. Dokument DE 10 2012 020 510 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen fürdie Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes S1O2 herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases.
Dokument DE 10 2012 020 511 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen fürdie Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes S1O2 herstellbar durch Schmelzen von kristallinem Quarz und rasches Wiederabkühlen.
Dokument DE 10 2012 020 073 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen fürdie Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfes- ten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes S1O2 herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases.
Dokument WO 2009/056320 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel; einen Anteil eines teilchenförmigen Me- talloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid. Der Formstoffmischung ist ein Anteil zumindest eines oberflächenaktiven Stoffes zugesetzt.
Aus den vorstehend gewürdigten Patentdokumenten sind bereits Formstoffmischungen bekannt, die partikuläres amorphes S1O2 enthalten. Auch ist daraus bekannt, dass ausge- hend von bestimmten Basisformulierungen durch den Zusatz ausgewählter Additive die Eigenschaften von Formstoffmischungen und daraus resultierenden Formkörpern beeinflusst werden.
In der Gießereiindustrie besteht ein Bedarf, Bindemittel und Formstoffmischungen zu verwenden, die teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid und gegebenenfalls weitere feste Additive enthalten, dabei aber den Aufwand für ein individuelles Dosieren und Mischen, welches in der Praxis bislang zudem mit gesundheitlich bedenklichen Belastungen der Atemluft verbunden ist, zu minimieren. Dabei soll gleichzeitig sichergestellt werden, dass wiederholt hergestellte Bindemittel und Formstoffmischungen eine immer gleiche Zusammensetzung und immer gleiche Produkteigenschaften haben.
Zudem besteht ein Bedarf, auch solche gelförmigen oder flüssigen Substanzen, die in Wasserglas nicht langzeitstabil sind, als Bestandteile von entsprechenden Bindemitteln und Formstoffmischungen einzusetzen, ohne dass zusätzliche Dosierungsschritte notwendig werden.
Weiterhin besteht ein Bedarf, verschiedene partikuläre Substanzen mit jeweils stark unterschiedlichen Teilchengrößenverteilungen als Additive für Formstoffmischungen einzuset- zen, ohne dass zusätzliche Dosierschritte notwendig werden und ohne dass es z. B. zu Unterschieden in den Zusammensetzungen der entstehenden Formstoffmischungen abhängig vom Füllstand in den Vorratsbehältnissen der partikulären Substanzen kommt.
Weiterhin besteht ein Bedarf, feste und flüssige Additive für Formstoffmischungen in einem fest definierten relativen Verhältnis zueinander und mittels eines einzelnen gemeinsamen Dosierschrittes Formstoffmischungen zuzusetzen.
Ganz besonders besteht ein Bedarf, die bekannten positiven Eigenschaften von Additiven für Formstoffmischungen kombinieren zu können, ohne dass dabei für jede zugesetzte Komponente zusätzliche Dosierschritte notwendig werden und ohne zusätzliche Probleme bei der Lagerung der Additive in Kauf nehmen zu müssen. Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert und nachfolgend detailliert beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft in ihren Kategorien ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ein Granulat, eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, eine Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdi- oxid und eine Verwendung eines Granulats. Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einer dieser Kategorien beschrieben oder als bevorzugt beschrieben werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch fürdie 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, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen, kombinieren. Die Kombination von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergibt jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einem primären Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend angegebenen Aufgaben- und Problemstellungen ganz oder teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper (insbesondere Kerne, Gießformen und Speiser) zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit folgenden Schritten zur Herstellung des Artikels:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben.
Das Granulat, das feste, schüttfähige Additiv, das anorganische Bindemittel und die Formstoffmischung sind jeweils Zwischenprodukte, wie sie bei der Herstellung einer Gießform oder eines Kerns nacheinander (in der angegebenen Reihenfolge) hergestellt werden. Jedes dieser Zwischenprodukte kann individuell gelagert oder auch transportiert werden.
Unter dem Begriff „Granulat“ wird somit im Rahmen der vorstehenden Definition die Gesamtheit einer Vielzahl von Körnern verstanden, wie sie vorstehend definiert sind.
Die Körner sind dabei das Produkt eines planmäßig durchgeführten Vergrößerungsschrittes und enthalten teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid (und gegebenenfalls weitere Substanzen). Die Körner sind somit jeweils ein Verbund, z. B. ein Agglomerat oder Aggregat.
Der Begriff „teilchenförmig“ bezeichnet vorzugsweise die Partikel eines festen Pulvers (einschließend Stäube), das vorzugsweise schüttfähig und somit auch siebfähig ist.
Als teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid können sowohl synthetisch hergestellte (z. B. wie im eingangs gewürdigten Stand der Technik definiert) als auch natürlich vorkommende Typen eingesetzt werden. Letztere sind z. B. aus DE 102007045649 bekannt, sie sind aber nicht bevorzugt, da sie häufig nicht unerhebliche kristalline Anteile enthalten und deshalb als karzinogen eingestuft sind. Das „teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst“, ist bevorzugt ein teilchenförmiges synthetisches 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. So umfasst kommerziell verfügbares (synthetisches oder natürliches) "teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid" neben Siliciumdioxid typischerweise Anteile von einem oder mehreren weiteren anorganischen Oxiden und von unvermeidlichen Verunreinigungen. Bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Nebenbestandteile in einem Anteil von weniger als 30 Gew.-% und/oder Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-% enthält, ganz besonders bevorzugt ist teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Nebenbestandteile in einem Anteil von weniger als 20 Gew.-% und/oder Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-% enthält, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.
Üblicherweise und in manchen Fällen bevorzugt umfasst das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Teilchen (Partikel) in Form von Staub.
Der Anteil an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid in den Körnern des Granulats kann (nach entsprechender Probenaufbereitung, insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe unten) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 bestimmt bzw. bestätigt werden, ggfs in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Vorzugsweise umfasst das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 5 pm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung.
In vielen Fällen bevorzugt ist ein Verfahren, wobei für das resultierende Granulat die Maßzahl für die Staubentwicklung nach dem Rotationsverfahren geringer ist als die des hergestellten oder bereitgestellten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, vorzugsweise um zumindest 15% geringer, besonders bevorzugt um zumindest 25% geringer, ganz besonders bevorzugt um zumindest 40% geringer, jeweils vorzugsweise bestimmt nach DIN 55992-1 ( Stand Juni 2006), Typ I, Rotating drum principle (z.B. unter Verwendung eines Heubach Staubmessgeräts).
„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.
Ein Beispiel für einen Reaktionsprozess mit dem Zielprodukt amorphes Siliciumdioxid ist die Flammhydrolyse von Siliciumtetrachlorid. Das nach diesem Verfahren hergestellte amorphe S1O2 („Siliciumdioxid“) wird auch als „pyrogenes S1O2“ („pyrogenes Siliciumdioxid“) oder als pyrogene Kieselsäure oder als „fumed silica“ bezeichnet (CAS RN 112945- 52-5).
