WO2025008027A1 - Building material mixtures containing one or more alkaline-earth metal compounds and method for the production of molds and cores - Google Patents

Building material mixtures containing one or more alkaline-earth metal compounds and method for the production of molds and cores Download PDF

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WO2025008027A1
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alkaline earth
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Sebastian CHAMBERLAIN
Martin Oberleiter
Ronja Müller
Dennis VORRATH
Martin JONEK
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Ask Chemicals Gmbh
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5463Particle size distributions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Definitions

  • the building material mixture, building material mixture or building material is introduced into a mold or mold tool to produce the casting mold, these are also called mold material mixture, mold base material mixture or mold base material.
  • the term building material mixture, building base material mixture or building base material was chosen because the structure or the casting mold for metal casting can also be produced directly using 3D printing.
  • the term building material mixture includes the term molding material mixture
  • the term building base material mixture includes the term molding base material mixture
  • the term building base material includes the term molding base material.
  • Casting molds must meet various requirements. During the casting process itself, they must first have sufficient strength and temperature resistance to be able to hold the liquid metal in the cavity formed by one or more casting (partial) molds.
  • the 3-dimensional (3D) printing processes result in new requirements for binders that hold the mold together when the binder or a binder component is to be applied through the nozzles of a print head.
  • the binders must not only lead to a sufficient level of strength and good disintegration properties after metal casting, as well as sufficient thermal and storage stability, but must also be "printable", i.e. on the one hand, the nozzles of the print head must not become clogged by the binder, and on the other hand, the binder should not be able to flow directly out of the print head, but rather form individual droplets.
  • both process variants require that as few emissions as possible, e.g.
  • inorganic binders in the form of CO2 or hydrocarbons, are generated during the manufacture of the casting molds and during the casting and cooling processes in order to protect the environment and limit the odor nuisance caused by hydrocarbons, mainly aromatic hydrocarbons.
  • hydrocarbons mainly aromatic hydrocarbons.
  • inorganic binders have been developed, the use of which means that emissions of CO2 and hydrocarbons can be avoided or at least significantly minimized during the manufacture of metal molds.
  • the use of inorganic binders is often associated with other disadvantages.
  • DE102013111626 A1 discloses the use of oxidic boron compounds to improve the strength of the molded core both after production and during longer storage and the core disintegration properties after casting. Problems of the state of the art and task
  • the building material mixture according to the invention (mixture as building material mixture) comprises:
  • alkaline earth metal compound based on the refractory building material, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group:
  • Calcium chloride calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof;
  • alkaline earth metal compound selected from the group:
  • alkaline earth metal compound selected from the group: calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof; and
  • the kit may comprise the refractory building material as a further separate component. If a substance is contained in one component of the kit, the substance is preferably not additionally contained in another component of the same kit.
  • Common and well-known materials can be used as refractory building materials for the production of casting molds.
  • suitable materials include quartz, zircon or chrome ore sand, olivine, vermiculite, bauxite, fireclay and artificial building materials and mixtures thereof, and in particular mixtures that contain more than 50% by weight of quartz sand based on the refractory building material. It is not necessary to use only new sand. In order to conserve resources and avoid landfill costs, it is actually advantageous to use as much regenerated old sand as possible, such as that obtained from used casting molds by recycling.
  • a refractory building material is understood to mean substances that have a high melting point.
  • the melting point of the refractory building material is preferably greater than 600°C, preferably greater than 900°C, particularly preferably greater than 1200°C and especially preferably greater than 1500°C, which means that the components of the refractory building material each have a melting point of greater than 600°C.
  • the refractory building material makes up at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight, of the building material mixture.
  • regenerates that are obtained by washing and then drying crushed used casting molds are also suitable.
  • the regenerates can make up at least about 70% by weight of the refractory building material, preferably at least about 80% by weight and particularly preferably greater than 90% by weight.
  • the average particle size of the refractory building materials is generally between 100 and 600 pm, preferably between 120 and 550 pm and particularly preferably between 150 and 500 pm. Particularly preferred are particle geometries with the largest length to the smallest length (at right angles to each other and in all spatial directions) of 1:1 to 1:5 or 1:1 to 1:3, ie those that are not fibrous, for example.
  • the particle size of the refractory building materials is less than or equal to 600 pm, preferably less than or equal to 500 pm, determined by sieving in accordance with DIN 66165 Part 2.
  • the refractory building material used preferably has a free-flowing state, in particular in order to be able to process the building material mixture according to the invention in conventional core shooting machines.
  • the water glass contains dissolved alkali silicates and can be produced by dissolving lithium, sodium and/or potassium silicates in water.
  • the building material mixture according to the invention contains a proportion of amorphous silicon dioxide in order to increase the strength level of the casting molds or structures produced with such building material mixtures.
  • amorphous silicon dioxide in order to increase the strength level of the casting molds or structures produced with such building material mixtures.
  • Increasing the strength of the casting molds, in particular increasing the hot strength, can be advantageous in the automated production process.
  • Synthetically produced amorphous silicon dioxide is particularly preferred.
  • synthetic amorphous silicon dioxide is understood to mean only precipitated silica (CAS No. 112926-00-8) and flame-hydrolytically produced SiO2 (pyrogenic silica, fumed silica, CAS No. 112945-52-5), while the product resulting from ferrosilicon or silicon production is referred to simply as amorphous silicon dioxide (silica fume, microsilica, CAS No. 69012-64-12).
  • amorphous silicon dioxide sica fume, microsilica, CAS No. 69012-64-12.
  • the product resulting from ferrosilicon or silicon production is also understood to be amorphous SiO2.
  • Precipitated silicas and pyrogenic silicon dioxide i.e. silicon dioxide produced by flame hydrolysis or in an electric arc
  • Amorphous silicon dioxide produced by thermal decomposition of ZrSiO4 (described in DE 102012020509 A1) and SiO2 produced by oxidation of metallic Si using an oxygen-containing gas are particularly preferred.
  • quartz glass powder mainly amorphous silicon dioxide which has been produced by melting and rapidly cooling crystalline quartz so that the particles are spherical and not splintery (described in DE 102012020511 A1).
  • the average primary particle size of the particulate amorphous silicon dioxide can be between 0.05 pm and 10 pm, in particular between 0.1 pm and 5 pm, particularly preferably between 0.1 pm and 2 pm.
  • the primary particle size can be determined using dynamic light scattering (e.g. Horiba LA 950) and checked using scanning electron microscope images (SEM images with e.g. Nova NanoSEM 230 from FEI). Furthermore, the SEM images made it possible to make details of the primary particle shape visible down to the order of 0.01 pm.
  • the silicon dioxide samples were dispersed in distilled water for the SEM measurements and then applied to an aluminum holder covered with copper tape before the water was evaporated.
  • the purity of the amorphous SiO2 can vary greatly. Types with a silicon dioxide content of at least 85% by weight have proven to be suitable, preferably at least 90% by weight and particularly preferably at least 95% by weight. Depending on the application and the desired level of strength, between 0.1% by weight and 2% by weight of the particulate amorphous SiO2 are used, preferably between 0.1% by weight and 1.8% by weight, particularly preferably between 0.2% by weight and 1.0% by weight, in each case based on the building material.
  • the ratio of binder to amorphous silicon dioxide can be varied within wide limits. This offers the advantage of greatly improving the initial strength of the cores, ie the strength immediately after removal from the tool, without significantly affecting the final strength. This is of great interest, especially in light metal casting.
  • high initial strengths are desired in order to be able to transport the cores easily after their production or to assemble them into complete core packages; on the other hand, the final strengths should not be too high in order to avoid difficulties with core disintegration after casting, ie the building material should be able to be easily removed from the cavities of the casting mold after casting.
  • the amorphous silicon dioxide is preferably added to the refractory material before the addition of the binder.
  • the barium sulfate can be synthetically produced or natural barium sulfate, ie added in the form of minerals that contain barium sulfate, such as barite or barite. This and other features of the suitable barium sulfate and the building material mixture produced with it are described in more detail in DE 102012104934 A1 and the disclosure content is therefore also made part of the disclosure of the present property right by reference.
  • the barium sulfate is preferably added in an amount of 0.02 to 5.0 wt.%, particularly preferably 0.05 to 3.0 wt.%, especially preferably 0.1 to 2.0 wt.% or 0.3 to 0.99 wt.%, in each case based on the entire building material mixture.
  • Such additives can be used to obtain castings, particularly made of iron or steel, with a very high surface quality after metal casting, so that only minimal or even no post-processing of the surface of the casting is required after the mold has been removed.
  • the building material mixture according to the invention can comprise a phosphorus-containing compound.
  • This additive is preferred for very thin-walled sections of a casting mold.
  • These are preferably inorganic phosphorus compounds in which the phosphorus is preferably present in the oxidation state +5.
  • the phosphorus-containing compound is preferably in the form of a phosphate or phosphorus oxide.
  • the phosphate can be in the form of an alkali metal phosphate or an alkaline earth metal phosphate, with alkali metal phosphates and in particular the sodium salts being particularly preferred.
  • Orthophosphates, polyphosphates, pyrophosphates or metaphosphates can be used as phosphates.
  • the phosphates can be produced, for example, by neutralizing the corresponding acids with a corresponding base, for example an alkali metal base such as NaOH, or possibly also an alkaline earth metal base, whereby not all of the negative charges of the phosphate necessarily have to be saturated by metal ions.
  • metal phosphates and metal hydrogen phosphates as well as metal dihydrogen phosphates can be used, such as NasPO4, Na2HPO4 and NaH2PO4.
  • Anhydrous phosphates and hydrates of the phosphates can also be used.
  • the phosphates can be incorporated into the building material mixture in both crystalline and amorphous form.
  • Polyphosphates are understood to be linear phosphates that contain more than one phosphorus atom, with the phosphorus atoms being connected to one another via oxygen bridges.
  • the preferred proportion of the phosphorus-containing compound, based on the refractory building material, is between 0.05 and 1.0 wt.%.
  • the proportion of the phosphorus-containing compound is preferably between 0.1 and 0.5 wt.%.
  • the phosphorus-containing, inorganic compound preferably contains between 40 and 90 wt.%, particularly preferably between 50 and 80 wt.% phosphorus, calculated as P2O5.
  • the phosphorus-containing compound can be added to the building material mixture in solid or dissolved form.
  • the phosphorus-containing compound is preferably added to the building material mixture as a solid.
  • the building material mixture according to the invention contains a proportion of platelet-shaped lubricants, in particular graphite or M0S2.
  • the amount of the added platelet-shaped lubricant, in particular graphite is preferably 0.05 to 1% by weight, particularly preferably 0.05 to 0.5% by weight, based on the building material.
  • the graphite preferably has a particle size of less than or equal to 300 pm, preferably less than or equal to 200 pm, particularly preferably less than or equal to 100 pm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2.
  • surface-active substances in particular surfactants
  • Anionic surfactants are preferably used for the building material mixture according to the invention.
  • Surfactants with sulfuric acid or sulfonic acid groups, such as C6 to C18 alkyl sulfates and/or C6 to C18 alkyl sulfonates, are particularly mentioned here.
  • the building material mixture according to the invention represents an intensive mixture of at least the components mentioned.
  • the particles of the refractory building material are preferably coated with a layer of the binding agent.
  • a layer of the binding agent By evaporating the water present in the binding agent (approx. 40-70% by weight, based on the weight of the binding agent), a firm bond between the particles of the refractory building material can be achieved.
  • the invention further relates to a method for producing casting molds for metal processing, wherein the building material mixture according to the invention is used.
  • the method according to the invention comprises the steps:
  • component (C1) particulate amorphous silicon dioxide
  • component (C1) particulate amorphous silicon dioxide
  • all other solid additives mentioned above excluding the building materials, and in particular the platelet-shaped graphite and optionally a phosphate, optionally barium sulfate and/or optionally other components as described.
  • the amorphous silicon dioxide, the platelet-shaped graphite and, if necessary, the powdered alkaline earth metal compound were added while stirring continued. The mixture was then stirred for another minute.
  • indices in Table 1 have the following meaning: a) alkali water glass with a molar modulus SiO2:M2O of approx. 2.2; based on the total water glass. Solids content of approx. 35%, remainder water b) amorphous silicon dioxide (Microsilica POS BW 90 LD supplier Possehl Erzachir) c) platelet-shaped graphite (85% C, supplier Luh) d) calcium oxide (Magnesia 7258, supplier MAGNESIA) e) calcium oxide (Nekafin 0, supplier KFN)
  • Example 1.01 contains only the building material, amorphous silicon dioxide (according to EP 1802409 B1 and DE 102012020509 A1), platelet-shaped graphite and an alkali water glass. The results serve as a reference in the following series of tests. The strength level before and after the processing time is comparable and the strength delta is correspondingly low.
  • the bending rods were then positioned on a holder at the outermost edges in a muffle furnace and loaded with a weight (407 g) in the center of the core.
  • This setup results in a three-point load at a temperature of 650°C (approximately the casting temperature for aluminum) for a total of 2 minutes. After a cooling phase of 2 minutes, the deformation is measured using a caliper.

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Abstract

The invention relates to building material mixtures comprising a primary building material, water glass, amorphous silicon dioxide and one or more alkaline-earth metal compounds, and to the production of molds and cores, in particular for metal casting.

Description

Baustoffmischungen enthaltend ein oder mehrere Erdalkalimetallverbindungen und Verfahren zur Herstellung von Formen und Kernen Building material mixtures containing one or more alkaline earth metal compounds and processes for the production of molds and cores

Die Erfindung betrifft Baustoffmischungen unter anderem für die Gießereiindustrie umfassend eine oder mehrere Erdalkalimetallverbindungen in Kombination mit feuerfesten Baugrundstoffen, amorphem Siliziumdioxid und Wasserglas, insbesondere zur Herstellung von Gussstücken aus Aluminium. Weiterhin ist eine Baugrundstoffmischung umfassend obige Bestandteile, ausgenommen das wasserglasbasierte Bindemittel, sowie ein Kit umfassend separat voneinander eine flüssige Komponente mit dem wasserglasbasierten Bindemittel und eine feste Komponente umfassend zumindest das amorphe Siliziumdioxid Gegenstand der Erfindung, wobei die Erdalkalimetallverbindung Teil der flüssigen oder der festen Komponente ist. The invention relates to building material mixtures for the foundry industry, among others, comprising one or more alkaline earth metal compounds in combination with refractory building materials, amorphous silicon dioxide and water glass, in particular for producing cast pieces made of aluminum. Furthermore, a building material mixture comprising the above components, excluding the water glass-based binder, and a kit comprising separately a liquid component with the water glass-based binder and a solid component comprising at least the amorphous silicon dioxide are the subject of the invention, wherein the alkaline earth metal compound is part of the liquid or the solid component.

