TW202112703A - 用於製造水玻璃結合的鑄造模具及模芯之成型材料混合物的添加劑混合物 - Google Patents

用於製造水玻璃結合的鑄造模具及模芯之成型材料混合物的添加劑混合物 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種添加劑混合物(A)與包含水玻璃之溶液或分散液(B)組合於製造用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之成型材料混合物之用途；一種多組分黏合劑系統，其包含(A)添加劑混合物及(B)包含水玻璃之溶液或分散液；一種成型材料混合物，其包含模具基底材料(C)亦及此種多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)；一種用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之方法；選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品；及一種此種製品於金屬澆鑄，較佳於輕金屬澆鑄，更特別於鋁澆鑄之用途。

Description

用於製造水玻璃結合的鑄造模具及模芯之成型材料混合物的添加劑混合物
本發明描述一種添加劑混合物(A)與包含水玻璃之溶液或分散液(B)組合於製造用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之成型材料混合物之用途；一種多組分黏合劑系統，其包含(A)此種添加劑混合物及(B)包含水玻璃之溶液或分散液；一種成型材料混合物，其包含模具基底材料(C)亦及此種多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)；一種用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之方法；選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品；及一種此種製品於金屬澆鑄，較佳於輕金屬澆鑄，更特別於鋁澆鑄之用途。
鑄造模具及鑄造模芯係由成型材料混合物製成。成型材料混合物之基本成分係顆粒耐火模具基底材料及黏合劑。在此種鑄造模具或鑄造模芯中，耐火模具基底材料之顆粒藉由黏合劑彼此黏结，因此賦予鑄造模具或鑄造模芯必要機械穩定性。鑄造模具包括模腔，其在澆鑄時經填充金屬熔體，以提供意欲製造之澆鑄件。在製造鑄造模具中，藉助於意欲製造之澆鑄件之模型將模腔成形為成型材料混合物。澆鑄件之任何內部輪廓均由插入至模具中之模芯形成。用於鑄造模具及鑄造模芯之有機及無機黏合劑均為已知。無機黏合劑之優點係避免有害於健康及環境之排放。
US 4,162,238揭示利用包含水玻璃及非晶型微粒二氧化矽之無機黏合劑之成型材料混合物。
添加添加劑至前述種類之水玻璃基黏合劑以便最佳化用黏合劑製造的鑄造模具及鑄造模芯之性質係先前技術中已知的實務。
WO 2006/024540 A2揭示利用前述種類之水玻璃基黏合劑之成型材料混合物，此等混合物進一步包含熔點在40至180℃，較佳50至175℃之範圍內之有機添加劑，及因此在室溫下為固體。此處，有機添加劑應理解為分子結構主要由碳原子組成之化合物，亦即，例如，有機聚合物。添加有機添加劑之目標係達成澆鑄件之表面品質的進一步改良。
WO 2008/046651 A1揭示利用前述種類之水玻璃基黏合劑之成型材料混合物，此等混合物進一步包含碳水化合物。添加碳水化合物至成型材料混合物之目標亦係達成澆鑄件之表面品質的進一步改良。
然而，使用有機添加劑違背避免有害於健康及環境之排放之目標。
亦已知包含無機添加劑之利用前述種類之水玻璃基黏合劑之成型材料混合物。
WO 2008/046653 A1揭示利用前述種類之水玻璃基黏合劑之成型材料混合物，此等混合物進一步包含含磷化合物。添加含磷化合物之目標係增加鑄造模具之強度，從而允許甚至將實現在金屬澆鑄期間不會遭受任何變形之薄壁部分。此處，含磷化合物較佳係呈磷酸鹽或氧化磷之形式。磷酸鹽可呈鹼金屬及/或鹼土金屬磷酸鹽存在，其中特佳係鹼金屬鹽且尤其係鈉鹽。WO 2008/046653 A1中未描述添加含磷化合物對澆鑄件之表面品質及對模具基底材料之顆粒與澆鑄件之表面之黏著的影響。
WO 2013/182186 A2揭示利用水玻璃基黏合劑之成型材料混合物，此等混合物進一步包含硫酸鋇。添加硫酸鋇之目標係減少砂黏著、砂熔接情況、澆鑄件之表面上之滲透及粗糙度。
DE 10 2012 113073 A1揭示利用水玻璃基黏合劑之成型材料混合物，此等混合物進一步包含微粒金屬氧化物，該微粒金屬氧化物包含以下或由以下組成： -  至少一種呈α相之氧化鋁及/或 -  至少一種混合的鋁/矽氧化物，但不包括具有頁矽酸鹽結構之混合的鋁/矽氧化物。
添加微粒金屬氧化物之目標係改良澆鑄件之表面。
DE 15 08 633 C揭示一種用於製造用於金屬澆鑄之可溶性模具及模芯的成型組合物，其特徵在於磷酸鈣含量為至少40重量%且Ca含量為25至45重量%及P含量為12至30重量%。
另外的先前技術為DE 103 23 079 A1及DE 10 2016 205 729 A1。
在鑄造工業中，持續需求用於利用前述種類之水玻璃基黏合劑之成型材料混合物之無機添加劑，其使得能夠製造水玻璃結合的鑄造模具及鑄造模芯，該等鑄造模具及鑄造模芯產生特點為光滑表面及低砂黏著之澆鑄件。
該目標係藉由使用添加劑混合物(A)與包含水玻璃之溶液或分散液(B)組合於製造用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之成型材料混合物來達成；其他態樣係關於一種多組分黏合劑系統，其包含(A)用於本發明中之添加劑混合物及(B)包含水玻璃之溶液或分散液；一種成型材料混合物，其包含模具基底材料(C)亦及本發明之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)；一種用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之方法；選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品；及一種此種製品於金屬澆鑄，較佳於輕金屬澆鑄，更特別於鋁澆鑄之用途。
