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DE102017107655A1 - Use of an acid-containing sizing composition in the foundry industry - Google Patents

Use of an acid-containing sizing composition in the foundry industry Download PDF

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DE102017107655A1
DE102017107655A1 DE102017107655.7A DE102017107655A DE102017107655A1 DE 102017107655 A1 DE102017107655 A1 DE 102017107655A1 DE 102017107655 A DE102017107655 A DE 102017107655A DE 102017107655 A1 DE102017107655 A1 DE 102017107655A1
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DE
Germany
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water
sizing composition
core
bonded
glass
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102017107655.7A
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German (de)
Inventor
Sabrina Maria Sachau
Klaus Seeger
Christian Lustig
Paolo Adriano Feltrin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Original Assignee
Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung beschreibt die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, umfassend eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 und einen oder mehrere Feuerfeststoffe, in der Gießereiindustrie sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, welche jeweils eine solche vorgenannte Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers. Ebenfalls beschreibt die Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine vorgenannte Schlichtezusammensetzung, umfassend wässrige Säure und einen oder mehrere Feuerfeststoffe.The present invention describes the use of a sizing composition comprising an aqueous phase having a pH of at most 5 and one or more refractories in the foundry industry, as well as sized waterglass-bound foundry molds, especially foundry molds and / or foundry cores, each comprising such an aforementioned sizing composition , Furthermore, the invention describes a method for producing a sized, water glass-bound foundry molded body. Also, the invention describes a kit, i.a. containing an aforesaid sizing composition comprising aqueous acid and one or more refractory materials.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, insbesondere umfassend eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 und einen oder mehrere Feuerfeststoffe, in der Gießerei, sowie geschlichtete, wasserglasgebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, welche jeweils eine erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung umfassen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Gießereiformkörpers (Form oder Kern). Ebenfalls betrifft die Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung. Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen definiert.The present invention relates to the use of a sizing composition, in particular comprising an aqueous phase having a pH of at most 5 and one or more refractory materials in the foundry, as well as sized, waterglass bound foundry moldings, in particular foundry molds and / or foundry cores, each of which used according to the invention Sizing composition. Furthermore, the invention relates to a method for producing a sized, glass-bound foundry molded body (mold or core). Also, the invention relates to a kit, i.a. containing a sizing composition used according to the invention. The invention is defined in the appended claims.

Das Gießen in einer verlorenen Form ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung endkonturnaher Bauteile, insbesondere beim Metallguss. Nach dem Guss wird die Form zerstört und das Gussstück wird entnommen. Formen sind Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen des zukünftigen Gussstückes können durch Kerne gebildet werden. Bei der Herstellung der Form kann mittels eines Modells des zu fertigenden Gussstücks der Hohlraum in den Formstoff geformt werden. Kerne werden meist in einem separaten Kernkasten geformt.Casting in a lost form is a common process for producing near-net shape components, especially in metal casting. After casting, the mold is destroyed and the casting is removed. Shapes are negatives, they contain the emptying cavity, which results in the casting to be produced. The inner contours of the future casting can be formed by cores. In the manufacture of the mold, the cavity can be formed into the molding material by means of a model of the casting to be manufactured. Cores are usually formed in a separate core box.

Für Gießereiformen (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als „Formen“ bezeichnet) und Gießereikerne (für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch als „Kerne“ bezeichnet) werden als Formgrundstoffe überwiegend feuerfeste körnige Stoffe wie z.B. gewaschener, klassifizierter Quarzsand verwendet. Weitere geeignete und an sich bekannte Formgrundstoffe sind z.B. Zirkonsande, Chromitsande, Schamotten, Olivinsande, feldspathaltige Sande und Andalusitsande. Ein Formgrundstoff kann auch eine Mischung verschiedener der genannten oder anderer bevorzugter Formgrundstoffe sein. Der feuerfeste Formgrundstoff liegt bevorzugt in rieselfähiger Form vor, so dass er in eine geeignete Hohlform eingefüllt und darin verdichtet werden kann. Der Formgrundstoff bzw. die entsprechende Formstoffmischung (Formstoff) wird verdichtet, um die Festigkeit der Gießereiform zu erhöhen. Zur Herstellung der Gießereiformen werden die Formgrundstoffe mit anorganischen oder organischen Formstoffbindemitteln (Bindern) gebunden. Durch das Formstoffbindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Formstoffs erzeugt, so dass die Gießereiform die erforderliche mechanische Stabilität erhält.For foundry molds (also referred to as "molds" for the purposes of the present invention) and foundry cores (also referred to as "cores" for purposes of the present invention), predominantly refractory granular materials such as e.g. washed, classified quartz sand used. Further suitable molding materials which are known per se are e.g. Zirconsande, Chromitsande, chamois, olivine sands, feldspathaltige sands and Andalusitsande. A molding material may also be a mixture of various of the above or other preferred molding materials. The refractory molding base material is preferably in free-flowing form, so that it can be filled into a suitable mold and compacted therein. The molding base material or the corresponding molding material mixture (molding material) is compacted in order to increase the strength of the casting mold. For the production of the foundry molds, the mold bases are bound with inorganic or organic molding binders (binders). By the molding material binder a firm cohesion between the particles of the molding material is generated, so that the foundry mold obtains the required mechanical stability.

Zur Herstellung von Gießereiformen können sowohl organische als auch anorganische Formstoffbindemittel eingesetzt werden, deren Aushärtung jeweils durch kalte oder heiße Verfahren erfolgen kann. Als kalte Verfahren bezeichnet der Fachmann dabei Verfahren, welche im Wesentlichen bei Raumtemperatur ohne Erhitzen der Gießereiform durchgeführt werden. Die Aushärtung erfolgt dabei meist durch eine chemische Reaktion, die beispielsweise dadurch ausgelöst wird, dass ein Gas als Katalysator nach der Formgebung durch die zu härtende Formstoffmischung geleitet wird, die den Formgrundstoff und das Formstoffbindemittel enthält. Bei heißen Verfahren wird die Formstoffmischung nach der Formgebung auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um beispielsweise das im Formstoffbindemittel enthaltene Lösungsmittel auszutreiben und/oder um eine chemische Reaktion zu initiieren, durch welche das Formstoffbindemittel ausgehärtet wird, beispielsweise durch Vernetzen.For the production of foundry molds both organic and inorganic molding material binders can be used, the curing of which can be carried out in each case by cold or hot processes. The skilled worker refers to processes which are carried out essentially at room temperature without heating the foundry mold. The curing is usually carried out by a chemical reaction, which is triggered for example by the fact that a gas is passed as a catalyst after molding through the molding mixture to be cured, which contains the molding material and the molding material binder. In hot processes, the molding material mixture is heated to a sufficiently high temperature after molding to expel, for example, the solvent contained in the molding material binder and / or to initiate a chemical reaction by which the molding material binder is cured, for example, by crosslinking.

Unabhängig vom Aushärtemechanismus ist allen organischen Formstoffbindemitteln gemeinsam, dass sie sich beim Einfüllen von flüssigem Metall in die Gießereiform thermisch zersetzen und dabei Schadstoffe wie z. B. Benzol, Toluol, Xylole, Phenol, Formaldehyd und andere, teilweise nicht identifizierte, Thermolyse- bzw. Crackprodukte freisetzen können. Es ist zwar durch verschiedene Maßnahmen gelungen, diese Emissionen zu minimieren, völlig vermeiden lassen sie sich bei organischen Formstoffbindemitteln derzeit jedoch nicht.Regardless of the curing mechanism is common to all organic molding binders that they decompose thermally when filling liquid metal into the mold and thereby pollutants such. As benzene, toluene, xylenes, phenol, formaldehyde and other, partially unidentified, thermolysis or cracking products can release. Although various measures have succeeded in minimizing these emissions, they are currently not completely avoidable with organic molding binders.