Ein Beispiel für einen Reaktionsprozess, bei dem amorphes Siliciumdioxid als Beiprodukt gebildet wird, ist die Reduktion von Quarz mit z. B. Koks im Lichtbogenofen zur Herstellung von Silicium bzw. Ferrosilicium als Zielprodukt. Das so hergestellte amorphe S1O2 („Siliciumdioxid“) wird auch als Silicastaub, Siliciumdioxidstaub oder Si02-Rauchkondensat oder als „silica fume“ oder Mikrosilica bezeichnet (CAS RN 69012-64-2).
Ein weiterer Reaktionsprozess, bei dem amorphes Siliciumdioxid synthetisch hergestellt wird, ist die thermische Zersetzung von ZrSiO m Lichtbogenofen zu ZrÜ2 und S1O2.
In der Literatur werden häufig sowohl das durch Flammenhydrolyse von Siliciumtetrachlorid gebildete amorphe Siliciumdioxid als auch das bei der Reduktion von Quarz mit z. B. Koks im Lichtbogenofen als Beiprodukt entstehende amorphe Siliciumdioxid sowie das durch thermische Zersetzung von ZrSi04 gebildete amorphe Siliciumdioxid als „pyrogenes S1O2“ („pyrogenes Siliciumdioxid“) oder als pyrogene Kieselsäure bezeichnet. Diese Terminologie wird auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung angewendet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt einzusetzendes pyrogenes, partikuläres, amorphes Siliciumdioxid umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung diejenigen Typen von partikulärem, amorphen Siliciumdioxid, welche mit der CAS RN 69012- 64-2 und der CAS RN 112945-52-5 bezeichnet werden. Diese erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzenden Typen von pyrogenem, partikulärem, amorphen Siliciumdioxid können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, insbesondere durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogenofen mit anschließender Oxidation zu Siliciumdioxid (vorzugsweise bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium). Ebenfalls besonders bevorzugt ist das durch thermische Zersetzung von ZrSi04 zu ZrÜ2 aus ZrSi04 hergestellte S1O2 und das durch Flammhydrolyse von Siliciumtetrachlorid erhaltene S1O2.
Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogen (bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium) hergestellten Typs enthält Kohlenstoff. Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des durch thermische Zersetzung von ZrSiÜ4 hergestellten Typs enthält oxidische Zirkonverbindungen.
Bei teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases und bei teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid- Schmelze handelt es sich um sehr reines S1O2 mit nur sehr wenigen unvermeidbaren Verunreinigungen.
Ganz besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende pyrogene, partikuläre, amorphe Siliciumdioxid partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des mit der CAS RN 69012-64-2 bezeichneten Typs. Dieser wird vorzugsweise durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogen (z.B. bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium) hergestellt bzw. fällt bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium als Nebenprodukt (Silica Fume) an. Ebenfalls ganz besonders bevorzugt ist das durch thermische Zersetzung von ZrSiÜ4 zu ZrÜ2 aus ZrSiÜ4 hergestellte S1O2. Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid dieser Typen wird auf dem Fachgebiet auch als „Mikrosilica“ bezeichnet.
Die „CAS RN“ steht dabei für die CAS-Registrierungsnummer und CAS-Registernummer, engl. CAS Registry Number, CAS = Chemical Abstracts Service. Zum Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids (und gegebenenfalls weiterer Substanzen) in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, sodass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, sind verschiedene Methoden geeignet. Als Methoden geeignet sind beispielsweise Pelletieren, Brikettieren, Tablettieren, Granulieren, Agglomerieren, Extrudieren und andere.
Das „Handbuch der Agglomerationstechnik“ des Autors Gerald Heinze (WILEY-VCH Verlag GmbH, 2000, ISBN: 3-527-29788-X) offenbart Verfahren und Produkte aus dem Bereich der Agglomerationstechnik.
EP 1 602 425 A1 offenbart Granulate, die aus Siliziumdioxidpulver mit einem Gehalt von mindestens 90% amorphem S1O2 durch Granulierung, insbesondere durch Pelletierung unter Zugabe von Wasser und anschließende Trocknung erhältlich sind.
Eine „Formstoffmischung“ im Sinne der vorstehenden definierten Erfindung umfasst als einen von mehreren Bestandteilen einen Formgrundstoff. Der Formgrundstoff ist dabei 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 (feuerfester) Formgrundstoff geeignet sind natürliche sowie künstliche Formgrundstoffe, beispielsweise Quarz-, Zirkon- oder Chromerzsand, Olivin, Vermiculit, Bauxit oder Schamotte, sowie deren Mischungen.
Der Zeitpunkt des Hinzufügens des Additivs zu den weiteren Bestandteilen bei der Herstellung der Formstoffmischung bzw. der mit dem Additiv versehenen Formstoffmischung ist dabei beliebig und frei wählbar. So kann das Additiv zum Beispiel als letztes zu der ansonsten fertigen Formstoffmischung gegeben werden oder zunächst mit einem oder mehreren der genannten Bestandteile vorvermischt werden, bevor abschließend ein oder mehr weitere Bestandteile der Formstoffmischung zugemischt werden.
Unter einem festen, schüttfähigen Additiv wird ein Additiv für Formstoffmischungen verstanden, das als stückiges Gemenge in einer schüttfähigen Form und Menge vorliegt, wobei die einzelnen Stücke dieses Gemenges eine Größe von weniger als 0,2 mm aufweisen, bestimmt mittels Sieben. Ein „anorganisches Bindemittel“ im Sinne der vorstehenden Definition der Erfindung ist üblicherweise ein Mehrkomponenten-Bindemittelsystem umfassend Additive, umfassend zumindest teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, sowie eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas. Die genannten Bestandteile liegen dabei als zwei oder mehr räumlich separate Komponenten oder als Gemisch vor. „Anorganische Bindemittel“ können neben teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid auch weitere partikuläre Materialien und/oder weitere flüssige oder gelförmige Materialien, jeweils als Teil einer Mischung und/oder als räumlich separat vorliegende Komponenten, enthalten.
Auch Mischungsbestandteile, die als einzelne Komponente in einem Gießereiprozess nicht akzeptabel wären (zum Beispiel alveolengängiges, kristallines S1O2, eingestuft als kanzerogen), werden in manchen Fällen, wenngleich nicht bevorzugt, erfindungsgemäß im Granulat eingesetzt, da eine Freisetzung als Staub wirkungsvoll vermieden bzw. in erheblichem Maße reduziert werden kann.
Das „Verbinden“ umfasst begrifflich das Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids miteinander und ggf. auch mit weiteren Bestandteilen (siehe unten).