Stand der Technik State of the art

Gießformen setzen sich im Wesentlichen aus Kernen und Formen zusammen, welche die Negativformen des herzustellenden Gussstücks darstellen. Diese Kerne und Formen bestehen aus einem feuerfesten Material, beispielsweise Quarzsand, und einem geeigneten Bindemittel, das der Gießform nach der Entnahme aus dem Formwerkzeug eine ausreichende mechanische Festigkeit verleiht. Zur Vereinfachung werden nachfolgend Kerne und Formen einzeln und gemeinsam als Gießform oder Gießformen bezeichnet. Die aus dem Baugrundstoff und Bindemittel bestehende Baustoffmischung liegt bevorzugt in einer fließfähigen Form vor, so dass sie in eine geeignete Hohlform eingefüllt und dort verdichtet werden kann. Durch das Bindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Baugrundstoffs erzeugt, so dass die Gießform die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Soweit die Baustoffmischung, Baugrundstoffmischung bzw. der Baugrundstoff in eine Form bzw. ein Formwerkzeug zur Herstellung der Gießform eingebracht wird, werden diese auch Formstoffmischung, Formgrundstoffmischung oder Formgrundstoff genannt. Vorliegend wurde der Begriff Baustoffmischung, Baugrundstoffmischung bzw. der Baugrundstoff gewählt, weil im 3D-Druck der Baukörper bzw. die Gießform für den Metallguss auch unmittelbar hergestellt werden kann. Insofern umfasst der Begriff Baustoffmischung den Begriff Formstoffmischung, der Begriff Baugrundstoffmischung den Begriff Formgrundstoffmischung und der Begriff Baugrundstoff den Begriff Formgrundstoff. Gießformen müssen verschiedene Anforderungen erfüllen. Beim Gießvorgang selbst 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 muss sich nun unter dem Einfluss der vom Metall abgegebenen Hitze in der Weise zersetzen, dass es seine mechanische Festigkeit verliert, also der Zusammenhalt zwischen einzelnen Partikeln des feuerfesten Materials aufgehoben wird. Im Idealfall zerfällt die Gießform wieder zu einem feinen Sand, der sich mühelos vom Gussstück entfernen lässt. Casting molds are essentially made up of cores and molds, which represent the negative molds of the casting to be produced. These cores and molds consist of a refractory material, for example quartz sand, and a suitable binding agent, which gives the casting mold sufficient mechanical strength after it has been removed from the mold. For the sake of simplicity, cores and molds are referred to individually and collectively as casting mold or casting molds below. The building material mixture consisting of the building material and binding agent is preferably in a flowable form so that it can be filled into a suitable hollow mold and compacted there. The binding agent creates a firm bond between the particles of the building material so that the casting mold has the necessary mechanical stability. If the building material mixture, building material mixture or building material is introduced into a mold or mold tool to produce the casting mold, these are also called mold material mixture, mold base material mixture or mold base material. In this case, the term building material mixture, building base material mixture or building base material was chosen because the structure or the casting mold for metal casting can also be produced directly using 3D printing. In this respect, the term building material mixture includes the term molding material mixture, the term building base material mixture includes the term molding base material mixture and the term building base material includes the term molding base material. Casting molds must meet various requirements. During the casting process itself, they must first have sufficient strength and temperature resistance to be able to hold the liquid metal in the cavity formed by one or more casting (partial) molds. After the solidification process has begun, the mechanical stability of the casting is ensured by a solidified metal layer that forms along the walls of the casting mold. The material of the casting mold must now decompose 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 eliminated. Ideally, the casting mold disintegrates again into fine sand, which can be easily removed from the casting.

Unter der Bezeichnung „Rapid Prototyping“ sind verschiedene Methoden zur Herstellung dreidimensionaler Körper (Baukörper) durch schichtweisen Aufbau bekannt. Ein Vorteil dieser Verfahren ist die Möglichkeit, auch komplexe, aus einem Stück bestehende Körper mit Hinterschneidungen und Hohlräumen herzustellen. Mit konventionellen Methoden müssten diese Körper aus mehreren, einzeln gefertigten Teilen zusammengefügt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass 3D-Drucker in der Lage sind, die Körper ohne Formwerkzeuge direkt aus den CAD-Daten herzustellen. Various methods for producing three-dimensional bodies (structures) by building them up layer by layer are known under the term "rapid prototyping". One advantage of these processes is the ability to produce complex, one-piece bodies with undercuts and cavities. With conventional methods, these bodies would have to be assembled from several individually manufactured parts. Another advantage is that 3D printers are able to produce the bodies directly from the CAD data without the need for molds.

Es ergeben sich durch die 3-dimensionalen (3D) Druckverfahren neue Anforderungen an Bindemittel, die die Gießform Zusammenhalten, wenn das Bindemittel oder eine Bindemittel-Komponente durch die Düsen eines Druckkopfes appliziert werden soll. Dann müssen die Bindemittel nicht nur zu einem ausreichenden Festigkeitsniveau und zu guten Zerfallseigenschaften nach dem Metallguss führen sowie eine ausreichende Thermo- und Lagerstabilität aufweisen, sondern nun auch „verdruckbar“ sein, d.h. die Düsen des Druckkopfes dürfen sich einerseits nicht durch das Bindemittel festsetzen, andererseits sollte das Bindemittel auch nicht direkt aus dem Druckkopf herausfließen können, sondern einzelne Tröpfchen bilden. Darüber hinaus ist für beide Verfahrensvarianten gefordert, dass während der Herstellung der Gießformen sowie während der Herstellung des Gießens und Abkühlens möglichst wenig Emissionen, z.B. in Form von CO2 oder Kohlenwasserstoffen entstehen, um die Umwelt zu schonen und die Geruchsbelästigung der Umgebung durch Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich durch aromatische Kohlenwasserstoffe, einzuschränken. Um diesen Anforderungen zu genügen, wurden anorganische Bindemittel entwickelt, deren Verwendung dazu führt, dass Emissionen von CO2 und Kohlenwasserstoffen bei der Herstellung von Metallformen vermieden oder zumindest deutlich minimiert werden können. Allerdings ist die Verwendung von anorganischen Bindemitteln häufig mit anderen Nachteilen verbunden. The 3-dimensional (3D) printing processes result in new requirements for binders that hold the mold together when the binder or a binder component is to be applied through the nozzles of a print head. The binders must not only lead to a sufficient level of strength and good disintegration properties after metal casting, as well as sufficient thermal and storage stability, but must also be "printable", i.e. on the one hand, the nozzles of the print head must not become clogged by the binder, and on the other hand, the binder should not be able to flow directly out of the print head, but rather form individual droplets. In addition, both process variants require that as few emissions as possible, e.g. in the form of CO2 or hydrocarbons, are generated during the manufacture of the casting molds and during the casting and cooling processes in order to protect the environment and limit the odor nuisance caused by hydrocarbons, mainly aromatic hydrocarbons. In order to meet these requirements, inorganic binders have been developed, the use of which means that emissions of CO2 and hydrocarbons can be avoided or at least significantly minimized during the manufacture of metal molds. However, the use of inorganic binders is often associated with other disadvantages.

Anorganische Bindemittel haben im Vergleich zu organischen Bindemitteln beispielsweise den Nachteil, dass die daraus hergestellten Gießformen relativ geringe Festigkeiten aufweisen. Dies tritt besonders deutlich unmittelbar nach der Entnahme der Gießform aus dem Werkzeug zutage. Gute Festigkeiten zu diesem Zeitpunkt sind aber besonders wichtig für die Produktion komplizierter und/oder dünnwandiger Formteile und deren sichere Handhabung. Auch die Beständigkeit gegen Luftfeuchte ist gegenüber organischen Bindemitteln deutlich reduziert. In comparison to organic binders, inorganic binders have the disadvantage that the molds made from them have relatively low strengths. This is particularly evident immediately after the mold is removed from the tool. However, good strengths at this point are particularly important for the production of complicated and/or thin-walled molded parts and their safe handling. Resistance to humidity is also significantly reduced compared to organic binders.

EP 1802409 B1 offenbart, dass sich höhere Sofortfestigkeiten und höhere Beständigkeit gegen Luftfeuchte durch die Verwendung eines feuerfesten Baugrundstoffs, eines auf Wasserglas basierten Bindemittels sowie Zusätzen von partikulärem amorphem Siliziumdioxid realisieren lassen. Durch diesen Zusatz lässt sich eine sichere Handhabung auch komplizierter Gießformen gewährleisten, weil die Zugabe von partikulärem amorphem Siliziumdioxid hohe Heißfestigkeiten bewerkstelligt. EP 1802409 B1 discloses that higher immediate strengths and higher resistance to humidity can be achieved by using a fireproof building material, a water glass-based binder and additives of particulate amorphous silicon dioxide. This additive ensures safe handling of even complicated casting molds because the addition of particulate amorphous silicon dioxide achieves high hot strengths.

DE102013111626 A1 offenbart den Einsatz von oxidischen Bor-Verbindungen zur Verbesserung der Festigkeit des geformten Kerns sowohl nach der Herstellung als auch bei längerer Lagerung und der Kernzerfallseigenschaften nach dem Abguss. Probleme des Standes der Technik und Aufgabenstellung DE102013111626 A1 discloses the use of oxidic boron compounds to improve the strength of the molded core both after production and during longer storage and the core disintegration properties after casting. Problems of the state of the art and task

Die bisher bekannten anorganischen Bindemittel für Gießereizwecke weisen noch Raum für Verbesserungen auf. Vor allem ist es wünschenswert, die bekannten anorganischen Bindemittel hinsichtlich der Festigkeit zu verbessern:The inorganic binders known to date for foundry purposes still have room for improvement. Above all, it is desirable to improve the strength of the known inorganic binders:

(a) insbesondere hinsichtlich der Heißfestigkeit - auch als Sofortfestigkeit bezeichnet - und der Festigkeit nach Lagerung im Kontakt mit Luftfeuchtigkeit und (a) in particular with regard to hot strength - also referred to as immediate strength - and strength after storage in contact with atmospheric moisture and

(b) zu einer verbesserten Thermostabilität führt, sodass die hergestellten Kerne auch während des Abgusses und der hohen thermischen Belastung formstabil bleiben. Insbesondere bei filigranen Kernen ist eine erhöhte Thermostabilität essenziell. (b) leads to improved thermal stability, so that the cores produced remain dimensionally stable even during casting and high thermal stress. Increased thermal stability is essential, especially for filigree cores.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Baustoffmischung, insbesondere zur Herstellung der Baukörper oder Gießformen für die Metallverarbeitung, zur Verfügung zu stellen, die ein Festigkeitsniveau erreicht, welches im automatisierten Fertigungsprozess, umfassend die Herstellung der Gießformen, deren Handhabung ggf. Zwischenlagerung bis hin zum Entfernen der verbrauchten Gießformkomponenten nach dem Abguss notwendig ist. The invention was therefore based on the object of providing a building material mixture, in particular for the production of building bodies or casting molds for metal processing, which achieves a level of strength which is necessary in the automated production process, comprising the production of the casting molds, their handling and, if necessary, intermediate storage up to the removal of the used casting mold components after casting.

Ferner soll die Herstellung von Baukörpern oder Gießformen mit komplexer Geometrie ermöglicht werden, die beispielsweise auch dünnwandige Abschnitte umfassen können. Auch soll die Gießform eine hohe Lagerstabilität aufweisen und auch bei höherer Temperatur und Luftfeuchtigkeit stabil bleiben. Furthermore, the production of structures or casting molds with complex geometries should be possible, which can also include thin-walled sections, for example. The casting mold should also have a high level of storage stability and remain stable even at higher temperatures and humidity.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention

Obige Aufgaben werden durch die Baugrundstoffmischung, die Baustoffmischung und das Mehrkomponenten-System in Form eines Kits bzw. das Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und nachfolgend beschrieben. Überraschend wurde gefunden, dass durch den Zusatz von bestimmten Erdalkalimetallverbindungen zur Baustoffmischung, insbesondere zum Bindemittel oder zur Baugrundstoffmischung, Gießformen auf der Basis anorganischer Bindemittel hergestellt werden können, die eine hohe Festigkeit sowohl unmittelbar nach der Herstellung als auch bei längerer Lagerung aufweisen. Hierbei reichen bereits sehr geringe Zugabemengen aus. The above objects are achieved by the building material mixture, the building material mixture and the multi-component system in the form of a kit or the method with the features of the independent patent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent patent claims and are described below. Surprisingly, it was found that by adding certain alkaline earth metal compounds to the building material mixture, in particular to the binder or the building material mixture, casting molds can be produced on the basis of inorganic binders that have a high level of strength both immediately after production and during longer storage. Very small amounts are sufficient in this case.

Die Erdalkalimetallverbindung ist ausgewählt aus der Gruppe: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen. Die zuvor genannten Erdalkalimetallverbindungen schließen jeweils auch deren Hydrate ein. Nachfolgend werden diese Verbindungen einzeln und gemeinsam als Erdalkalimetallverbindung bezeichnet. The alkaline earth metal compound is selected from the group: calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof. The alkaline earth metal compounds mentioned above also include their hydrates. These compounds are referred to individually and collectively as alkaline earth metal compounds below.

Weiterhin wurde bedingt durch die Erdalkalimetallverbindung in den Gießformen, insbesondere in den Kernen, eine Verbesserung der Deformationsstabilität (z.B. während des Metallgusses) insbesondere bei einer Belastungstemperatur von 650°C festgestellt. Furthermore, due to the alkaline earth metal compound in the casting molds, especially in the cores, an improvement in the deformation stability (e.g. during metal casting) was observed, especially at a loading temperature of 650°C.

Die erfindungsgemäßen Mischungen umfassen als Baugrundstoffmischung mindestens: The mixtures according to the invention comprise as a building material mixture at least:

(A) einen feuerfesten Baugrundstoff; sowie (A) a refractory building material; and

(C) ein Feststoffadditiv bzw. ein Feststoffadditivpaket umfassend mindestens partikuläres amorphes Siliziumdioxid, und in der damit hergestellten Baustoffmischung auch das Bindemittel (B) umfassend Wasserglas, wobei die Erdalkalimetallverbindung Teil des Feststoffadditives oder des Bindemittels ist. (C) a solid additive or a solid additive package comprising at least particulate amorphous silicon dioxide, and in the building material mixture produced therewith also the binder (B) comprising water glass, wherein the alkaline earth metal compound is part of the solid additive or the binder.

Die erfindungsgemäße Baugrundstoffmischung (Mischung als Baugrundstoffmischung) umfasst: The building material mixture according to the invention (mixture as building material mixture) comprises:

- zumindest 90 Gew.% eines feuerfesten Baugrundstoffs, bezogen auf die Baugrundstoffmischung, - at least 90% by weight of a refractory building material, based on the building material mixture,

- 0,1 bis 2 Gew.%, vorzugsweise 0,2 Gew.% bis 1 ,0 Gew.%, eines amorphen Siliziumdioxids, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff; und - 0,001 bis 0,2 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: - 0.1 to 2 wt.%, preferably 0.2 wt.% to 1.0 wt.%, of an amorphous silicon dioxide, based on the refractory building material; and - 0.001 to 0.2% by weight, preferably 0.005 to 0.1% by weight, of an alkaline earth metal compound, based on the refractory building material, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group:

Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen. Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and their mixtures.

Die erfindungsgemäße Baustoffmischung (Mischung als Baustoffmischung) umfasst: The building material mixture according to the invention (mixture as building material mixture) comprises:

- zumindest 80 Gew.% eines feuerfesten Baugrundstoffs, bezogen auf die Baustoffmischung, - at least 80% by weight of a refractory building material, based on the building material mixture,

- 0,1 bis 2 Gew.%, vorzugsweise 0,2 Gew.% bis 1 ,0 Gew.%, eines amorphen Siliziumdioxids, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff; - 0.1 to 2 wt.%, preferably 0.2 wt.% to 1.0 wt.%, of an amorphous silicon dioxide, based on the refractory building material;

- 0,001 bis 0,2 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: - 0.001 to 0.2% by weight, preferably 0.005 to 0.1% by weight, of an alkaline earth metal compound, based on the refractory building material, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group:

Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen; und Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof; and

- ein Bindemittel umfassend Wasserglas. - a binder comprising water glass.

Die Mischungen können mit Hilfe eines Kits hergestellt werden, welches separat voneinander zumindest folgende Komponenten umfasst: The mixtures can be prepared using a kit which separately contains at least the following components:

(B1 ) ein Bindemittel, wobei das Bindemittel ein wässriges Bindemittel umfassend zumindest Wasserglas ist; und (B1) a binder, wherein the binder is an aqueous binder comprising at least water glass; and

(C1 ) ein Feststoffadditivpaket, wobei das Feststoffadditivpaket (C1 ) umfasst: (C1 ) a solid additive package, wherein the solid additive package (C1 ) comprises:

- ein amorphes Siliziumdioxid und - an amorphous silicon dioxide and

- eine Erdalkalimetallverbindung, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: - an alkaline earth metal compound, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group:

Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat Magnesiumsulfat und deren Mischungen in einem Gewichtsverhältnis von amorphem Siliziumdioxid zur Erdalkalimetallverbindung von 1 :2 bis 2000:1 , vorzugsweise 2:1 bis 200:1 , wobei das amorphe Siliziumdioxid und die Erdalkalimetallverbindung jeweils als partikuläre Feststoffe in rieselfähiger Form in dem Feststoffadditivpaket (C1 ) vorliegen oder Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof in a weight ratio of amorphous silicon dioxide to alkaline earth metal compound of 1:2 to 2000:1, preferably 2:1 to 200:1, wherein the amorphous silicon dioxide and the alkaline earth metal compound are each present as particulate solids in free-flowing form in the solid additive package (C1) or

(B2) ein Bindemittel, wobei das Bindemittel ein wässriges Bindemittel umfassend zumindest - Wasserglas und (B2) a binder, wherein the binder is an aqueous binder comprising at least - water glass and

- 0,05 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,25 bis 5 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf das Bindemittel, ist, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat Magnesiumsulfat und deren Mischungen; und - 0.05 to 10 wt.%, preferably 0.25 to 5 wt.%, of an alkaline earth metal compound, based on the binder, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group: calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof; and

(C2) ein Feststoffadditivpaket umfassend ein amorphes Siliziumdioxids, wobei das amorphe Siliziumdioxid als partikulärer Feststoff in rieselfähiger Form in dem Feststoffadditivpaket C2 vorliegt. (C2) a solid additive package comprising an amorphous silicon dioxide, wherein the amorphous silicon dioxide is present as a particulate solid in free-flowing form in the solid additive package C2.

