用于通过使用羰基化合物制造金属铸件的模具和型芯的方法以及根据该方法制造的模具 ...的制作方法
【专利摘要】本发明的主题是用于制造铸造模具和型芯的方法，其中借助于置于气相的或用气相携带的羰基化合物固化由至少一种耐火材料和作为无机接合剂的水玻璃构成的模制材料混合物。此外，本发明涉及一种相应的模制材料混合物、一种多组分体系和根据该方法制造的模具和型芯。
【专利说明】
用于通过使用羰基化合物制造金属铸件的模具和型芯的方法 以及根据该方法制造的模具和型芯
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于制造铸造模具和型芯的方法，其中借助于置于气相的或用气 相携带的羰基化合物固化由至少一种耐火材料和作为无机接合剂的水玻璃构成的模制材 料混合物。此外，本发明涉及一种相应的模制材料混合物、一种多组分体系和根据该方法制 造的模具和型芯。
【背景技术】
[0002] 为了制造模具和型芯按需要应用耐火的模制基础材料，例如石英砂和适当的接合 剂。在此，耐火的模制基础材料优选以松散的形式存在，使得由模制基础材料和接合剂构成 的混合物、即所谓的模制材料混合物能够填入到适当的空心模具中、在那里压缩并且固化。 通过接合剂在模制基础材料的颗粒之间产生固定的内聚性，使得模具和型芯获得所需要的 机械稳定性。
[0003] 模具在铸造时形成用于铸件的外壁，当在铸件之内需要空腔时，才使用型芯。在此 不强制必需的是:模具和型芯由相同的材料制成。因此，例如在硬模铸造时，借助于金属的 永久模具进行铸件的外部成型。根据不同的方法生产的模具和型芯的组合也是可行的。下 面根据型芯阐述的内容类似地也适用于根据相同的方法制造的模具(铸造模具)并且反之 亦然。
[0004] 为了制造型芯，能够使用有机的和无机的接合剂，其固化能够分别通过冷的或热 的方法进行。在此，将如下方法称作为冷方法，所述方法基本上在室温(25°C)下在没有加热 用于制造型芯的模制工具的情况下执行。
[0005] 在此，固化大多数通过化学反应进行，化学反应例如通过如下方式触发：即将气体 引导穿过要固化的模制材料混合物。在热方法中，模制材料混合物在成型之后通过加热的 模制工具加热到充分高的温度，例如以便将包含在接合剂中的溶剂排出和/或以便启动化 学反应，通过该化学反应将接合剂例如通过交联来固化。
[0006] 在冷固化的型芯制造方法的范围中，直到20世纪50年代和60年代还在广泛应用水 玻璃C〇2方法。在例如从GB654817中已知的该方法中，将C〇2用于固化基于水玻璃的无机的接 合剂。该方法的缺点中的一个是：由其制造的型芯具有相对小的强度，尤其刚刚在其制造完 成之后具有相对小的强度。此外，水玻璃CO 2方法仅允许小至中等的制造速度。
[0007] 然而，在短的固化时间之后就已经需要良好的强度，以便能够可靠地操作像如今 愈发频繁要求的那样愈发变得复杂的薄壁的铸造模具，并且以便同时确保高的生产率。因 此并不令人惊讶的是:水玻璃CO 2方法随着基于有机接合剂的工艺的盛行、尤其所谓的亚什 兰聚氨酯冷芯盒法的盛行而快速地失去其重要性。
[0008] 然而，所有有机接合剂都具有如下缺点：其在浇铸之后热分解并且能够释放有害 物质，例如苯、甲苯或二甲苯。此外，在制造和仓储型芯时已经将大量有机接合剂体系排放 给环境或者将闻起来不舒适的气体用作为固化催化剂。尽管通过不同的措施实现降低所有 这种排放，然而在有机接合剂中不能够避免这种排放。
[0009]出于该原因，近年又愈发追求继续研发用于型芯制造的无机接合剂以及所属的型 芯制造方法。
[0010] 在冷固化的型芯制造方法的范围中，例如DE102012103705.1描述通过如下方式改 进水玻璃CO2方法，即将C02吹气与第二冲洗气体组合。为了在短的周期时间的情况下实现 高强度，寻求:在热的工具中执行固化并且必要时附加地将热空气引导穿过模制材料混合 物，以便将作为溶剂存在的水尽可能完全地排出。这种系统例如在EP 1802409B1 (US7770629)中描述。然而该热固化的方法所具有的缺点是:工具以可加热的方式实施并且 加热引起附加的能量消耗，这对于该方法是显著的成本负担。
【发明内容】
[0011]因此，发明人提出如下目的:研发一种方法，该方法允许通过使用基于水玻璃的无 机的接合剂也在未被加热的工具中制造模具和型芯，其中尤其在刚刚从工具中取出之后的 强度在接合剂相同且接合剂含量相同的情况下应显著高于至今已知的制造方法，例如水玻 璃C〇2方法。
[0012] 所述目的借助具有权利要求1的特征的方法来实现。根据本发明的方法的有利的 改进形式是从属权利要求的主题并且在下面描述。该方法至少包括如下步骤：
[0013] a)在型箱中提供模制材料混合物，其包括至少一种耐火的模制基础材料和作为接 合剂的水玻璃，
[0014] b)将气体加入到型箱中，气体包括具有大于43g/mol且小于200g/mol的分子量的 羰基化合物，羰基化合物除了羰基基团（C = O)之外包括至少一个另外的碳原子，以固化模 制材料混合物，其中羰基化合物的特征在于下式
[0015] R1R2C = O,
[0016] 其中，R1代表
[0017] -氢原子，
[0018] -Cl至C3烃，优选Cl或C2烷基，
[0019] -取代的氧基团R-O-，
[0020] -氯，或者
[0021] -溴，并且 [0022] R2 代表
[0023]-取代的氧基团R-O-，
[0024] -经由氧原子结合的、用R取代的羰基基团R-C(=0)-0-
[0025] -经由氧原子结合的、用R取代的碳酸酯基团(R-O-CX=O)-O-);
[0026] -氯，或者
[0027] -溴，
[0028] 其中R =分别彼此独立的氢或者Cl至C3烃，优选Cl或C2烷基，其中R1的R和R2的R也 能够形成环。
[0029] 特别地，羰基化合物的特征在于下式
[0030] R1R2C = O,
[0031] 其中R1代表 [0032I -氢原子，或者
[0033] -Cl或C2烷基，并且
[0034] R2 代表
[0035] -经由氧原子结合的、用R取代的羰基基团R-(X=O)-O-
[0036] 其中R =分别彼此独立的Cl至C3烃，优选Cl或C2烷基。
[0037] 尤其优选的是:羰基化合物选自：碳酸烷基酯、羧酸酯和羧酸酐的组中的一个或多 个成员，并且优选是羧酸酐并且尤其优选是醋酸酐和/或hc(=o)-o-c(=o)-ch 3。