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Herstellung sämtlicher für den Metallguss üblichen Formkörper, also beispielsweise von Kernen, Gießformen und Speisern. Besonders vorteilhaft können dabei auch Formkörper hergestellt werden, die sehr dünnwandige Abschnitte umfassen. Ebenfalls können besonders vorteilhaft Formkörper hergestellt werden, die ein möglichst hohes relatives Formkörpergewicht (Gewicht bezogen auf das Volumen eines gegebenen Körpers vorbestimmter Geometrie; bei Kernen spricht man von Kerngewicht) mit einer besonders hohen Stundenfestigkeit kombinieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft mit ihren diversen Aspekten insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie, Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt be- zeichnet,
Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
Für das Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert, kann der Fachmann aus einer Vielzahl von Methoden auswählen. Bevorzugt um- fasst das Zerkleinern ein Zermahlen oder Zerschlagen. Das Granulat kann aber auch auf andere Weise zerkleinert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform findet das Zerkleinern, vorzugsweise das Zermahlen oder Zerschlagen, in einer geschlossenen Apparatur statt, sodass dabei keine nennenswerten Mengen an Staub und/oder Feinstaub außerhalb der Apparatur freigesetzt werden und die Atemluft kontaminieren. Bevorzugt wird dann das entstandene feste, schüttfähige Additiv so zu weiteren Bestandteilen des anorganischen Bindemittels bzw. der Formstoffmischung hinzudosiert, dass auch dabei keine Freisetzung von Staub und/oder Feinstaub erfolgt.
Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrie- ben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie,
(i) mit den Schritten:
Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren (vorzugsweise gemäß einer als bevorzugt bezeichneten Ausgestaltung),
Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas oder
(ii) mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren
Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.
Wasserglas kann zum Beispiel durch Lösen in Wasser von glasartigen Natrium- und Kaliumsilikaten in einem Autoklaven bei erhöhter Temperatur hergestellt werden oder aus Lithiumsilikaten im Hydrothermalverfahren. Erfindungsgemäß kann Wasserglas eingesetzt werden, welches ein, zwei oder mehr der genannten Alkaliionen enthält. Der Anteil an Wasserglas in einer Formstoffmischung liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich von 0,6 bis 3 Gew.-%.
Das in Variante (i) stattfindende Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas setzt voraus, dass das zuvor hergestellte Granulat zunächst durch Zerkleinern, vorzugsweise durch Zermahlen oder Zerschlagen, zu einem festen, schüttfähigen Additiv verarbeitet wird. Es kommt also festes, schüttfähiges Additiv, welches aus dem Granulat hergestellt ist, mit dem Wasserglas in Kontakt bzw. wird darin suspendiert. Besonders bevorzugt findet das Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Was- serglas so statt, dass zunächst feuerfester Formgrundstoff vorgelegt wird, dann das feste, schüttfähige Additiv hinzugegeben wird und schließlich Wasserglas hinzugegeben wird, wobei dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese vorzugsweise homogen miteinander vermengt sind. In weniger bevorzugten Ausführungsformen kann die Reihenfolge auch geändert werden, sodass beispielsweise zunächst der feuerfeste Formgrundstoff vorgelegt wird, dann das Wasserglas hinzugegeben wird und erst dann das feste, schüttfähige Additiv zugesetzt wird und dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese homogen miteinander vermengt sind. In einerweiteren Ausführungsform wird das feste, schüttfähige Additiv mit dem Wasserglas zu einer Suspension vermengt und diese Suspension dann zu dem vor- gelegten feuerfesten Formgrundstoff zugegeben, wobei dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese homogen miteinander vermengt sind.
Das in Variante (ii) stattfindende Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats bedeutet, dass (zunächst unzerkleinerte) Körner des Granulats mit dem Wasserglas in Kontakt gebracht werden. Der Fachmann ist, je nach den Gegebenheiten des Einzelfalls, in der Lage, durch Anpassung der Rührbedingungen an die Erfordernisse des Einzelfalls, beim Kontaktieren und Vermengen des hergestellten Granulats mit Wasserglas ein Zerkleinern der Körner zu erreichen. Ebenso ist der Fach- mann, je nach den Gegebenheiten des Einzelfalls, durch entsprechende Anpassung der Rührbedingungen in der Lage, das Granulat so mit dem Wasserglas zu vermengen, dass ein Zerkleinern der einzelnen Körner des Granulats im Wesentlichen unterbleibt. Dabei kann in beiden Fällen das Kontaktieren und Vermengen des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart oder Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff stattfinden. Wenn das Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart von feuerfestem Formgrundstoff stattfindet, ist es bevorzugt, dass beim Kontaktieren (oder unmittelbar danach) ein Vermengen stattfindet und bei diesem Vermengen die Körner des Granulats zerkleinert werden.
In den Varianten (i) und (ii) kann jeweils Wasserglas eingesetzt werden, das in Mischung mit ein oder mehreren Additiven vorliegt, z.B. eine Mischung umfassend Wasserglas und ein oder mehrere Tenside.
Abweichend vom Stand der Technik wird im erfindungsmäßen Verfahren nicht direkt teilchenförmiges amorphes S1O2 zur Herstellung des anorganischen Bindemittels oder der Formstoffmischung eingesetzt, sondern ausschließlich das hergestellte Granulat bzw. das daraus hergestellte feste, schüttfähige Additiv.
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren dargelegten Effekte und Vorteile werden hier in besonderem Maße erreicht.
Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren (vorzugsweise gemäß einer als bevorzugt bezeichneten Ausgestaltung) und
(i) dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff und/oder (ii) danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.
Das Herstellen der Formstoffmischung kann so erfolgen, dass die einzelnen zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile in Gegenwart eines feuer- festen Formgrundstoffes miteinanderzu der Formstoffmischung vermischt werden. Ebenso kann das Herstellen der Formstoffmischung so erfolgen, dass zunächst das anorganische Bindemittel durch Vermischen der Bestandteile des anorganischen Bindemittels hergestellt wird und das fertig hergestellte anorganische Bindemittel mit einem feuerfesten Formgrundstoff zu der Formstoffmischung vermischt wird. Je nach den Erfordernissen des Ein- zelfalls kann jeweils eine der beiden Varianten oder eine Kombination beider Varianten bevorzugt sein.
Der feuerfeste Formgrundstoff macht vorzugsweise mehr als 80 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90 Gew.- %, besonders bevorzugt mehr als 95 Gew.-%, der Gesamtmasse der Formstoffmischung aus. Der erfindungsgemäß einzusetzende feuerfeste Formgrundstoff liegt vorzugsweise teilchenförmig (partikulär) vor. Er ist vorzugsweise rieselfähig.