本發明之第一態樣係關於一種添加劑混合物(A)與包含水玻璃之溶液或分散液(B)組合於製造用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品的成型材料混合物之用途， 其中該添加劑混合物(A)包含 (A-1)          微粒非晶型二氧化矽， (A-2)          鹽M5 (PO4 )3 OH，其中M為鹼土金屬， 該添加劑混合物係固體混合物或懸浮液。
用於本發明中之添加劑混合物(A)意在與包含水玻璃之溶液或分散液(B)組合以製造用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品的成型材料混合物。此意指在製造此種成型材料混合物中，將模具基底材料與以上所定義之添加劑混合物(A)及與包含水玻璃之溶液或分散液(B)混合。其詳細內容稍後在以下描述。
令人驚訝地，已發現，藉由自包含用於本發明中之添加劑混合物(包含如上所定義之鹽(A-2))之水玻璃結合的成型材料混合物澆鑄鑄造模具或模芯製造的澆鑄件與在相同條件下藉由鑄造自具有相同組成但不存在鹽(A-2)之水玻璃結合的成型材料混合物鑄造相同幾何形狀之模具或模芯製造的澆鑄件相比較具有更光滑之表面及更少之砂黏著。特別是在其中模具基底材料係矽砂之水玻璃結合的鑄造模具或鑄造模芯中，此係真的。
此處，一般而言，「砂黏著」應理解為模具基底材料之顆粒之黏著，而與模具基底材料之性質無關(關於詳細內容，稍後參見以下)。
在鹽(A-2)中，鹼土金屬M較佳係選自由鈣及鋇組成之群。鹽(A-2)較佳為Ca5 (PO4 )3 OH (三正磷酸五鈣、氫氧化參(正磷酸)五鈣)，其亦稱為羥基磷灰石。此處，應注意，用於本發明中之鹽(A-2)與β-磷酸三鈣Ca3 (PO4 )2 不同。稱為「骨灰」之市售產品亦不符合用於本發明中之鹽(A-2)。
較佳係具有藉由雷射散射測定的中值d50 ＜20 µm，較佳＜10 µm，更佳＜5 µm之粒度分佈的鹽(A-2) (關於詳細內容，參見工作實例)。
尤佳係具有藉由雷射散射測定的中值＜20 µm，較佳＜10 µm，更佳＜5 µm之粒度分佈的Ca5 (PO4 )3 OH (關於詳細內容，參見工作實例)。
該藉由雷射散射測定粒度分佈係基於一方面顆粒之尺寸與另一方面該顆粒所散射的光之角度及強度之間的關係。藉助於基於米氏(Mie)散射理論之算法，從藉由包含於樣品中之顆粒散射的雷射輻射之角度及強度測量值，可獲得有關粒度之資訊。
就具有至少約20 μm之尺寸之顆粒而言，光散射之實質性貢獻者係照射光在顆粒表面之繞射。因此，此處，如上所述基於散射光之角度及強度之測量來測定粒度之方法通常稱為「雷射繞射法」。
然而，就尺寸小於約20 μm之顆粒而言，光散射之關鍵貢獻者不僅係照射光在顆粒表面之繞射，還有穿過顆粒之光輻射之折射。因此，此處，用於計算粒度分佈之算法必須考慮樣品材料之折射率。
在該文件中規定的粒度分佈之測定總是考慮雷射輻射之繞射及折射，及因此該方法此處稱為「藉由雷射散射測定粒度分佈」。然而，甚至在考慮雷射輻射之繞射及折射時，先前技術通常使用術語「雷射繞射法」。
微粒非晶型二氧化矽(A-1)較佳係選自 -  微粒合成非晶型二氧化矽，其包含作為次要成分之至少碳，基於微粒合成非晶型二氧化矽及次要成分之總質量計，二氧化矽之分率為90%或更大，較佳可藉由在電弧爐中還原石英製造； -  微粒合成非晶型二氧化矽，其包含作為次要成分之鋯氧化物，較佳可藉由ZrSiO4 之熱分解製造； -  可藉由使用含氧氣體氧化金屬矽製造的微粒合成非晶型二氧化矽； -  可藉由淬滅二氧化矽熔體製造的微粒合成非晶型二氧化矽； -  發煙氧化矽，較佳可藉由四氯化矽之熱解製造； 及其混合物。
術語「微粒」係指固體粉末(包括粉塵)或顆粒集合，其較佳係自由流動的及因此亦係可篩分的。
合成製造的微粒非晶型二氧化矽在本發明文本之意義上意指非晶型二氧化矽 -   係按計劃進行的用於技術合成微粒非晶型二氧化矽之化學反應製程之靶產物 或 -   係按計劃進行的用於技術合成不為微粒非晶型二氧化矽之靶產物之化學反應製程之副產物。
與微粒非晶型二氧化矽之靶產物之反應製程之一個實例係四氯化矽之火焰水解。藉由該方法製造的微粒非晶型SiO2 (「二氧化矽」)亦稱為「熱解SiO2 」(「熱解二氧化矽」)或「發煙氧化矽」(CAS RN 112945-52-5)。
其中微粒非晶型二氧化矽係作為副產物形成之反應製程之一個實例係使用(例如)電弧爐中的焦炭還原石英以製造作為靶產物之矽或矽鐵。以該方法形成的微粒非晶型SiO2 (「二氧化矽」)亦稱為氧化矽粉塵、二氧化矽粉塵或SiO2 煙凝結物或稱為「氧化矽煙」或微氧化矽(microsilica) (CAS RN 69012-64-2)。
其中合成地製造微粒非晶型二氧化矽之另一反應製程係ZrSiO4 熱分解為ZrO2 及SiO2 。
微粒非晶型二氧化矽亦可藉由使用含氧氣體氧化金屬矽(關於詳細內容，參見DE 10 2012 020 510 A1)亦及藉由淬滅二氧化矽熔體來獲得。
文獻經常將藉由四氯化矽之火焰水解形成之非晶型二氧化矽及在利用(例如)電弧爐中的焦炭還原石英時作為副產物產生之非晶型二氧化矽，亦及將藉由熱分解ZrSiO4 形成的非晶型二氧化矽稱為「熱解SiO2 」 (「熱解二氧化矽」)或發煙氧化矽。
作為其製造之伴隨物，藉由利用電弧爐中的碳(例如焦炭) (在製造矽鐵及矽時)還原石英而製造的該類型之微粒非晶型二氧化矽包含作為次要成分之碳，其中基於微粒合成非晶型二氧化矽及次要成分之總質量計，二氧化矽之分率為90%或更大。
作為其製造之伴隨物，藉由熱分解ZrSiO4 製造的該類型之微粒非晶型二氧化矽包含作為次要成分之鋯氧化物，尤其係二氧化鋯。
就可藉由使用含氧氣體氧化金屬矽而製造的微粒合成非晶型二氧化矽而言，及就可藉由淬滅二氧化矽熔體而製造的微粒合成非晶型二氧化矽而言，該SiO2 係極純的，僅具有很少的不可避免的雜質(亦即係生產製程之伴隨物)。