Um die Emission von Zersetzungsprodukten während des Gießvorgangs zu minimieren bzw. zu vermeiden, können Formstoffbindemittel verwendet werden, die auf anorganischen Materialien basieren und allenfalls einen sehr geringen Anteil an organischen Verbindungen enthalten. Solche Formstoffbindemittelsysteme sind bereits seit längerem bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten GB 782205 A , US 6972059 B1 , US 5582232 A , US 5474606 A und US 7022178 .In order to minimize or avoid the emission of decomposition products during the casting process, it is possible to use molding material binders which are based on inorganic materials and at most contain a very low proportion of organic compounds. Such molding material binder systems have been known for some time, for example from the documents GB 782205 A . US 6972059 B1 . US 5582232A . US 5474606 A and US 7022178 ,

Nachfolgend bezeichnet der Begriff „anorganisches Formstoffbindemittel“ ein Formstoffbindemittel, welches ganz überwiegend, bevorzugt zu mehr als 95 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 99 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt vollständig aus Wasser und anorganischen Materialien besteht, so dass der Anteil an organischen Verbindungen in einem solchen anorganischen Formstoffbindemittel bevorzugt kleiner als 5 Gew.-%, vorzugsweise kleiner als 1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0 Gew.-% ist.Hereinafter, the term "inorganic molding material binder" denotes a molding material binder, which consists entirely predominantly, preferably more than 95 wt .-%, preferably more than 99 wt .-%, most preferably completely of water and inorganic materials, so that the proportion on organic compounds in such an inorganic molding material binder is preferably less than 5 wt .-%, preferably less than 1 wt .-% and most preferably 0 wt .-%.

Der Ausdruck „anorganisch gebunden“ bedeutet im Rahmen des vorliegenden Textes, dass eine Form bzw. ein Kern mit einem anorganischen Formstoffbindemittel (wie vorstehend definiert) gebunden wurde. The term "inorganically bound" in the context of the present text means that a mold or a core has been bonded with an inorganic molding material binder (as defined above).

Von besonderer Bedeutung als Bestandteil anorganischer Formstoffbindemittel ist Alkaliwasserglas. Als Alkaliwasserglas werden aus einer Schmelze erstarrte, glasartige, also amorphe, wasserlösliche Natrium-, Kalium- und Lithiumsilicate, ihre Mischungen sowie die entsprechenden wässrigen Lösungen bezeichnet. Nachfolgend bezeichnet der Begriff „Wasserglas“ solche amorphen, wasserlöslichen Natrium-, Kalium- und/oder Lithiumsilicate und/oder deren wässrige Lösungen und/oder Mischungen der vorgenannten Silicate und/oder deren Lösungen, die jeweils ein molares Modul (molares Verhältnis) von SiO2 zu M2O im Bereich von 1,6 bis 4,0, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 2,5 aufweisen, wobei M2O die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet. Der Ausdruck „wasserglasgebunden“ bedeutet, dass ein Gießereiformkörper, insbesondere eine Form oder ein Kern, unter Verwendung eines Formstoffbindemittels hergestellt wurde bzw. herstellbar ist, welches Wasserglas umfasst oder aus Wasserglas besteht. Beispielsweise wird in der Schrift US 7770629 B2 eine Formstoffmischung vorgeschlagen, welche neben einem feuerfesten Formgrundstoff ein auf Wasserglas basierendes Formstoffbindemittel und ein teilchenförmiges Metalloxid umfasst, wobei als teilchenförmiges Metalloxid bevorzugt Fällungskieselsäure oder pyrogene Kieselsäure verwendet wird.Of particular importance as a component of inorganic molding binders is alkali water glass. As the alkali water glass from a melt solidified, glassy, ie amorphous, water-soluble sodium, potassium and lithium silicates, their mixtures and the corresponding aqueous solutions are called. Hereinafter, the term "water glass" refers to such amorphous, water-soluble sodium, potassium and / or lithium silicates and / or their aqueous solutions and / or mixtures of the aforementioned silicates and / or their solutions, each having a molar modulus (molar ratio) of SiO 2 to M 2 O in the range of 1.6 to 4.0, preferably in the range of 1.8 to 2.5, wherein M 2 O denotes the total amount of lithium, sodium and potassium oxide. The term "water-glass bound" means that a foundry shaped body, in particular a mold or a core, has been produced or can be produced using a molding material binder which comprises water glass or consists of water glass. For example, in the Scriptures US 7770629 B2 proposed a molding material mixture which comprises, in addition to a refractory molding material, a water glass-based molding material binder and a particulate metal oxide, wherein precipitated silica or fumed silica is preferably used as the particulate metal oxide.

Anorganische Formstoffbindemittel weisen im Vergleich zu organischen Formstoffbindemitteln jedoch auch Nachteile auf. Beispielsweise besitzen mit bekannten anorganischen Formstoffbindemitteln hergestellte Gießereiformen oder -kerne eine vergleichsweise geringe oder geringere Stabilität gegenüber Luftfeuchtigkeit bzw. gegenüber Wasser oder wässriger Feuchtigkeit. Damit ist z.B. eine Lagerung solcher Gießereiformen oder -kerne über einen längeren Zeitraum, wie mit organischen Formstoffbindemitteln üblich, nicht zuverlässig möglich.Inorganic molding material binders, however, also have disadvantages compared to organic molding material binders. For example, foundry molds or cores produced with known inorganic molding material binders have a relatively low or lower stability to atmospheric moisture or to water or aqueous moisture. This is e.g. a storage of such foundry molds or cores over a longer period of time, as usual with organic molding binders, not reliable possible.

Üblicherweise werden, insbesondere beim Stahl- und Eisenguss, die Oberflächen von Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und Kernen, mit einem „Schlichte“ genannten Überzug beschichtet, insbesondere diejenigen Oberflächen, die mit gegossenem Metall in Berührung kommen. Schlichten bilden hier eine Grenz- oder Sperrschicht zwischen Form/Kern und Metall, u.a. zur gezielten Unterdrückung von Fehlermechanismen an diesen Stellen oder zur Nutzung metallurgischer Effekte. Allgemein sollen Schlichten in der Gießereitechnik vor allem folgende Funktionen erfüllen:

  • - Verbesserung der Glätte der Gussstückoberfläche;
  • - Möglichst vollständige Trennung von flüssigem Metall und Form bzw. Kern;
  • - Vermeidung von chemischen Reaktionen zwischen Bestandteilen von Form/Kern und Schmelze, dadurch Erleichterung der Trennung zwischen Form/Kern und Gussstück und/oder
  • - Vermeidung von Oberflächenfehlern am Gussstück wie z.B. Gasblasen, Penetrationen, Blattrippen und/oder Schülpen.
Usually, especially in steel and cast iron, the surfaces of foundry moldings, in particular of molds and cores, are coated with a coating called "sizing", in particular those surfaces which come into contact with cast metal. Finishes form a boundary or barrier layer between the shape / core and the metal, including the targeted suppression of failure mechanisms at these sites or the use of metallurgical effects. In general, finishing in foundry technology should fulfill the following functions:
  • - improvement of the smoothness of the casting surface;
  • - As complete as possible separation of liquid metal and form or core;
  • Avoidance of chemical reactions between mold / core and melt components, thereby facilitating the separation between mold / core and casting and / or
  • - Prevention of surface defects on the casting such as gas bubbles, penetrations, leaf ribs and / or slugs.