Der feuerfeste Formgrundstoff besitzt vorzugsweise eine AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100. Die AFS-Kornfeinheitsnummer wird dabei bestimmt nach dem VDG-Merkblatt (Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 34 vom Oktober 1999, Punkt 5.2. Dort wird die AFS-Kornfeinheitsnummer durch die Formel
AFS — Kornfeinheitsnummer angegeben.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei im Schritt des Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, der mittlere Korndurchmesser des (resultierenden) Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben. Dieses bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu Granulaten, deren Körner einen mittleren Korndurchmesser von größer als 0,5 mm, bevorzugt einen mittleren Korndurchmesser von größer 1 mm besitzen (bestimmt durch Sieben) und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen (wie oben ausgeführt). Die nach diesem Verfahren hergestellten Granulate besitzen besonders vorteilhafte Kombinationen der folgenden Eigenschaften: homogene Zusammensetzung, hohe Schüttdichte, gute Fließfähigkeit, gute Förderfähigkeit, gute Dosierbarkeit, Staubarmut, Vermeidung von Entmischungsphänomenen, Zerkleinerungsfähigkeit, hohes Formkörpergewicht der unter ihrer Verwendung herstellbaren Formkörper, erhöhte Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) der unter ihrer Verwendung herstellbaren Formkörper.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
Je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid (welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst) ganz oder nur teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht. Mit der regelmäßig bevorzugten Verwendung von synthetischem amorphen Siliciumdioxid lassen sich besonders vorteilhafte Eigenschaftskombinationen von daraus zu erhaltenden Formkörpern in gleichbleibender, vorhersagbarer Qualität erreichen.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Der Anteil von Siliciumdioxid sowohl im Granulat insgesamt als auch in den einzelnen Körnern des Granulats wird mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 ermittelt. Der (mittlere) Korndurchmesser wird durch Siebung gemäß VDG- Merkblatt (das heißt, Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 27 vom Oktober 1999, Punkt 4.3, welches die Verwendung von Prüfsieben nach DIN ISO 3310 vorgibt, bestimmt. Dass der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt (bestimmt mit Röntgenfluoreszenzanalyse) und der Anteil des Siliciumdioxids (bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse) in zumindest 90 % der einzelnen Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm (bestimmt mittels Sieben), bevorzugt größer ist als 0,5 mm (bestimmt mittels Sieben), besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm (bestimmt mittels Sieben) um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert (bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt), bedeutet, dass Granulatkörner dieser (Mindest-)Größe in ihrer Zusammensetzung gute Repräsentanten der Gesamtzusammensetzung des Granulats und somit der Gesamtheit des eingesetzten Materials sind. Für jede der angegebenen Größen (1 mm, 0,5 mm, 0,2 mm) kann je nach Einzelfall auch jede der angegebenen Maximaldifferenzen (30 %, 20 %, 10 %) relevant und vorteilhaft sein. Somit ist nach den Erfordernissen des Einzelfalls jede sich ergebende Kombination aus Größe und Maximaldifferenz bevorzugt.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
Flüssigkeiten, einschließlich gelförmige Substanzen, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsi- likate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, wasserlösliche Materialien,
Alkalihydroxide,
Tenside,
Filmbildner,
Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel),
Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und
Kohlenhydrate.
Das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid wird vorzugsweise im Vergrößerungsschritt mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien (die nicht selbst teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sind) vermischt und/oder kontaktiert. Die Auswahl der ein, zwei oder mehr weiteren Materialien, mit denen das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid im Vergrößerungsschritt vermischt und/oder kontaktiert wird, erfolgt unabhängig voneinander aus der vorstehenden Liste, das heißt, dass die Auswahl eines ersten Materials keine Auswirkung auf die Auswahl eines folgenden Materials oder der folgenden Materialien hat.
Vorzugsweise werden das Tensid bzw. die Tenside unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: Oleylsulfat, Stearylsulfat, Palmitylsulfat, Myristylsulfat, Laurylsulfat, Decylsulfat, Octylsulfat, 2-Ethylhexylsulfat, 2-Ethyloctylsulfat, 2- Ethyldecylsulfat, Palmitoleylsulfat, Linolylsulfat, Laurylsulfonat, 2-Ethyldecylsulfonat, Pal- mitylsulfonat, Stearylsulfonat, 2-Ethylstearylsulfonat, Linolylsulfonat, Hexylphosphat, 2- Ethylhexylphosphat, Caprylphosphat, Laurylphosphat, Myristylphosphat, Palmitylphos- phat, Palmitoleylphosphat, Oleylphosphat, Stearylphosphat, Poly-(1 ,2-ethandiyl-)-Phe- nolhydroxiphosphat, Poly-(1 ,2-ethandiyl-)-Stearylphosphat, Poly-(1 ,2-ethandiyl-)-Oleylp- hosphat , polycarboxylatether in Wasser (z.B. Melpers 0030, Fa. BASF), modifiziertes Po- lyacrylat in Wasser (z.B. Melpers VP 4547/240 L, Fa. BASF), 2-Ethylhexylsulfat in Wasser (z.B. Texapon EHS, Fa. Cognis), Polyglucosid in Wasser (z.B. Glukopon 225 DK, Fa. Cog- nis), Natriumoctylsulfat in Wasser (z.B. Texapon 842, Fa. Lakeland), modifizierter Car- boxylatether (z.B. Castament ES 60, Feststoff, Fa. BASF).
Vorzugsweise werden der Filmbildner bzw. die die Filmbildner unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: Polyvinylalkohol und Acrylsäure.
Vorzugsweise werden das Rheologische Additiv bzw. die Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel) unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend:
- quellfähige Tone, bevorzugt Natriumbentonit oder Attapulgit /Pa- lygorskit,
- quellfähige Polymere, bevorzugt Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydro- xypropylcellulose, Pflanzensehleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate.
Vorzugsweise werden das Hydrophobierungsmittel bzw. die Hydrophobierungsmittel unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silanoie, bevorzugt Trimethylsilanol, Silikone und Siloxane, bevorzugt Polydimethylsiloxan, Wachse, Paraffine, Metallseifen.
Die vorstehend aufgelisteten Materialien sind solche, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind. Weitere Materialien können je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls ebenfalls eingesetzt werden.
Auch die vorstehend genannten Materialien können somit in erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, ohne dass in der Gießerei ein zusätzlicher Dosierschritt oder zusätzliche Lagerbehältnisse notwendig werden. Auch solche Komponenten, bevorzugt auch solche flüssigen (einschließlich gelförmigen) Komponenten, die keine Langzeitstabilität in Wasserglas aufweisen, können somit ohne einen zusätzlichen Dosierschritt in eine erfindungsgemäß hergestellte Formstoffmischung eingebracht werden, indem sie im Vergrößerungsschritt in die entstehenden Granulate inkorporiert werden.
Unter dem Begriff Kohlenhydrat werden im Rahmen dieses Textes Aldosen (Polyhydro- xyaldehyde) und Ketosen (Polyhydroxyketone) verstanden sowie höhermolekulare Verbindungen, die sich durch Hydrolyse in solche Verbindungen überführen lassen. Kohlenhydrate, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind Oligomere und Polymere mit einer Kettenlänge von n>2. Die Erfindung betrifft auch ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,
(i) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen und/oder
(ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, 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,
Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel),
Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und
Kohlenhydrate.