[0038] 令人惊讶地发现:根据如下描述的方法能够通过使用羰基化合物由包含基于水玻 璃的无机的接合剂的模制材料混合物制造型芯和模具。对于依照根据本发明的方法制造的 型芯而言，尤其在刚刚从芯箱中取出之后的强度显著高于在此已知的其他的方法，例如用 CO2和空气进行固化的方法。
[0039] 在根据本发明的方法中，首先从至少一种耐火的模制基础材料和无机的基于水玻 璃的接合剂制造、成型并压缩模制材料混合物。随后，借助载气、例如借助空气或者氮气穿 引如下描述的羧基化合物。
[0040] 在制备模制材料混合物时如下地进行：提供耐火的模制基础材料，并且在搅拌的 情况下添加接合剂。将其继续搅拌至确保接合剂均匀地分布在模制基础材料上。
[0041] 随后，将模制材料混合物引入到期望的模具中。在此，应用对于成型常见的方法。 例如，模制材料混合物能够借助于射芯机借助压缩空气射入模制工具中。固化随后通过如 下方式进行，即通过借助于载气将根据本发明的羰基化合物引导穿过用模制材料混合物填 充的工具。对此，根据本发明的羰基化合物例如借助于如集成到现代的吹气设备中的配量 设备引入载体的气体流中。优选在冲洗过程开始时将根据本发明的羰基化合物配量给载 体。另一可行性是:羰基化合物均匀地在整个冲洗过程期间配量给载气。
[0042] 优选的根据本发明的、通式为
[0043] R1-(X=O)-R2
[0044]的羰基化合物在下面关于RdPR2(彼此独立地)借助路易斯线图来说明。
[0046] 在此，一个或多个CHXH2或-CH3基团也能够通过CFXF2或CF 3来取代-出于经济性 的原因，这种基团当然不是优选的。此外，RdPR2也能够结合成环(在分别通过环结合取代H 原子的情况下）。
[0047]在此，RdPR2彼此独立地代表下述取代物:氢原子、具有1至4个碳原子的、优选具有 1至2个碳原子的并且尤其优选具有一个碳原子的烷基基团、羟基基团、具有1至4个碳原子 的、优选1至3个碳原子的并且尤其优选具有1或2个碳原子的经由其氧原子结合的烷氧基基 团、具有1至4个碳原子的，优选1至3个碳原子的并且尤其优选具有2个碳原子的经由其氧原 子结合的羰基基团，以及具有1至2个碳原子的经由其氧原子结合的单烷基碳酸酯基，氯原 子和溴原子。
[0048] 具有氯原子或溴原子作为R1SR2的羰基化合物是较小优选的，因为在与水反应时 能够形成氯化氢或溴化氢。
[0049] 其他的根据本发明的羰基化合物是环形的羧酸衍生物，即从上面的通式中通过如 下方式衍生出的化合物，即RjPR2不仅经由羰基基团彼此结合。例如，根据本发明的羰基化 合物包含5或6个环，羰基-C原子构建到环中。
[0050] 优选地，羰基-C原子的氧化数是+111、+IV，其中尤其优选的是为+111的氧化数。氧 化数能够通过将键合电子分配给参与原子键合的电负性的原子的方式来确定。在此所基于 的电负性值基于阿莱-罗标度。优选地，电负性的原子是氧原子。
[0051] 与其无关地，如下羰基化合物是优选的，其中羰基-C原子由2或3个氧原子包围，其 中在一个尤其优选的实施方式中，羰基-C原子由两个氧原子包围。
[0052] 同时，在该优选的实施方式中，针对R1选择如下取代物:氢、具有1至4个碳原子的、 优选1至3个碳原子的并且尤其优选具有1至2个碳原子的经由氧原子结合的烷氧基基团、具 有1至4个碳原子的，优选1至3个碳原子的并且尤其优选具有1或2个碳原子的、特别优选具 有一个碳原子的烷基基团。尤其优选的是，对于心选择具有1至4个碳原子的、优选1至3个碳 原子的并且尤其优选具有1至2个碳原子的、特别优选具有一个碳原子的烷基基团。
[0053]在一个优选的实施方式中，针对R2选择如下取代物:羟基基团、具有1至4个碳原子 的、优选具有1至3个碳原子的并且尤其优选具有1至2个碳原子的经由其氧原子结合的烷氧 基基团、以及具有1至4个碳原子的、优选1至3个碳原子的并且尤其优选具有2个碳原子的经 由其氧原子结合的羰基基团。尤其优选的是，对于心选择具有1至4个碳原子的、优选1至3个 碳原子的并且尤其优选具有2个碳原子的经由氧原子结合的羰基基团。
[0054] 优选地，根据本发明的羰基化合物包含两个羰基基团，羰基基团尤其优选经由氧 原子直接地彼此链接。
[0055] 优选地，羰基化合物选自碳酸烷基酯、羧酸酯和羧酸酐构成的组，并且优选选自羧 酸酐的组，其中醋酸酐和/或HC (= 0) -O-C (= 0) -CH3是尤其优选的。
[0056] 特别地，令发明人惊讶的是:根据本发明的效果仅仅借助上述羰基化合物才能够 观察到，而其他的羰基化合物证实为是不适合的。
[0057]根据本发明的羰基化合物在正常压强（ = 1013hPa)下具有小于100°C的、优选小于 50 °C的且尤其优选小于10 °C的熔点。
[0058]根据本发明的羰基化合物在正常压强（ = 1013hPa)下的沸点优选小于200°C、尤其 优选小于180°C并且尤其优选小于160°C。在另一优选的实施方式中，根据本发明的羰基化 合物在正常压强（=1013hPa)下具有小于143 °C的沸点。
[0059]根据本发明的羰基化合物在正常压强（ = 1013hPa)下优选在20°C之上、尤其优选 在30°C之上并且特别优选在50°C之上沸腾。在又一优选的实施方式中，根据本发明的羰基 化合物的沸点高于70°C。
[0060]根据本发明的羰基化合物的蒸汽压在20°C的情况下优选大于3mbar、且尤其优选 大于4mbar。同时，根据本发明的羰基化合物的蒸汽压在20°C的情况下小于700mbar、尤其优 选小于500mbar并且尤其优选小于300mbar。在此说明的边界值涉及如下蒸汽压，该蒸汽压 例如能够从安托万常量中计算，并且如在DECHEMA(德国化学工程和生物技术协会）的数据 库CHEMSAFE(版本1.4.10(2009))中公开。
[0061]根据本发明的羰基化合物在20°C的情况下在正常压强（ = 1013hPa)下具有优选大 于l〇g/l、尤其优选大于50g/l并且特别优选大于100g/l的水中可溶性。根据本发明的羰基 化合物的摩尔量优选小于200g/mol、尤其优选小于150g/mol并且特别优选小于120g/mol。 此外，根据本发明的羰基化合物优选具有大于43g/mol、尤其优选大于60g/mol并且特别优 选大于80g/mol的摩尔量。