Die vorstehend genannten sowie gegebenenfalls weitere Funktionen werden in der Regel durch die genaue Zusammensetzung der Schlichte bzw. der auf die Form bzw. den Kern zu applizierenden Schlichtezusammensetzung eingestellt und optimiert bzw. an den jeweils beabsichtigten Zweck angepasst.The abovementioned and, if appropriate, further functions are generally set and optimized by the exact composition of the size or the size composition to be applied to the mold or the core or adapted to the respective intended purpose.

Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei enthalten meist folgende Komponenten, oder setzen sich aus diesen zusammen: (i) ein oder mehrere feinkörnige Feuerfeststoffe, d.h. feinkörnige, feuerfeste bis hochfeuerfeste anorganische Materialien, (ii) eine Trägerflüssigkeit umfassend eine oder mehrere Verbindungen (Wasser, Alkohole, etc.) sowie (iii) als weitere Bestandteile z.B. ein oder mehrere Schlichtebindemittel (nachfolgend auch kurz als „Bindemittel“ bezeichnet) und/oder Biozide und/oder Netzmittel und/oder rheologische Additive. Gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzungen zur Beschichtung von Formen und Kernen sind demnach meist Suspensionen von feinkörnigen, feuerfesten bis hochfeuerfesten anorganischen Materialien (Feuerfeststoffen) in einer Trägerflüssigkeit, z.B. einer wässrigen (Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit oder einer nichtwässrigen (kein Wasser enthaltenden) Trägerflüssigkeit; zu Details hinsichtlich der Trägerflüssigkeit siehe weiter unten.Coating compositions for use in the foundry usually contain or consist of the following components: (i) one or more fine-grained refractories, i. fine-grained, refractory to highly refractory inorganic materials, (ii) a carrier liquid comprising one or more compounds (water, alcohols, etc.) and (iii) as further constituents, e.g. one or more sizing binders (hereinafter also referred to as "binders" for short) and / or biocides and / or wetting agents and / or rheological additives. Accordingly, ready-to-use sizing compositions for coating molds and cores are mostly suspensions of fine-grained, refractory to highly refractory inorganic materials (refractories) in a carrier liquid, e.g. an aqueous (water-containing) carrier liquid or a non-aqueous (non-water-containing) carrier liquid; for details regarding the carrier liquid, see below.

Die Schlichte bzw. die Schlichtezusammensetzung wird durch ein geeignetes Auftragsverfahren, beispielsweise Sprühen, Tauchen, Fluten oder Streichen auf die Innenkontur der Gießform oder auf den Kern aufgebracht und dort getrocknet, so dass ein Schlichteüberzug oder Schlichtefilm entsteht. Die Trocknung des Schlichteüberzugs kann durch Zufuhr von Wärme oder Strahlungsenergie, z.B. durch Mikrowellenstrahlung, oder durch Trocknung an der Raumluft erfolgen. Im Falle von Schlichtezusammensetzungen, welche brennbare Verbindungen in der Trägerflüssigkeit enthalten, kann die Trocknung auch durch Abbrennen dieser Verbindungen erfolgen.The size or the size composition is applied by a suitable application method, for example spraying, dipping, flooding or brushing on the inner contour of the casting mold or on the core and dried there, so that a size coat or size film is formed. The drying of the size coat can be done by supplying heat or radiant energy, for example by microwave radiation, or by drying in the room air. In the case of sizing compositions, which contain combustible compounds in the carrier liquid, the drying can also be done by burning these compounds.

Als „feuerfest“ werden im vorliegenden Text im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die zumindest kurzzeitig der Temperaturbelastung beim Abguss bzw. bei der Erstarrung einer Eisenschmelze, meist Gusseisen, widerstehen können. Als „hochfeuerfest“ werden Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die kurzfristig der Gießhitze einer Stahlschmelze widerstehen können. Die Temperaturen, die beim Abguss von Stahlschmelzen auftreten können, liegen meist höher, als die Temperaturen, welche beim Abguss von Eisen- bzw. Gusseisenschmelzen auftreten können. Feuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien (Feuerfeststoffe) und hochfeuerfeste Massen, Werkstoffe und Mineralien sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der DIN 51060:2000-06 .As "refractory" in the present text in accordance with the usual expert understanding of masses, materials and minerals are referred to, at least for a short time the temperature load during casting or during the solidification of molten iron, usually cast iron, can withstand. As "high-fire" masses, materials and minerals are referred to, which can withstand the pouring heat of a steel melt in the short term. The temperatures that can occur when casting molten steel, are usually higher than the temperatures that can occur during the casting of iron or cast iron melts. Refractory materials, materials and minerals (refractories) and high-refractory masses, materials and minerals are known in the art, for example from the DIN 51060: 2000-06 ,

Als Feuerfeststoffe werden in Schlichtezusammensetzungen üblicherweise mineralische Oxide, Silikate oder Tonmineralien eingesetzt. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Feuerfeststoffe sind Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid, Chromit und Bauxit, die jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander eingesetzt werden können. Der Feuerfeststoff dient u.a. dazu, die Poren in einer Gießereiform oder einem Kern gegen das Eindringen des flüssigen Metalls zu verschließen. Weiter wird durch den Feuerfeststoff eine thermische Isolierung zwischen Gießereiform bzw. Kern und flüssigem Metall erreicht. Der Feuerfeststoff wird meist in Pulverform bereitgestellt. Sofern nicht anders angegeben, weisen pulverförmige Feuerfeststoffe dann eine mittlere Korngröße (vorzugsweise gemessen mittels Lichtstreuung nach ISO 13320:2009-10 ) im Bereich von 0,1 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 200 µm, auf. Als Feuerfeststoffe sind insbesondere solche Materialien geeignet, welche Schmelzpunkte aufweisen, die zumindest 200 °C oberhalb der Temperatur der jeweils eingesetzten Metallschmelze liegen und/oder die keine Reaktion mit der Metallschmelze eingehen.The refractory materials used in sizing compositions are usually mineral oxides, silicates or clay minerals. Examples of refractory materials which are also suitable for the purposes of the present invention are quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide, chromite and bauxite. each of which can be used individually or in any combination with each other. The refractory material serves, inter alia, to close the pores in a foundry mold or a core against the penetration of the liquid metal. Next is achieved by the refractory thermal insulation between the foundry mold or core and liquid metal. The refractory material is usually provided in powder form. Unless otherwise stated, pulverulent refractories then have an average particle size (preferably measured by means of light scattering) ISO 13320: 2009-10 ) in the range of 0.1 to 500 μm, preferably in the range of 1 to 200 μm. Suitable refractory materials are in particular those materials which have melting points which are at least 200 ° C. above the temperature of the particular molten metal used and / or which do not react with the molten metal.

Die Feuerfeststoffe werden meist in einer Trägerflüssigkeit dispergiert. Die Trägerflüssigkeit ist ein oder der Bestandteil einer Schlichtezusammensetzung, der vorzugsweise unter Normalbedingungen (20 °C und 1013,25 hPa) flüssig vorliegt und/oder bei 160 °C und Normaldruck (1013,25 hPa) verdampfbar ist. Bevorzugte Trägerflüssigkeiten, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasser und organischen Trägerflüssigkeiten sowie deren Mischungen untereinander und/oder mit weiteren Bestandteilen. Geeignete organische Trägerflüssigkeiten sind vorzugsweise Alkohole, einschließlich Polyalkohole und Polyetheralkohole. Bevorzugte Alkohole sind Ethanol, n-Propanol, Isopropanol (2-Propanol), n-Butanol und Glykol. Wasser und wässrige Mischungen (auch wässrige Lösungen) sind als Trägerflüssigkeit häufig bevorzugt.The refractories are usually dispersed in a carrier liquid. The carrier liquid is one or the constituent of a sizing composition which is preferably liquid under normal conditions (20 ° C and 1013.25 hPa) and / or vaporizable at 160 ° C and normal pressure (1013.25 hPa). Preferred carrier liquids which are also suitable for the purposes of the present invention are selected from the group consisting of water and organic carrier liquids and mixtures thereof with one another and / or with further constituents. Suitable organic carrier liquids are preferably alcohols, including polyalcohols and polyether alcohols. Preferred alcohols are ethanol, n-propanol, isopropanol (2-propanol), n-butanol and glycol. Water and aqueous mixtures (including aqueous solutions) are often preferred as a carrier liquid.