Beispielsweise können Siliziumdioxid und Erdalkalimetallverbindung, in Bezug auf das Bindemittel, auch als Teil des Kits, so eingesetzt werden, dass eingesetzt werden: For example, silicon dioxide and alkaline earth metal compound, in relation to the binder, can also be used as part of the kit, so that:

- 5 bis 100 Gew.%, vorzugsweise 10 bis 50 Gew.%, eines amorphen Siliziumdioxids, bezogen auf das Bindemittel; und - 5 to 100% by weight, preferably 10 to 50% by weight, of an amorphous silicon dioxide, based on the binder; and

- 0,05 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,25 bis 5 Gew.%, der Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf das Bindemittel. - 0.05 to 10 wt.%, preferably 0.25 to 5 wt.%, of the alkaline earth metal compound, based on the binder.

Das Bindemittel besteht vorzugsweise aus Wasserglas (als Feststoff) oder besteht aus Wasserglas (flüssig) einschließlich Verdünnungs- bzw. Lösungsmittel, insbesondere Wasser. The binder preferably consists of water glass (as a solid) or consists of water glass (liquid) including diluent or solvent, in particular water.

Daneben kann das Kit als weitere separate Komponente den feuerfesten Baugrundstoff umfassen. Ist ein Stoff in einer Komponente des Kits enthalten, ist der Stoff vorzugsweise nicht zusätzlich in einer anderen Komponente desselben Kits enthalten. In addition, the kit may comprise the refractory building material as a further separate component. If a substance is contained in one component of the kit, the substance is preferably not additionally contained in another component of the same kit.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Baustoffmischung organische Komponenten mit einem Anteil bis zu maximal 0,49 Gew.%, insbesondere bis zu maximal 0,2 Gew.%, sodass nur sehr geringe Mengen an Emissionen von CO2 und anderen Pyrolyseprodukten entstehen According to one embodiment of the invention, the building material mixture contains organic components in a proportion of up to a maximum of 0.49% by weight, in particular up to a maximum of 0.2% by weight, so that only very small amounts of emissions of CO2 and other pyrolysis products are generated

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

Als feuerfester Baugrundstoff können für die Herstellung von Gießformen übliche und bekannte Materialien verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise Quarz-, Zirkon- oder Chromerzsand, Olivin, Vermiculit, Bauxit, Schamotte sowie künstliche Baugrundstoffe, und deren Mischungen, und insbesondere Mischungen, die mehr als 50 Gew.% Quarzsand bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff enthalten. Dabei ist es nicht notwendig, ausschließlich Neusande einzusetzen. Im Sinne einer Ressourcenschonung und zur Vermeidung von Deponiekosten ist es sogar vorteilhaft, einen möglichst hohen Anteil an regeneriertem Altsand zu verwenden, wie er aus gebrauchten Gießformen durch Recyceln erhältlich ist. Common and well-known materials can be used as refractory building materials for the production of casting molds. Examples of suitable materials include quartz, zircon or chrome ore sand, olivine, vermiculite, bauxite, fireclay and artificial building materials and mixtures thereof, and in particular mixtures that contain more than 50% by weight of quartz sand based on the refractory building material. It is not necessary to use only new sand. In order to conserve resources and avoid landfill costs, it is actually advantageous to use as much regenerated old sand as possible, such as that obtained from used casting molds by recycling.

Unter einem feuerfesten Baugrundstoff werden Stoffe verstanden, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen. Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des feuerfesten Baugrundstoffs größer als 600°C, bevorzugt größer als 900°C, besonders bevorzugt größer als 1200°C und insbesondere bevorzugt größer als 1500°C, was meint, dass die Bestandteile des feuerfesten Baugrundstoffs jeweils einen Schmelzpunkt von größer als 600°C aufweisen. A refractory building material is understood to mean substances that have a high melting point. The melting point of the refractory building material is preferably greater than 600°C, preferably greater than 900°C, particularly preferably greater than 1200°C and especially preferably greater than 1500°C, which means that the components of the refractory building material each have a melting point of greater than 600°C.

Der feuerfeste Baugrundstoff macht zumindest 80 Gew.%, insbesondere zumindest 90 Gew.%, besonders bevorzugt zumindest 95 Gew.%, der Baustoffmischung aus. The refractory building material makes up at least 80% by weight, in particular at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight, of the building material mixture.

Ein geeigneter Sand wird z.B. in der WO 2008/101668 A1 (= US 2010/173767 A1 ) beschrieben. Gleichfalls geeignet sind Regenerate einsetzbar, die durch Waschen und anschließende Trocknung zerkleinerter gebrauchter Gießformen erhältlich sind. In der Regel können die Regenerate zumindest ca. 70 Gew.% des feuerfesten Baugrundstoffs ausmachen, bevorzugt mindestens ca. 80 Gew.% und besonders bevorzugt größer 90 Gew.%. A suitable sand is described, for example, in WO 2008/101668 A1 (= US 2010/173767 A1). Regenerates that are obtained by washing and then drying crushed used casting molds are also suitable. As a rule, the regenerates can make up at least about 70% by weight of the refractory building material, preferably at least about 80% by weight and particularly preferably greater than 90% by weight.

Die mittlere Partikelgröße der feuerfesten Baugrundstoffe liegt in der Regel zwischen 100 und 600 pm, bevorzugt zwischen 120 und 550 pm und besonders bevorzugt zwischen 150 und 500 pm. Besonders bevorzugt sind Partikelgeometrien mit größter Längenausdehnung zu kleinster Längenausdehnung (rechtwinkelig zueinander und jeweils für alle Raumrichtungen) von 1 :1 bis 1 :5 oder 1 :1 bis 1 :3, d.h. solche die z.B. nicht faserförmig sind. Insbesondere ist der Partikelgröße der feuerfesten Baugrundstoffe kleiner oder gleich 600 pm, vorzugsweise kleiner oder gleich 500 pm, bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2. Der eingesetzte feuerfeste Baugrundstoff weist vorzugsweise einen rieselfähigen Zustand auf, insbesondere um die erfindungsgemäße Baustoffmischung in üblichen Kernschießmaschinen verarbeiten zu können. The average particle size of the refractory building materials is generally between 100 and 600 pm, preferably between 120 and 550 pm and particularly preferably between 150 and 500 pm. Particularly preferred are particle geometries with the largest length to the smallest length (at right angles to each other and in all spatial directions) of 1:1 to 1:5 or 1:1 to 1:3, ie those that are not fibrous, for example. In particular, the particle size of the refractory building materials is less than or equal to 600 pm, preferably less than or equal to 500 pm, determined by sieving in accordance with DIN 66165 Part 2. The refractory building material used preferably has a free-flowing state, in particular in order to be able to process the building material mixture according to the invention in conventional core shooting machines.

Das Wasserglas enthält gelöste Alkalisilikate und kann durch Lösen von Lithium- Natrium- und/oder Kaliumsilikaten in Wasser hergestellt werden. Das Wasserglas weist vorzugsweise ein molares Modul SiO2/M2O (kumulativ mit M = Li, Na, K) im Bereich von 1 ,6 bis 4,0, insbesondere 2,0 bis kleiner 3,5, auf. Weiterhin kann das Wasserglas auch mehrwertige Ionen umfassen wie z.B. das in EP 2305603 A1 (= WO 2011/042132 A1 ) beschriebene Aluminium-modifizierte Wasserglas. Nach einer besonderen Ausführungsform wird ein Anteil an Lithium ionen, insbesondere amorphe Lithiumsilikate, Lithiumoxide und Lithiumhydroxid, bzw. ein Verhältnis [Li2Ü] / [M2O] bzw. [Li20aktiv] / [M2O] wie in der DE 102013106276 A1 beschrieben eingesetzt. The water glass contains dissolved alkali silicates and can be produced by dissolving lithium, sodium and/or potassium silicates in water. The water glass preferably has a molar module SiO2/M2O (cumulative with M = Li, Na, K) in the range from 1.6 to 4.0, in particular 2.0 to less than 3.5. Furthermore, the water glass can also comprise multivalent ions such as the aluminum-modified water glass described in EP 2305603 A1 (= WO 2011/042132 A1). According to a particular embodiment, a proportion of lithium ions, in particular amorphous lithium silicates, lithium oxides and lithium hydroxide, or a ratio [Li2Ü] / [M2O] or [Li20aktiv] / [M2O] as described in DE 102013106276 A1 is used.

Das Wasserglas weist insbesondere einen Feststoffanteil im Bereich von 25 bis 65 Gew.% auf, vorzugsweise von 30 bis 55 Gew.%, insbesondere von 30 bis 50 Gew.%, insbesondere bevorzugt von 30 bis 45 Gew.%, wobei der Feststoffanteil sich auf die im Wasserglas enthaltene Menge SiO2 und M2O bezieht. Je nach Anwendung und gewünschtem Festigkeitsniveau werden zwischen 0,5 Gew.% und 5 Gew.% des Bindemittels umfassend Wasserglas, vorzugsweise zwischen 0,75 Gew.% und 4 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 1 Gew.% und 3,5 Gew.%, und insbesondere bevorzugt 1 bis 3 Gew.%, jeweils bezogen auf den Baugrundstoff, in der Baustoffmischung eingesetzt. Die Angaben kann auch auf die Gesamtmenge des Wasserglases bezogen werden, einschließlich des (insbesondere wässrigen) Lösungs- bzw. Verdünnungsmittels und des (etwaigen) Feststoffanteils (zusammen = 100 Gew.%). Für die Zwecke der Berechnung der bevorzugten Gesamtmenge an Wasserglas ist für obigen Werte von einem Feststoffgehalt von 35 Gew.% (vergleiche Beispiele) auszugehen, unabhängig davon welcher Feststoffgehalt tatsächlich eingesetzt wird. The water glass in particular has a solids content in the range of 25 to 65 wt.%, preferably 30 to 55 wt.%, in particular 30 to 50 wt.%, particularly preferably 30 to 45 wt.%, where the solids content refers to the amount of SiO2 and M2O contained in the water glass. Depending on the application and the desired level of strength, between 0.5 wt.% and 5 wt.% of the binder comprising water glass, preferably between 0.75 wt.% and 4 wt.%, particularly preferably between 1 wt.% and 3.5 wt.%, and particularly preferably 1 to 3 wt.%, each based on the building material, are used in the building material mixture. The information can also be related to the total amount of water glass, including the (particularly aqueous) solvent or diluent and the (possible) solids content (together = 100 wt.%). For the purposes of calculating the preferred total amount of water glass, a solids content of 35 wt.% (see examples) is to be assumed for the above values, regardless of which solids content is actually used.

Unter pulverförmig bzw. partikulär wird jeweils festes Pulver (einschließend Stäube) oder auch Granulat verstanden, das schüttfähig und somit auch siebfähig ist. Die erfindungsgemäße Baustoffmischung enthält nach einer Ausführungsform ein oder mehrere pulverförmige Erdalkalimetallverbindungen. Unter pulverförmig bzw. partikulär wird jeweils festes Pulver oder auch Granulat verstanden, das schüttfähig und somit auch siebfähig ist. The terms powdery and particulate refer to solid powder (including dust) or granules that are pourable and therefore sievable. According to one embodiment, the building material mixture according to the invention contains one or more powdered alkaline earth metal compounds. Powdered or particulate is understood to mean solid powder or granules that are pourable and thus also sievable.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Erdalkalimetallverbindung auch im Bindemittel gelöst werden. Das Bindemittel ist dann eine wässrige Wasserglas-Lösung. According to a further embodiment, the alkaline earth metal compound can also be dissolved in the binder. The binder is then an aqueous water glass solution.

Zu den erfindungsgemäßen Verbindungen zählt Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Calciumchlorid und Magnesiumsulfat (jeweils sowohl wasserfrei als auch hydratisiert). Bevorzugt werden hierbei das Calciumoxid, das Calciumhydroxid und das Calciumsulfat. Besonders bevorzugt das Calciumsulfat in der wasserfreien Form (Anhydrit). The compounds according to the invention include calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, calcium chloride and magnesium sulfate (both anhydrous and hydrated). Calcium oxide, calcium hydroxide and calcium sulfate are preferred. Calcium sulfate in the anhydrous form (anhydrite) is particularly preferred.

Die mittlere Partikelgröße kann mithilfe einer Siebanalyse bestimmt werden. Nach einer Ausführungsform beträgt der Siebrückstand auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 1 ,00 mm weniger als 5 Gew.%, besonders bevorzugt weniger als 2,0 Gew.% und insbesondere bevorzugt weniger als 1 ,0 Gew.%. Besonders bevorzugt beträgt der Siebrückstand unabhängig von den vorangegangen Angaben auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 30 Gew.%, bevorzugt weniger als 15 Gew.%, besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.% und insbesondere bevorzugt kleiner als 5 Gew.%. Insbesondere bevorzugt beträgt der Siebrückstand unabhängig von den vorangegangenen Angaben auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 0,25 mm vorzugsweise weniger als 50 Gew.%, bevorzugt weniger als 25 Gew.% und insbesondere bevorzugt weniger als 10 Gew.%. Die Bestimmung des Siebrückstands erfolgt dabei nach dem in der DIN 66165 (Teil 2) beschriebenen Maschinensiebverfahren, wobei zusätzlich ein Kettenring als Siebhilfe verwendet wird. The average particle size can be determined using sieve analysis. According to one embodiment, the sieve residue on a sieve with a mesh size of 1.00 mm is less than 5% by weight, more preferably less than 2.0% by weight, and especially preferably less than 1.0% by weight. Particularly preferably, regardless of the above information, the sieve residue on a sieve with a mesh size of 0.5 mm is preferably less than 30% by weight, more preferably less than 15% by weight, more preferably less than 10% by weight, and especially preferably less than 5% by weight. Particularly preferably, regardless of the above information, the sieve residue on a sieve with a mesh size of 0.25 mm is preferably less than 50% by weight, more preferably less than 25% by weight, and especially preferably less than 10% by weight. The sieve residue is determined according to the machine sieving method described in DIN 66165 (Part 2), whereby a chain ring is additionally used as a sieving aid.

Nach einer Ausführungsform beträgt die mittlere Teilchengröße der Erdalkalimetallverbindungen vorzugsweise weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,75 mm, insbesondere bevorzugt weniger als 0,5 mm. Die Teilchengröße der Erdalkalimetallverbindungen beträgt vorzugsweise größer als 0,1 pm, bevorzugt größer als 1 pm und insbesondere bevorzugt größer als 5 pm. Überraschend wurde gefunden, dass nur sehr geringe Zusätze zur Baustoffmischung die Lagerstabilität der Gießform deutlich verbessern. Der Anteil der Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, beträgt 0,001 bis 0,2 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.% bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff. Oder anders ausgedrückt vorzugsweise kleiner als 0,2 Gew.%, bevorzugt kleiner als 0,1 Gew.%, besonders bevorzugt kleiner als 0,075 Gew.% , insbesondere bevorzugt kleiner als 0,05 Gew.% und insbesondere besonders bevorzugt kleiner als 0,03 Gew.%. Die Untergrenze liegt vorzugsweise jeweils bei größer als 0,001 Gew.%, vorzugsweise größer 0,005 Gew.% und besonders bevorzugt größer als 0,01 Gew.%. According to one embodiment, the average particle size of the alkaline earth metal compounds is preferably less than 1 mm, preferably less than 0.75 mm, particularly preferably less than 0.5 mm. The particle size of the alkaline earth metal compounds is preferably greater than 0.1 pm, preferably greater than 1 pm, and particularly preferably greater than 5 pm. Surprisingly, it was found that only very small additions to the building material mixture significantly improve the storage stability of the casting mold. The proportion of the alkaline earth metal compound, based on the refractory building material, is 0.001 to 0.2% by weight, preferably 0.005 to 0.1% by weight, based on the refractory building material. Or in other words, preferably less than 0.2% by weight, preferably less than 0.1% by weight, particularly preferably less than 0.075% by weight, especially preferably less than 0.05% by weight and especially particularly preferably less than 0.03% by weight. The lower limit is preferably greater than 0.001% by weight, preferably greater than 0.005% by weight and particularly preferably greater than 0.01% by weight.

Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass sich eine Zugabe der Erdalkalimetallverbindungen positiv auf die thermische Stabilität der hergestellten Kerne auswirkt. In addition, it was shown that the addition of alkaline earth metal compounds has a positive effect on the thermal stability of the produced cores.

Die erfindungsgemäße Baustoffmischung enthält einen Anteil eines amorphen Siliziumdioxids, um das Festigkeitsniveau der mit solchen Baustoffmischungen hergestellten Gießformen oder Baukörper zu erhöhen. Eine Steigerung der Festigkeiten der Gießformen, insbesondere die Steigerung der Heißfestigkeiten, kann im automatisierten Fertigungsprozess vorteilhaft sein. Synthetisch hergestelltes amorphes Siliziumdioxid ist besonders bevorzugt. The building material mixture according to the invention contains a proportion of amorphous silicon dioxide in order to increase the strength level of the casting molds or structures produced with such building material mixtures. Increasing the strength of the casting molds, in particular increasing the hot strength, can be advantageous in the automated production process. Synthetically produced amorphous silicon dioxide is particularly preferred.

Die Partikelgröße des amorphen Siliziumdioxids beträgt vorzugsweise weniger als 300 pm, bevorzugt weniger als 200 pm, insbesondere bevorzugt weniger als 100 pm. Der Siebrückstand des partikulären amorphen SiÜ2 bei einem Durchgang durch ein Sieb mit 125 pm Maschenweite (120 mesh) beträgt vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.%, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.% und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2 Gew.%. Unabhängig hiervon beträgt der Siebrückstand auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 63 pm weniger als 10 Gew.%, vorzugsweise weniger als 8 Gew.%. Die Bestimmung des Siebrückstands erfolgt dabei nach dem in der DIN 66165 (Teil 2) beschriebenen Maschinensiebverfahren, wobei zusätzlich ein Kettenring als Siebhilfe verwendet wird. The particle size of the amorphous silicon dioxide is preferably less than 300 pm, preferably less than 200 pm, particularly preferably less than 100 pm. The sieve residue of the particulate amorphous SiO2 when passing through a sieve with a mesh size of 125 pm (120 mesh) is preferably not more than 10% by weight, particularly preferably not more than 5% by weight and very particularly preferably not more than 2% by weight. Irrespective of this, the sieve residue on a sieve with a mesh size of 63 pm is less than 10% by weight, preferably less than 8% by weight. The sieve residue is determined according to the machine sieving method described in DIN 66165 (Part 2), with a chain ring additionally being used as a sieving aid.

Das nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingesetzte amorphe Siliziumdioxid hat einen Wassergehalt von kleiner 15 Gew.%, insbesondere kleiner 5 Gew.% und besonders bevorzugt von kleiner 1 Gew.%. Das amorphe SiChwird als Feststoff eingesetzt und liegt damit in partikulärer und rieselfähiger Form vor Zugabe zur Baustoffmischung bzw. Baugrundstoffmischung vor. Das partikulare amorphe SiÜ2 wird als Pulver (einschließend Stäube) eingesetzt. The amorphous silicon dioxide preferably used according to the present invention has a water content of less than 15 wt.%, in particular less than 5 wt.% and particularly preferably less than 1 wt.%. The amorphous SiO2 is used as a solid and is therefore in a particulate and free-flowing form before being added to the building material mixture or building base material mixture. The particulate amorphous SiO2 is used as a powder (including dust).

Als amorphes SiÜ2 können sowohl synthetisch hergestellte als auch natürlich vorkommende Kieselsäuren eingesetzt werden. Letztere sind z.B. aus DE 102007045649 bekannt, sind aber nicht bevorzugt, da sie i.d.R. nicht unerhebliche kristalline Anteile enthalten und deshalb als karzinogen eingestuft sind. Unter synthetisch wird nicht natürlich vorkommendes amorphes SiÜ2 verstanden, d. h. dessen Herstellung umfasst eine bewusst durchgeführte chemische Reaktion, wie sie von einem Menschen veranlasst wird, z.B. die Herstellung von Kieselsolen durch lonenaustauschprozesse aus Alkalisilikatlösungen, die Ausfällung aus Alkalisilikatlösungen, die Flammhydrolyse von Siliziumtetrachlorid, die Reduktion von Quarzsand mit Koks im Lichtbogenofen bei der Herstellung von Ferrosilizium und Silizium. Das nach den beiden letztgenannten Verfahren hergestellte amorphe SiÜ2 wird auch als pyrogenes SiÜ2 bezeichnet. Both synthetically produced and naturally occurring silicas can be used as amorphous SiO2. The latter are known, for example, from DE 102007045649, but are not preferred because they usually contain significant crystalline components and are therefore classified as carcinogenic. Synthetic is understood to mean non-naturally occurring amorphous SiO2, i.e. its production involves a deliberately carried out chemical reaction, such as that initiated by a human, e.g. the production of silica sols by ion exchange processes from alkali silicate solutions, precipitation from alkali silicate solutions, flame hydrolysis of silicon tetrachloride, reduction of quartz sand with coke in an arc furnace in the production of ferrosilicon and silicon. The amorphous SiO2 produced by the last two processes is also referred to as pyrogenic SiO2.

Gelegentlich wird unter synthetischem amorphem Siliziumdioxid nur Fällungskieselsäure (CAS-Nr. 112926-00-8) und flamm hydrolytisch hergestelltes SiÜ2 (Pyrogenic Silica, Fumed Silica, CAS-Nr. 112945-52-5) verstanden, während das bei der Ferrosilizium- bzw. Siliziumherstellung entstandene Produkt lediglich als amorphes Siliziumdioxid (Silica Fume, Microsilica, CAS-Nr. 69012-64-12) bezeichnet wird. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird auch das bei der Ferrosilizium- bzw. Siliziumherstellung entstandene Produkt als amorphes SiÜ2 verstanden. Occasionally, synthetic amorphous silicon dioxide is understood to mean only precipitated silica (CAS No. 112926-00-8) and flame-hydrolytically produced SiO2 (pyrogenic silica, fumed silica, CAS No. 112945-52-5), while the product resulting from ferrosilicon or silicon production is referred to simply as amorphous silicon dioxide (silica fume, microsilica, CAS No. 69012-64-12). For the purposes of the present invention, the product resulting from ferrosilicon or silicon production is also understood to be amorphous SiO2.

Bevorzugt eingesetzt werden Fällungskieselsäuren und pyrogenes, d.h. flammhydrolytisch oder im Lichtbogen hergestelltes Siliziumdioxid. Insbesondere bevorzugt eingesetzt werden durch thermische Zersetzung von ZrSiÜ4 hergestelltes amorphes Siliziumdioxid (beschrieben in der DE 102012020509 A1 ) sowie durch Oxidation von metallischem Si mittels eines sauerstoffhaltigen Gases hergestelltes SiÜ2 (beschrieben in der DE 102012020510 A1 ). Bevorzugt ist auch Quarzglaspulver (hauptsächlich amorphes Siliziumdioxid), das durch Schmelzen und rasches Wiederabkühlen aus kristallinem Quarz hergestellt wurde, so dass die Partikel kugelförmig und nicht splittrig vorliegen (beschrieben in der DE 102012020511 A1 ). Die mittlere Primärpartikelgröße des partikulären amorphen Siliziumdioxids kann zwischen 0,05 pm und 10 pm, insbesondere zwischen 0,1 pm und 5 pm, besonders bevorzugt zwischen 0,1 pm und 2 pm betragen. Die Primärpartikelgröße kann z.B. mit Hilfe von dynamischer Lichtstreuung (z.B. Horiba LA 950) bestimmt sowie durch Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen (REM-Aufnahmen mit z.B. Nova NanoSEM 230 der Firma FEI) überprüft werden. Des Weiteren konnten mit Hilfe der REM-Aufnahmen Details der Primärpartikelform bis in die Größenordnung von 0,01 pm sichtbar gemacht werden. Die Siliziumdioxid-Proben wurden für die REM- Messungen in destilliertem Wasser dispergiert und anschließend auf einem mit Kupferband beklebten Aluminiumhalter aufgebracht, bevor das Wasser verdampft wurde. Precipitated silicas and pyrogenic silicon dioxide, i.e. silicon dioxide produced by flame hydrolysis or in an electric arc, are preferably used. Amorphous silicon dioxide produced by thermal decomposition of ZrSiO4 (described in DE 102012020509 A1) and SiO2 produced by oxidation of metallic Si using an oxygen-containing gas (described in DE 102012020510 A1) are particularly preferred. Also preferred is quartz glass powder (mainly amorphous silicon dioxide) which has been produced by melting and rapidly cooling crystalline quartz so that the particles are spherical and not splintery (described in DE 102012020511 A1). The average primary particle size of the particulate amorphous silicon dioxide can be between 0.05 pm and 10 pm, in particular between 0.1 pm and 5 pm, particularly preferably between 0.1 pm and 2 pm. The primary particle size can be determined using dynamic light scattering (e.g. Horiba LA 950) and checked using scanning electron microscope images (SEM images with e.g. Nova NanoSEM 230 from FEI). Furthermore, the SEM images made it possible to make details of the primary particle shape visible down to the order of 0.01 pm. The silicon dioxide samples were dispersed in distilled water for the SEM measurements and then applied to an aluminum holder covered with copper tape before the water was evaporated.

Des Weiteren wurde die spezifische Oberfläche des partikulären amorphen Siliziumdioxids mithilfe von Gasadsorptionsmessungen (BET-Verfahren) nach DIN 66131 bestimmt. Die spezifische Oberfläche des partikulärem amorphen SiO2 liegt zwischen 1 und 200 m2/g, insbesondere zwischen 1 und 50 m2/g, besonders bevorzugt zwischen 1 und 30 m2/g. Ggfs. können die Produkte auch gemischt werden, z.B. um gezielt Mischungen mit bestimmten Partikelgrößenverteilungen zu erhalten. Furthermore, the specific surface area of the particulate amorphous silicon dioxide was determined using gas adsorption measurements (BET method) according to DIN 66131. The specific surface area of the particulate amorphous SiO2 is between 1 and 200 m 2 /g, in particular between 1 and 50 m 2 /g, particularly preferably between 1 and 30 m 2 /g. If necessary, the products can also be mixed, e.g. to obtain targeted mixtures with certain particle size distributions.

Je nach Herstellungsart und Produzent kann die Reinheit des amorphen SiO2 stark variieren. Als geeignet haben sich Typen mit einem Gehalt von mindestens 85 Gew.% Siliziumdioxid erwiesen, bevorzugt von mindestens 90 Gew.% und besonders bevorzugt von mindestens 95 Gew.%. Je nach Anwendung und gewünschtem Festigkeitsniveau werden zwischen 0,1 Gew.% und 2 Gew.% des partikulären amorphen SiO2 eingesetzt, vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 1 ,8 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 0,2 Gew.% und 1 ,0 Gew.%, jeweils bezogen auf den Baugrundstoff. Depending on the manufacturing method and the producer, the purity of the amorphous SiO2 can vary greatly. Types with a silicon dioxide content of at least 85% by weight have proven to be suitable, preferably at least 90% by weight and particularly preferably at least 95% by weight. Depending on the application and the desired level of strength, between 0.1% by weight and 2% by weight of the particulate amorphous SiO2 are used, preferably between 0.1% by weight and 1.8% by weight, particularly preferably between 0.2% by weight and 1.0% by weight, in each case based on the building material.

Das Verhältnis von Bindemittel zu amorphen Siliziumdioxid kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Dies bietet den Vorteil, die Anfangsfestigkeiten der Kerne, d.h. die Festigkeit unmittelbar nach der Entnahme aus dem Werkzeug, stark zu verbessern, ohne die Endfestigkeiten wesentlich zu beeinflussen. Dies ist vor allem im Leichtmetallguss von großem Interesse. Auf der einen Seite sind hohe Anfangsfestigkeiten erwünscht, um die Kerne nach ihrer Herstellung problemlos transportieren oder zu ganzen Kernpaketen zusammensetzen zu können, auf der anderen Seite sollten die Endfestigkeiten nicht zu hoch sein, um Schwierigkeiten beim Kernzerfall nach dem Abguss zu vermeiden, d.h. der Baugrundstoff sollte nach dem Gießen problemlos aus Hohlräumen der Gießform entfernt werden können. The ratio of binder to amorphous silicon dioxide can be varied within wide limits. This offers the advantage of greatly improving the initial strength of the cores, ie the strength immediately after removal from the tool, without significantly affecting the final strength. This is of great interest, especially in light metal casting. On the one hand, high initial strengths are desired in order to be able to transport the cores easily after their production or to assemble them into complete core packages; on the other hand, the final strengths should not be too high in order to avoid difficulties with core disintegration after casting, ie the building material should be able to be easily removed from the cavities of the casting mold after casting.

Bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels (Wasserglas einschließlich Ver- dünnungs- bzw. Lösungsmittel wie Wasser) ist das amorphe Siliziumdioxid vorzugsweise in einem Anteil von 1 bis 80 Gew.%, vorzugsweise 2 bis 60 Gew.%, enthalten, besonders bevorzugt von 3 bis 55 Gew.% und insbesondere bevorzugt zwischen 4 bis 50 Gew.%. Oder unabhängig hiervon bezogen auf das Verhältnis Feststoffanteil des Wasserglases (bezogen auf die Oxide, d.h. Gesamtmasse aus Alkalimetalloxid und Siliziumdioxid) zu amorphem Siliziumdioxid von 10 : 1 bis 1 : 1 ,2 (Gewichtsteile) bevorzugt. Based on the total weight of the binder (water glass including diluents or solvents such as water), the amorphous silicon dioxide is preferably present in a proportion of 1 to 80% by weight, preferably 2 to 60% by weight, particularly preferably 3 to 55% by weight and especially preferably between 4 and 50% by weight. Or, independently of this, based on the ratio of solids content of the water glass (based on the oxides, i.e. total mass of alkali metal oxide and silicon dioxide) to amorphous silicon dioxide, 10:1 to 1:1.2 (parts by weight) is preferred.

Die Zugabe des amorphen Siliziumdioxid kann gemäß EP 1802409 B1 sowohl vor als auch nach der Bindemittelzugabe direkt zum Feuerfeststoff erfolgen, es kann aber auch, wie in EP 1884300 A1 (= US 2008/029240 A1 ) beschrieben, zuerst eine Vormischung des amorphen Siliziumdioxids mit zumindest einem Teil des Bindemittels oder Natronlauge hergestellt und diese dann dem Feuerfeststoff zugemischt werden. Das ggf. noch vorhandene, nicht für die Vormischung verwendete Bindemittel bzw. der Bindemittelanteil kann dem Feuerfeststoff vor oder nach der Zugabe der Vormischung oder zusammen mit dieser zugegeben werden. Vorzugsweise ist das amorphe Siliziumdioxid dem Feuerfeststoff vor der Bindemittelzugabe zugegeben. According to EP 1802409 B1, the amorphous silicon dioxide can be added directly to the refractory material both before and after the addition of the binder, but it is also possible, as described in EP 1884300 A1 (= US 2008/029240 A1), to first prepare a premix of the amorphous silicon dioxide with at least part of the binder or caustic soda and then mix this into the refractory material. Any binder or binder portion that is still present and not used for the premix can be added to the refractory material before or after the addition of the premix or together with it. The amorphous silicon dioxide is preferably added to the refractory material before the addition of the binder.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Baustoffmischung Bariumsulfat zugesetzt sein, um die Oberfläche des Gussstücks, insbesondere wenn dieses aus Aluminium besteht, weiter zu verbessern. In a further embodiment, barium sulfate can be added to the building material mixture in order to further improve the surface of the casting, especially if it is made of aluminum.