[0062] 在不与理论结合的情况下，发明人认为:根据本发明的羰基化合物用作为固化反 应物。在此令人惊讶的是:根据本发明的效果借助其他的羰基化合物不能够观察到。
[0063] 以何种量使用根据本发明的羰基化合物尤其与型芯的重量或要固化的模制材料 混合物的重量相关。以模制材料混合物计，根据本发明的羰基化合物的所需要的量小于5重 量百分比、并且尤其优选小于1重量百分比。
[0064]根据本发明的羰基化合物的添加量的下边界优选大于0.01重量百分比、优选大于 0.03重量百分比、尤其优选大于0.05重量百分比并且特别优选大于0.1重量百分比。
[0065]根据与模制材料混合物无关的其他的定义，以通过水玻璃接合剂要添加给模制材 料的碱金属硅酸盐量计，根据本发明的羰基化合物以优选大于1.25重量百分比、优选大于 3.75重量百分比、尤其优选大于6.25重量百分比并且特别优选大于12.5重量百分比的量使 用，碱金属娃酸盐表不为Na2〇、K2〇、Li2〇和Si〇2的总和。同时，以碱金属娃酸盐计，使用小于 625重量百分比、优选小于250重量百分比并且特别优选小于125重量百分比的根据本发明 的羰基化合物。
[0066 ]与上述无关，通过水玻璃接合剂要添加给模制材料混合物的碱金属娃酸盐M的摩 尔量与根据本发明的羰基化合物的所使用的摩尔量的摩尔比优选为10:1至1:1、尤其优选 8:1至2:1并且更尤其优选6:1至3:1。
[0067] 上面三个限定也能够同时彼此并行适用。
[0068] 对于载气而言，出于经济原因空气和氮气是优选的，并且空气是尤其优选的，载气 用于将根据本发明的羰基化合物运输至模制材料混合物。载气的吹气温度高于l〇°C、优选 高于20°C并且尤其优选高于35°C。吹气温度在此如也在根据本发明的方法的其他的描述中 那样涉及气体在进入模制工具中时所具有的温度。在此，不存在上限。反对应用极其高的温 度首先考虑的是经济原因，因为对此所需的加热器的价格随着功率的上升而强烈增加并且 用于管道的有效绝缘的耗费是极高的。
[0069] 在将空气作为载气的情况下，空气能够从在铸造厂中通常存在的压缩空气网络中 提取，使得存在于其中的压力能够出于纯实践的理由而为用于吹气的上限。用于确保将羰 基化合物有效地运输至模制材料混合物的下限为大约〇.5bar，优选大约2bar并且尤其优选 大约3bar。上限从型箱的压力可负载性中得出并且例如能够为lObar。在压力更小的情况 下，吹气时间强烈地延长，这会导致生产率损失。
[0070] 当在当前的专利权中提及型箱时，这表示:型箱能够用于制造模具和型芯、尤其是 型芯，并且就此而言包括芯箱。
[0071] 只要没有另作说明，全部压力说明就分别涉及过压，即高于环境压力的压力。
[0072] 从聚氨酯冷芯盒方法中已知的装置也能够用于当前的方法，在该装置中通过催化 剂、在室温下液态的胺类来固化有机的双组份接合剂体系、酚醛树脂和聚异氰酸酯-该液态 的催化剂为了该目的置于蒸汽相/气相并且借助于载气引导穿过待固化的模制材料混合 物。亚什兰聚氨酯冷芯盒法的普遍描述在Hasse等著的铸造百科全书中的词条冷芯盒 (Cold-Box)(类别：PUR-Cold-Box:198和 199页）可见（第 19版，Schiele&S:clld_ 出版社 2008)。在本发明中，羰基化合物承担用于基于水玻璃的接合剂的固化反应物的任务。在与 出自聚氨酯冷芯盒方法的装置的材料兼容性方面，相应的装置部件通过如下材料替代，该 材料相对于根据本发明的羰基化合物是耐抗的。
[0073] 羰基化合物例如以液态存在并且通过载体介质排入到型箱中，其或者作为气溶胶 或者优选气态地排入。例如，能够通过如下方式进行压力构建:进气开口大于排气开口。未 被消耗的羰基化合物能够通过后续的冲洗气体来排出。
[0074]例如，在图1中示出适当的装置。通过空气馈送管道(4)将空气作为载气沿箭头方 向（1)穿过吹气罩(3)中的开口吹入到型箱(5)中。羰基化合物在此经由T形件(2)引入并且 气态地被带走。
[0075] 吹气时间根据型芯重量以及型芯几何形状而定。通过适当地选择吹气参数以及工 具的布局能够使得:在型芯较大的情况下也能够有对应于有机接合剂的以下制造时间，例 如小于3分钟，优选小于2.5分钟并且尤其优选小于2分钟。这种优化必要时也能够借助于计 算机模拟进行。
[0076] 根据另一实施方式，能够将⑶2混入载气，或者能够除了载气之外应用⑶2或含⑶2 的气体，以便必要时影响型芯的强度。在DE102012103705.1中描述可行的设计方案。
[0077] 已经存在的可加热的模制工具的应用在所描述的方法中完全没有被排除，通过根 据本发明的方法开启如下可行性:工具为了降低成本或者冷地、即在15至30°C的室温或环 境温度下运行，或者在比热固化方法中常见的温度更低的温度下运行、即小于200°C或小于 120°C或甚至小于100°C，特别地，能够使用更适宜的不可加热的工具。根据本发明的方法也 不排除:将型芯或模具随后经受附加的热处理。
[0078] 此外可行的是:通过已知的方法修改模制材料的根据本发明的固化，例如通过施 加真空。此外，能够将其他已知步骤连接到真正的固化过程上，例如用微波进行处理或在炉 中加热。
[0079] 为了制造铸造模具，能够将常用的且已知的材料用作为耐火的模制基础材料。适 当的例如是石英砂、锆英砂或铬英砂、橄榄石、蛭石、铝土矿、耐火粘土以及人造模制基础材 料，尤其是具有以耐火的模制基础材料计大于50重量百分比的石英砂。在此不需要:仅使用 新砂。就节约资源而言并且为了避免处置成本甚至有利的是:应用尽可能高分数的反应过 的旧砂，其例如从使用过的模具中通过回收来获得。
[0080] 将耐火的模制基础材料理解为如下材料:其具有高的熔点(熔化温度）。优选地，耐 火的模制基础材料的熔点大于600°C，尤其优选大于900°C，尤其优选大于1200°C并且尤其 优选大于1500 °C。
[00811耐火的模制基础材料优选共计大于模制材料混合物的80重量百分比、尤其大于90 重量百分比、尤其优选大于95重量百分比。