Schlichtebindemittel (Bindemittel) dienen vor allem dazu, die in einer Schlichtezusammensetzung enthaltenen Feuerfeststoffe auf dem Formstoff zu fixieren. Beispiele für Bindemittel, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind Kunstharze (organische Polymere) oder Kunstharzdispersionen wie Polyvinylalkohole, Polyacrylate, Polyvinylacetate und/oder entsprechende Copolymerisate der vorgenannten Polymere. Polyvinylalkohole sind bevorzugt. Auch Naturharze, Dextrine, Stärken und Peptide sind als Bindemittel geeignet.Sizing binders (binders) are primarily used to fix the refractory materials contained in a sizing composition on the molding material. Examples of binders which are also suitable in the context of the present invention are synthetic resins (organic polymers) or synthetic resin dispersions, such as polyvinyl alcohols, polyacrylates, polyvinyl acetates and / or corresponding copolymers of the abovementioned polymers. Polyvinyl alcohols are preferred. Natural resins, dextrins, starches and peptides are also suitable as binders.

Biozide verhindern einen bakteriellen Befall. Beispiele für auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Biozide sind Formaldehyd, 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT), 5-Chlor-2-methyl-4-iosthiazolin-3-on (CIT) und 1,2-Benzisothiazolin-3-on (BIT). Die Biozide, vorzugsweise die genannten individuellen Biozide, werden üblicherweise in einer Gesamtmenge von 10 bis 1000 ppm, vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 500 ppm verwendet, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden).Biocides prevent bacterial infestation. Examples of biocides which are also suitable in the context of the present invention are formaldehyde, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT), 5-chloro-2-methyl-4-iosthiazolin-3-one (CIT) and 1,2 -Bisisothiazolin-3-one (BIT). The biocides, preferably the individual biocides mentioned, are usually used in a total amount of 10 to 1000 ppm, preferably in an amount of 50 to 500 ppm, in each case based on the total mass of the ready-to-use sizing composition (intended to be applied directly to a casting mold or to a casting mold) to apply a core).

Rheologische Additive (Stellmittel) werden eingesetzt, um die für die Verarbeitung gewünschte Fließfähigkeit der Schlichte einzustellen. Auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete anorganische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Tone, wie z.B. Natriumbentonit oder auch Attapulgit (Palygorskit). Als auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete organische Stellmittel sind beispielsweise quellfähige Polymere zu nennen wie Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxypropylcellulose; Pflanzenschleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate. Die vorgenannten rheologischen Additive bzw. Stellmittel sind bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung.Rheological additives (adjusting agents) are used to adjust the flowability of the size desired for processing. Also suitable in the context of the present invention, inorganic adjusting agents are, for example, swellable clays, such. Sodium bentonite or Attapulgit (Palygorskit). As well as in the context of the present invention suitable organic adjusting agents are, for example, swellable polymers such as cellulose derivatives, in particular carboxymethyl, methyl, ethyl, hydroxyethyl and hydroxypropyl cellulose; Mucilages, polyvinylpyrrolidone, pectin, gelatin, agar agar, polypeptides and / or alginates. The aforementioned rheological additives or setting agents are preferred ingredients of the sizing composition used according to the invention.

Insbesondere im Falle von wässrigen (d.h. als Trägerflüssigkeit oder Bestandteil der Trägerflüssigkeit Wasser enthaltenden) Schlichtezusammensetzungen können zudem Netzmittel eingesetzt werden, um eine bessere Benetzung des Formstoffes zu erzielen. Dem Fachmann sind ionische und nichtionische Netzmittel bekannt. Beispielsweise werden als ionische Netzmittel Dioctylsulfosuccinate und als nichtionische Netzmittel Alkindiole bzw. ethoxylierte Alkindiole eingesetzt. Die vorgenannten Netzmittel sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten wässrigen Schlichtezusammensetzung. In particular, in the case of aqueous (ie as the carrier liquid or component of the carrier liquid containing water) sizing compositions, wetting agents can be used to achieve better wetting of the molding material. The person skilled in the art is familiar with ionic and nonionic wetting agents. For example, dioctylsulfosuccinates are used as ionic wetting agents and alkynediols or ethoxylated alkynediols are used as nonionic wetting agents. The aforementioned wetting agents are also preferred ingredients of the aqueous sizing composition used in the invention.

Eine Schlichtezusammensetzung kann darüber hinaus Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe enthalten. Als Entschäumer können beispielsweise Silikon- oder Mineralöl verwendet werden. Beispiele für Pigmente sind rotes und gelbes Eisenoxid sowie Graphit. Beispiele für Farbstoffe sind handelsübliche, dem Fachmann bekannte Farbstoffe. Die vorgenannten Entschäumer, Pigmente und/oder Farbstoffe sind auch bevorzugte Inhaltsstoffe der erfindungsgemäß verwendeten SchlichtezusammensetzungA sizing composition may further contain defoamers, pigments and / or dyes. As defoamers, for example, silicone or mineral oil can be used. Examples of pigments are red and yellow iron oxide and graphite. Examples of dyes are commercially available dyes known to the person skilled in the art. The abovementioned defoamers, pigments and / or dyes are also preferred ingredients of the sizing composition used according to the invention

Um den steigenden Anforderungen im Bereich Umwelt- und Emissionsschutz gerecht werden zu können, sollten zukünftig auch im Bereich des Stahl- und Eisengusses anorganische Formstoffbindemittel, insbesondere wasserglashaltige Formstoffbindemittel, bei der Fertigung von Formen und Kernen an Bedeutung gewinnen. Um die erwünschte bzw. notwendige Abgussgüte zu erzielen, ist es, wie oben angeführt, meist notwendig oder vorteilhaft, anorganisch gebundene Formen und Kerne mit einer Schlichte zu überziehen. Im Sinne des Umwelt- und Emissionsschutzes ist es daher konsequenterweise auch bei der Auswahl der Schlichte erstrebenswert, auf die Verwendung von organischen Trägerflüssigkeiten so weit wie möglich zu verzichten und vorzugsweise wasserbasierte Schlichten, d.h. Schlichten mit Wasser als alleiniger Trägerflüssigkeit oder als zumindest überwiegendem Anteil an der Trägerflüssigkeit einzusetzen.In order to meet the increasing demands in the area of environmental and emission protection, inorganic mold material binders, in particular water-glass-containing molding material binders, should become more important in the production of molds and cores in the area of steel and iron casting. In order to achieve the desired or necessary casting quality, it is, as stated above, usually necessary or advantageous to coat inorganically bound forms and cores with a size. Consequently, for the purposes of environmental and emission control, it is also desirable in the choice of sizing to dispense as far as possible with the use of organic carrier liquids, and preferably water-based sizing, i. Use of sizing with water as the sole carrier liquid or as at least predominant proportion of the carrier liquid.