Der Anteil bzw. die Anwesenheit von Siliciumdioxid in den einzelnen Körnern des Granulats wird mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 ermittelt. Der Korndurchmesser wird sich durch Siebung gemäß VDG-Merkblatt (das heißt, Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 27 vom Oktober 1999, Punkt 4.3, welches die Verwendung von Prüfsieben nach DIN ISO 3310 vorgibt, bestimmt. Das Vorhandensein der ein, zwei, mehr als zwei oder sämtlichen weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien in den Körnern des Granulats kann (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) ebenfalls z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 bestimmt bzw. bestätigt werden, ggfs in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden. Der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Dass Körner des Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm (jeweils bestimmt mittels Sieben) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen, bedeutet, dass die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien Bestandteil des resultierenden Granulats sind, bevorzugt Teil von zumindest 90 % der Körner des Granulats (deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm) sind. Bevorzugt sind also die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien Teil des Granulats, besonders bevorzugt sind sie so gleichmäßig im Granulat verteilt, dass sie in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm (jeweils bestimmt mittels Sieben) anwesend sind.
Die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren, zusätzlich zum teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, beim Vergrößerungsschritt anwesenden Materialien sind unabhängig voneinander ausgewählt. Jede der möglichen sich ergebenen Kombinationen führt, je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls, zu besonders vorteilhaften Eigenschaften bzw. Eigenschaftskombinationen der daraus herstellbaren Formteile.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst:
Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung, vorzugsweise bestimmt mittels Laserstreuung z. B. durch den Medianwert ihrer Teilchengrößenverteilung, bestimmt mittels Laserstreuung, und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden.
Hierbei können beide Typen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid so ausgewählt werden, dass sie chemisch unterschiedlich sind und zusätzlich eine unterschiedliche Teilchengrößenverteilung besitzen. Alternativ können beide Typen so ausgewählt werden, dass sie bei identischer chemischer Zusammensetzung lediglich unterschiedliche Teilchengrößen- Verteilungen besitzen. Weiterhin können beide Typen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid so ausgewählt werden, dass sie chemisch unterschiedlich sind, jedoch die gleiche Teilchengrößenverteilung besitzen.
Unter dem Medianwert einer Teilchengrößenverteilung wird der Wert verstanden, bei dem die eine Hälfte der untersuchten Teilchenpopulation eine geringere Größe als dieser Wert aufweist, während die andere Hälfte der untersuchten Teilchenpopulation eine größere Größe als dieser Wert aufweist. Bevorzugt wird dieser Wert ermittelt wie weiter unten in Beispiel 1 für ein kommerziell erhältliches Material beschrieben.
„Bestimmt mittels Laserstreuung“ bedeutet (hier und im Folgenden), dass eine zu untersuchende Probe des partikulären Materials - soweit erforderlich - analog der Vorschrift des Beispiels 1 (siehe unten) vorbehandelt wird und die Teilchengrößenverteilung des so vorbehandelten Materials dann mittels Laserstreuung wie in Beispiel 1 (siehe unten) bestimmt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie soeben beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),
(i) - wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und/oder
(ii) wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe (chemisch unterschiedlicher Materialien) 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (nach entsprechender Probenaufbereitung, insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe unten) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 , ggfs in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - Granulieren
- Extrudieren und
- Agglomerieren, vorzugsweise Pressagglomerieren.
Weitere geeignete Verfahren zur Durchführung des Vergrößerungsschrittes sind aus dem Stand der Technik bekannt und können ebenfalls erfindungsgemäß zum Einsatz kommen, alternativ oder zusätzlich, also beispielsweise Pelletieren, Brikettieren, Tablettieren und andere. Auf die obigen Ausführungen wird verwiesen.
Die Erfindung betrifft auch ein Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend (vorzugsweise synthetisches) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und/oder
(b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht und/oder
(c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt und/oder
(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 (ggfs in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien), wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze und/oder (e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet.
Das so definierte Granulat (also die Gesamtheit von spezifischen Körnern, siehe oben) besitzt besonders vorteilhafte Kombinationen der folgenden Eigenschaften: homogene Zusammensetzung, hohe Schüttdichte, Staubarmut, gute Fließfähigkeit, gute Förderfähigkeit, gute Dosierbarkeit, Staubarmut, Vermeidung von Entmischungsphänomenen, Zerkleinerungsfähigkeit, hohes Formkörpergewicht der aus ihm herstellbaren Formkörper, erhöhte Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) der aus ihm herstellbaren Formkörper.
Die Ausgestaltungen (a) und (e) sind wirtschaftlich von besonders hoher Relevanz und daher in vielen Fällen bevorzugt.
Die Erfindung betrifft auch ein Kit, umfassend als räumlich separat angeordnete Komponente ein Granulat (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet).
Die Erfindung betrifft auch ein Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) besonders bevorzugt eines Bindemittels umfassend und/oder bestehend aus einem anorganischen Mehrkomponenten-Bindemittelsystem, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten
- ein Granulat (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), und
- eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas.
Das erfindungsgemäße Kit ist in besonderem Maße zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren geeignet mit denen die Folgeprodukte des Granulats hergestellt werden (Bindemittel; Formstoffmischung; Formkörper).
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren und erfindungsgemäßem Granulat dargelegten Effekte und Vorteile werden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kits erreicht. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), umfassend ein Vorratsbehältnis enthaltend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst, eine Misch- oder Kontaktiereinrichtung zum Vermischen bzw. Kontaktieren des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien eine Einrichtung zum Granulieren, Extrudieren und/oder Agglomerieren des mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischten bzw. kontaktierten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besonderem Maße zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren und zur Herstellung erfindungsgemäßen Granulats geeignet.
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren und erfindungsgemäßem Granulat dargelegten Effekte und Vorteile können bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht und nach den Erfordernissen des Einzelfalls eingestellt werden.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganisches Material, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.
Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls ist die bevorzugte Vorrichtung (Anlage) besonders vorteilhaft zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Granulats geeignet.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
Die Erfindung betrifft auch die entsprechende Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) von (vorzugsweise synthetischem) teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats wird, in Abhängigkeit von der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, mit einer daraus hergestellten Formstoffmischung ein Formkörper mit einem spezifischen, vorzugsweise besonders hohen relativen Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) hergestellt.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats wird, in Abhängigkeit von der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, mit der daraus hergestellten Formstoffmischung ein Formkörper mit spezifischer, vorzugsweise besonders hoher Feuchtestabilität hergestellt.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Granulats (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als erfindungsgemäß bzw. als bevorzugt bezeichnet) zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzusammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiin- dustrie.
Nachfolgend sind bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung angegeben.
1. Verfahren zur Herstellung eines Granulats zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in derGie- ßereiindustrie, mit folgenden Schritten zur Herstellung des Granulats:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, wobei vorzugsweise das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 5 pm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 1 ,5 pm umfasst, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung.