[0082] 适当的砂例如在W02008/101668A1(=US2010/173767A1)中描述。同样适当的是能 够使用再生物，再生物通过将碾碎的使用过的模具进行清洗和随后干燥来获得。较小优选 的是如下再生物，其通过纯机械处理获得。通常，再生物能够总计为耐火的模制基础材料的 至少大约70重量百分比，优选至少大约80重量百分比并且尤其优选大于90重量百分比。 [0083] 耐火的模制基础材料的平均直径通常在100μπι和600μπι之间、优选在120μπι和550μπι 之间并且尤其优选在150μπι和500μπι之间。平均的颗粒大小例如能够通过根据DIN66165(部 分2)借助DIN ISO 3310-1的分析筛进行筛分来确定。尤其优选的是以下颗粒形状，其最大 的纵向扩展与最小的纵向扩展(彼此垂直并且分别针对全部空间方向）为1:1至1:5或1:1至 1:3，即颗粒形状例如不是纤维形的。
[0084]耐火的模制基础材料优选具有松散的状态，尤其以便能够在常用的射芯机中处理 根据本发明的模制材料混合物。
[0085]根据本发明的方法尤其适合于无机的基于水玻璃的接合剂。水玻璃包含溶解的碱 金属硅酸盐，并且能够通过将玻璃状的锂硅酸盐、钠硅酸盐和钾硅酸盐溶解在水中来制备。 水玻璃优选具有在1.6至4.0、尤其是在2.0至小于3.5范围中的Si0 2/M20的摩尔系数，其中 M2O代表氧化锂、氧化钠和氧化钾的总和。接合剂也能够基于包含所提及的碱离子中的多于 一种的水玻璃，如从DE 2652421A1 ( =GB1532847A)中已知的锂改性的水玻璃。此外，水玻璃 也能够包含多价离子，例如在EP2305603A1(=W02011/042132A1)中描述的铝改性的水玻 璃。根据一个特别的实施方式，使用具有限定分数的锂离子或[Li 20]/[M20]或[Li2Ostt]/ [M 2O]比例的水玻璃。[Li2O]或[Li2G^4]在此由存在于水玻璃中的无定形的锂硅酸盐、锂氧 化物和锂氢氧化物的分数算出，如在DE 102013106276A1中描述的。
[0086] 水玻璃具有25至65重量百分比的范围中的、优选30至55重量百分比的范围中的、 尤其30至50重量百分比的范围中的固体分数。固体分数涉及包含在水玻璃中的SiO 2和M2O的 量。
[0087] 根据应用和期望的强度水平，使用分别以模制基础材料计在0.5重量百分比和5重 量百分比之间的、优选在0.75重量百分比和4重量百分比之间的、尤其优选在1重量百分比 和3.5重量百分比之间的基于水玻璃的接合剂。该说明涉及水玻璃接合剂的总量，包括(尤 其含水的)溶剂或稀释剂和(可能的）固体材料分数(总共=1〇〇重量百分比）。
[0088] 根据本发明的模制材料混合物在另一实施方式中包含一定分数的颗粒状的无定 形型的二氧化硅，以便提高利用这种模制材料混合物制造的铸造模具的强度水平。合成制 备的无定形的二氧化硅在此是尤其优选的。
[0089] 无定形的二氧化娃的颗粒大小优选小于300μηι、特别是小于200μηι、尤其优选小于 100μπι，并且例如具有在0.05μπι和ΙΟμπι之间的平均初级颗粒大小。颗粒状的无定形的Si02在 穿过具有125μπι网眼宽度（120网眼）的筛子时的筛选残余物优选不超过10重量百分比、尤其 优选不超过5重量百分比并且更优选不超过2重量百分比。与其无关的是，在具有63μπι的网 眼宽度的筛子上的筛选残余物小于10重量百分比、优选小于8重量百分比。在此，当前根据 在DIN 66165(部分2)中描述的机器筛选方法通过筛选确定筛选残余物或颗粒大小分布，其 中附加地将链环用作为筛选辅助装置。
[0090] 根据本发明优选使用的颗粒状的无定形的二氧化硅具有小于15重量百分比、尤其 小于5重量百分比并且尤其优选小于1重量百分比的水含量。颗粒状的无定形的SiO 2尤其用 作为粉末(包括粉尘）。
[0091] 作为无定形的SiO2不仅能够使用合成制备的硅酸也能够使用天然存在的硅酸。后 者例如从DE 102007045649中已知，但是不是优选的，因为其通常不包含可以忽略的结晶的 部分并且因此分级为致癌物。
[0092] 将合成的理解为非天然存在的无定形的SiO2,即其制备包括有意进行的化学反 应，该化学反应能够人为地进行，例如通过离子交换过程从碱金属硅酸盐溶液中制备硅溶 胶，从碱金属硅酸盐溶液中沉淀，四氯化硅的火焰水解，石英砂与焦炭在电弧炉中在制备硅 铁和硅时的还原。根据最后提出的两个方法制备的无定形的SiO 2也称作为热原Si02。
[0093] 有时，将合成的无定形的二氧化硅仅理解为沉淀硅酸(CAS编号112926-00-8)和火 焰水解制备的Si02(热解硅胶、烟雾硅胶，CAS编号112945-52-5)，而将在硅铁或硅制备时形 成的产物仅称作为无定形的二氧化硅(硅粉，微硅粉CAS编号69012-64-12)。对于本发明的 目的，也将在硅铁或硅制备时形成的产物理解为无定形的SiO 2。
[0094] 优选地，使用沉淀硅酸或热原的、即火焰水解的或在电弧炉中制备的二氧化硅。尤 其优选地使用通过ZrSi04热分解制备的无定形的二氧化硅(在DE102012020509中描述）以 及通过借助于含氧的气体氧化金属Si制备的Si02(在DE102012020510中描述）。石英玻璃粉 末(主要是无定形的二氧化硅)也是优选的，石英玻璃粉末通过熔化和快速再冷却由结晶的 石英制备，使得颗粒以球形且非易碎地存在(在DE102012020511中描述）。颗粒状的无定形 的二氧化娃的平均初级颗粒大小能够在〇 · 〇5μηι和ΙΟμπι之间、尤其在0 · Ιμπι和5μηι之间、尤其 优选在0.1 ym和2μπι之间。初级颗粒大小例如能够借助于动态光散射(例如Horiba LA)950确 定，以及通过扫描电子显微摄影(借助例如FEI公司的Nova NanoSEM 230的REM摄影)来检 查。此外，借助于REM照片能够使得直至Ο.ΟΙμπι数量级的初级颗粒形状的细节可见。二氧化 硅试样为了 REM测量而分散在蒸馏水中并且随后在水蒸发之前施加到借助铜带粘贴的铝支 架上。
[0095]此外，借助于气体吸收测量(BET方法)根据DIN 66131确定颗粒状的无定形的二氧 化硅的比表面积。颗粒状的无定形的SiO2的比表面积位于1和200m2/g之间，尤其1和50m 2/g 之间，尤其优选1和30m2/g之间。必要时，也能够将产物混合，以便例如有针对性地获得具有 特定的颗粒大小分布的混合物。
[0096]根据制造类型和百分比，无定形的SiO2纯度能够强烈地变化。具有至少85重量百 分比、优选至少90重量百分比并且尤其优选至少95重量百分比的二氧化硅含量的类型证实 为是适当的。根据应用和期望的强度水平，使用分别以模制基础材料计在0.1重量百分比和 2重量百分比之间的、优选0.1重量百分比和1.8重量百分比之间的、尤其优选0.1重量百分 比和1.5重量百分比之间的颗粒状的无定形的Si0 2。