Wie vorstehend angegeben besitzen aber Gießereiformkörper, insbesondere Formen und Kerne, die mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglashaltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wurden, eine geringe Stabilität gegenüber der Einwirkung von Wasser oder wässriger Feuchte. Das in wasserbasierten Schlichtezusammensetzungen enthaltene Wasser kann folglich die damit behandelten (geschlichteten), anorganisch gebundenen Formen und Kerne beschädigen. Dadurch kann insbesondere die Festigkeit der so geschlichteten Formen und Kerne nachteilig vermindert werden. Diesem in der Gießereitechnik bekannten besonderen Problem (vgl. z.B. WO 00/05010A1 ) kann mit bisher eingesetzten Mitteln, darunter z.B. eine besonders intensive Härtung der Formen und Kerne, aufwändige Verfahren zur Trocknung der applizierten Schlichte oder die Anpassung der Formstoffmischung, bislang nur unzureichend begegnet werden.However, as indicated above, foundry moldings, in particular molds and cores, which have been produced with inorganic molding material binders, in particular with water-glass-containing molding material binders, have low stability against the action of water or aqueous moisture. Consequently, the water contained in water-based sizing compositions can damage the thus treated (sized) inorganically bonded forms and cores. As a result, in particular the strength of the molds and cores thus sized can be disadvantageously reduced. This particular problem known in foundry technology (cf. WO 00 / 05010A1 ) can be met with previously used agents, including, for example, a particularly intensive curing of the molds and cores, consuming process for drying the applied size or the adaptation of the molding material mixture, so far only inadequate.

In Dokument WO 00/05010 wird angegeben, dass eine Beschichtung auf der Basis von Wasser insbesondere angewendet werden kann auf mit Kohlenstoffdioxid begasten und mit Natriumsilikat gebundenen Kernen und Formen, wenn die zum Einsatz kommende Zusammensetzung der Beschichtung einen in Wasser löslichen oder einen mit Wasser mischbaren spezifischen Zusatzstoff wie Ester von mehrwertigen Alkoholen, Carbonate, Ester oder Lactone enthält. Die einzelnen Bestandteile des Beschichtungssystems werden vorzugsweise erst unmittelbar vor dem Beschichtungsvorgang miteinander vermischt.In document WO 00/05010 It is stated that a water-based coating can be applied in particular to carbon dioxide fumed and sodium silicate-bound cores and molds when the composition of the coating used is a water-soluble or water-miscible specific additive such as polyvalent esters Alcohols, carbonates, esters or lactones contains. The individual constituents of the coating system are preferably mixed together only immediately before the coating process.

In Dokument WO 2013/044904 A1 wird angegeben, dass durch die Kombination bestimmter Tone als Inhaltsstoffe einer wasserhaltigen Schlichte Schlichten mit einem ungewöhnlich hohen Feststoffgehalt hergestellt werden können, deren Viskosität aber trotzdem mit handelsüblichen, gebrauchsfertigen Schlichten vergleichbar sei, wobei die Qualität der mit diesen Schlichten beschichteten, mit anorganischen Formstoffbindemitteln gebundenen Kerne und Formen verbessert werden könne.In document WO 2013/044904 A1 It is stated that by combining certain clays as ingredients of a hydrous sizing, sizing with an unusually high solids content can be made, but whose viscosity is still comparable to commercially available ready-to-use sizings, the quality of cores coated with these sizings bonded to inorganic molding binders and shapes could be improved.

In den Dokumenten DE 10 2011 115 025 A1 und WO 2013/050022 A2 wird angegeben, dass bei Zugabe bestimmter Salze in einem bestimmten Konzentrationsbereich zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert werden, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Bei den Salzen handelt es sich um Salze von Magnesium und/oder Mangan, insbesondere deren Sulfate und Chloride.In the documents DE 10 2011 115 025 A1 and WO 2013/050022 A2 it is stated that the addition of certain salts in a certain concentration range to an aqueous sizing composition improves the quality of the sized inorganic cores and molds, in particular their storage stability can be increased. The salts are salts of magnesium and / or manganese, in particular their sulfates and chlorides.

Die Dokumente DE 10 2011 115 024 A1 und WO 2013/050023 A2 geben an, dass bei Zugabe bestimmter Additive zu einer wässrigen Schlichtezusammensetzung die Qualität der geschlichteten anorganischen Kerne und Formen verbessert, insbesondere deren Lagerstabilität gesteigert werden könne. Als Additiv-Bestandteil der Schlichtezusammensetzung werden Ester der Ameisensäure (Methansäure) verwendet, wobei die Kettenlänge des bei der Veresterung verwendeten Alkohols bzw. der Alkoholmischung insbesondere im Mittel kleiner sechs und besonders bevorzugt kleiner drei Kohlenstoffatome beträgt.The documents DE 10 2011 115 024 A1 and WO 2013/050023 A2 indicate that the addition of certain additives to an aqueous sizing composition improves the quality of the sized inorganic cores and molds, in particular their storage stability can be increased. As an additive component of the sizing composition, esters of formic acid (methanoic acid) are used, the chain length of the alcohol or the alcohol mixture used in the esterification in particular being on average less than six, and more preferably less than three, carbon atoms.

Das Dokument DE 27 30 753A1 beschreibt eine Masse zur Beschichtung von Formen, welche bei der Bearbeitung von geschmolzenen Metallen verwendet werden, und Formen, die mit dieser Masse beschichtet sind. Die vorgenannte Masse kann beispielsweise Ameisensäure oder deren Salze enthalten. The document DE 27 30 753A1 describes a composition for coating molds used in the processing of molten metals and molds coated with this composition. The aforementioned composition may contain, for example, formic acid or its salts.

Die vorstehend genannten Probleme bestehen aber, wie eigene Untersuchungen gezeigt haben, selbst bei einer Vorgehensweise nach dem genannten Stand der Technik noch in relevantem Maße.However, the above-mentioned problems, as their own studies have shown, even in a procedure according to the cited prior art still relevant extent.

Ausgehend vom Stand der Technik besteht daher ein Bedarf an weiter verbesserten Schlichtezusammensetzungen zur Verwendung in der Gießerei, welche eine oder mehrere, vorzugsweise alle, der folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen oder ermöglichen sollen:

  • - die Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und Kernen erhöht werden, insbesondere soweit die Formen und Kerne mit anorganischen Formstoffbindemitteln, insbesondere mit wasserglashaltigen Formstoffbindemitteln, hergestellt wurden;
  • - die Lagerstabilität sowie die Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten Formen und/oder Kerne soll gegenüber mit bekannten wasserhaltigen Schlichten bzw. Schlichtezusammensetzungen geschlichteten Formen und/oder Kernen erhöht werden;
  • - die Lagerstabilität der Schlichtezusammensetzung selbst soll gegenüber bekannten wasserhaltigen Schlichtezusammensetzungen nicht signifikant verschlechtert sein oder sogar gesteigert werden;
  • - die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. insbesondere auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen) soll ermöglicht oder zumindest verbessert werden;
  • - die damit herstellbaren geschlichteten Formen und Kerne sollen eine hohe Abgussgüte und Glätte der Gussstückoberfläche, vorzugsweise eine fehlerarme Abgussgüte, besonders bevorzugt eine fehlerfreie Abgussgüte, ermöglichen;
  • - der Einsatz von anorganisch gebundenen, insbesondere wasserglasgebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere Formen und/oder Kernen, soll auch für den Eisen- und/oder Stahlguss ermöglicht bzw. die Möglichkeit des Einsatzes für diese Zwecke soll erweitert werden.
Based on the prior art, therefore, there is a need for further improved sizing compositions for use in the foundry, which should or should have one or more, preferably all, of the following advantageous properties:
  • the strength of the sized forms and / or cores produced thereby is to be increased compared to shapes and cores sized with known aqueous-containing sizes or sizing compositions, in particular insofar as the forms and cores have been produced with inorganic molding material binders, in particular with water-glass-containing molding material binders;
  • - The storage stability and the resistance to humidity of the thus produced scalloped shapes and / or cores should be increased compared with known water-containing sizes or sizing compositions sized forms and / or cores;
  • the storage stability of the sizing composition itself should not be significantly worsened or even increased compared with known aqueous sizing compositions;
  • the application of the sizing composition to hot molds and / or cores (ie in particular to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50 ° C., preferably temperatures in the range of 50 to 100 ° C.) is intended or at least improved become;
  • - The thus produced scalloped shapes and cores should allow a high cast quality and smoothness of the casting surface, preferably a low-quality cast quality, particularly preferably a flawless Abgußgüte;
  • - The use of inorganically bound, in particular water glass bonded foundry moldings, in particular molds and / or cores, should also be possible for iron and / or cast steel and the possibility of use for these purposes should be extended.