Produkt dieses Verfahrens ist das besagte Granulat.
2. Verfahren zur Herstellung eines festen, schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des festen, schüttfähigen Additivs: Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, wobei vorzugsweise das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 5 pm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 1 ,5 pm umfasst, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung. Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des anorganischen Bindemittels:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, wobei vorzugsweise das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 5 pm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 pm bis 1 ,5 pm umfasst, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung. Verfahren zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung der Formstoffmischung:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, wobei vorzugsweise das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, be- sonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 gm bis 5 gm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 gm bis 1 ,5 gm umfasst, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung.
5. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des Formkörpers:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, wobei vorzugsweise das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 gm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 gm bis 5 gm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 gm bis 1 ,5 gm umfasst, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung.
6. Verfahren nach Aspekt 2, zur Herstellung eines festen, schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, mit den Schritten: - Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Aspekt 1 ,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
7. Verfahren nach Aspekt 3, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Aspekt 1 ,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
8. Verfahren nach Aspekt 4, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Aspekt 1 ,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
9. Verfahren nach Aspekt 5 zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie mit den Schritten:
- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Aspekt 1 ,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 3 oder 7, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten: Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 2 oder 6,
Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 3, 7 oder 10, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9
Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4 oder 8, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 2, 6 oder 10,
Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8 oder 12, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9 oder 11 Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 5 oder 9, zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie. mit den Schritten:
Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 2, 6 oder 10,
Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 5, 9 oder 14, zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie. mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9, 11 oder 13,
Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12 oder 13, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10 oder 11 und dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12, 13 oder 16, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10, 11 , 16 und dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff und danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12, 13, 16 oder 17, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10, 11 , 16, 17 und danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff. erfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei im Schritt des
Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben.
Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Silicium- dioxids umfasst, teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
24. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
25. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
26. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
27. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
28. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei o- der mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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. Verfahren nach Aspekt 31 , wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,
(i) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen
(ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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. Verfahren nach Aspekt 31 , wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen. Verfahren nach Aspekt 31 , wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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. nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst:
Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden. nach Aspekt 35, wobei ein Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung. nach Aspekt 35, wobei ein Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, nach Aspekt 35, wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze. nach Aspekt 35, wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung. erfahren nach Aspekt 35, wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze. erfahren nach Aspekt 35, wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze. erfahren nach Aspekt 35, wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.
Verfahren nach einem der Aspekte 35 bis 42, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 , ggfs in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien. Verfahren nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- Granulieren
- Extrudieren und
- Agglomerieren. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und/oder
(b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht und/oder
(c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt und/oder
(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze und/oder
(e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß einem der Aspekte 1 bis 9 oder einem der Aspekte 20 bis 44. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, (a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und (b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht und
(c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt und
(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze und
(e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß einem der Aspekte 1 bis 9 oder einem der Aspekte 20 bis 44. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß einem der
Aspekte 1 bis 9 oder einem der Aspekte 20 bis 44. Kit, umfassend als räumlich separat angeordnete Komponente ein Granulat nach einem der Aspekte 45 bis 51 , vorzugsweise
Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels, bevorzugt eines Bindemittels umfassend und/oder bestehend aus einem anorganischen Mehrkomponenten- Bindemittelsystem, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten
- ein Granulat nach einem der Aspekte 45 bis 51 und
- eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Aspekte 1 bis 44, umfassend ein Vorratsbehältnis enthaltend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst, eine Misch- oder Kontaktiereinrichtung zum Vermischen bzw. Kontaktieren des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien eine Einrichtung zum Granulieren, Extrudieren und/oder Agglomerieren des mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischten bzw. kontaktierten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids. Vorrichtung nach Aspekt 53, zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganische Material, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.
55. Vorrichtung nach Aspekt 53 oder 54, zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
56. Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats nach Aspekt 45 bis 51 .
57. Verwendung eines Granulats nach einem der Aspekte 45 bis 51 zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzsammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Fließbild eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen einer Formstoffmischung 107 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.
In einem ersten Schritt 101 des Verfahrens 100 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem zweiten (Vergrößerungs-)Schritt 102 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, so dass ein vorstehend definiertes Granulat 103 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst.
Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem weiteren Schritt 104 wird das hergestellte Granulat direkt mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 105 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem zusätzlichen Schritt 106 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 105 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 107 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
In einem weiteren Schritt 108 wird die hergestellte Formstoffmischung 107 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 109 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
Fig. 2 zeigt im Fließbild eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zum Herstellen einer Formstoffmischung 209 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.
In einem ersten Schritt 201 des Verfahrens 200 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem zweiten (Vergrößerungs-)Schritt 202 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, so dass ein vorstehend definiertes Granulat 203 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst. Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem nächsten Schritt 204 werden die Körner des Granulats 203 zerkleinert, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv 205 entsteht. Das hergestellte Additiv ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem weiteren Schritt 206 wird das hergestellte Granulat mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 207 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem zusätzlichen Schritt 208 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 207 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 209 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
In einem weiteren Schritt 210 wird die hergestellte Formstoffmischung 209 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 211 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
Fig. 3 zeigt im Fließbild eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300 zum Herstellen einer Formstoffmischung 309 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.
In einem ersten Schritt 301 des Verfahrens 300 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem separaten Schritt 301a erfolgt das Herstellen oder Bereitstellen weiterer Materialien (wie in Aspekt 27 und der vorangehenden Beschreibung definiert).
In einem nächsten (Vergrößerungs-)Schritt 302 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, wobei die die in Schritt 301a hergestellten oder bereitgestellten weiteren Materialien zuvor oder währenddessen in Schritt 302a hinzugegeben werden, so dass die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids im Vergrößerungsschritt mit diesen weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, so dass aus dem Vergrößerungsschritt ein vorstehend definiertes Granulat 303 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst. Diese einzelnen Körner umfassen das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid sowie die weiteren Materialien. Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem Folgeschritt 304 werden die Körner des Granulats 303 zerkleinert, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv 305 entsteht. Das hergestellte Additiv ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem weiteren Schritt 306 wird das hergestellte Granulat mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 307 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem nächsten Schritt 308 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 307 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 309 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert. In einem weiteren Schritt 310 wird die hergestellte Formstoffmischung 309 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 311 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert. Die in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Schritte 102, 202 bzw. 302 repräsentieren Schritte, die für die jeweilige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich sind. Solche Schritte sind im Stand der Technik ohne Vorbild.
Beispiel 1 - Methodik der Bestimmung der Teilchenqrößenverteilunq mitels Laser- streuunq
Die Auswahl der Substanzen in diesem Beispiel ist lediglich exemplarisch und auch Teilchengrößenverteilungen bzw. Medianwerte anderer im Rahmen der vorliegenden Erfin- düng einzusetzender teilchenförmiger (partikulärer) 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: 69012-64-2; teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid) aus der Si-Herstellung bestimmt.