尤佳用於本發明之上下文中之微粒非晶型二氧化矽包括以CAS RN 69012-64-2或以CAS RN 112945-52-5識別的其等類型之微粒非晶型二氧化矽。此等類型可如上所示獲得。「CAS RN」此處代表CAS登記號碼及CAS登錄號；CAS=化學摘要服務社(Chemical Abstracts Service)。
同樣地，尤佳係藉由熱分解ZrSiO4 為ZrO2 (自ZrSiO4 )而製造的SiO2 及藉由四氯化矽之火焰水解獲得的SiO2 。
較佳係具有藉由雷射散射測定的在0.7至1.5 µm之範圍內之中值粒度分佈(d50 )的微粒非晶型二氧化矽(關於詳細內容，參見工作實例)。
尤佳係用於本發明中之添加劑混合物且其中 -   該鹽(A-2)係Ca5 (PO4 )3 OH -   及該微粒非晶型二氧化矽(A-1)係選自以上所陳述的替代物，更特定言之係以上所陳述的較佳替代物。
在用於本發明中之添加劑混合物中，微粒非晶型二氧化矽(A-1)之質量與鹽(A-2)之質量之比較佳係在1:3至40:1，更佳2:1至20:1，極佳2:1至10:1之範圍內且理想地在介於4:1與7:1之間之範圍內。
在用於本發明中之尤佳添加劑混合物中，微粒非晶型二氧化矽(A-1)之質量與Ca5 (PO4 )3 OH之質量之比較佳係在1:3至40:1，更佳2:1至20:1，極佳2:1至10:1之範圍內且理想地在介於4:1與7:1之間之範圍內。
在某些情況下，用於本發明中之添加劑混合物係由成分(A-1)及(A-2)組成，意指其不包含其他成分。該種類之添加劑混合物採取粉末混合物之形式。
在其他情況下，用於本發明中之添加劑混合物包含其他成分以及以上所定義之成分(A-1)及(A-2)。根據此等其他成分之性質，添加劑混合物採取粉末混合物或懸浮液之形式。
此等其他成分之實例係 -  液體懸浮介質，較佳係水； -  表面活性物質，尤其係表面活性劑、消泡劑及潤濕劑； -  微粒無機材料(關於詳細內容，參見以下)； -  鹼金屬氫氧化物； -  有機矽化合物，諸如矽烷、聚矽氧及矽氧烷； -  蠟； -  石蠟； -  金屬皂； -  碳水化合物，該等碳水化合物較佳係選自由寡聚醣、多醣及其混合物組成之群，更佳係選自由纖維素、纖維素酯、纖維素醚、澱粉及糊精組成之群。
將此類物質添加至利用水玻璃作為黏合劑之成型材料混合物係熟習此項技術者已知的；就此而言，亦可參見以上所引用之先前技術。
前述微粒無機材料同樣係添加劑，將其添加至利用水玻璃作為黏合劑之成型材料混合物係熟習此項技術者已知的；就此而言，亦可參見以上所引用的先前技術。較佳的微粒無機材料係彼等選自由以下組成之群者： -  氧化鋁，較佳呈α相；鋁土礦；經混合之鋁/矽氧化物； -  鋯氧化物，較佳係氧化鋯(IV)； -  氧化鋅； -  硫酸鋇； -  不為鹽(A-2)之含磷化合物，該含磷化合物較佳係選自鹼金屬磷酸鹽之群； -- 頁矽酸鹽； -  石墨、炭黑； -  玻璃珠；中空陶瓷珠； -  鎂氧化物； -- 氧化硼化合物，較佳係選自由硼酸鹽、硼酸、硼酸酐、硼矽酸鹽、硼磷酸鹽及硼磷矽酸鹽組成之群。
本發明之另一態樣係關於一種多組分黏合劑系統，其包含 (A)   如上所述的添加劑混合物 (B)   包含水玻璃之溶液或分散液 作為空間上彼此分開的組分。
「水玻璃」應理解為包含鹼金屬矽酸鹽，其可(例如)藉由將矽砂與碳酸鈉或碳酸鉀在1400至1500℃下聯合熔融，或藉由水熱法獲得。此等鹼金屬矽酸鹽通常係水溶性的。
用於本發明中之水玻璃較佳包含選自由鋰、鈉及鉀組成之群之一或多種鹼金屬之陽離子，更佳係選自由鈉及鉀組成之群之一種或兩種鹼金屬之陽離子。
水玻璃之莫耳SiO2 /M2 O模量較佳係在1.6至4.0之範圍內，其中M2 O表示鹼金屬M之氧化物之總量。
在本發明中，較佳係具有水玻璃之莫耳SiO2 /M2 O模量在1.6至4.0之範圍內之M2 OxSiO2 之組成的水玻璃，其中M2 O表示選自由鈉及鉀組成之群之鹼金屬M之氧化物之總量。
基於組分(B)之總質量計，組分(B)較佳具有在20%至60%之範圍內，較佳在25%至55%之範圍內之鹼金屬矽酸鹽含量。
在本發明之多組分黏合劑系統中，組分(A)及(B)彼此分開，亦即其等存在於分開的容器中。組分(B)之水玻璃與組分(A)之微粒非晶型二氧化矽之反應僅意欲在兩種組分(A)及(B)已與模具基底材料及視需要其他成分組合時開始，以形成選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品。
在某些情況下，本發明之多組分黏合劑系統之組分(B)係由水及由經溶解及/或分散在其中之水玻璃組成，意指該組分不包含其他成分。
在其他情況下，本發明之多組分黏合劑系統之組分(B)不僅包含水及經溶解及/或分散在其中之水玻璃，而且包含其他成分。
此等其他成分之實例係 -  表面活性物質，尤其係表面活性劑、消泡劑及潤濕劑； -  鹼金屬磷酸鹽； -  氧化硼化合物，較佳係選自由硼酸鹽、硼酸及硼酸酐組成之群。
將此類物質添加至水玻璃基黏合劑係熟習此項技術者已知的。
本發明之多組分黏合劑系統之組分(B)較佳不僅包含水及經溶解及/或分散在其中之水玻璃，而且包含一或多種表面活性物質，較佳選自由表面活性劑、消泡劑及濕潤劑組成之群。
更佳地，本發明之多組分黏合劑系統之組分(B)不僅包含水及經溶解及/或分散在其中之水玻璃，而且包含一或多種表面活性劑。
若本發明之黏合劑之組分(B)包含選自由氧化硼化合物及鹼金屬磷酸鹽組成之群之成分，則其等係以溶液形式存在於水玻璃之溶液或分散液中。所選擇的此類氧化硼化合物及鹼金屬磷酸鹽較佳係彼等具有1 g/l溶劑之溶解度者。此處，溶劑係形成組分(B)之溶液或分散液的液相，在每種情況下均不包含選自由氧化硼化合物及鹼金屬磷酸鹽組成之群之用於溶解於其中之成分。
本發明之黏合劑之組分(A)較佳係選自如上所述的較佳添加劑混合物。
本發明之另一個態樣係關於一種成型材料混合物，其包含 (C)模具基底材料亦及如上所述的本發明之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)，其中該成型材料混合物包含濃度為0.01%至5%之鹽(A-2) (基於模具基底材料之總質量計)。
令人驚訝地，已發現，與在相同條件下藉由自由相同但不存在鹽(A-2)之成型材料混合物形成的相同幾何形狀之鑄造模具或模芯澆鑄製造的澆鑄件相比，藉由自由本發明之成型材料混合物形成的鑄造模具或模芯澆鑄製造的澆鑄件具有更光滑的表面及更少的砂黏著。特別是在其模具基底材料係矽砂之水玻璃結合的鑄造模具或鑄造模芯中，此係真的。