[0097]水玻璃接合剂与颗粒状的无定形的二氧化娃的比例能够在宽泛的界限之内变化。 这提供的优点是:强烈地改进型芯的初始强度、即在刚刚从工具中取出之后的强度，而没有 显著地影响最终强度。这主要在轻金属铸件中是非常令人感兴趣的。一方面，期望高的初始 强度，以便能够将型芯在其制造之后无问题地运输或者能够组合成整个型芯组，另一方面， 最终强度不应过高，以便在铸造之后避免型芯瓦解时的困难，即模制基础材料应当在浇铸 之后无问题地从铸模的空腔中移除。
[0098]以接合剂水玻璃(包括稀释剂或溶剂）的总重量计包含分数为1至80重量百分比、 优选2至60重量百分比、尤其优选3至55重量百分比并且尤其优选4至50重量百分比之间的 无定形的Si〇2。与其无关地，无定形的Si〇2的添加量，即在水玻璃的固体分数（以氧化物计、 即由碱金属氧化物和二氧化硅的总量计)与无定形的SiO 2的比例方面10:1至1:1.2(重量分 数)是优选的。
[0099] 根据EP 1802409B1，无定形的二氧化硅不仅能够在添加接合剂之前也能够在之后 直接地添加给耐火材料，但是也可行的是：如在EP1884300A1 (=US2008/029240A1)中描述， 首先制备SiO2与氢氧化钠溶液或接合剂的至少一部分的预混物，并且将预混物随后掺加给 耐火材料。可能还存在的、不用于预混物的接合剂或接合剂部分能够在添加预混物之前或 之后或者与预混物共同地添加给耐火材料。优选地，无定形的SiO在添加接合剂之前添加给 耐火材料。
[0100]在另一实施方式中，能够将硫酸钡添加给模制材料混合物，以便进一步改进铸件 的表面、尤其由铝构成的铸件的表面。
[0101]硫酸钡能够是合成制造的硫酸钡以及能够是天然的硫酸钡，即以包含硫酸钡的矿 物的形式添加，如重晶石或氧化钡。适当的硫酸钡以及利用其制备的模制材料混合物的其 他特征在DE 102012104934中详细描述并且其公开内容尤其通过参考也并入本申请的公开 内容中。分别以总的模制材料混合物计，硫酸钡优选以0.02至5.0重量百分比、尤其优选 0.05至3.0重量百分比、尤其优选0.1至2.0重量百分比或者0.3至0.99重量百分比添加。 [0102]此外，在另一实施方式中，分别以模制基础材料计，至少将呈颗粒形式的氧化铝 和/或铝/硅混合氧化物或者铝和锆的金属氧化物以0.05重量百分比和4.0重量百分比之 间、优选0.1重量百分比和2.0重量百分比之间、并且尤其优选0.1重量百分比至1.5重量百 分比之间并且特别优选0.2重量百分比和1.2重量百分比之间的浓度添加给根据本发明的 模制材料混合物，如这在DE 102012113073或者DE 102012113074中详细描述。
[0103] 就此而言，这些文献通过参考也视作为本发明的公开内容。通过这种添加物能够 在金属铸造后获得铸件、尤其由具有极其高表面质量的铁或钢构成的铸件，使得在移除铸 模之后仅需要少量的或完全不需要对铸件的表面进行再加工。
[0104] 在另一实施方式中，根据本发明的模制材料混合物包括含磷的化合物。该添加物 在铸造模具的部段是极其薄壁的情况下是优选的。在此其优选为无机磷化合物，在其中磷 优选以氧化级+5存在。
[0105] 含磷的化合物优选以磷酸盐或氧化磷的形式存在。磷酸盐在此能够作为碱金属磷 酸盐或碱土金属磷酸盐存在，其中碱金属磷酸盐和在此尤其钠盐是特别优选的。
[0106] 能够将正磷酸盐还有聚磷酸盐、焦磷酸盐或偏磷酸盐用作为磷酸盐。磷酸盐例如 能够通过将相应的酸与相应的碱、例如碱金属碱、如NaOH或必要时还有碱土金属碱来中和 来制备，其中不必要必须将磷酸盐的全部负电荷通过金属离子饱和。
[0107] 不仅能够使用金属磷酸盐，也能够使用金属磷酸氢盐以及金属磷酸二氢盐，例如 Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO 4。同样地，能够使用无水的磷酸盐还有磷酸盐的水合物。磷酸盐不 仅能够以晶体的形式，也能够以非结晶的形式引入模制材料混合物中。
[0108] 将聚磷酸盐尤其理解为包括多于一个磷原子的线性磷酸盐，其中磷原子分别经由 氧桥彼此连接。
[0109] 聚磷酸盐通过正磷酸离子在水解下缩合获得，使得获得P〇4四面体的线性链，P〇4四 面体分别经由角连接。聚磷酸盐具有通式(〇(Ρ〇3)π) (η+2)'其中η对应于链长。聚磷酸盐能够 包括直至几百个PO4-四面体。然而优选地，使用具有较短链长的聚磷酸盐。优选的，η具有2 至100的数值，尤其优选为5至50。也能够应用更高缩合的聚磷酸盐，即其中PO 4-四面体经由 多于两个角彼此连接进而显示出在二维或三维中的聚合的聚磷酸盐。
[0110]将偏磷酸盐理解为环状结构，环状结构由分别经由角彼此连接的PO4四面体构成。 偏磷酸盐具有通式（(Ρ〇3)η)η_，其中η至少为3。优选地，η的值为3至10。
[0111] 不仅能够应用各个磷酸盐，也能够应用由不同的磷酸盐和/或磷酸盐氧化物构成 的混合物。
[0112] 以耐火的模制基础材料计，含磷的化合物的优选分数为0.05和1.0重量百分比之 间。优选地，含磷的化合物的分数在〇. 1和〇. 5重量百分比之间选择。含磷的无机化合物优选 包含40和90重量百分比、尤其优选50和80重量百分比的磷，其称作为Ρ2〇 5。含磷的化合物本 身能够以固体的或溶解的形式添加给模制材料混合物。优选地，含磷的化合物作为固体添 加给模制材料混合物。
[0113] 根据一个有利的实施方式，根据本发明的模制材料混合物包含一定分数的小板状 的润滑剂，尤其石墨或M〇S 2。所添加的小板状的润滑剂、尤其石墨的量以模制基础材料计优 选为0.05至1重量百分比、尤其优选0.05至0.5重量百分比。
[0114]根据另一有利的实施方式，也能够使用表面活性的物质、尤其表面活性剂，表面活 性的物质改进模制材料混合物的流动能力。该化合物的适当的代表例如在W02009/056320 (=US2010/0326620A1)中描述。优选地，阴离子表面活性剂用于根据本发明的模制材料混 合物。在此尤其提出具有硫酸基团或磺酸基团的表面活性剂。在根据本发明的模制材料混 合物中，以耐火的模制基础材料的重量计，优选包含O. OO1至1重量百分比、尤其优选0.01至 0.2重量百分比分数的纯的表面活性的材料，尤其表面活性剂。