Es war allgemein eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlichtezusammensetzung zur Verwendung in der Gießerei anzugeben, die eine oder mehrere oder sämtliche der vorstehend genannten Eigenschaften besitzt bzw. ermöglicht.It has generally been an object of the present invention to provide a sizing composition for use in the foundry which has one or more or all of the aforementioned properties.

Es war dabei eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung in der Gießerei zu ermöglichen, die auf anorganisch gebundenen Gießereiformkörpern, vorzugsweise Formen und/oder Kernen eingesetzt werden kann, ohne deren Eigenschaften, insbesondere deren Festigkeiten, nachteilig zu beeinflussen.It was a primary object of the present invention to enable the use of a sizing composition in the foundry, which can be used on inorganically bound foundry moldings, preferably molds and / or cores, without adversely affecting their properties, in particular their strengths.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Aufgabe war es, geschlichtete anorganisch gebundene Gießereiformkörper, insbesondere Gießereiformen und/oder Gießereikerne, zur Verfügung zu stellen, welche jeweils eine erfindungsgemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung umfassen.A further object of the present task was to provide sized inorganically bonded foundry moldings, in particular foundry molds and / or foundry cores, which in each case comprise a sizing composition to be specified according to the invention.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines mit einer wasserhaltigen Schlichte geschlichteten anorganisch gebundenen Gießereiformkörpers zur Verfügung zu stellen.A further object of the present invention was to provide a corresponding process for the preparation of an inorganic bound foundry molded body sized with a water-containing size.

Zudem war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kit, u.a. enthaltend eine erfindungsgemäß anzugebende Schlichtezusammensetzung, zur Verfügung zu stellen.In addition, an object of the present invention was a kit, i.a. containing a sizing composition to be given according to the invention.

Die Erfindung wird in den beigefügten Ansprüchen näher definiert bzw. beschrieben. Spezielle und/oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend genauer beschrieben. Sofern nicht anders angegeben, lassen sich bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen, kombinieren. Die Kombination von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergibt jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung. Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung für die erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzung beschrieben oder als bevorzugt beschrieben werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch für erfindungsgemäße Verfahren, für erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie für erfindungsgemäße Kits.The invention is defined or described in more detail in the appended claims. Specific and / or preferred embodiments of the invention are described in more detail below. Unless otherwise stated, preferred aspects or embodiments of the invention may be combined with other aspects or embodiments of the invention, particularly with other preferred aspects or embodiments. The combination of respective preferred aspects or embodiments with each other again results in preferred aspects or embodiments of the invention. Embodiments, aspects or properties described in connection with the present invention for the size composition used according to the invention or described as being preferred, apply mutatis mutandis correspondingly or mutatis mutandis, for inventive method, for inventive sized forms or cores and kits according to the invention.

Sofern im Folgenden erfindungsgemäß verwendete Schlichtezusammensetzungen, erfindungsgemäße Verfahren, erfindungsgemäße geschlichtete Formen oder Kerne sowie erfindungsgemäße Kits beschrieben werden, welche näher bestimmte Ausführungsformen, Bestandteile oder Merkmale „umfassen“ oder „enthalten“, soll jeweils auch die in einem engeren Umfang zu verstehende entsprechende Variante der besagten Verwendungen, Verfahren, geschlichteten Formen oder Kerne bzw. Kits mit offenbart sein, welche aus diesen jeweils näher bestimmten Ausführungsformen, Bestandteilen oder Merkmalen „besteht“.If in the following used sizing compositions, inventive method, coated forms or cores according to the invention and kits according to the invention are described, which "closer" certain embodiments, components or features "include" or should be understood in each case to a narrower extent corresponding variant of said uses, methods, sized molds or cores or kits, which "consists" of these specific embodiments, components or features.

Erfindungsgemäß werden die primäre Aufgabe und weitere oben angegebene Aspekte der allgemeinen Aufgabe gelöst durch die Verwendung einer Schlichtezusammensetzung umfassend

  1. (a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
  2. (b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5,
zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei.According to the invention, the primary object and other aspects of the general object given above are achieved by the use of a sizing composition comprising
  1. (a) one or more refractories, and
  2. (b) an aqueous phase having a pH of at most 5,
for the production of a coating on a water-glass-bonded mold or a water-glass bonded core, for use in the foundry.

Als Feuerfeststoffe (vgl. Bestandteil (a)) werden vorzugsweise eine oder mehrere Substanzen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.As refractory substances (see component (a)), one or more substances are preferably selected from the group consisting of quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird der pH-Wert in einer Schlichtezusammensetzung jeweils bestimmt aus der bzw. einer Suspension, vorzugsweise gemäß der Standard-Methode DIN 19260:2012-10 .For the purposes of the present invention, the pH in a sizing composition is determined in each case from the suspension or a suspension, preferably according to the standard method DIN 19260: 2012-10 ,

Die Gießereiformkörper, welche mit der erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung überzogen (geschlichtet) werden können, können auf beliebige, jeweils an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Schießen, Schütten oder durch 3D-Drucktechniken.The foundry moldings which can be coated with the size composition of the invention can be prepared in any manner known per se, for example by firing, pouring or by 3D printing techniques.

Ohne Gewähr der Richtigkeit wird vermutet, dass bei entsprechendem Einsatz der erfindungsgemäßen wässrigen Schlichtezusammensetzung zwar wegen des Wasseranteils der Schlichtezusammensetzung Bindungsstrukturen im Alkalisilikatgerüst des wasserglasgebundenen, geschlichteten Gießereiformkörpers (Form oder Kern) angegriffen werden, temporär möglicherweise daraus resultierende Schwächungen der Bindungsstruktur allerdings durch eine weitere chemische Reaktion, etwa eine Säure-Base-Reaktion, wieder beseitigt werden, wodurch im Ergebnis eine erhöhte Festigkeit solcher geschlichteter, wasserglasgebundener Gießereiformkörper im Vergleich mit dem Stand der Technik erreicht wird.Without guarantee of correctness, it is presumed that with the appropriate use of the aqueous sizing composition according to the invention, binding structures in the alkali silicate framework of the water-glass-bound, sifted foundry shaped body (mold or core) are attacked, however, possibly resulting weakening of the bonding structure by a further chemical reaction , such as an acid-base reaction, are again removed, as a result of which an increased strength of such sized, water-glass bonded foundry moldings is achieved in comparison with the prior art.

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.Preference is given to using a sizing composition according to the invention, wherein the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core contains particulate, amorphous silicon dioxide.