以上備註對於本發明之多組分黏合劑系統之較佳組分(A)及(B)而言係有效的。
術語「模具基底材料」不僅包涵適用作模具基底材料之個别材料而且包涵適用作模具基底材料之不同材料之混合物。
適宜模具基底材料係通常用於製造鑄造模具及鑄造模芯之所有模具基底材料，實例係矽砂及特殊砂。術語「特殊砂」包涵天然礦物砂及亦包涵以顆粒形式製造且/或藉由破碎、研磨及分級操作轉化為顆粒形式之燒結及熔合產品、或因其他物理化學製程產生之無機礦物砂，其等係併與典型鑄造黏合劑用作模具基底材料用於製造立管、模芯及模具。特殊砂之成分包括 -  呈天然礦物或礦物混合物之形式之矽酸鋁(諸如J砂及Kerphalite KF)， -  呈技術燒結型陶瓷之形式之矽酸鋁(諸如，例如，燒磨土(chamotte)及Cerabeads)， -  天然重礦物，諸如R砂、鉻鐵礦砂及鋯砂， -  技術氧化物陶瓷，諸如M砂及鋁土礦砂， -  亦及技術非氧化物陶瓷，諸如碳化矽。
模具基底材料較佳係耐火模具基底材料。根據熟習此項技術者的通常理解，在本發明文本中，「耐火」係指在澆鑄期間及/或在金屬熔體之固化期間至少短時間能夠承受溫度負荷之組合物、材料及礦物。適宜模具基底材料係天然以及合成之模具基底材料，實例係石英砂、鋯或鉻礦石砂、橄欖石、蛭石、鋁土礦或燒磨土。
模具基底材料(C)較佳包含矽砂。尤佳地，模具基底材料(C)係矽砂。
模具基底材料較佳佔本發明之成型材料混合物(如上所定義)之總質量大於80重量%，更佳大於90重量%及極佳大於95重量%。模具基底材料較佳具有自由流動狀態。因此，用於本發明中之模具基底材料較佳係呈顆粒或微粒形式。
在本發明之成型材料混合物中，基於模具基底材料之總質量計，微粒非晶型二氧化矽(A-1)之濃度較佳為0.05%至3.0%，更佳係0.1%至2.0%，極佳係0.3%至1.5%。
在本發明之成型材料混合物中，鹽(A-2)之總濃度為0.01%至5%，較佳係0.02%至2%，更佳係0.05%至1%。成型材料混合物較佳以基於模具基底材料之總質量計0.01%至5%，更佳0.02%至2%，極佳0.05%至1%之濃度包含作為鹽(A-2)之Ca5 (PO4 )3 OH。
在本發明之成型材料混合物中，水玻璃之總濃度較佳係基於模具基底材料之總質量計0.2%至3%，更佳係0.3%至2%。
尤佳地，本發明之成型材料混合物包含 -  濃度為0.05%至3.0%，較佳0.1%至2.0%，更佳0.3%至1.5%之微粒非晶型二氧化矽(A-1） -  濃度為0.01%至5%，較佳0.02%至2%，更佳0.05%至1%之鹽(A-2） -  濃度為0.2%至3%，較佳0.3%至2%之水玻璃， 在每種情況下均基於模具基底材料之總質量計。
特佳地，本發明之成型材料混合物包含 -  濃度為0.05%至3.0%，較佳0.1%至2.0%，更佳0.3%至1.5%之微粒非晶型二氧化矽(A-1) -  濃度為0.01%至5%，較佳0.02%至2%，更佳0.05%至1%之Ca5 (PO4 )3 OH -  濃度為0.2%至3%，較佳0.3%至2%之水玻璃， 在每種情況下均基於模具基底材料之總質量計。
本發明之成型材料混合物較佳包含總量為10%或更少，較佳8%或更少，更佳6%或更少之鈣磷酸鹽(亦即Ca5 (PO4 )3 OH及其他鈣磷酸鹽，諸如，例如，ß-磷酸三鈣Ca3 (PO4 )2 )，在每種情況下均基於模具基底材料之總質量計。
本發明之成型材料混合物較佳包含總量為10重量%或更少，較佳8重量%或更少，更佳6重量%或更少之鹼土金屬磷酸鹽(亦即如上所定義之鹽(A-2)及不為鹽(A-2)之其等鹼土金屬磷酸鹽)，在每種情況下均基於模具基底材料之總質量計。
本發明之成型材料混合物較佳不包含不為如上所定義之鹽(A-2)之鹼土金屬磷酸鹽。
本發明之成型材料混合物較佳係呈可自由流動形式，使得為成形，可容易地將其引入至成型工具中並在其中壓實。在成型工具中之成型材料混合物之壓實用於增加自成型材料混合物製造的鑄造模具或鑄造模芯之強度。
本發明之成型材料混合物可藉由包括以下步驟之方法來製造： -  提供模具基底材料(C) -  將如上所述的多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)混合至模具基底材料(C)中。
在該情況下，將多組分黏合劑系統之空間上分開的組分(A)及(B)同時或依序混合至模具基底材料(C)中。在某些情況下，較佳首先將添加劑混合物(A)混合至模具基底材料(C)中，從而形成包含模具基底材料(C)及如上所述的添加劑混合物(A)之預混物，且將包含水玻璃之溶液或分散液(B)混合至所得預混物中，以得到成型材料混合物。在其他情況下，較佳首先將包含水玻璃之溶液或分散液(B)混合至模具基底材料(C)中，從而形成包含模具基底材料(C)及水玻璃之預混物，且將如上所述的添加劑混合物(A)混合至所得預混物中。
另一個態樣包括一種用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品的方法，該製品係藉由將模具基底材料(C)與本發明之如上所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)組合，且熱固化該黏合劑形成。
此處，將模具基底材料(C)與本發明之如上所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)組合可在熱固化黏合劑系統之前完成；換言之，首先形成成形的成型材料混合物，且將黏合劑系統在成形的成型材料混合物中熱固化。
在另一個變體中，模具基底材料(C)與本發明之如上所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)組合及熱固化黏合劑系統以多個連續循環進行，在該情況下，在每個循環中，均將模具基底材料(C)與本發明之如上所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)組合且熱固化黏合劑系統。在該情況下，選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品係逐層堆積。