[0115]根据另一有利的实施方式，在模制材料混合物中除了耐火的模制基础材料、作为 接合剂的水玻璃和颗粒状的无定形的二氧化硅之外也包含一种或多种粉末状的氧化的硼 化合物。适合作为氧化的硼化合物的是:硼酸盐、硼酸、硼酸酐、硼硅酸盐、硼磷酸盐、硼磷硅 酸盐和其混合物，和尤其例如是碱硼酸盐和/或碱土硼酸盐的硼酸盐，其中氧化的硼化合物 优选不包含有机基团并且氧化的硼化合物由B-O-B结构元素构建。
[0116] 以耐火的模制基础材料计，氧化的硼化合物以大于0.002重量百分比和小于1.0重 量百分比、优选大于0.005重量百分比和小于0.4重量百分比、尤其优选大于0.01重量百分 比和小于0.2重量百分比和特别优选大于0.02重量百分比和小于0.1重量百分比包含在模 制材料混合物中或添加给模制材料混合物。
[0117] 在另一实施方式中，将有机化合物添加成分、如碳水化合物(根据EP1802409B1和 TO2008/046651)添加给根据本发明的模制材料混合物。少量地添加有机化合物对于特定应 用能够是有利的一例如，以便调节固化的模制材料混合物的热膨胀。当然，这不是优选的， 因为这又导致了C02和其他的热解产物的排放。
[0118] 根据本发明的一个实施方式，模制材料混合物包含具有直至最大0.49重量百分 比、尤其直至最大0.19重量百分比分数的有机成分，其中排除根据本发明的羰基化合物，即 根据本发明的羰基化合物不算入有机成分的添加量。
【具体实施方式】
[0119] 查·
[0120] 1.制备模制材料混合物
[0121] 将各100重量份(GT)的Quarzwerke Frechen股份有限公司的石英砂H 32添加给 Hobart公司的混合器（型号HSM 10)的器皿中，并且随后添加0.5重量份(GT)的无定形的 Si〇2(Possehl Erzkontor股份有限公司的微娃粉POS B-W 90LD)，并且混合一分钟。在搅拌 的情况下，随后添加2GT的接合剂并且与砂强烈地混合一分钟。已经在试验的前一天通过混 合制备的接合剂由90.0GT的BASFSE的Nuclesil80([Si0 2]/[M20]摩尔比大约为2.32，固体 含量大约43.6 % )和9. IGT去矿物的水构成。
[0122] 2.制造试样
[0123] 为了检查模制材料混合物制造尺寸为150mm X 22.36mm X 22.36mm的方形的检查棒 (所谓的乔治费歇尔棒）。将根据1制备的模制材料混合物的一部分转移到Roeperwerke股份 公司的射芯机Hl的储备腔中。剩余的模制材料混合物在再填充射芯机以防止干透和防止过 早与空气中存在的C02反应之前保存在仔细封闭的容器中。从储备腔中将模制材料混合物 借助于压缩空气(4bar)引入到模制工具中。随后如下固化检验型芯：
[0124] 2.1借助空气固化
[0125] 将芯箱借助空气冲洗60秒，其中温度大约为25°C (室温）。此外，通过用空气将模制 工具冲洗45秒来制造型芯。如在进入到模制工具中时所测量的空气温度在该情况下为50 °C。在这两种情况下，空气的压力为4bar。
[0126] 2.2通过由CO2和空气的组合进行固化
[0127] 在由⑶2和空气组合的情况下，首先用CO2冲洗模制工具一秒并且随后用空气冲洗 59秒。在室温(大约25 °C)和4bar压力的情况下应用空气还有CO2。
[0128] 2.3通过醋酸酐和空气作为载气进行固化
[0129] 借助于具有体积刻度的实验室注射器进行醋酸酐的配量。在吸收所需要的醋酸酐 的量之后，将醋酸酐经由T形件注入到通向模制工具的空气输送管道中。图1说明在此应用 的实验装置。T形件和吹气罩之间的间距为大约1.5m。在注入醋酸酐之后，将模制工具经由 空气输送管道用空气冲洗60秒。所应用的空气处于室温(大约25°C)并且具有4bar的压力。 醋酸酐的相应的添加量总结在表格2中。
[0130] 3.对制造的试样进行强度研究
[0131] 为了确定抗弯强度，将检查棒从模制工具中取出并且插入到配备3点弯曲装置的 乔治费歇尔强度检查仪中，并且测量引起检查棒断裂的力。抗弯强度不仅直接地、即在取出 后最多10秒(立即强度)被确定还有在制造之后大约24小时(最终强度)被确定。
[0132] 强度检查的结果在表格1中举出。在此说明的数值为在至少4个型芯处的多次确定 的平均值。
[0133] 4.结果
[0134] 对于实例1.1和1.2,仅借助空气固化检查体，而在实例1.3和1.4中将CO2和空气的 组合用于固化。实例2.1至2.10针对利用根据本发明的方法固化的检查体，其中将空气用作 为载气。在进入模制工具中时测量的相应的吹气温度和吹气时间同样在表格1或2中总结。
[0135] 表格 1
[0136] 未根据本发明的实例；实验条件以及用空气或通过空气和CO2的组合进行固化的 结果。接合剂(组份:90·0GT的MSFSE的Nuclesil80([Si0 2]/[M20]摩尔比大约为2·32，固 体含量大约43.6 % )和9. IGT去矿物的水）的添加量在全部实例中为2重量份;无定形的SiO2 的添加量(Possehl Erzkontor股份有限公司的微硅粉POS B-W 90LD)在全部实例中为0.5 重量份。
[0138] 表格 2
[0139] 根据本发明的实例；实验条件以及通过根据本发明的方法进行固化的结果，其中 使用醋酸酐。在全部实例中，将空气用作为载气。接合剂（组份：9 0.0 G T的B A S F S E的 灿。168丨180([3丨02]/[120]摩尔比大约为2.32，固体含量大约43.6%)和9.161'去矿物的水） 的添加量在全部实例中为2重量份;无定形的Si〇2的添加量(Possehl Erzkontor股份有限 公司的微硅粉POS B-W 90LD)在全部实例中为0.5重量份。
[0141] 在表格1中将两个不同的非根据本发明的固化方法相互对照:借助空气进行固化 以及通过CO2和空气的组合固化。结果的比较显示出：通过CO 2能够提高立即强度，而对最终 强度不具有显著影响。
[0142] 表格2总结出根据本发明的方法的结果。与借助空气固化的实例1.1和1.2相比，根 据本发明的实例2.1至2.10的立即强度的数值具有显著更高的数值。该效果尤其在50°C的 吹气温度下是显著的。立即强度在25°C的吹气温度下提高最多80%，在50°C的吹气温度的 情况下，通过根据本发明的方法甚至多于两倍的立即强度是可行的。