Unter dem Begriff „partikuläres, amorphes Siliziumdioxid“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung teilchenförmiges synthetisches Siliziumdioxid verstanden, vorzugsweise Fällungskieselsäure und/oder pyrogene Kieselsäuren. Pyrogene Kieselsäuren sind bevorzugt.The term "particulate, amorphous silica" in the context of the present invention means particulate synthetic silica, preferably precipitated silica and / or pyrogenic silicic acids. Fumed silicas are preferred.

Fällungskieselsäure ist an sich bekannt und kann z.B. auf an sich bekannte Weise durch Reaktion einer wässrigen Alkalisilikatlösung mit Mineralsäuren erhalten werden: der dabei anfallende Niederschlag wird anschließend abgetrennt, getrocknet und gegebenenfalls vermahlen. Pyrogene Kieselsäuren sind ebenfalls an sich bekannt und können vorzugsweise auf an sich bekannte Weise bei hohen Temperaturen durch Koagulation aus der Gasphase gewonnen werden. Die Herstellung pyrogener Kieselsäure kann z.B. durch Flammhydrolyse von Siliziumtetrachlorid, oder für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Lichtbogenofen durch Reduktion von Quarzsand mit Koks oder Anthrazit zu Siliziummonoxidgas mit anschließender Oxidation zu Siliziumdioxid erfolgen. Eine weitere erfindungsgemäß bevorzugte Form von amorphem, partikulärem Siliziumdioxid fällt bei der Zirkondioxidherstellung an. Eine weitere, an sich bekannte, Möglichkeit der Herstellung von partikulärem amorphem Siliziumdioxid ist das Versprühen einer Siliziumdioxidschmelze: die primären, amorphen Siliziumdioxid-Teilchen entstehen hierbei (wie auch in anderen bevorzugten Herstellverfahren) nicht durch einen Vermahlungsprozess.Precipitated silica is known per se and may be e.g. be obtained in a conventional manner by reaction of an aqueous alkali metal silicate solution with mineral acids: the resulting precipitate is then separated, dried and optionally ground. Fumed silicas are also known per se and can preferably be obtained in known manner at high temperatures by coagulation from the gas phase. The production of fumed silica may e.g. by flame hydrolysis of silicon tetrachloride, or for the purposes of the present invention preferably in the electric arc furnace by reduction of silica sand with coke or anthracite to silicon monoxide gas followed by oxidation to silica. Another preferred form of amorphous particulate silica of the present invention is that of zirconia production. Another, known per se, possibility of producing particulate amorphous silica is the spraying of a silicon dioxide melt: the primary, amorphous silicon dioxide particles do not arise here (as in other preferred production processes) through a milling process.

Die primären amorphen Siliziumdioxid-Teilchen („Primärpartikel“) liegen nach den oben genannten Herstellungsprozessen häufig agglomeriert, d.h. als Agglomerate von Primärpartikeln vor. Die Teilchenform der Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids ist vorzugsweise sphärisch. Die sphärische Gestalt der Primärpartikel kann z.B. mittels Rasterelektronenmikroskopie festgestellt werden. The primary amorphous silica particles ("primary particles") are often agglomerated, ie as agglomerates of primary particles, according to the abovementioned production processes. The particle shape of the primary particles of the particulate amorphous silica is preferably spherical. The spherical shape of the primary particles can be determined, for example, by means of scanning electron microscopy.

Wasserglasgebundene Formen und Kerne, einschließlich solcher, welche partikuläres amorphes Siliziumdioxid enthalten, und deren Herstellung, sind an sich bekannt, beispielsweise aus den Dokumenten WO 2006/024540 und WO 2009/056320 . Die vorgenannten, an sich bekannten Formen und Kerne sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet.Water glass bonded shapes and cores, including those containing particulate amorphous silica, and their preparation are known per se, for example from the documents WO 2006/024540 and WO 2009/056320 , The aforementioned forms and cores known per se are suitable for the purposes of the present invention.

Ebenfalls bevorzugt ist gemäß einer Ausführungsform eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei die wässrige Phase (b)

  • (b1) Wasser, und
  • (b2) eine oder mehrere Säuren, vorzugsweise mit einem pKa < 5, bevorzugt mit einem pKa < 4,
umfasst,
wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1) zur Masse des Bestandteils (b2) im Bereich von 10:1 bis 200: 1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 100:1 liegt.Also preferred according to one embodiment is an inventive or preferred use according to the invention of a sizing composition, wherein the aqueous phase (b)
  • (b1) water, and
  • (b2) one or more acids, preferably with a pKa <5, preferably with a pKa <4,
includes,
wherein preferably the ratio of the mass of the component (b1) to the mass of the component (b2) is in the range from 10: 1 to 200: 1, particularly preferably in the range from 10: 1 to 100: 1.

Die eine oder die mehreren Säuren können bei Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung in üblicher Form, d.h. fest oder flüssig und gegebenenfalls verdünnt, vorzugsweise verdünnt mit Wasser, mit weiteren Bestandteilen der Schlichtezusammensetzung vermischt werden (also insbesondere mit Feuerfeststoffen gemäß Bestandteil (a) und Wasser gemäß Bestandteil (b1)) so dass der gewünschte pH-Wert eingestellt bzw. erreicht wird.The one or more acids may be used in the preparation of the sizing composition of the invention in the usual form, i. solid or liquid and optionally diluted, preferably diluted with water, with other constituents of the sizing composition are mixed (ie in particular with refractory according to component (a) and water according to component (b1)) so that the desired pH is set or achieved.

Vorzugsweise gilt das angegebene bevorzugte Verhältnis der Massen (b1) zu (2), sofern die eine oder mehreren Säuren des Bestandteiles (b2) ausgewählt sind aus der Gruppe der organischen Säuren, wie weiter unten näher beschrieben; die Masse des Bestandteils (b2) bezieht sich dabei jeweils auf die Gesamtmasse der reinen (d.h. ohne Anhaftungen bzw. Kristallwasser etc. vorliegenden) organischen Säure bzw. organischen Säuren. Sofern eine Säure mehrere pKa-Werte aufweist (z.B. Citronensäure), ist für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jeweils der niedrigste (erste) pKa-Wert gemeint.Preferably, the stated preferred ratio of the compositions (b1) to (2) applies, provided that the one or more acids of the component (b2) are selected from the group of organic acids, as described in more detail below; the mass of the component (b2) in each case refers to the total mass of the pure (i.e., without adhesions or water of crystallization, etc.) organic acid or organic acids. When an acid has several pKa values (e.g., citric acid), for purposes of the present invention, it is meant the lowest (first) pKa value, respectively.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen oder bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung ist vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1) zur Gesamtmasse der wässrigen Phase (b) größer als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %.In a further embodiment of the inventive or preferred use of a sizing composition according to the invention, the ratio of the mass of constituent (b1) to the total mass of aqueous phase (b) is preferably greater than 50%, preferably greater than 70%, particularly preferably greater than 90%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen oder bevorzugten erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung besitzt die wässrige Phase vorzugsweise einen pH-Wert von höchstens 4.In a further preferred embodiment of the inventive or preferred use of a sizing composition according to the invention, the aqueous phase preferably has a pH of at most 4.

Bevorzugt ist allgemein eine erfindungsgemäße Verwendung, bei der zwei oder mehr der bevorzugten Ausführungsformen gleichzeitig verwirklicht sind.Preferred is generally a use according to the invention, in which two or more of the preferred embodiments are realized simultaneously.

Besonders bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und Bestandteile der Erfindung ergeben sich generell aus den beigefügten Ansprüchen.Particularly preferred combinations of preferred parameters, properties and components of the invention are generally set forth in the appended claims.