Es wurde jeweils etwa 1 Teelöffel dieses teilchenförmigen, amorphen 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 einer 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 wurden optimale Beschallungszeiten von 300 Sekunden gewählt, die wie unter nachfolgendem Punkt 1 .3 des Beispiels 1 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 Rührge- schwindigkeit auf 8, die Datenaufnahme der Probe auf 30000, der Konvergenzfaktor auf 15, die Art der Verteilung auf Volumen und der Brechungsindex (R) auf 1 .50-0,01 i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) und der Brechungsindex (B) auf 1.50-0, 01 i (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 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, so dass die Transmission des roten Lasers zwischen 80% und 90% und die Trans- mission 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 wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median ermittelt.
1.3 Ermittlung der optimalen Beschallungszeit:
Die von der Probenart abhängige optimale Dauer der Ultraschall-Beschallung wird ermittelt, indem für jede teilchenförmige Spezies eine Messreihe mit unterschiedlichen Beschallungszeiten durchgeführt wird. Dabei wird 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 Beispiels 1 beschreiben. Mit zunehmender Beschallungsdauer sinkt dabei zunächst der ermittelte Medianwert der Teilchengrößenverteilung bis er schließlich bei längeren Beschallungszeiten wieder ansteigt. Für die unter Punkt 1 .1 des Beispiels 1 beschriebenen Ultraschall-Beschallungen wurde die Beschallungszeit gewählt, bei der in diesen Messreihen für die Partikelspezies der geringste Medianwert der Teilchengrößenverteilung bestimmt wurde; diese Beschallungszeit ist die „optimale“ Beschallungszeit.
Beispiel 2 - Darstellvorschrift für Granulate
10 kg synthetisches, teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid (in Pulverform, Partikelgröße < 1 ,5 pm; z.B. Microsilica POS B-W 90 LD (Possehl Erzkontor GmbH) bzw. Silica Fume (Doral Fused Materials Pty., Ltd.); Herstellungsprozess jeweils: Produktion von ZrÜ2 und S1O2 aus ZrSi04) werden in einen Pflugscharmischer gegeben (Fa. Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, Modell L50) und der Pflugscharmischer zum Mischen mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute und des Messerkopfes von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Dem synthetischen, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid wird während des Mischens über mehrere Schritte Wasser zugeführt:0,25 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von 60 Sekunden, dann zusätzliche 0,5 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von weiteren 240 Sekunden, dann zusätzliche 0,5 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von weiteren 120 Sekunden und dann zusätzliche 1 ,0 kg Wasser mit anschließender Mischzeit nach einer weiteren Mischzeit von 180 Sekunden.
Die so hergestellte Suspension wird mittels einer Pipette in einzelnen Tropfen auf eine, mit einer Heizplatte auf 250°C erhitzte, handelsübliche (und gegebenenfalls mit Trennmittel besprühte) Aluminiumfolie getropft und getrocknet, so dass die Partikel des eingesetzten Pulvers sich zu Körnern verbinden und ein erfindungsgemäßes Granulat resultiert. Die Heizplatte wird dabei vorzugsweise mit einer weiteren (unter der mit der Suspension in Kontakt tretenden Lage angeordneten) Lage Aluminiumfolie gegen Verschmutzung geschützt.
Der Masseanteil der Partikel mit einer Größe von weniger als 20 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ist im Granulat geringer als im teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid.
Beispiel 3 - Schüttdichte: reduzierte Staubentwicklung
Die Bestimmung der Schüttdichte erfolgt mit einer Laborwaage (Messunsicherheit ± 0,1 g), einem Messzylinder aus Metall mit einem Volumen von (100 ± 0,5) mL und einem Innendurchmesser von (45 ± 5) mm, sowie einem Trichter (gemäß DIN EN ISO 60) mit Verschluss der unteren Öffnung.
Der Trichter wird zentral in einer Höhe von 20 mm bis 30 mm über dem Messzylinder befestigt und die Probe gut gemischt. Etwa 120 mL bis 130 mL der Probe werden in den Trichter gegeben. Der Verschluss des Trichters wird schnell geöffnet, sodass das Probenmaterial in den Zylinder fällt. Überstehendes Probenmaterial wird mit Hilfe eines geradkan- tigen Gegenstandes vom Zylinder abgestreift und anschließend der Inhalt des Zylinders gewogen, die Masse des Inhalts des Zylinders ist m Probe. Die Auswertung erfolgt über folgende Formel:
Das Ergebnis wird auf 1 g/L angegeben.
Gemäß Beispiel 2 wurde aus synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L ein Granulat hergestellt. Nach dem Trocknen besaß das so erhaltene erfindungsgemäße Granulat einen mittleren Korndurchmesser von 6 mm und eine Schüttdichte von 950 g/L.
Beim Schütten zeigte das Granulat eine deutlich geringere (Fein)Staubentwicklung als das Ausgangsmaterial, das synthetische, teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L.
Beispiel 4 - Untersuchunq der Stundenfestiqkeit unterschiedlicher Prüfrieqel
4.1 Herstellen einer Formstoffmischung 4-A
0,80 Gewichtsteile von synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von ca. 550 g/L (pulverförmig; nicht granuliert; z.B. Microsilica POS B-W 90 LD (Possehl Erzkontor GmbH) bzw. Silica Fume (Doral Fused Materials Pty., Ltd.); Herstellungsprozess jeweils: Produktion von ZrÜ2 und S1O2 aus ZrSi04) wurden per Hand mit 100 Gewichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS- Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hütte- nes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
4.2 Herstellen einer Formstoffmischung 4-B
Aus synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L (identisch mit dem in Beispiel 4.1 eingesetzten Material) und Wasser wurde nach Beispiel 2 ein Granulat hergestellt. Das so hergestellte Granulat wurde in einem Mixeraufsatz (Fa. Bosch, Küchenmaschine Universal Plus MUM 6N11) für 10 s gemahlen, so dass ein festes schüttfähiges Additiv resultierte.
0,80 Gewichtsteile dieses festen schüttfähigen Additivs wurden per Hand mit 100 Ge- wichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS- Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hütte- nes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
4.3 Herstellen einer Formstoffmischung 4-C
Aus 20,05 kg synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schütt- dichte von ca. 550 g/L (identisch mit dem in Beispiel 4.1 eingesetzten Material) wurden in einen Pflugscharmischer gegeben (Fa. Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, Modell L50). Dem synthetischen, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid wurden 3 kg Wasser zugeführt und der Pflugscharmischer mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute und des Messerkopfes von 3000 Umdrehungen pro Minute für 120 Sekunden betrieben. Dann wurde der Messerkopf ausgeschaltet und mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute weitergemischt, so dass sich ein weiches Granulat bildete.