術語「熱固化」應理解為意指固化時之黏合劑系統係暴露至高於100℃之溫度，較佳100℃至300℃之溫度，更佳120℃至250℃之溫度。
黏合劑系統之熱固化藉由黏合劑系統之成分彼此之化學反應發生，從而得到鑄造模具或鑄造模芯。黏合劑系統之熱固化之原因實質上係水玻璃之縮合，亦即水玻璃之矽酸鹽單元彼此之鍵聯(反應機理已在技術文獻中進行全面描述)。為此，作為熱處理的結果，自黏合劑系統抽出水。
在一個較佳變體中，本發明之方法包括以下步驟： -  製造本發明之如上所定義之成型材料混合物 -  較佳藉助於成型工具成形該成型材料混合物 -  熱固化該成形的成型材料混合物中之黏合劑系統。
成型材料混合物係較佳藉助於壓縮空氣引入至成型工具中。
加熱成形的成型材料混合物以熱固化黏合劑系統可例如在溫度高於100℃，較佳溫度為100℃至300℃，更佳溫度為120℃至250℃之成型工具中發生。成形的成型材料混合物中黏合劑系統之熱固化較佳全部或至少部分地在用於工業製造成型件之常用成型工具中發生。
此處，成形的成型材料混合物中黏合劑系統之熱固化可在適宜設施中及/或使用適宜裝置(諸如管線、泵等)發生，其中該熱固化係藉由用經溫度調節之空氣對該成形的成型材料混合物受控式充氣來輔助。為此目的，較佳將空氣調節至100℃至250℃，更佳調節至110℃至180℃。儘管空氣包含二氧化碳，但在本發明之意義上，此並不對應於根據先前技術中已知的用於固化水玻璃之CO2 法進行固化，該CO2 法係基於尤其在適宜設施中及/或使用適宜裝置(諸如管線、泵等)用富含CO2 之氣體對成形的成型材料混合物有意充氣。因此，用包含相對於CO2 在空氣中之濃度而言增加濃度的CO2 之氣體對成形的成型材料混合物充氣較佳不在本發明中所設想的熱固化中或與其組合發生。
熱固化之時間，及因此以及加熱之時間及用經溫度調節之空氣對成形的成型材料混合物有意充氣之時間可根據在進行中之情況之要求而改變且取決於(例如)成形的成型材料混合物之尺寸及幾何形狀。較佳地，將成形的成型材料混合物之有意充氣期間之經溫度調節之空氣之流速及/或體積流量設置成使得，在工業應用可接受之較佳極短時間內，在成形的成型材料中達成的固化係足以進行進一步工作及/或應用(關於詳細內容，稍後參見以下)。在本發明之上下文中，較佳係少於5分鐘之時間，更佳係少於2分鐘。然而，就極大模具或模芯而言，可能亦需要更長時間，端視在進行中之情況之要求而定。
成型的成型材料混合物可在成型工具本身中很大程度上固化。
然而，本發明之方法不以黏合劑系統之完全固化在熱固化步驟中發生為前提。因此，在如上所述的本發明方法之意義上的「熱固化」亦包涵黏合劑之不完全固化。此對應於熟習此項技術者對術語「固化」之理解，因為反應動力學之原因使得整個體積之成形的成型材料混合物中之黏合劑系統不可能在相對短時間之熱固化步驟期間反應。因此，熟習此項技術者知曉，例如鑄造模具或鑄造模芯中之(例如經熱固化之)黏合劑系統之後固化現象。
因此，根據本發明，成型工具中的黏合劑系統亦可僅在成形的成型材料混合物之邊緣區域中開始固化，以達成足夠強度(生坯強度)以允許自該成型工具取出該成形的成型材料混合物。於隨後，可藉由抽出更多水(例如在烘箱中或藉由在減壓下或在微波爐中蒸發水)來進一步固化該成形的成型材料混合物。
亦可藉由將成形的成型材料混合物暴露於微波或暴露於電磁輻射(尤其係紅外輻射)來引起或輔助熱固化。
同樣可藉由使電流通過成形的成型材料混合物，較佳一致性地且更佳亦均勻地使電流通過，及/或藉由較佳一致性地且更佳均勻地施加電磁場，分別通過及/或施加至成形的成型材料混合物，來引起或輔助熱固化。依此方式，成型材料混合物係經加熱，較佳一致地加熱，且因此以特別一致性方式進行固化，此最終具高品質。詳細內容揭示於DE 10 2017 217098 B3及其中引用的文獻中。
本發明之選自由如上所述的鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品亦可透過藉助於3D印刷之逐層堆積來獲得。例如，相應方法自DE 10 2014 118 577 A1及DE 10 2011 105 688 A1已知。
代表自DE 10 2014 118 577 A1已知的用於元件之逐層堆積之方法之向前發展之本發明方法包括以下步驟： a)提供包含模具基底材料(C)及添加劑混合物(A)之預混物 b)     鋪展層厚度為0.05 mm至3 mm，較佳0.1 mm至2 mm且更佳0.1 mm至1 mm之預混物之薄層 c)用(B)包含水玻璃之溶液印刷該薄層之所選區域(對應於在製造下之製品之幾何形狀) d)     多次重複步驟b)及c)，以逐層堆積選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品。
在每種情況下，在堆積1至10個印刷層之後，較佳藉由暴露於微波或藉由暴露於電磁輻射，來固化印刷區域。
在代表自DE 10 2011 105 688 A1已知的用於模型之逐層堆積之方法之向前發展之本發明方法中，包含模具基底材料(C)、上述添加劑混合物(A)及水玻璃(呈經噴霧乾燥之鹼金屬矽酸鹽溶液之形式)之預混物係經逐層施覆且選擇性地熱固化(對應於在製造下之製品之幾何形狀)，且重複此等步驟直至獲得所需製品；該選擇性固化包括藉助於含水溶液來活化固化，然後乾燥。此處，用於選擇性固化之含水溶液較佳係利用噴墨印刷頭，較佳利用壓電技術施覆，及/或藉由熱對流及/或熱輻射來加速固化。
另一個態樣係關於選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品。本發明之製品可藉由本發明之如上所述的方法製造且/或包含模具基底材料(C)，其藉由濃度為基於模具基底材料之總質量計0.01%至5%之本發明之如上所述的黏合劑與鹽(A-2)之固化產物所結合的。
製品較佳包含濃度為基於模具基底材料之總質量計0.01%至5%之Ca5 (PO4 )3 OH。
令人驚訝地，已發現，與在相同條件下藉由澆鑄相同幾何形狀且具有相同組成但不存在鹽(A-2)之鑄造模具及/或模芯製造的澆鑄件相比，藉由澆鑄本發明之鑄造模具及/或模芯製造的澆鑄件具有更光滑的表面及更少的砂黏著。特別是在其中模具基底材料係矽砂之水玻璃結合的鑄造模具或鑄造模芯中，此係真的。