Das Bariumsulfat kann synthetisch hergestelltes als auch natürliches Bariumsulfat sein, d.h. in Form von Mineralien hinzugefügt sein, die Bariumsulfat enthalten, wie Schwerspat bzw. Baryt. Dieses wie auch andere Merkmale des geeigneten Bariumsulfats sowie der mit ihm hergestellten Baustoffmischung werden in der DE 102012104934 A1 näher beschrieben und deren Offenbarungsgehalt wird insofern durch Bezugnahme auch zur Offenbarung des vorliegenden Schutzrechts gemacht. Das Bariumsulfat wird bevorzugt in einer Menge von 0,02 bis 5,0 Gew.%, besonders bevorzugt 0,05 bis 3,0 Gew.%, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 2,0 Gew.% oder 0,3 bis 0,99 Gew.%, jeweils bezogen die gesamte Baustoffmischung, zugegeben. The barium sulfate can be synthetically produced or natural barium sulfate, ie added in the form of minerals that contain barium sulfate, such as barite or barite. This and other features of the suitable barium sulfate and the building material mixture produced with it are described in more detail in DE 102012104934 A1 and the disclosure content is therefore also made part of the disclosure of the present property right by reference. The barium sulfate is preferably added in an amount of 0.02 to 5.0 wt.%, particularly preferably 0.05 to 3.0 wt.%, especially preferably 0.1 to 2.0 wt.% or 0.3 to 0.99 wt.%, in each case based on the entire building material mixture.

In einer weiteren Ausführungsform können weiterhin zumindest Aluminiumoxide und/oder Aluminium/Silizium Mischoxide in partikulärer Form bzw. Metalloxide des Aluminiums und Zirkoniums in partikulärer Form in Konzentrationen zwischen 0,05 Gew.% und 4,0 Gew.%, vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 2,0 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 0,1 Gew.% und 1 ,5 Gew.% und insbesondere bevorzugt zwischen 0,2 Gew.% und 1 ,2 Gew.%, jeweils bezogen auf den Baugrundstoff, der erfindungsgemäßen Baustoffmischung zugegeben werden/sein, insbesondere über die Additiv-Komponente (A), wie in der DE 102012113073 A1 bzw. der DE 102012113074 A1 näher beschrieben. In a further embodiment, at least aluminum oxides and/or aluminum/silicon mixed oxides in particulate form or metal oxides of aluminum and zirconium in particulate form in concentrations between 0.05 wt.% and 4.0 wt.%, preferably between 0.1 wt.% and 2.0 wt.%, particularly preferably between 0.1 wt.% and 1.5 wt.% and especially preferably between 0.2 wt.% and 1.2 wt.%, in each case based on the building base material, can be added to the building material mixture according to the invention, in particular via the additive component (A), as described in more detail in DE 102012113073 A1 or DE 102012113074 A1.

Insofern werden diese Schriften durch Referenzierung auch als Offenbarung für das vorliegende Schutzrechts geltend gemacht. Durch derartige Zusätze können nach dem Metallguss Gussstücke, insbesondere aus Eisen oder Stahl mit sehr hoher Oberflächenqualität erhalten werden, so dass nach der Entfernung der Gießform nur eine geringe oder sogar gar keine Nachbearbeitung der Oberfläche des Gussstücks erforderlich ist. In this respect, these documents are also claimed as disclosure for the present property right by referencing them. Such additives can be used to obtain castings, particularly made of iron or steel, with a very high surface quality after metal casting, so that only minimal or even no post-processing of the surface of the casting is required after the mold has been removed.

In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Baustoffmischung eine phosphorhaltige Verbindung umfassen. Dieser Zusatz ist bei sehr dünnwandigen Abschnitten einer Gießform bevorzugt. Es handelt sich dabei bevorzugt um anorganische Phosphorverbindungen, in denen der Phosphor bevorzugt in der Oxidationsstufe +5 vorliegt. In a further embodiment, the building material mixture according to the invention can comprise a phosphorus-containing compound. This additive is preferred for very thin-walled sections of a casting mold. These are preferably inorganic phosphorus compounds in which the phosphorus is preferably present in the oxidation state +5.

Die phosphorhaltige Verbindung liegt bevorzugt in Form eines Phosphats oder Phosphoroxids vor. Das Phosphat kann dabei als Alkali- bzw. als Erdalkalimetallphosphat vorliegen, wobei Alkalimetallphosphate und hierbei insbesondere die Natriumsalze besonders bevorzugt sind. Als Phosphate können sowohl Orthophosphate als auch Polyphosphate, Pyro- phophate oder Metaphosphate eingesetzt werden. Die Phosphate können beispielsweise durch Neutralisation der entsprechenden Säuren mit einer entsprechenden Base, beispielsweise einer Alkalimetallbase, wie NaOH, oder ggf. auch einer Erdalkalimetallbase hergestellt werden, wobei nicht notwendigerweise alle negativen Ladungen des Phosphats durch Metallionen abgesättigt sein müssen. Es können sowohl die Metallphosphate als auch die Metallhydrogenphosphate sowie die Metalldihydrogenphosphate eingesetzt werden, wie beispielsweise NasPO4, Na2HPO4, und NaH2PO4. Ebenso können die wasserfreien Phosphate wie auch Hydrate der Phosphate eingesetzt werden. Die Phosphate können sowohl in kristalliner als auch in amorpher Form in die Baustoffmischung eingebracht sein. The phosphorus-containing compound is preferably in the form of a phosphate or phosphorus oxide. The phosphate can be in the form of an alkali metal phosphate or an alkaline earth metal phosphate, with alkali metal phosphates and in particular the sodium salts being particularly preferred. Orthophosphates, polyphosphates, pyrophosphates or metaphosphates can be used as phosphates. The phosphates can be produced, for example, by neutralizing the corresponding acids with a corresponding base, for example an alkali metal base such as NaOH, or possibly also an alkaline earth metal base, whereby not all of the negative charges of the phosphate necessarily have to be saturated by metal ions. Both metal phosphates and metal hydrogen phosphates as well as metal dihydrogen phosphates can be used, such as NasPO4, Na2HPO4 and NaH2PO4. Anhydrous phosphates and hydrates of the phosphates can also be used. The phosphates can be incorporated into the building material mixture in both crystalline and amorphous form.

Unter Polyphosphaten werden insbesondere lineare Phosphate verstanden, die mehr als ein Phosphoratom umfassen, wobei die Phosphoratome jeweils über Sauerstoffbrücken miteinander verbunden sind. Polyphosphates are understood to be linear phosphates that contain more than one phosphorus atom, with the phosphorus atoms being connected to one another via oxygen bridges.

Polyphosphate werden durch Kondensation von Orthophosphationen unter Wasserabspaltung erhalten, sodass eine lineare Kette von PCM-Tetraedern erhalten wird, die jeweils über Ecken verbunden sind. Polyphosphate weisen die allgemeine Formel (O(PO3)n)(n+2)_ auf, wobei n der Kettenlänge entspricht. Ein Polyphosphat kann bis zu mehreren hundert PO4-Tetraedern umfassen. Bevorzugt werden jedoch Polyphosphate mit kürzeren Kettenlängen eingesetzt. Bevorzugt weist n Werte von 2 bis 100, insbesondere bevorzugt 5 bis 50 auf. Es können auch höher kondensierte Polyphosphate verwendet werden, d.h. Polyphosphate, in welchen die PO4-Tetraeder über mehr als zwei Ecken miteinander verbunden sind und daher eine Polymerisation in zwei bzw. drei Dimensionen zeigen. Polyphosphates are obtained by condensation of orthophosphate ions with elimination of water, so that a linear chain of PCM tetrahedra is obtained, each of which is connected via corners. Polyphosphates have the general formula (O(PO3)n) (n+2)_ , where n corresponds to the chain length. A polyphosphate can comprise up to several hundred PO4 tetrahedra. However, polyphosphates with shorter chain lengths are preferably used. Preferably, n has values from 2 to 100, particularly preferably 5 to 50. Higher condensed polyphosphates can also be used, ie polyphosphates in which the PO4 tetrahedra are connected to one another via more than two corners and therefore exhibit polymerization in two or three dimensions.

Unter Metaphosphaten werden zyklische Strukturen verstanden, die aus PÜ4- Tetraedern aufgebaut sind, die jeweils über Ecken miteinander verbunden sind. Metaphosphate weisen die allgemeine Formel ((PO3)n)n- auf, wobei n mindestens 3 beträgt. Bevorzugt weist n Werte von 3 bis 10 auf. Metaphosphates are understood to be cyclic structures made up of PÜ4 tetrahedra, each of which is connected to one another via corners. Metaphosphates have the general formula ((PO3)n) n- , where n is at least 3. Preferably, n has values from 3 to 10.

Es können sowohl einzelne Phosphate verwendet werden als auch Gemische aus verschiedenen Phosphaten und/oder Phosphoroxiden. Der bevorzugte Anteil der phosphorhaltigen Verbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, beträgt zwischen 0,05 und 1 ,0 Gew.%. Bevorzugt wird der Anteil der phosphorhaltigen Verbindung zwischen 0,1 und 0,5 Gew.% gewählt. Die phosphorhaltige, anorganische Verbindung enthält bevorzugt zwischen 40 und 90 Gew.%, insbesondere bevorzugt zwischen 50 und 80 Gew.% Phosphor, berechnet als P2O5. Die phosphorhaltige Verbindung kann an sich in fester oder gelöster Form der Baustoffmischung zugesetzt sein. Bevorzugt ist die phosphorhaltige Verbindung der Baustoffmischung als Feststoff zugesetzt. Both individual phosphates and mixtures of different phosphates and/or phosphorus oxides can be used. The preferred proportion of the phosphorus-containing compound, based on the refractory building material, is between 0.05 and 1.0 wt.%. The proportion of the phosphorus-containing compound is preferably between 0.1 and 0.5 wt.%. The phosphorus-containing, inorganic compound preferably contains between 40 and 90 wt.%, particularly preferably between 50 and 80 wt.% phosphorus, calculated as P2O5. The phosphorus-containing compound can be added to the building material mixture in solid or dissolved form. The phosphorus-containing compound is preferably added to the building material mixture as a solid.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Baustoffmischung einen Anteil an plättchenförmigen Schmiermitteln, insbesondere Graphit oder M0S2. Die Menge des zugesetzten plättchenförmigen Schmiermittels, insbesondere Graphits, beträgt vorzugsweise 0,05 bis 1 Gew.%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf den Baugrundstoff. According to an advantageous embodiment, the building material mixture according to the invention contains a proportion of platelet-shaped lubricants, in particular graphite or M0S2. The amount of the added platelet-shaped lubricant, in particular graphite, is preferably 0.05 to 1% by weight, particularly preferably 0.05 to 0.5% by weight, based on the building material.

Das Graphit weist vorzugsweise eine Partikelgröße von kleiner oder gleich 300 pm, bevorzugt von kleiner oder gleich 200 pm, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 100 pm, auf, bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2. The graphite preferably has a particle size of less than or equal to 300 pm, preferably less than or equal to 200 pm, particularly preferably less than or equal to 100 pm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können auch oberflächenaktive Substanzen, insbesondere Tenside, eingesetzt werden, welche die Fließfähigkeit der Baustoffmischung verbessern. Geeignete Vertreter dieser Verbindungen sind z.B. in WO 2009/056320 A1 (= US 2010/0326620 A1 ) beschrieben. Bevorzugt werden anionische Tenside für die erfindungsgemäße Baustoffmischung verwendet. Genannt seien hier insbesondere Tenside mit Schwefelsäureoder Sulfonsäure-Gruppen, wie C6- bis C18- Alkylsulfate und/oder C6- bis C18- Alkylsulfonate. In der erfindungsgemäßen Baustoffmischung ist der reine oberflächenaktive Stoff, insbesondere das Tensid, bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Baugrundstoffs bevorzugt in einem Anteil von 0,001 bis 1 Gew.%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.% enthalten. According to a further advantageous embodiment, surface-active substances, in particular surfactants, can also be used, which improve the flowability of the building material mixture. Suitable representatives of these compounds are described, for example, in WO 2009/056320 A1 (= US 2010/0326620 A1). Anionic surfactants are preferably used for the building material mixture according to the invention. Surfactants with sulfuric acid or sulfonic acid groups, such as C6 to C18 alkyl sulfates and/or C6 to C18 alkyl sulfonates, are particularly mentioned here. In the building material mixture according to the invention, the pure surface-active substance, in particular the surfactant, is preferably contained in a proportion of 0.001 to 1% by weight, particularly preferably 0.01 to 0.2% by weight, based on the weight of the fireproof building material.

Die erfindungsgemäße Baustoffmischung stellt eine intensive Mischung aus zumindest den genannten Bestandteilen dar. Dabei sind die Teilchen des feuerfesten Baugrundstoffs vorzugsweise mit einer Schicht des Bindemittels überzogen. Durch Verdampfen des im Bindemittel vorhandenen Wassers (ca. 40-70 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels) kann dann ein fester Zusammenhalt zwischen den Teilchen des feuerfesten Baugrundstoffs erreicht werden. The building material mixture according to the invention represents an intensive mixture of at least the components mentioned. The particles of the refractory building material are preferably coated with a layer of the binding agent. By evaporating the water present in the binding agent (approx. 40-70% by weight, based on the weight of the binding agent), a firm bond between the particles of the refractory building material can be achieved.

Trotz der mit dem erfindungsgemäßen Bindemittel erreichbaren hohen Festigkeiten zeigen die mit der erfindungsgemäßen Baustoffmischung hergestellten Gießformen überraschenderweise eine hohe Lagerstabilität auf. Die Verwendung der aus der erfindungsgemäßen Baustoffmischung hergestellten Formkörper ist nicht nur auf den Leichtmetallguss und/oder Nichteisenmetallguss beschränkt. Die Gießformen eignen sich generell zum Gießen von Metallen, wie beispielsweise Buntmetalle oder Eisenmetalle. Besonders bevorzugt eignet sich die erfindungsgemäße Baustoffmischung allerdings für das Gießen von Aluminium. Despite the high strengths that can be achieved with the binder according to the invention, the casting molds produced with the building material mixture according to the invention surprisingly show a high storage stability. The use of the molded bodies produced from the building material mixture according to the invention is not only limited to light metal casting and/or non-ferrous metal casting. The casting molds are generally suitable for casting metals, such as non-ferrous metals or ferrous metals. However, the building material mixture according to the invention is particularly suitable for casting aluminum.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, wobei die erfindungsgemäße Baustoffmischung verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte: The invention further relates to a method for producing casting molds for metal processing, wherein the building material mixture according to the invention is used. The method according to the invention comprises the steps:

Bereitstellen der oben beschriebenen Baustoffmischung durch Zusammenbringen und Mischen zumindest der oben genannten obligatorischen Komponenten; Providing the building material mixture described above by bringing together and mixing at least the mandatory components mentioned above;

Formen der Baustoffmischung; Forms of the building material mixture;

Aushärten der geformten Baustoffmischung, wobei die ausgehärtete Gießform erhalten wird. Curing the formed building material mixture to obtain the cured casting mold.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Baustoffmischung wird im Allgemeinen so vorgegangen, dass zunächst der feuerfeste Baugrundstoff (Komponente A) vorgelegt und dann unter Rühren das Bindemittel bzw. Komponente B bzw. B1 oder B2 und das Additiv bzw. Komponente (C bzw. C1 oder C2 zugegeben wird. Die oben beschriebenen Additive können an sich in jeglicher Form der Baustoffmischung zugesetzt werden. Sie können einzeln oder auch als Mischung zudosiert werden, insbesondere als Feststoffadditivpaket C1 oder C2. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Bindemittel als Zwei-Komponenten-Sys- tem bereitgestellt, wobei eine erste flüssige Komponente das Wasserglas und ggf. ein Tensid (siehe oben) enthält (Komponenten B bzw. B1 oder B2) und eine zweite aber feste Komponente ein oder mehrerer Erdalkali- metallverbindungen und das partikuläre amorphe Siliziumdioxid (Komponenten (C1 )) sowie alle anderen oben genannten festen Additive, ausgenommen der Baugrundstoffe, und insbesondere das plättchenförmige Graphit und ggf. ein Phosphat, ggf. Bariumsulfat und/oder ggf. andere Komponenten wie beschrieben umfassen. When producing the building material mixture according to the invention, the general procedure is to first add the refractory building material (component A) and then add the binder or component B or B1 or B2 and the additive or component C or C1 or C2 while stirring. The additives described above can be added to the building material mixture in any form. They can be added individually or as a mixture, in particular as a solid additive package C1 or C2. According to a preferred embodiment, the binder is provided as a two-component system, with a first liquid component containing the water glass and optionally a surfactant (see above) (components B or B1 or B2) and a second but solid component containing one or more alkaline earth metals. metal compounds and the particulate amorphous silicon dioxide (components (C1)) as well as all other solid additives mentioned above, excluding the building materials, and in particular the platelet-shaped graphite and optionally a phosphate, optionally barium sulfate and/or optionally other components as described.