[0143] 如果将⑶2和空气的组合的实例1.3和1.4的数值与根据本发明的实例2.1和2.10 的数值对比，那么同样能够识别出立即强度的显著增加。因此，立即强度在25°C的吹气温度 下在根据本发明的实例中提高最多50%，在50°C的吹气温度的情况下，立即强度甚至能够 翻倍。
[0144] 此外，从表格1和2中得出：通过将吹气温度从25提高到50°C，能够将吹气时间从60 秒缩短到45秒。当最终强度在45秒的较短的吹气时间和50°C的吹气温度的情况下较低时， 那么立即强度甚至提高。
[0145] 实例2.1至2.10示出：立即强度强烈地与醋酸酐的应用量相关。根据本发明的效果 尤其自0.3ml的添加量起能够显著地识别到。在50°C的吹气温度的情况下，关于醋酸酐的添 加量能够在〇.5ml处识别到最佳值。对于更高的醋酸酐添加量，在该温度下，尽管针对高于 0.5ml的添加量的所测量的立即强度总是还高于利用空气或通过C02和空气的组合进行的 固化，而立即强度却下降。
【主权项】
1. 一种用于制造模具或型芯的方法，所述方法至少包括如下步骤： C)在型箱中提供模制材料混合物，所述模制材料混合物包括至少一种耐火的模制基础 材料和作为接合剂的水玻璃， d)将气体加入到所述型箱中，所述气体包括具有大于43g/mol且小于200g/mol的分子 量的羰基化合物，所述羰基化合物除了羰基基团（C = 0)之外包括至少一个另外的碳原子， 以固化所述模制材料混合物， 其中，所述羰基化合物的特征在于下式 rVc=o， 其中，R1代表 _氢原子， -C1至C3烃，优选C1或C2烷基， -取代的氧基团R-0-， -氯，或者 -溴，并且 R2代表 -取代的氧基团R-0-， -经由氧原子结合的、用R取代的羰基基团R-C( =0)-0--经由氧原子结合的、用R取代的碳酸酯基团(R-〇-C( =0)-0-); -氯，或者 _溴， 其中R =分别彼此独立的氢或者C1至C3烃，优选C1或C2烷基，其中R1的R和R2的R也能够 形成环。2. 根据权利要求1所述的方法，其中 所述羰基化合物的特征在于下式 rVc=o， 其中R1代表 -氢原子，或者 -C1或C2烷基，并且 R2代表 -经由氧原子结合的、用R取代的羰基基团R-C( =0)-0-其中R=分别彼此独立的Cl至C3烃，优选Cl或C2烷基。3. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述羰基化合物选自：碳酸烷 基酯、羧酸酯和羧酸酐的组中的一个或多个成员，并且优选是羧酸酐并且尤其优选是醋酸 酐和/或 HC( = 0)-0-C( = 0)-CH3。4. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述羰基化合物的特征还在 于下述特征中的一个或多个： -所述羰基化合物具有大于60g/mol至小于150g/mol和尤其优选大于80g/mol至小于 120g/mo 1的分子量； -所述羰基化合物在1013hPa的情况下具有大于20°C且小于200°C的、优选大于30°C且 小于180 °C的并且尤其优选大于50 °C且小于160 °C的沸点； -所述羰基化合物在20°C的情况下具有大于3mbar、优选大于4mbar且尤其优选大于 4mbar至小于700mbar的蒸汽压。5. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述羰基化合物借助于载气 流引入到所述型箱中，并且载气或所述载气流的特征还在于下述特征中的一个或多个： -所述载气优选选自：空气、氮气、二氧化碳和其混合物构成的组，优选为特别具有小于 10 °C露点的空气或氮气； -所述载气流具有大于l〇°C的、优选大于20°C的并且尤其优选35°C至120°C的温度； -所述载气以大于〇.5bar、优选大于2bar的压力分别在过压的情况下引入到所述型箱 中。6. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述型箱不能够自身地加热， 但是必要时通过加入气流来加热。7. 根据前述权利要求中任一项或多项所述的方法，其中，所述模制材料混合物的特征 还在于下述特征中的一个或多个： -以所述模制材料混合物计，在所述模制材料混合物中包含大于80重量百分比、优选大 于90重量百分比并且尤其优选大于95重量百分比的所述耐火的模制基础材料； -在所述模制材料混合物中，相对于所述模制基础材料，包含在0.5重量百分比和5重量 百分比之间的、优选在1重量百分比和3.5重量百分比之间的水玻璃，所述水玻璃相应地包 括水； -分别以所使用的所述水玻璃的限定为M2〇和Si02的碱金属硅酸盐的固体含量计且相对 于所述模制材料混合物，包含在0.1重量百分比和3.5重量百分比之间的、优选在0.15重量 百分比和2.5重量百分比之间的水玻璃，其中M 20代表氧化锂、氧化钠和氧化钾的总和。8. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述模制材料混合物的特征 还在于下述特征中的一个或多个： -以所述模制材料混合物计，在所述模制材料混合物中包含或加入大于0.01至小于5重 量百分比、优选0.05至小于5重量百分比、尤其优选0.1至小于1重量百分比的所述羰基化合 物； -以通过水玻璃接合剂添加给模制材料的碱金属硅酸盐的量计并且作为Na20，K20，Li 20 和Si02的总和，使用大于1.25重量百分比至小于625重量百分比、优选大于3.75重量百分比 至小于250重量百分比、且尤其优选大于6.25重量百分比且小于125重量百分比的所述羰基 化合物， -以10:1至1:1、优选8:1至2:1并且尤其优选6:1至3:1的摩尔比使用以碱金属Μ的摩尔 量计算的水玻璃接合剂和羰基化合物。9. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述耐火的模制基础材料的 特征还在于下述特征中的一个或多个： -所述耐火的模制基础材料包括以所述耐火的模制基础材料计大于50重量百分比的石 英砂； -所述耐火的模制基础材料具有大于600°C、优选大于1200°C的熔化温度； -所述耐火的模制基础材料具有根据借助分析筛DIN ISO 3310-1根据DIN 66165(部分 2)确定的1 ΟΟμπι至600μηι的平均颗粒直径。10. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述耐火的模制基础材料包 括石英砂、锆英砂或铬英砂、橄榄石、蛭石、铝土矿、耐火粘土、玻璃珠、玻璃颗粒、硅酸铝空 心微球和它们的混合物，并且优选以所述耐火的模制基础材料计，大于50重量百分比由石 英砂构成。11. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述模制材料混合物包含颗 粒状的二氧化硅，并且颗粒状的无定形的二氧化硅优选作为一种组分与所述水玻璃分开地 并且与所述耐火的模制基础材料分开地添加给所述模制材料混合物。12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述模制材料混合物的特征还在于下述特征中 的一个或多个： ?相对于所述耐火的模制基础材料，在所述模制材料混合物中包含0.1至2重量百分 比、优选0.1至1.5重量百分比的颗粒状的无定形的二氧化硅； ?相对于所述水玻璃(包含水）的重量，在所述模制材料混合物中包含2至60重量百分 比、尤其优选4至50重量百分比的颗粒状的无定形的二氧化硅，其中所述水玻璃的固体分数 为25至65重量百分比、优选30至55重量百分比； ?相对于所述水玻璃的重量，在所述模式材料混合物中包含4至50重量百分比的颗粒 状的无定形的二氧化硅，其中所述水玻璃的重量分别相对于Μ20和Si02形式的碱金属硅酸盐 的固体含量来限定，其中M 20代表氧化锂、氧化钠和氧化钾的总和。13. 根据权利要求11或12中的一项或多项所述的方法，其中，所述颗粒状的无定形的二 氧化娃具有在1和200m2/g之间的、优选大于等于lm 2/g且小于等于30m2/g、尤其优选小于等 于15m2/g的根据BET确定的表面积。14. 根据权利要求11至13中的一项或多项所述的方法，其中，所述颗粒状的无定形的二 氧化娃具有在〇 . 〇5μηι和ΙΟμπι之间的、尤其在0 . Ιμπι和5μηι之间的并且尤其优选在0. Ιμπι和2μηι 之间的、通过动态光散射确定的平均的初级颗粒直径。15. 根据权利要求11至14中的一项或多项所述的方法，其中，所述颗粒状的无定形的二 氧化硅选自：沉淀二氧化硅、火焰水解或以电弧制备的热解的二氧化硅，通过ZrSi〇4热分解 制备的无定形的二氧化硅、通过借助于含氧气体氧化金属的硅来制备的二氧化硅、具有球 形颗粒的石英玻璃粉末，和它们的混合物，所述石英玻璃粉末通过熔化和快速再冷却由结 晶石英制备。16. 根据权利要求11至15中的一项或多项所述的方法，其中，所使用的所述颗粒状的无 定形的二氧化硅具有小于15重量百分比、优选小于5重量百分比、并且尤其优选小于1重量 百分比的水含量。17. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述水玻璃具有在1.6至 4.0、尤其2.0至小于3.5范围中的摩尔系数Si〇2/M2〇,其中M2〇代表氧化锂、氧化钠和氧化钾 的总和。18. 根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述模制材料混合物在暴露 于所述羰基化合物之后暴露于100至300°C的、优选120至250°C的温度的气体流，优选暴露 小于5分钟。19. 一种用于金属铸件、尤其铝铸件的模具或型芯，所述模具或型芯能够根据按照前述 权利要求中的至少一项所述的方法来制造。20. -种用于制造模具或型芯的模制材料混合物，至少包括： -耐火的模制基础材料； -作为接合剂的水玻璃； -颗粒状的无定形的二氧化娃;和 -至少一种羰基化合物，其中所述羰基化合物的特征在于下式 rVc=o， 其中，R1代表 _氢原子， -取代的氧基团R-0-， -C1至C3烃，优选C1或C2烷基， -氯，或者 -溴，并且 R2代表 -取代的氧基团R-0-， -经由氧原子结合的取代的羰基基团R-C( =0)-0--经由氧原子结合的取代的碳酸酯基团(R-〇-C( =0)-0-); -氯，或者 _溴， 其中R=分别彼此独立的氢或者C1至C3烃，优选C1或C2烷基。21. -种用于制造模具或型芯的多组分体系，所述多组分体系至少包括下述空间上彼 此分开存在的组分(B)和(G): (B)液态的接合剂组分(B)，至少包括 -包含水的水玻璃，和 (G)至少一种羰基化合物，其中所述羰基化合物的特征在于下式 rVc=o， 其中，R1代表 _氢原子， -取代的氧基团R-0-， -C1至C3烃，优选C1或C2烷基， -氯，或者 -溴，并且 R2代表 -取代的氧基团R-0-， -经由氧原子结合的取代的羰基基团R-C( =0)-0--经由氧原子结合的取代的碳酸酯基团(R-〇-C( =0)-0-); -氯，或者 _溴， 其中R=分别彼此独立的氢或者C1至C3烃，优选C1或C2烷基。22. 根据权利要求21所述的用于制造模具或型芯的多组分体系，所述多组分体系还包 括下述空间上彼此分开存在的组分(F)， (F)至少一种松散的耐火组分(F)，包括 -耐火的模制基础材料和 -不包含水玻璃。23. 根据权利要求21或22所述的用于制造模具或型芯的多组分体系，所述多组分体系 还包括下述空间上彼此分开存在的组分(A)， (A)粉末状的添加剂组分，至少包括 -颗粒状的无定形的二氧化娃，和 -不包含水玻璃。24. 根据权利要求20所述的模制材料混合物或根据权利要求21至23中的任一项或多项 所述的多组分体系，其中羰基化合物的特征在于下式 rVc=o， 其中，R1代表 _氢原子， -C1或C2烷基， R2代表 -经由氧原子结合的取代的羰基基团R-C( =0)-0-其中R=分别彼此独立的Cl至C3烃，优选Cl或C2烷基。25. 根据权利要求20所述的模制材料混合物或根据权利要求21至24中的一项或多项所 述的多组分体系，其中所述羰基化合物选自：碳酸烷基酯、羧酸酯和羧酸酐构成的组中的一 个或多个成员，并且优选是羧酸酐并且尤其优选是醋酸酐和/或hc(=o)-o-c(=o)-ch 3。
【文档编号】B22C1/16GK106061649SQ201480075855
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年12月19日
【发明人】海因茨·德特斯, 汉内斯·林克, 罗尼亚·雷施, 奥利弗·施密特
【申请人】Ask化学品股份有限公司