利用本發明之鑄造模具及/或鑄造模芯製造的澆鑄件具有高澆鑄件表面品質；特定言之，粗糙度及砂黏著僅在很小程度上出現。特別是在其中模具基底材料係矽砂之本發明之鑄造模具及/或鑄造模芯中，此係真的。
本發明之另一個態樣係關於一種本發明之選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品用於金屬澆鑄，較佳用於輕金屬澆鑄，更特定言之用於鋁澆鑄之用途。
本發明之另一個態樣係關於一種如上所述的添加劑混合物(A)作為本發明之如上所述的多組分黏合劑系統之組分或本發明之如上所述的成型材料混合物之組分於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品之用途。
令人驚訝地，已發現，與在相同條件下藉由自具有相同組成但不存在鹽(A-2)之水玻璃結合的成型材料混合物澆鑄相同幾何形狀之鑄造模具及/或模芯製造的澆鑄件相比，藉由自包含用於本發明中之添加劑混合物(其包含如上所定義之鹽(A-2))之水玻璃結合的成型材料混合物澆鑄鑄造模具及/或模芯製造的澆鑄件具有更光滑的表面及更少的砂黏著。特別是在其中模具基底材料係矽砂之水玻璃結合的鑄造模具及/或鑄造模芯中，此係真的。
本發明之另一個態樣係關於一種(A-2)鹽M5 (PO4 )3 OH之用途，其中M為鹼金屬 其用於製造添加劑混合物，亦即本發明之如上所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)。在該情況下，較佳使用鹽Ca5 (PO4 )3 OH。
以下參考非限制性工作實例及比較實例進一步闡明本發明。 1.製造試樣
為製造成型材料混合物，手動攪拌添加劑混合物(A)，其包含 (A-1)     微粒非晶型二氧化矽(產品「RW-Füller Q1 Plus」 RW Silicium GmbH Rottwerk Pocking，藉由熱分解ZrSiO4 獲得)， (A-2) Ca5 (PO4 )3 OH (本發明；供應商：Budenheim，參見下表1) 或非本發明添加劑(關於詳細內容，參見下表1) 至預引入的模具基底材料(C) (H31砂)中，以得到包含模具基底材料(C)及添加劑混合物(A)之預混物。
於隨後，添加 (B)   水溶液，其包含 36.2重量%之莫耳模量為2.1且Na2 O/K2 O比(莫耳)為約7.7之鈉鉀水玻璃；及 2.0重量%之表面活性物質，例如潤濕劑，例如2-乙基己基硫酸鈉EHS 40 (供應商：Hoesch) (在每種情況下均基於組分(B)之總質量計)， 至該預混物，且在Bull混合器(來自Morek Multiserw)中以220 rpm混合該成型材料混合物之該等組分120秒。
為製造非本發明參考混合物，手動攪拌 (A-1)微粒非晶型二氧化矽(關於產品詳細內容，參見以上) 至預引入的模具基底材料(C) (H31砂)中，以得到包含模具基底材料(C)及微粒非晶型二氧化矽(A-1)之預混物。
於隨後，添加 (B)包含水玻璃(濃度及組成如上所示)之水溶液 至該預混物，且在Bull混合器(來自Morek Multiserw)中以220 rpm混合該成型材料混合物之該等組分120秒。
所製造的所有成型材料混合物之組成報告於表1中。在表1中，「pbw」表示「重量份」。
將依此方式獲得的成型材料混合物各自使用壓縮空氣(4巴=400 kPa)引入至成型工具中，其模芯箱溫度為180℃。注料時間為3秒，然後係30秒之固化時間(延遲時間3秒)。在整個固化時間內，另外利用熱空氣(180℃，2巴=200 kPa)對模芯充氣。每次注料製得尺寸為22.4 mm×22.4 mm×186 mm之三個撓曲棒。 表1
混合物 H31砂(C) 組分(B) 組分(A-1) 添加劑 備註
A 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw - 非本發明
B 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw 0.3 pbw Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim 產品編號C23-02) 本發明
C 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw 0.3 pbw Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim 產品編號C13-08) 本發明
D 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw 0.3 pbw Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim 產品編號C13-09) 本發明
E 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw 0.3 pbw ß-磷酸三鈣 Ca3 (PO4 )2 (Budenheim 產品編號C13-13) 非本發明
F 100 pbw 2.2 pbw 0.5 pbw 0.3 pbw Alodur ZK SF (鋯剛玉生產之副產物，呈粉塵形式，來自Treibacher Schleifmittel，參考DE102012113073A1) 非本發明
各種本發明Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (各者均以單獨產品編號識別)之粒度不同。混合物B及D至F之添加劑之粒度分佈中值(d50 ) (藉由雷射散射測定)報告於表1a中。 表1a
添加劑 製造商指定的細度 超音處理之持續時間[min] 折射率(R) 中值 d50 [µm]
Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim產品編號C23-02) (用於混合物B中) 細粉末 15 1.45-0.01 1.6
Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim產品編號C13-08) (用於混合物C中) 超細粉末 15 1.45-0.01 1.3
Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim產品編號C13-09) (用於混合物D中) 微細粉末 18 1.45-0.01 0.9
ß-磷酸三鈣Ca3 (PO4 )2 (Budenheim產品編號C13-13) 非本發明 (用於混合物E中) 粉末 12 1.40-0.01 1.9
2.測試方法 2.1粒度分佈之測定
將約1茶匙的微粒非晶型二氧化矽(A-1) 「RW-Füller Q1 Plus」及磷酸鹽添加劑(參見表1a)各與約100 ml完全去礦物質(FD)水混合且用磁性攪拌器(IKAMAG RET)在500轉/分鐘之攪拌速度下攪拌所得批次30秒。於隨後，將預設置為100%振幅且配備有S26d7聲極(Hielscher)之超音波探針(Hielscher；UP200HT型)浸入至樣品中且用於超音波處理樣品。此處，超音波處理係連續的(非脈衝)。在超音波處理期間，對於磷酸鹽樣品，繼續攪拌。
超音波處理之最佳持續時間(該時間係取決於顆粒之類型)可藉由對每種物質進行多個樣品之一系列測量且改變每個系列之超音波處理之持續時間來確定。對於每個另外樣品，從10秒開始延長超音波處理之持續時間，且在每種情況下，在超音波處理結束後，立即藉由雷射散射(LA-960)測定粒度分佈，如下所述。隨著超音波處理持續時間增加，最初測定的中值粒度分佈下降，直至最終，隨著超音波處理持續時間進一步增加，其再次上升。在獲得最低中值粒度分佈之前的超音波處理持續時間係最佳超音波處理持續時間。對於「RW-Füller Q1 Plus」，最佳超音波處理持續時間為240秒。對於個別磷酸鹽添加劑，各自的最佳超音波處理持續時間報告於表1a中。
使用Horiba LA-960儀器(後文稱為LA-960)測定粒度分佈。對於測量，循環速率係設置為6，攪拌速度設置為8，樣品之數據記錄設置為30 000，收斂因子設置為15，分佈類型設置為體積及微粒非晶型二氧化矽之折射率(R)設置為1.50-0.01i (對於作為分散介質之FD水，設置為1.33)及折射率(B)設置為1.50-0.1i (對於作為分散介質之FD水，設置為1.33)。磷酸鹽添加劑之折射率(R)及(B)之設置(二者相同)記錄於表1a中。雷射散射測量係在室溫(20℃至25℃)下進行。
LA-960之測量室係四分之三滿地填充完全去礦物質水(FD水) (最大填充水平)。然後啟動具有指定設置之攪拌器，打開循環，且對水進行脫氣。此後，利用指定參數進行空白測量。
然後，在超音波處理之後，立即使用拋棄式移液器自如上所述製得的樣品居中取出0.5至3.0 ml體積。然後將移液器之全部內容物引入至測量室中，使得紅色雷射之透射率在80%與90%之間及藍色雷射之透射率在70%與90%之間。然後開始測量。基於指定參數自動評估該等測量。
對於微粒非晶型二氧化矽(A-1)「RW-Füller Q1 Plus」，以上所述的方法(超音波處理持續時間對應於以上所示的最佳值)得到0.84 µm之中值(d50 )粒度分佈。對於磷酸鹽添加劑，藉助於以上所述的方法測定的粒度分佈之中值(d50 ) (在每種情況下，超音波處理持續時間對應於表1a中指定的最佳值)報告於表1a中。 2.2撓曲強度之測定
為測定撓曲強度，將所製得的測試棒插入至配備有3點彎曲裝置之Georg-Fischer強度測試儀器(來自Multiserw)中，且對導致測試棒斷裂的力進行測量。自成型工具取出後15秒(熱強度)或1小時(冷強度)測量撓曲強度。所獲得的測量值在後文中報告為3次測量之中值，四捨五入為可10整除的整數。 2.3模芯重量之測定
模芯重量係使用標準市售實驗室天平來測定，且報告為9次測量之中值。 2.4澆鑄品質之評估
為評估成型材料混合物之組成對澆鑄件表面之影響及對澆鑄件上之砂黏著量之影響，進行自鋁合金之澆鑄實驗。對於此等實驗，每種成型材料混合物(成型材料混合物A、B、C、D、E及F；參見上表1)一個模芯(因此總共6個模芯)係以某種方式安裝在砂之外部模具中，使得在每種情況下在澆鑄操作期間模芯之四個長邊中之三個長邊與熔體接觸。依此方式製備三個砂模具，其中成型材料混合物A、B、C、D、E及F之模芯係位於每個模具中的不同位置，且在約745℃之澆鑄溫度下利用鋁合金(EN AC-43000)進行澆鑄。熔體在砂模具中冷卻之後，將澆鑄件自砂模具拆開，藉由錘擊取出模芯，且利用壓縮空氣槍吹掃與模芯接觸之澆鑄表面。
為進行澆鑄品質之相對比較，按照1至6之砂黏著(1為最佳品質，亦即極少砂黏著，及6為最低品質，亦即大量砂黏著)評估與模芯接觸之澆鑄件表面，且形成所有三個模具之總和。由2個人(1)及(2)獨立地進行評估，於此後，形成總和之平均值。另外，具體而言，與利用混合物A (不含添加劑)之模芯製造的澆鑄件相比，評估砂黏著量。 3.實驗結果 3.1模芯重量及撓曲強度
所確定的模芯重量及撓曲強度可自表2得到。
充當參考的為混合物A (不含添加劑)。結果顯示，藉由添加用於本發明中之添加劑((A-2)亦及非本發明添加劑ß-磷酸三鈣(混合物E)及Alodur ZK SF (鋯剛玉生產之副產物，呈粉塵形式，來自Treibacher Schleifmittel，混合物F)二者，模芯重量均略有下降。對於實際使用重要的熱強度不受影響(±10 N/cm2 之波動係在測量準確度之界限內)。僅冷強度降低約100 N/cm2 。然而，所達成之冷強度係毫不猶豫地足夠用於在大量製造中使用模芯。 表2：模芯重量及撓曲強度
混合物 添加劑 模芯重量[g] 熱強度[N/cm²] 冷強度[N/cm²] 備註
A - 152.5 190 560 非本發明
B Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim產品編號C23-02) 151.2 190 450 本發明
C Ca5 (PO4 )3 OH (A-2) (Budenheim產品編號C13-08) 151.7 180 440
D Ca5 (PO4 )3 OH (A-2)  (Budenheim產品編號C13-09) 151.6 200 430