Bei der Herstellung der Baustoffmischung wird der feuerfeste Baugrundstoff in einem Mischer vorgelegt und dann bevorzugt zunächst die feste(n) Komponente(n) des Bindemittels zugegeben und mit dem feuerfesten Baugrundstoff vermischt. Die Mischdauer wird so gewählt, dass eine innige Durchmischung von feuerfestem Baugrundstoff und fester Bindemittelkomponente erfolgt. Die Mischdauer ist abhängig von der Menge der herzustellenden Baustoffmischung sowie von dem verwendeten Mischaggregat. Bevorzugt wird die Mischdauer zwischen 1 und 5 Minuten gewählt. When producing the building material mixture, the refractory building material is placed in a mixer and then the solid component(s) of the binder are preferably added first and mixed with the refractory building material. The mixing time is selected so that the refractory building material and the solid binder component are thoroughly mixed. The mixing time depends on the amount of building material mixture to be produced and on the mixing unit used. The mixing time is preferably between 1 and 5 minutes.

Unter bevorzugt weiterem Bewegen der Mischung wird dann das flüssige Bindemittel zugegeben und dann die Mischung so lange weiter vermischt, bis sich auf den Körnern des feuerfesten Baugrundstoffs eine gleichmäßige Schicht des Bindemittels ausgebildet hat. The liquid binder is then added, preferably while continuing to move the mixture, and the mixture is then further mixed until a uniform layer of the binder has formed on the grains of the refractory building material.

Auch hier ist die Mischdauer von der Menge der herzustellenden Baustoffmischung sowie vom verwendeten Mischaggregat abhängig. Bevorzugt wird die Dauer für den Mischvorgang zwischen 1 und 5 Minuten gewählt. Unter einer flüssigen Komponente wird sowohl eine Mischung verschiedener flüssiger Komponenten als auch die Gesamtheit aller flüssigen Einzelkomponenten verstanden, wobei letztere auch einzeln zugegeben werden können. Ebenso wird unter einer festen Komponente sowohl das Gemisch einzelner oder aller der oben beschriebenen festen Komponenten als auch die Gesamtheit aller fester Einzelkomponenten verstanden, wobei letztere gemeinsam oder auch nacheinander zur Baustoffmischung gegeben werden können. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch zunächst das flüssige Bindemittel zum feuerfesten Baugrundstoff gegeben werden und erst dann die feste Komponente der Mischung zugeführt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zunächst 0,05 bis 0,3 Gew.% Wasser, bezogen auf das Gewicht des Baugrundstoffes, zum feuerfesten Baugrundstoff gegeben und erst anschließend die festen und flüssigen Komponenten des Bindemittels zugegeben. Bei dieser Ausführungsform kann ein überraschender positiver Effekt auf die Verarbeitungszeit der Baustoffmischung erzielt werden. Die Erfinder nehmen an, dass die wasserentziehende Wirkung der festen Komponenten des Bindemittels auf diese Weise reduziert und der Aushärtevorgang dadurch verzögert wird. Die Baustoffmischung wird anschließend in die gewünschte Form gebracht. Dabei werden die für die Formgebung üblichen Verfahren verwendet. Beispielsweise kann die Baustoffmischung mittels einer Kernschießmaschine mit Hilfe von Druckluft in das Formwerkzeug geschossen werden. Die Baustoffmischung wird anschließend ausgehärtet, wobei alle Verfahren herangezogen werden können, die bei Bindemitteln auf der Basis von Wasserglas bekannt sind, z.B. Heißhärtung, Begasen mit CO2 oder Luft bzw. einer Kombination von beidem sowie Härtung durch flüssige oder feste Katalysatoren. Die Heißhärtung ist bevorzugt. Bei der Heißhärtung wird der Baustoffmischung Wasser entzogen. Dadurch werden vermutlich auch Kondensationsreaktionen zwischen Silanolgruppen initiiert, sodass eine Vernetzung des Wasserglases eintritt. Here too, the mixing time depends on the amount of building material mixture to be produced and the mixing unit used. The duration of the mixing process is preferably between 1 and 5 minutes. A liquid component is understood to mean both a mixture of various liquid components and the totality of all individual liquid components, whereby the latter can also be added individually. Likewise, a solid component is understood to mean both the mixture of individual or all of the solid components described above and the totality of all individual solid components, whereby the latter can be added to the building material mixture together or one after the other. According to another embodiment, the liquid binder can also be added to the refractory building material first and only then can the solid component be added to the mixture. According to another embodiment, 0.05 to 0.3% by weight of water, based on the weight of the building material, is first added to the refractory building material and only then are the solid and liquid components of the binder added. In this embodiment, a surprisingly positive effect on the processing time of the building material mixture can be achieved. The inventors assume that the dehydrating effect of the solid components of the binder is reduced in this way and the curing process is delayed as a result. The building material mixture is then brought into the desired shape. The usual methods for shaping are used. For example, the building material mixture can be shot into the mold using a core shooter with the help of compressed air. The building material mixture is then cured, whereby all methods known for binders based on water glass can be used, e.g. hot curing, gassing with CO2 or air or a combination of both, and curing using liquid or solid catalysts. Hot curing is preferred. During hot curing, water is removed from the building material mixture. This presumably also initiates condensation reactions between silanol groups, so that cross-linking of the water glass occurs.

Das Erwärmen kann beispielsweise in einem Formwerkzeug erfolgen, das vorzugsweise eine Temperatur von 100 bis 300 °C, besonders bevorzugt eine Temperatur von 120 bis 250 °C aufweist. Es ist möglich, die Gießform bereits im Formwerkzeug vollständig auszuhärten. Es ist aber auch möglich, die Gießform nur in ihrem Randbereich auszuhärten, so dass sie eine ausreichende Festigkeit aufweist, um aus dem Formwerkzeug entnommen werden zu können. Die Gießform kann dann anschließend vollständig ausgehärtet werden, indem ihr weiteres Wasser entzogen wird. Dies kann beispielsweise in einem Ofen erfolgen. Der Wasserentzug kann beispielsweise auch erfolgen, indem das Wasser bei vermindertem Druck verdampft wird. The heating can be carried out, for example, in a mold, which preferably has a temperature of 100 to 300 °C, particularly preferably a temperature of 120 to 250 °C. It is possible to completely harden the casting mold in the mold. However, it is also possible to only harden the casting mold in its edge area so that it has sufficient strength to be able to be removed from the mold. The casting mold can then be completely hardened by removing more water from it. This can be done, for example, in an oven. The water can also be removed, for example, by evaporating the water under reduced pressure.

Die Aushärtung der Gießformen kann durch Einblasen von erhitzter Luft in das Formwerkzeug beschleunigt werden. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird ein rascher Abtransport des im Bindemittel enthaltenen Wassers erreicht, wodurch die Gießform in für eine industrielle Anwendung geeigneten Zeiträumen verfestigt wird. Die Temperatur der eingeblasenen Luft beträgt vorzugsweise 100 °C bis 180 °C, insbesondere bevorzugt 120 °C bis 150 °C. Die Strömungsgeschwindigkeit der erhitzten Luft wird vorzugsweise so eingestellt, dass eine Aushärtung der Gießform in für eine industrielle Anwendung geeigneten Zeiträumen erfolgt. Die Zeiträume hängen von der Größe der hergestellten Gießformen ab. Angestrebt wird eine Aushärtung im Zeitraum von weniger als 5 Minuten, vorzugsweise weniger als 2 Minuten. Bei sehr großen Gießformen können jedoch auch längere Zeiträume erforderlich sein. The curing of the casting molds can be accelerated by blowing heated air into the mold. In this embodiment of the process, the water contained in the binder is rapidly removed, whereby the casting mold is solidified within a time period suitable for industrial use. The temperature of the air blown in is preferably 100 °C to 180 °C, particularly preferably 120 °C to 150 °C. The flow rate of the heated air is preferably adjusted so that the mold is cured within periods of time suitable for industrial use. The periods of time depend on the size of the molds being produced. The aim is to achieve curing within a period of less than 5 minutes, preferably less than 2 minutes. However, longer periods may be required for very large molds.

Das Entfernen des Wassers aus der Baustoffmischung kann auch in der Weise erfolgen, dass das Erwärmen der Baustoffmischung durch Einstrahlen von Mikrowellen bewirkt oder unterstützt wird. Es wäre beispielsweise denkbar, den Baugrundstoff mit der/den festen, pulverförmigen Komponente(n) zu vermischen, diese Mischung schichtweise auf einer Fläche aufzutragen und die einzelnen Schichten mithilfe einer flüssigen Bindemittelkomponente, insbesondere mithilfe eines Wasserglases, zu bedrucken, wobei dem schichtweisen Aufträgen der Feststoffmischung jeweils ein Druckvorgang mithilfe des flüssigen Bindemittels folgt. The removal of water from the building material mixture can also be carried out by heating the building material mixture or by irradiating it with microwaves. For example, it would be conceivable to mix the building material with the solid, powdery component(s), apply this mixture layer by layer to a surface and print the individual layers using a liquid binder component, in particular using a water glass, whereby the layer-by-layer application of the solid mixture is followed by a printing process using the liquid binder.

Am Ende dieses Prozesses, d.h. nach Beendigung des letzten Druckvorgangs, kann die gesamte Mischung in einem Mikrowellenofen erwärmt werden. At the end of this process, i.e. after the last printing operation has been completed, the entire mixture can be heated in a microwave oven.

Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich an sich für die Herstellung aller für den Metallguss üblichen Gießformen, also beispielsweise von Kernen und Formen. Besonders vorteilhaft können dabei auch Gießformen hergestellt werden, die sehr dünnwandige Abschnitte umfassen. The methods according to the invention are suitable for the production of all casting molds commonly used for metal casting, for example cores and molds. Casting molds that include very thin-walled sections can also be produced particularly advantageously.

Nach einer anderen Ausgestaltung erfolgt die Herstellung der Formen und Kerne oder Baukörper durch schichtweisen Aufbau der Körper mittels 3D-Druck umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Ausbreiten zumindest einer Schicht der Baugrundstoffmischung mit einer Schichtdicke von 0,05 mm bis 3 mm, bevorzugt 0,1 mm bis 2 mm und besonders bevorzugt 0,1 mm bis 1 mm der Baustoffmischung, b) Bedrucken ausgewählter Bereiche der zumindest einen Schicht mit dem Bindemittel umfassend Wasserglas, und c) mehrfaches Wiederholen zumindest der Schritte a) und b); wobei das Erdalkalimetallverbindung Teil der Baugrundstoffmischung und/oder des Bindemittels ist. Das Bindemittel ist dann ein Druckfluid mit allen seinen Bestandteilen wie es durch die Düse(n) eines Druckkopfes transportiert wird. Vorzugsweise liegen alle Bestandteile des Bindemittels nach dieser Ausgestaltung in gelöster oder flüssiger Form vor. According to another embodiment, the molds and cores or building bodies are produced by layer-by-layer construction of the bodies by means of 3D printing, comprising at least the following steps: a) spreading at least one layer of the building material mixture with a layer thickness of 0.05 mm to 3 mm, preferably 0.1 mm to 2 mm and particularly preferably 0.1 mm to 1 mm of the building material mixture, b) printing selected areas of the at least one layer with the binder comprising water glass, and c) repeating at least steps a) and b several times); wherein the alkaline earth metal compound is part of the building material mixture and/or the binder. The binding agent is then a printing fluid with all its components as it is transported through the nozzle(s) of a print head. Preferably, all components of the binding agent according to this embodiment are in dissolved or liquid form.

Das Bedrucken erfolgt z.B. mit einem eine Vielzahl von Düsen aufweisenden Druckkopf, wobei die Düsen vorzugsweise einzeln selektiv ansteuerbar sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung wird der Druckkopf zumindest in einer Ebene von einem Computer gesteuert bewegt und die Düsen tragen das flüssige Bindemittel schichtweise und selektiv entsprechend der vorliegenden Daten auf. Der Druckkopf kann z.B. ein Drop-on-Demand Druckkopf mit Bubble-Jet oder vorzugsweise Piezo-Technik sein. Printing is carried out, for example, with a print head having a large number of nozzles, whereby the nozzles can preferably be controlled individually and selectively. According to a further embodiment, the print head is moved at least in one plane under the control of a computer and the nozzles apply the liquid binding agent layer by layer and selectively according to the available data. The print head can, for example, be a drop-on-demand print head with bubble jet or, preferably, piezo technology.

In einer weiteren Ausführungsform des 3D-Drucks ist der Baugrundstoffmischung vor der Bindemittelzugabe fakultativ ein anorganischer Härter für Bindemittel auf Wasserglasbasis zugesetzt. Solche anorganischen Härter sind z.B. Phosphate wie beispielsweise Lithopix P26 (ein Aluminiumphosphat der Fa. Zschimmer und Schwarz GmbH & Co KG Chemische Fabriken) oder Fabutit 748 (ein Aluminiumphosphat der Fa. Chemische Fabrik Budenheim KG). Andere anorganische Härter für Bindemittel auf Wasserglasbasis sind beispielsweise Calciumsilikate und deren Hydrate, Calciumaluminate und deren Hydrate, Aluminiumsulfat, Magnesium- und Calciumcarbonat. In another embodiment of 3D printing, an inorganic hardener for water glass-based binders is optionally added to the building material mixture before the binder is added. Such inorganic hardeners are, for example, phosphates such as Lithopix P26 (an aluminum phosphate from Zschimmer und Schwarz GmbH & Co KG Chemische Fabriken) or Fabutit 748 (an aluminum phosphate from Chemische Fabrik Budenheim KG). Other inorganic hardeners for water glass-based binders are, for example, calcium silicates and their hydrates, calcium aluminates and their hydrates, aluminum sulfate, magnesium and calcium carbonate.

Das Verhältnis von Härter zu Bindemittel kann je nach gewünschter Eigenschaft, z.B. Verarbeitungszeit und/oder Ausschalzeit der Baustoffmischungen, variieren. Vorteilhaft liegt der Härteranteil (Gewichtsverhältnis von Härter zu Bindemittel und im Falle von Wasserglas die Gesamtmasse der Silikatlösung oder anderen in Lösungsmitteln aufgenommenen Bindemitteln) bei größer gleich 5 Gew.%, vorzugsweise bei größer gleich 8 Gew.%, insbesondere bevorzugt bei größer gleich 10 Gew.%, jeweils bezogen auf das Bindemittel. The ratio of hardener to binder can vary depending on the desired properties, e.g. processing time and/or stripping time of the building material mixtures. The hardener content (weight ratio of hardener to binder and, in the case of water glass, the total mass of the silicate solution or other binders absorbed in solvents) is advantageously greater than or equal to 5% by weight, preferably greater than or equal to 8% by weight, particularly preferably greater than or equal to 10% by weight, in each case based on the binder.