Ein Teil des noch feuchten weichen Granulats wurde anschließend bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, so dass ein (getrocknetes) Granulat resultierte. Das abge- kühlte, getrocknete Material wurde anschließend mittels eines Siebturms entsprechend dem VDG-Merkblatt P 27, Stand Oktober 1999 klassiert und die Fraktionen < 125 pm verworfen. Die Ausbeute beim Sieben betrug ca. 85 %.
Beim Schütten zeigte das klassierte Granulat eine deutlich geringere (Fein)Staubentwick- lung als das Ausgangsmaterial, das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von ca. 550 g/L.
Das so hergestellte klassierte Granulat wurde in einem Mixeraufsatz (Fa. Bosch, Küchenmaschine Universal Plus MUM 6N11) für 10 s gemahlen, so dass ein festes schüttfähiges Additiv entstand. 0,80 Gewichtsteile dieses festen schüttfähigen Additivs wurden per Hand mit 100 Gewichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS- Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hütte- nes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
4.4 Herstellung von Prüfriegeln
Die gemäß den Punkten 4.1 , 4.2 und 4.3 des Beispiels 4 hergestellten Formstoffmischungen 4-A, 4-B und 4-C wurden jeweils zu Prüfriegeln mit den Maßen 22,4 mm x 22,4 mm x 185 mm geformt. Die jeweiligen Formstoffmischungen wurden hierzu mit Druckluft (4 bar) und einer Schusszeit von 3 Sekunden in ein Formwerkzeug für Prüfriegel mit einer Temperatur von 160°C eingebracht. Anschließend wurden die Prüfriegel für 30 Sekunden bei 160°C ohne eine Begasung heißgehärtet. Danach wurde das Formwerkzeug geöffnet, die gehärteten Prüfriegel entnommen und zum Abkühlen gelagert.
4.5 Bestimmung der Stundenfestigkeit
Die gemäß Punkt 4.4 des Beispiels 4 aus den Formstoffmischungen 4-A, 4-B und 4-C hergestellten Prüfriegel wurden nach einer Abkühlzeit von einer Stunde in ein Georg-Fischer- Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege-Vorrichtung (Firma Morek Multiserw), eingelegt und die Kraft gemessen, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Der abgelesene Wert (in N/cm2) gab die Stundenfestigkeit an. Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt, wobei die jeweilige Angabe zur Stundenfestigkeit einem Medianwert aus 6 Einzelmessungen entspricht.
Tabelle 1
Stundenfestigkeit
Formstoffmischung Nr.
(N/cm2)
4-A 500
4-B 520
4-C 520 Die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass Prüfriegel, die unter Verwendung eines (nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten) Granulats bzw. eines (nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten) festen schüttfähigen Additivs hergestellt wurden, überraschenderweise eine erhöhte Stundenfestigkeit besitzen.
Beispiel 5 - Herstellung von Granulaten mit homogener Verteilung mehrerer Additive
Analog zur Darstellvorschrift aus Beispiel 2 wurden in einer Vielzahl eigener Versuche Granulate hergestellt, wobei als weiteres Material jeweils zusätzlich zu dem eingesetzten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid ein oder mehrere der folgenden Substanzen zugegeben wurden:
Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, 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, Alumi- nium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, 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, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Oleylsulfat, Stearylsulfat, Palmitylsulfat, Myristylsulfat, Laurylsulfat, Decylsulfat, Octylsulfat, 2-Ethylhexylsulfat, 2- Ethy loctylsu Ifat, 2-Ethyldecylsulfat, Palmitoleylsulfat, Li- nolylsulfat, Laurylsulfonat, 2-Ethyldecylsulfonat, Palmi- tylsulfonat, Stearylsulfonat, 2-Ethylstearylsulfonat, Li- nolylsulfonat, Hexylphosphat, 2-Ethylhexylphosphat, Caprylphosphat, Laurylphosphat, Myristylphosphat, Pal- mitylphosphat, Palmitoleylphosphat, Oleylphosphat, Stea- rylphosphat, Poly-(1 ,2-ethandiyl-)-Phenolhydroxiphos- phat, Poly-(1 ,2-ethandiyl-)-Stearylphosphat, Poly-(1 ,2-et- handiyl-)-Oleylphosphat, polycarboxylatether in Wasser (Melpers 0030, Fa. BASF), modifiziertes Polyacrylat in Wasser (Melpers VP 4547/240 L, Fa. BASF), 2-Ethylhe- xylsulfat in Wasser (Texapon EHS, Fa. Cognis), Polyglu- cosid in Wasser (Glukopon 225 DK, Fa. Cognis), Natri- umoctylsulfat in Wasser (Texapon 842, Fa. Lakeland), modifizierter Carboxylatether (Castament ES 60, Feststoff, Fa. BASF),
Filmbildner, vorzugsweise Polyvinylalkohol und/oder Acrylsäure, - Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
- quellfähige Tone, bevorzugt Natriumbentonit oder Attapulgit /Pa- lygorskit,
- quellfähige Polymere, bevorzugt Cellulosederivate, insbeson- dere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydro- xypropylcellulose, Pflanzensehleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate,
Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silanoie, bevorzugt Trimethylsilanol, Silikone und Siloxane, bevor- zugt Polydimethylsiloxan, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und
Kohlenhydrate.
Es wurden jeweils in analoger Weise Granulate erhalten. Die erhaltenen Granulate konnten jeweils durch Zermahlen zu festem, schüttfähigen Additiv verarbeitet werden. Granulate bzw. feste, schüttfähige Additive wurden jeweils erfolgreich zu Formstoffmischungen und diese weiter zu Prüfriegeln verarbeitet.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit folgenden Schritten zur Herstellung des Artikels:
Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 ,
Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und
Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie,
(i) mit den Schritten:
Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas oder
(ii) mit den Schritten:
Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2
Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten:
Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und (i) dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff und/oder
(ii) danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei im Schritt des
Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und an- schließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei o- der mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,
(i) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen und/oder
(ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst:
Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden.
11 . Verfahren nach Anspruch 10,
(i) - wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und/oder
(ii) - wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11 , wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- Granulieren
- Extrudieren und
Agglomerieren.
14. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosi- likate, 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, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und/oder
(b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht und/oder
(c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt und/oder
(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden. wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind 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 amor- phen 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 ZrSi04 teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze und/oder
(e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 6 bis 13.
15. Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten
- ein Granulat nach Anspruch 14 und
- eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas.
16. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend ein Vorratsbehältnis enthaltend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst, eine Misch- oder Kontaktiereinrichtung zum Vermischen bzw. Kontaktieren des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien eine Einrichtung zum Granulieren, Extrudieren und/oder Agglomerieren des mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischten bzw. kontaktierten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganisches Material, 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/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel, ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
19. Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats nach Anspruch 14.
20. Verwendung eines Granulats nach Anspruch 14 zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzusammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie.
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