E ß-磷酸三鈣Ca3 (PO4 )2 (Budenheim產品編號C13-13) 149.3 180 480 非本發明
F Alodur ZK SF 151.7 200 540
3.2澆鑄品質
與利用混合物A (不含添加劑)之模芯製造的澆鑄件相比，澆鑄件表面及砂黏著量之評估可自表3得到。
充當參考的為利用混合物A (不含添加劑)之模芯製造的澆鑄件。此等模芯具有大量砂黏著。
與所有非本發明混合物之模芯相比，尤其相對於由參考混合物A製得的其等模芯而言，利用本發明成型材料混合物之模芯，達成砂黏著之明顯降低。
實際上，令人驚訝地，與由非本發明成型材料混合物F (其包含添加劑Alodur ZK SF (鋯剛玉生產之副產物，呈粉塵形式，來自Treibacher Schleifmittel)，根據DE 10 2012 113 073 A1，其在灰口鑄鐵之情況下可改良澆鑄件表面品質)製成的模芯相比，利用本發明成型材料混合物B、C及D之模芯，達成實質上更佳的結果。
利用出於比較目的而測試的添加劑ß-磷酸三鈣(混合物E)，相對於無添加劑參考混合物A而言，未達成顯著改良。 表3：澆鑄實驗之評估
混合物 添加劑 砂黏著之評估 備註
評估(1) 評估(2) (1)及(2)之平均值
A    18.0 16.0 17.0 非本發明
B Ca5 (PO4 )3 OH (Budenheim產品編號C23-02) 6.0 7.0 6.5 本發明   
C Ca5 (PO4 )3 OH (Budenheim產品編號C13-08) 8.0 6.0 7.0
D Ca5 (PO4 )3 OH (Budenheim產品編號C13-09) 4.0 5.0 4.5
E Ca3 (PO4 )2 (Budenheim產品編號C13-13) 15.0 17.0 16.0 非本發明
F Alodur ZK SF 12.0 12.0 12.0

Claims (15)

  1. 一種多組分黏合劑系統，其包含 (A)     添加劑混合物，其包含 (A-1)   微粒非晶型二氧化矽， (A-2)   鹽M5 (PO4 )3 OH，其中M為鹼土金屬， 該添加劑混合物係固體混合物或懸浮液， (B)     包含水玻璃之溶液或分散液 作為空間上彼此分開的組分。
  2. 如請求項1之多組分黏合劑系統，其中 該鹽(A-2)係Ca5 (PO4 )3 OH 及/或 該微粒非晶型二氧化矽(A-1)係選自 微粒合成非晶型二氧化矽，其包含作為次要成分之至少碳，基於該微粒合成非晶型二氧化矽及次要成分之總質量計，該二氧化矽之分率為90%或更大，較佳可藉由在電弧爐中還原石英產生； 微粒合成非晶型二氧化矽，其包含作為次要成分之鋯氧化物，較佳可藉由ZrSiO4 之熱分解產生； 可藉由使用含氧氣體氧化金屬矽產生的微粒合成非晶型二氧化矽； 可藉由淬滅二氧化矽熔體產生的微粒合成非晶型二氧化矽； 發煙氧化矽，較佳可藉由四氯化矽之熱解產生； 及其混合物。
  3. 如請求項1或2之多組分黏合劑系統，其中，在該添加劑混合物(A)中， 該微粒非晶型二氧化矽(A-1)之質量與鹽(A-2)之質量之比係在1:3至40:1之範圍內。
  4. 如請求項1至3中任一項之多組分黏合劑系統， 其中該組分(B)中之水玻璃包含選自由鋰、鈉及鉀組成之群之一或多種鹼金屬M之陽離子，較佳係選自由鈉及鉀組成之群之一種或兩種鹼金屬之陽離子， 及/或 其中基於組分(B)之總質量計，組分(B)具有在20%至60%範圍內之鹼金屬矽酸鹽含量， 及/或 其中該水玻璃之莫耳SiO2 /M2 O模量較佳係在1.6至4.0之範圍內，M2 O表示鹼金屬M之氧化物之總量。
  5. 一種成型材料混合物，其包含 (C)     模具基底材料 亦及如請求項1至4中任一項所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)及(B)， 其中該成型材料混合物包含濃度為基於該模具基底材料之總質量計0.01%至5%之鹽(A-2)。
  6. 如請求項5之成型材料混合物，其中該成型材料混合物包含： 濃度為0.05%至3.0%之微粒非晶型二氧化矽(A-1)， 濃度為0.01%至5%之Ca5 (PO4 )3 OH， 濃度為0.2%至3%之水玻璃， 在每種情況下均基於該模具基底材料之總質量計。
  7. 一種用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品的方法，其中該製品係藉由將模具基底材料(C)與如請求項1至4中任一項中所定義之多組分黏合劑系統之該等組分(A)及(B)組合且使該黏合劑熱固化而形成。
  8. 如請求項7之方法，該方法包括以下步驟： 製造如請求項5及6中任一項中所定義之成型材料混合物， 成形該成型材料混合物，較佳藉助於成型工具， 熱固化該成形的成型材料混合物中之黏合劑系統。
  9. 如請求項7及8中任一項之方法，其中該熱固化係於在100℃至300℃，更佳100℃至250℃之範圍內之溫度下進行。
  10. 如請求項7之方法，其中該製品係透過逐層堆積來形成。
  11. 一種選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品， 其可藉由如請求項7至10中任一項中所定義之方法製造 及/或 其包含藉由如請求項1至4中任一項中所定義之黏合劑之固化產物所黏合的模具基底材料(C)及濃度為基於該模具基底材料之總質量計0.01%至5%之鹽(A-2)。
  12. 如請求項11之製品，其中該製品包含濃度為基於該模具基底材料之總質量計0.01%至5%之Ca5 (PO4 )3 OH。
  13. 一種如請求項11或12之製品於金屬澆鑄，較佳於輕金屬澆鑄，更佳於鋁澆鑄之用途。
  14. 一種如請求項1至3中任一項中所定義之添加劑混合物(A)作為如請求項1至4中任一項中所定義之多組分黏合劑系統之組分或如請求項5及6中任一項中所定義之成型材料混合物之組分之用途，其用於製造選自由鑄造模具及鑄造模芯組成之群之製品。
  15. 一種(A-2)鹽M5 (PO4 )3 OH之用途，其中M為鹼土金屬， 其用於製造如請求項1至4中任一項中所定義之多組分黏合劑系統之組分(A)。
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