Sobald die Festigkeiten es gestatten, kann die ungebundene Baustoffmischung (dies ist im Grunde die Baugrundstoffmischung) im Anschluss von der Gießform (bzw. dem Kem) entfernt und die Gießform der weiteren Behandlung, z.B. der Vorbereitung zum Metallguss zugeführt werden. Das Entfernen der ungebundenen von der gebundenen Baustoffmischung gelingt beispielsweise durch einen Auslauf, sodass die ungebundene Baustoffmischung herausrieseln kann. Die gebundene Baustoffmischung (Gießform) kann beispielsweise mithilfe von Druckluft oder durch Pinseln von Resten der ungebundenen Baustoffmischung befreit werden. As soon as the strengths allow it, the unbound building material mixture (this is basically the building material mixture) can then be removed from the casting mould (or the core) and the casting mould can be subjected to further treatment, e.g. preparation for metal casting. The unbound building material mixture can be removed from the bound building material mixture using a drain, for example, so that the unbound building material mixture can trickle out. The bound building material mixture (casting mold) can be freed of any residues of the unbound building material mixture using compressed air or by brushing.

Die aus der erfindungsgemäßen Baustoffmischung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gießformen weisen eine hohe Festigkeit unmittelbar nach der Herstellung auf, ohne dass die Festigkeit der Gießformen nach dem Aushärten so hoch ist, dass Schwierigkeiten nach der Herstellung des Gussstücks beim Entfernen der Gießform auftreten. Weiterhin weisen diese Gießformen eine hohe Stabilität bei erhöhter Luftfeuchtigkeit auf, d.h. die Gießformen können überraschenderweise auch über längere Zeit hinweg problemlos gelagert werden. Als Vorteil weist die Gießform eine sehr hohe Stabilität bei mechanischer Belastung auf, sodass auch dünnwandige Abschnitte der Gießform verwirklicht werden können, ohne dass diese durch den metallostatischen Druck beim Gießvorgang deformiert werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher eine Gießform, welche nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde. The casting molds produced from the building material mixture according to the invention or with the method according to the invention have a high level of strength immediately after production, without the strength of the casting molds after hardening being so high that difficulties arise when removing the casting mold after the casting has been produced. Furthermore, these casting molds have a high level of stability at high humidity, i.e. the casting molds can surprisingly also be stored for longer periods of time without any problems. As an advantage, the casting mold has a very high level of stability under mechanical stress, so that thin-walled sections of the casting mold can also be produced without these being deformed by the metallostatic pressure during the casting process. A further subject of the invention is therefore a casting mold which was obtained using the method according to the invention described above.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Beispielen ohne auf diese beschränkt zu sein näher erläutert. Die Tatsache, dass als Härtungsverfahren ausschließlich die Heißhärtung beschrieben ist, stellt keine Einschränkung dar. The invention is explained in more detail below using examples without being limited to them. The fact that only hot curing is described as the curing method does not represent a limitation.

Beispiele examples

1) Einfluss verschiedener pulverförmiger Erdalkalimetallverbindungen auf die Biegefestigkeiten 1) Influence of various powdered alkaline earth metal compounds on the flexural strengths

Für die Prüfung einer Baustoffmischung wurden sog. Georg-Fischer-Prüfriegel hergestellt. Unter Georg-Fischer-Prüfriegeln werden quaderförmige Prüfriegel mit den Abmessungen 180 mm x 22,36 mm x 22,36 mm verstanden. Die Zusammensetzungen der Baustoffmischungen sind in Tabelle 1 angegeben. Zur Herstellung der Georg-Fischer-Prüfriegel wurde wie folgt vorgegangen: • Die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden in einem Laborflügelmischer (Hobart Manufacturing UK, Model HSM10) gemischt. Dazu wurde zunächst der Quarzsand vorgelegt und unter Rühren das Wasserglas zugegeben. Als Wasserglas wurde ein Natriumwasserglas verwendet, das Anteile von Kalium aufwies. In den nachfolgenden Tabellen ist das Modul daher mit SiO2:M2O angegeben, wobei M die Summe aus Natrium und Kalium angibt.So-called Georg Fischer test bars were produced to test a building material mixture. Georg Fischer test bars are cuboid-shaped test bars with dimensions of 180 mm x 22.36 mm x 22.36 mm. The compositions of the building material mixtures are given in Table 1. The Georg Fischer test bars were produced as follows: • The components listed in Table 1 were mixed in a laboratory paddle mixer (Hobart Manufacturing UK, Model HSM10). First, the quartz sand was added and the water glass was added while stirring. The water glass used was a sodium water glass that contained potassium. In the tables below, the modulus is therefore given as SiO2:M2O, where M is the sum of sodium and potassium.

Nachdem die Mischung für eine Minute gerührt wurde, erfolgte die Zugabe des amorphen Siliziumdioxids, des plättchenförmigen Graphits und ggfs. die pulverförmige Erdalkalimetallverbindung unter weiterem Rühren. Die Mischung wurde anschließend noch für eine weitere Minute gerührt. After the mixture was stirred for one minute, the amorphous silicon dioxide, the platelet-shaped graphite and, if necessary, the powdered alkaline earth metal compound were added while stirring continued. The mixture was then stirred for another minute.

• Die Baustoffmischungen wurden in den Vorratsbunker einer Kernschießmaschine der Firma Laempe & Mössner GmbH , überführt, deren Formwerkzeug auf 180 °C erwärmt war; • The building material mixtures were transferred into the storage bunker of a core shooter from Laempe & Mössner GmbH, whose mold was heated to 180 °C;

• Die Baustoffmischungen wurden mittels Druckluft (5 bar) in das Formwerkzeug eingebracht und verblieben für weitere 35 Sekunden im Formwerkzeug; • The building material mixtures were introduced into the mold using compressed air (5 bar) and remained in the mold for a further 35 seconds;

• Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischungen wurde während der letzten 20 Sekunden Heißluft (2 bar, 100 °C beim Eintritt in das Werkzeug) durch das Formwerkzeug geleitet; • To accelerate the curing of the mixtures, hot air (2 bar, 100 °C when entering the tool) was passed through the mold during the last 20 seconds;

• Das Formwerkzeug wurde geöffnet und die Prüfriegel entnommen. • The mold was opened and the test bars removed.

Zur Bestimmung der Biegefestigkeiten wurden die Prüfriegel in ein 3-Punkt-Prüf- gerät der Firma Morek Multiserv eingelegt und die Kraft gemessen, welche zum Bruch der Prüfriegel führte. Die Biegefestigkeiten wurden gemäß nachfolgendem Schema gemessen: To determine the bending strength, the test bars were placed in a 3-point testing device from Morek Multiserv and the force that caused the test bars to break was measured. The bending strength was measured according to the following scheme:

• 10 Sekunden nach der Entnahme (Heißfestigkeiten) • 10 seconds after removal (hot strength)

• 24 Stunden nach der Entnahme (Kaltfestigkeiten) • 24 hours after sampling (cold strength)

• 24 Stunden nach Lagerung der Kerne im Klimaschrank der Firma Weiss Umwelttechnik bei 30°C und 60% relativer Luftfeuchte, wobei die Kerne erst nach dem Erkalten (1 Stunde nach der Entnahme) in den Klimaschrank platziert wurden. • 24 hours after storing the kernels in the climate cabinet of Weiss Umwelttechnik at 30°C and 60% relative humidity, whereby the kernels were only placed in the climate cabinet after they had cooled down (1 hour after removal).

Zur Bestimmung der Verarbeitungszeit wurde die fertige Baustoffmischung für 2h zugedeckt bei Raumtemperatur gelagert. Anschließend wurde das Material wie schon zuvor beschrieben verarbeitet. Die Biegefestigkeiten wurden erneut nach folgendem Schema gemessen: • 10 Sekunden nach der Entnahme (Heißfestigkeiten) To determine the processing time, the finished building material mixture was covered and stored at room temperature for 2 hours. The material was then processed as described above. The flexural strengths were measured again according to the following scheme: • 10 seconds after removal (hot strength)

• 24 Stunden nach der Entnahme (Kaltfestigkeiten) • 24 hours after sampling (cold strength)

Tabelle 1 Zusammensetzungen der Baustoffmischungen

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Table 1 Compositions of the building material mixtures
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Die Indizes in Tabelle 1 haben jeweils folgende Bedeutung: a) Alkaliwasserglas mit einem molaren Modul SiO2:M2Ü von ca. 2,2; bezogen auf das gesamte Wasserglas. Feststoffgehalt von ca. 35%, Rest i.W. Wasser b) amorphes Siliziumdioxid (Microsilica POS B-W 90 LD Lieferant Possehl Erzkontor) c) plättchenförmiges Graphit (85% C, Lieferant Luh) d) Calciumoxid (Magnesia 7258, Lieferant MAGNESIA) e) Calciumoxid (Nekafin 0, Lieferant KFN) The indices in Table 1 have the following meaning: a) alkali water glass with a molar modulus SiO2:M2O of approx. 2.2; based on the total water glass. Solids content of approx. 35%, remainder water b) amorphous silicon dioxide (Microsilica POS BW 90 LD supplier Possehl Erzkontor) c) platelet-shaped graphite (85% C, supplier Luh) d) calcium oxide (Magnesia 7258, supplier MAGNESIA) e) calcium oxide (Nekafin 0, supplier KFN)

Calciumoxid (Precal 30 S, Lieferant SCHAEFER KALK) g) Calciumoxid (Micronized Calcium oxide, Lieferant Euro Minerals) h) Calciumhydroxid (Lieferant Alfa Aeser) Calcium oxide (Precal 30 S, supplier SCHAEFER KALK) g ) Calcium oxide (Micronized Calcium oxide, supplier Euro Minerals) h) Calcium hydroxide (supplier Alfa Aeser)

0 Calciumsulfat (Lieferant Thermo Scientific) j) Magnesiumsulfat (IMAG AS, Lieferant Imagine) k) Calciumchlorid (Lieferant Thermo Scientific) 0 Calcium sulfate (supplier Thermo Scientific) j) Magnesium sulfate (IMAG AS, supplier Imagine) k) Calcium chloride (supplier Thermo Scientific)

Die gemessenen Heiß- und Kaltbiegefestigkeiten sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. Zusätzlich wurden die jeweiligen Festigkeiten nach einer Verarbeitungszeit von 2h gemessen, um die Lagerstabilität der Baustoffmischung abzubilden, da eine sofortige Verarbeitung der Baustoffmischung im Serienprozess nicht immer möglich ist. The measured hot and cold bending strengths are summarized in Table 2. In addition, the respective strengths were measured after a processing time of 2 hours in order to reflect the storage stability of the building material mixture, since immediate processing of the building material mixture in the series process is not always possible.

Das Beispiel 1.01 enthält nur den Baugrundstoff, amorphes Siliziumdioxid (gemäß EP 1802409 B1 und DE 102012020509 A1 ), plättchenförmiges Graphit und ein Alkaliwasserglas. Die Ergebnisse dienen in der folgenden Versuchsreihe als Referenz. Das Festigkeitsniveau vor und nach der Verarbeitungszeit ist vergleichbar und das Festigkeitsdelta entsprechend niedrig. Example 1.01 contains only the building material, amorphous silicon dioxide (according to EP 1802409 B1 and DE 102012020509 A1), platelet-shaped graphite and an alkali water glass. The results serve as a reference in the following series of tests. The strength level before and after the processing time is comparable and the strength delta is correspondingly low.

In den Beispielen 1.02 bis 1.07 wurde die Zugabemenge einer Erdalkalimetallverbindung kontinuierlich erhöht. Deutlich zu erkennen ist die Zunahme der Heißfestigkeiten um bis zu 20%. Eine möglichst hohe Sofortfestigkeit ist für eine maschinelle Verarbeitung der hergestellten Kerne in hoher Taktzahl wichtig und notwendig um den Ausschuss defekter Kerne bei der anschließenden Kernverarbeitung zu reduzieren. In examples 1.02 to 1.07, the amount of an alkaline earth metal compound added was continuously increased. The increase in hot strengths by up to 20% is clearly visible. The highest possible instant strength is important for the high-speed mechanical processing of the cores produced and is necessary to reduce the amount of defective cores that are rejected during subsequent core processing.

Nach einer zweistündigen Verarbeitungszeit ist ebenfalls in Abhängigkeit der Zugabemenge ein Einfluss auf das Festigkeitsniveau erkennbar. Während niedrige Zugabemengen (1.02 bis 1.05) sich kaum auf die Verarbeitungszeit auswirken (Festigkeitsdelta niedrig), reduziert sich sowohl die anfängliche Heißfestigkeit als auch die Festigkeit nach der Verarbeitungszeit bei höheren Zugabemengen (Mischung 1 .06 und 1 .07) deutlich (Festigkeitsdelta nimmt zu). Tabelle 2 After a two-hour processing time, an influence on the strength level can also be seen depending on the amount added. While low addition amounts (1.02 to 1.05) have little effect on the processing time (strength delta low), both the initial hot strength and the strength after the processing time are significantly reduced with higher addition amounts (mixture 1 .06 and 1 .07) (strength delta increases). Table 2

Einfluss der Erdalkalimetallverbindungen auf die Heißfestigkeiten, Kaltfestigkeiten und die Festigkeiten nach definierter Verarbeitungszeit

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n.b. = nicht bestimmt Influence of alkaline earth metal compounds on hot strength, cold strength and strength after defined processing time
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nb = not determined

In Tabelle 3 sind die Klimafestigkeiten der hergestellten Biegeriegel zusammengefasst. Generell wurde in diesem Versuch als Bewertungsgrenze eine relative Festigkeitsabnahme von 50% definiert. Festigkeitsabnahmen <50% wurden nachfolgend als positiv und Festigkeitsabnahmen >50% als negativ bewertet. Die Mischung 1.01 dient erneut als Referenz. Der Einfluss der extremen klimatischen Bedingungen (Temperatur von 30°C und Luftfeuchtigkeit von 60%) auf die Festigkeiten wird an diesem Beispiel besonders deutlich. Nach einer 24h Lagerung reduziert sich die Kaltfestigkeit um ca. 70%. Durch kontinuierliche Erhöhung der Zugabemenge (Mischungen 1.02 - 1.06) der Erdalkalimetallverbindung resultiert eine deutliche Verbesserung der Klimabeständigkeit. Die Festigkeitsabnahme wird auf bis zu 25% reduziert. Wie auch schon bei der Verarbeitungszeit wird auch hier der Effekt der Überdosierung einer E rdalkal i- metallverbindung in der Baustoffmischung deutlich. Bei der Mischung 1.07 erhöht sich die Festigkeitsabnahme auf 36%, liegt dennoch deutlich niedriger als bei der Referenz. Table 3 summarizes the climatic strengths of the bending bars produced. In general, a relative strength reduction of 50% was defined as the evaluation limit in this test. Strength reductions <50% were subsequently evaluated as positive and strength reductions >50% as negative. Mixture 1.01 is again used as a reference. The influence of the extreme climatic conditions (temperature of 30°C and humidity of 60%) on the strengths is particularly clear in this example. After 24 hours of storage, the cold strength is reduced by approx. 70%. Continuously increasing the amount of alkaline earth metal compound added (mixtures 1.02 - 1.06) results in a significant improvement in climate resistance. The loss of strength is reduced to as little as 25%. As with the processing time, the effect of overdosing an alkaline earth metal compound in the building material mixture is also clear here. With mixture 1.07, the loss of strength increases to 36%, but is still significantly lower than with the reference.

Tabelle 3 Einfluss der Erdalkalimetallverbindungen auf die Festigkeiten nach Klimalagerung

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2) Verbesserung der thermischen Stabilität Table 3 Influence of alkaline earth metal compounds on the strengths after climatic storage
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2) Improvement of thermal stability

Der Einfluss verschiedener pulverförmiger Erdalkalimetallverbindungen auf die thermische Stabilität wurde untersucht. Zu diesem Zweck wurde wie folgt verfahren: The influence of various powdered alkaline earth metal compounds on thermal stability was investigated. For this purpose, the following procedure was used:

• Georg-Fischer-Prüfriegel der hergestellten Baustoffmischungen wurden hinsichtlich der Biegefestigkeiten untersucht (analog zum Beispiel 1 - hierbei haben sich keine Unterschiede zu den in Tabelle 2 aufgeführten Werten ergeben). • Georg Fischer test bars of the produced building material mixtures were examined with regard to the bending strengths (analogous to example 1 - no differences were found compared to the values listed in Table 2).

• Anschließend wurden die Biegenegel in einem Muffelofen an den äußersten Rändern auf eine Halterung positioniert, sowie kernmittig mit einem Gewicht (407 g) beladen. Mit diesem Aufbau resultiert eine Dreipunktbelastung bei einer Temperatur von 650°C (entspricht ungefähr der Abgusstemperatur bei Aluminium) für insgesamt 2 Minuten. Nach einer Abkühlphase von 2 Minuten erfolgt die Messung der Deformation mittels Messschieber. • The bending rods were then positioned on a holder at the outermost edges in a muffle furnace and loaded with a weight (407 g) in the center of the core. This setup results in a three-point load at a temperature of 650°C (approximately the casting temperature for aluminum) for a total of 2 minutes. After a cooling phase of 2 minutes, the deformation is measured using a caliper.

Bei den in der Tabelle 4 aufgeführten Werte handelt es sich jeweils um den Mittelwert einer Vierfachbestimmung. The values listed in Table 4 are the mean values of four determinations.

Deutlich zu erkennen ist die Zunahme der Deformationsstabilität mit zunehmender Menge der Erdalkalimetallverbindung. Je nach Zugabemenge konnte die Deformation des Biegeriegels um bis zu 62% reduziert werden. The increase in deformation stability with increasing amount of alkaline earth metal compound is clearly visible. Depending on the amount added, the deformation of the bending bar could be reduced by up to 62%.

Tabelle 4 Table 4

Einfluss der Erdalkalimetallverbindungen auf das Deformationsverhalten

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Influence of alkaline earth metal compounds on the deformation behavior
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Claims

Patentansprüche patent claims 1. Mischung als Baugrundstoffmischung zur Herstellung von Formkörpern umfassend: 1. Mixture as building material mixture for the production of molded bodies comprising: - zumindest 90 Gew.% eines feuerfesten Baugrundstoffs, bezogen auf die Baugrundstoffmischung, - at least 90% by weight of a refractory building material, based on the building material mixture, - 0,1 bis 2 Gew.%, vorzugsweise 0,2 Gew.% bis 1 ,0 Gew.%, eines amorphen Siliziumdioxids, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff; und - 0.1 to 2 wt.%, preferably 0.2 wt.% to 1.0 wt.%, of an amorphous silicon dioxide, based on the refractory building material; and - 0,001 bis 0,2 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: - 0.001 to 0.2% by weight, preferably 0.005 to 0.1% by weight, of an alkaline earth metal compound, based on the refractory building material, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen. Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and their mixtures. 2. Mischung als Baustoffmischung zur Herstellung von Formkörpern, umfassend:2. Mixture as a building material mixture for the production of molded bodies, comprising: - zumindest 80 Gew.% eines feuerfesten Baugrundstoffs, bezogen auf die Baustoffmischung, - at least 80% by weight of a refractory building material, based on the building material mixture, - 0,1 bis 2 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 1 ,0 Gew.%, eines amorphen Siliziumdioxids, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff; - 0.1 to 2% by weight, preferably 0.2 to 1.0% by weight, of an amorphous silicon dioxide, based on the refractory building material; - 0,001 bis 0,2 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,1 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: - 0.001 to 0.2% by weight, preferably 0.005 to 0.1% by weight, of an alkaline earth metal compound, based on the refractory building material, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen; und Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof; and - ein Bindemittel umfassend Wasserglas. - a binder comprising water glass. 3. Kit zur Herstellung einer Baustoffmischung umfassend separat voneinander folgende Komponenten: 3. Kit for the preparation of a building material mixture comprising the following components separately: (B1 ) ein Bindemittel, wobei das Bindemittel ein wässriges Bindemittel umfassend zumindest Wasserglas ist; und (B1) a binder, wherein the binder is an aqueous binder comprising at least water glass; and (C1 ) ein Feststoffadditivpaket, wobei das Feststoffadditivpaket (C1 ) umfasst: (C1 ) a solid additive package, wherein the solid additive package (C1 ) comprises: - ein amorphes Siliziumdioxid und - an amorphous silicon dioxide and - eine Erdalkalimetallverbindung, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat Magnesiumsulfat und deren Mischungen in einem Gewichtsverhältnis von amorphem Siliziumdioxid zur Erdalkalimetallverbindung von 1 :2 bis 2000:1 vorzugsweise 2:1 bis 200:1 , wobei das amorphe Siliziumdioxid und die Erdalkalimetallverbindung jeweils als partikuläre Feststoffe in rieselfähiger Form in dem Feststoffadditivpaket (C1 ) vorliegen. oder - an alkaline earth metal compound, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group: Calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof in a weight ratio of amorphous silicon dioxide to alkaline earth metal compound of 1:2 to 2000:1, preferably 2:1 to 200:1, wherein the amorphous silicon dioxide and the alkaline earth metal compound are each present as particulate solids in free-flowing form in the solid additive package (C1). or (B2) ein Bindemittel, wobei das Bindemittel ein wässriges Bindemittel umfassend zumindest (B2) a binder, wherein the binder is an aqueous binder comprising at least - Wasserglas und - water glass and - 0,05 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,25 bis 5 Gew.%, einer Erdalkalimetallverbindung, bezogen auf das Bindemittel, ist, wobei die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat Magnesiumsulfat und deren Mischungen; und - 0.05 to 10 wt.%, preferably 0.25 to 5 wt.%, of an alkaline earth metal compound, based on the binder, wherein the alkaline earth metal compound is selected from the group: calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof; and (C2) ein Feststoffadditivpaket umfassend ein amorphes Siliziumdioxids, wobei das amorphe Siliziumdioxid als partikulärer Feststoff in rieselfähiger Form in dem Feststoffadditivpaket C2 vorliegt. (C2) a solid additive package comprising an amorphous silicon dioxide, wherein the amorphous silicon dioxide is present as a particulate solid in free-flowing form in the solid additive package C2. 4. Kit nach Anspruch 3 umfassend separat weiterhin 4. Kit according to claim 3 comprising separately further (A) einen feuerfesten Baugrundstoff; (A) a refractory building material; 5. Mischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, wobei 5. Mixture according to at least one of the preceding claims 1 or 2, wherein - der feuerfeste Baugrundstoff, das amorphe Siliziumdioxid und die Erdalkalimetallverbindung jeweils als partikuläre Feststoffe in rieselfähiger Form vorliegen bzw. zugegeben sind. - the refractory building material, the amorphous silicon dioxide and the alkaline earth metal compound are each present or added as particulate solids in free-flowing form. 6. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestandteile des feuerfesten Baugrundstoffs jeweils einen Schmelzpunkt von größer als 600°C aufweisen. 6. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the components of the refractory building material each have a melting point of greater than 600°C. 7. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der feuerfeste Baugrundstoff einen Partikelgröße kleiner oder gleich 600 pm, vorzugsweise kleiner oder gleich 500 pm, bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2 aufweist. 7. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the refractory building material has a particle size of less than or equal to 600 pm, preferably less than or equal to 500 pm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2. 8. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erdalkalimetallverbindung eine Partikelgröße kleiner oder gleich 1 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5 mm, besonders bevorzug kleiner oder gleich 0,25 mm, hat, bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2. 8. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the alkaline earth metal compound has a particle size of less than or equal to 1 mm, preferably less than or equal to 0.5 mm, particularly preferably less than or equal to 0.25 mm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2. 9. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das amorphe Siliziumdioxid eine Partikelgröße von kleiner 300 pm, vorzugsweise von kleiner 200 pm, hat, bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2. 9. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the amorphous silicon dioxide has a particle size of less than 300 pm, preferably less than 200 pm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2. 10. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das amorphe Siliziumdioxid eine mittlere Primärpartikelgröße D50 von 0,05 pm bis 10 pm, insbesondere von 0,1 pm bis 5 pm, hat, vorzugsweise von 0,1 pm bis 2 pm, bestimmt durch dynamische Lichtstreuung. 10. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the amorphous silicon dioxide has an average primary particle size D50 of 0.05 pm to 10 pm, in particular of 0.1 pm to 5 pm, preferably of 0.1 pm to 2 pm, determined by dynamic light scattering. 11 . Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das amorphe Siliziumdioxid eine spezifische Oberfläche von 1 bis 200 m2/g, vorzugsweise von 1 bis 50 m2/g, besonders bevorzugt von 1 und 30 m2/g, hat. 11. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the amorphous silicon dioxide has a specific surface area of 1 to 200 m 2 /g, preferably of 1 to 50 m 2 /g, particularly preferably of 1 to 30 m 2 /g. 12. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mischung oder das Kit weiterhin Graphit enthält, vorzugsweise zwischen 0,1 Gew.% und 1 ,0 Gew.%, vorzugsweise zwischen 0,15 Gew.% und 2 Gew.%, bezogen auf den feuerfesten Baugrundstoff; und/oder zwischen 0,1 Gew.% und 1 ,0 Gew.%, vorzugsweise 0,15 Gew.% und 2 Gew.%, bezogen auf das Bindemittel. 12. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the mixture or kit further contains graphite, preferably between 0.1 wt.% and 1.0 wt.%, preferably between 0.15 wt.% and 2 wt.%, based on the refractory building material; and/or between 0.1 wt.% and 1.0 wt.%, preferably 0.15 wt.% and 2 wt.%, based on the binder. 13. Mischung oder Kit nach Anspruch 12, wobei das Graphit eine Partikelgröße von kleiner oder gleich 300 pm, bevorzugt von kleiner oder gleich 200 pm, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 100 pm, hat bestimmt durch Siebung nach DIN 66165 Teil 2. 13. Mixture or kit according to claim 12, wherein the graphite has a particle size of less than or equal to 300 pm, preferably less than or equal to 200 pm, particularly preferably less than or equal to 100 pm, determined by sieving according to DIN 66165 Part 2. 14. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mischung oder das Kit maximal 0,2 Gew.% organische Verbindungen enthält. 14. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the mixture or kit contains a maximum of 0.2 wt.% organic compounds. 15. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wasserglas ein molares Modul SiO2/M2O von 1 ,6 bis 4,0, vorzugsweise 2,0 bis kleiner 3,5, mit M gleich Lithium, Natrium und Kalium, hat. 15. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the water glass has a molar modulus SiO2/M2O of 1.6 to 4.0, preferably 2.0 to less than 3.5, with M equal to lithium, sodium and potassium. 16. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die die Mischung oder das Kit 0,5 bis 5 Gew.% Wasserglas, vorzugsweise 1 bis 3,5 Gew.% Wasserglas, enthält, bezogen auf den Baugrundstoff, wobei der Feststoffanteil des Wasserglases 25 bis 65 Gew.%, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.%, beträgt. 16. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the mixture or kit contains 0.5 to 5 wt.% water glass, preferably 1 to 3.5 wt.% water glass, based on the building material, wherein the solids content of the water glass is 25 to 65 wt.%, preferably 30 to 60 wt.%. 17. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mischung oder das Kit weiterhin Tenside enthält, vorzugsweise anionische Tenside und insbesondere ein C6- bis C18- Alkylsulfat und/oder C6- bis C18- Alkylsulfonat. 17. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the mixture or kit further contains surfactants, preferably anionic surfactants and in particular a C6- to C18-alkyl sulfate and/or C6- to C18-alkyl sulfonate. 18. Mischung oder Kit nach Anspruch 17, wobei das Tensid bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Baugrundstoffs in einem Anteil von 0,001 bis 1 Gew.%, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,2 Gew.% enthalten ist, bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Baugrundstoffs ist. 18. Mixture or kit according to claim 17, wherein the surfactant is contained in a proportion of 0.001 to 1 wt.%, particularly preferably 0.01 to 0.2 wt.%, based on the weight of the refractory building material. 19. Mischung oder Kit nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mischung oder das Kit weiterhin zumindest eine phosphorhaltige Verbindung enthält, vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 ,0 Gew.%, besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 0,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des feuerfesten Baugrundstoffs. 19. Mixture or kit according to at least one of the preceding claims, wherein the mixture or kit further contains at least one phosphorus-containing compound, preferably between 0.05 and 1.0% by weight, particularly preferably between 0.1 and 0.5% by weight, based on the weight of the refractory building material. 20. Verfahren zur Herstellung von Gießformen oder Kernen umfassend: 20. A process for producing casting moulds or cores comprising: • Bereitstellen der Mischung bzw. eines Kits aus dem die Mischung hergestellt wird, ggf. unter Zusatz von Baugrundstoff, jeweils nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, • Providing the mixture or a kit from which the mixture is produced, optionally with the addition of building material, in each case according to at least one of the preceding claims, • Einbringen der Baustoffmischung in eine Form, und • Placing the building material mixture into a mold, and • Aushärten der Baustoffmischung. • Curing of the building material mixture. 21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Baustoffmischung mittels einer Kernschießmaschine mit Hilfe von Druckluft in die Form eingebracht wird und die Form ein Formwerkzeug ist und das Formwerkzeug mit einem oder mehreren Gasen durchströmt wird, insbesondere umfassend CO2. 21. The method according to claim 20, wherein the building material mixture is introduced into the mold by means of a core shooting machine with the aid of compressed air and the mold is a molding tool and the molding tool is flowed through with one or more gases, in particular comprising CO2. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , wobei die Baustoffmischung zum Aushärten einer Temperatur von zumindest 100°C für unter 5 min ausgesetzt wird und unabhängig hiervon die Baustoffmischung erhitzt wird, insbesondere bevorzugt durch Einblasen von Luft von einer Temperatur von 100 °C bis 180 °C in das Formwerkzeug. 22. The method according to claim 20 or 21, wherein the building material mixture is exposed to a temperature of at least 100°C for less than 5 minutes for curing and independently thereof the building material mixture is heated, particularly preferably by blowing air at a temperature of 100°C to 180°C into the mold. 23. Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Körpern umfassend zumindest die folgenden Schritte: a) Ausbreiten zumindest einer Schicht einer Baugrundstoffmischung umfassend zumindest den Baugrundstoff und das Feststoffadditiv umfassend amorphes Siliziumdioxid jeweils nach zumindest einem der Ansprüche 1 und 5 bis 19 mit einer Schichtdicke von 0,05 mm bis 3 mm; b) Bedrucken ausgewählter Bereiche der zumindest einen Schicht mit dem Bindemittel umfassend zumindest Wasser und Wasserglas; c) mehrfaches Wiederholen zumindest der Schritte a) und b), wobei das Feststoffadditiv oder das Bindemittel oder beides eine Erdalkalimetallverbindung umfasst und die Erdalkalimetallverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe: Calciumchlorid, Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat und deren Mischungen. 23. Method for the layered construction of bodies comprising at least the following steps: a) spreading at least one layer of a building material mixture comprising at least the building material and the solid additive comprising amorphous silicon dioxide, each according to at least one of claims 1 and 5 to 19, with a layer thickness of 0.05 mm to 3 mm; b) printing selected areas of the at least one layer with the binder comprising at least water and water glass; c) repeating at least steps a) and b) several times, wherein the solid additive or the binder or both comprise an alkaline earth metal compound and the alkaline earth metal compound is selected from the group: calcium chloride, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium sulfate, magnesium sulfate and mixtures thereof. 24. Form oder Kern herstellbar nach zumindest einem der Ansprüche 20 bis 23. 24. Mould or core producible according to at least one of claims 20 to 23. 25. Verfahren zum Aluminiumguss umfassend 25. Process for aluminum casting comprising • Bereitstellen der Baustoffmischung oder eines Kits aus dem die Baustoffmischung hergestellt wird, ggf. unter Zusatz von Baugrundstoff, jeweils nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 19, • Providing the building material mixture or a kit from which the building material mixture is produced, optionally with the addition of building material, in each case according to at least one of claims 1 to 19, • Einbringen der Baustoffmischung in eine Form, • Pouring the building material mixture into a mold, • Aushärten der Baustoffmischung zur Herstellung einer Gießform oder eines Kerns, und • Curing the building material mixture to produce a casting mould or core, and • Gießen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in die Gießform bzw. in Kontaktbringen des flüssigen Aluminiums oder einer flüssigen Aluminiumlegierung mit dem Kern. • Pouring aluminum or an aluminum alloy into the mold or bringing the liquid aluminum or a liquid aluminum alloy into contact with the core.
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