Eine besonders bevorzugte Variante ist eine erfindungsgemäße oder bevorzugte erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, wobei der Bestandteil (b2) eine oder mehrere Säuren umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren. Die vorgenannten organischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar (bzw. 1013 hPa) feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren. Besonders bevorzugt sind die organischen Säuren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Citronensäure und Oxalsäure. Die vorgenannten anorganischen Säuren sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, z.B. Aluminiumphosphat, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure.A particularly preferred variant is an inventive or preferred use according to the invention of a sizing composition, wherein component (b2) comprises one or more acids selected from the group consisting of inorganic and organic acids. The aforementioned organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar (or 1013 hPa) solid mono-, di- and tricarboxylic acids. The organic acids are particularly preferably selected from the group consisting of citric acid and oxalic acid. The aforementioned inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, e.g. Aluminum phosphate, particularly preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid.

Der Einsatz organischer Säuren in Kombination mit einer oder mehreren anorganischen Säuren in oder als Bestandteil (b2) ist bevorzugt. Besonders bevorzugt ist der Einsatz organischer Säuren in oder als Bestandteil (b2). The use of organic acids in combination with one or more inorganic acids in or as component (b2) is preferred. Particularly preferred is the use of organic acids in or as component (b2).

In der vorgenannten bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung liegt das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren des Bestandteils (b2) zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 % (d.h. im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%), mehr bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 % (d.h. im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%), noch mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 % (d.h. im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%), besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 3,5 % (d.h. im Bereich von 1 bis 3,5 Gew.-%) und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 % (d.h. im Bereich von 2,5 bis 3,5 Gew.-%).In the aforementioned preferred variant of the inventive use of a sizing composition, the ratio of the total mass of inorganic and organic acids of the component (b2) to the total mass of the sizing composition is preferably in the range of 0.1 to 10% (ie in the range of 0.1 to 10 wt %), more preferably in the range of 0.5 to 5% (ie in the range of 0.5 to 5% by weight), even more preferably in the range of 1 to 5% (ie in the range of 1 to 5 Wt .-%), more preferably in the range of 1 to 3.5% (ie in the range of 1 to 3.5 wt .-%) and most preferably in the range of 2.5 to 3.5% (ie im Range from 2.5 to 3.5% by weight).

Weiter ist besonders bevorzugt eine erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise eine als bevorzugt bezeichnete erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Bestandteil (a) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid umfasst, vorzugsweise partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, dessen Primärpartikel (i) sphärisch sind und/oder einen D90-Wert < 10 µm, bevorzugt einen D90-Wert von < 1 µm, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, besonders bevorzugt partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid und/oder (ii) eine Lewis-Säure, ganz besonders bevorzugt Zirkondioxid, umfasstFurther preferred is a use according to the invention of a sizing composition, preferably a use according to the invention, wherein component (a) comprises particulate amorphous silica, preferably particulate, amorphous silica whose primary particles (i) are spherical and / or have a D90 value <10 .mu.m, preferably a D90 value of <1 .mu.m, have, as determined by means of laser diffraction, particularly preferably particulate, amorphous silicon dioxide which as minor component (i) zirconium dioxide and / or (ii) a Lewis acid, very particularly preferably zirconium dioxide, includes

Darüber hinaus ist besonders bevorzugt eine erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung, vorzugsweise eine als bevorzugt bezeichnete erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Bestandteil (a) eine oder mehrere Substanzen umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.In addition, particular preference is given to a use according to the invention of a sizing composition, preferably a use according to the invention, wherein component (a) comprises one or more substances selected from the group consisting of quartz, aluminum oxide, zirconium dioxide, aluminum silicates, layered silicates, zirconium silicates , Olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite.

Der „D90-Wert“ der Primärpartikel des partikulären, amorphen SiliziumSiliziumdioxids bezeichnet deren Teilchengrößenverteilung. Die Teilchengrößenverteilung wird auf an sich bekannte Weise durch Laserbeugung bestimmt, vorzugsweise nach der Standard-Methode gemäß DIN ISO 13320:2009-10 . Hierbei ermittelte D90-Werte der Summenhäufigkeitsverteilung der volumengemittelten Größenverteilungsfunktion geben an, dass 90 Vol.-% der Primärpartikel eine Teilchengröße aufweisen, die gleich oder kleiner als der angegebene Wert (z.B. 10 µm) ist. Geeignete Geräte für die Bestimmung der Teilchengrößenverteilung sind an sich bekannte Laserbeugungsgeräte, z.B. vom Typ „Mastersizer 3000“ der Fa. Malvern, Großbritannien, vorzugsweise vom Typ „Coulter LS 230“ der Fa. Beckman Coulter, USA, wobei die Messung vorzugsweise mit Hilfe der „Polarization Intensity Differential Scattering“ („PIDS“)-Technologie vorgenommen wird. Die Auswertung der Streulichtsignale erfolgt bei den vorgenannten Laserbeugungsmethoden jeweils vorzugsweise nach der Mie-Theorie, welche auch Brechungs- und Absorptionsverhalten der Primärpartikel berücksichtigt.The "D90 value" of the primary particles of the particulate amorphous silicon silicon dioxide denotes their particle size distribution. The particle size distribution is determined in a conventional manner by laser diffraction, preferably according to the standard method according to DIN ISO 13320: 2009-10 , Hereby determined D90 values of the cumulative frequency distribution of the volume-averaged size distribution function indicate that 90% by volume of the primary particles have a particle size which is equal to or less than the stated value (eg 10 μm). Suitable devices for the determination of the particle size distribution are laser diffraction devices known per se, for example of the "Mastersizer 3000" type from Malvern, Great Britain, preferably of the "Coulter LS 230" type from Beckman Coulter, USA, the measurement preferably being carried out with the aid of "Polarization Intensity Differential Scattering"("PIDS") technology. The evaluation of the scattered light signals is carried out in the aforementioned laser diffraction methods in each case preferably according to the Mie theory, which also takes into account the refractive and absorption behavior of the primary particles.

Sofern die Primärpartikel des partikulären, amorphen Siliziumdioxids als Agglomerate und/oder Aggregate und/oder in anderer Weise als Zusammenschlüsse mehrerer Primärpartikel vorliegen, werden diese vor Durchführung der Bestimmung der Teilchengrößenverteilung der Primärpartikel vorzugsweise auf an sich bekannte Weise schonend mechanisch oder in ähnlicher Weise getrennt, um eine Verfälschung des Ergebnisses soweit wie möglich auszuschließen.If the primary particles of the particulate, amorphous silicon dioxide are present as agglomerates and / or aggregates and / or otherwise as a combination of a plurality of primary particles, they are preferably mechanically or similarly separated in a manner known per se prior to carrying out the determination of the particle size distribution of the primary particles. in order to exclude a falsification of the result as far as possible.

Der Begriff „Nebenbestandteil“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das partikuläre, amorphe Siliziumdioxid des Bestandteils (a) solche Nebenbestandteile nur in geringen Mengen enthält, die etwa noch als Verunreinigungen oder Anhaftungen aus vorangegangenen Herstellungs- und/oder Bearbeitungsverfahren des partikulären, amorphen Siliziumdioxids stammen können. Die genannten Nebenbestandteile sind vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 18 Gew.-% (bzw. Massenanteil), besonders bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 12 Gew.-%, am meisten bevorzugt in einer Menge von nicht mehr als 8 Gew.-% vorhanden, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des partikulären amorphen Siliziumdioxids des Bestandteils (a).The term "minor constituent" in the context of the present invention means that the particulate amorphous silica of constituent (a) contains only minor amounts of such minor constituents which may still be present as impurities or adhesions from previous production and / or processing processes of the particulate, amorphous Silicon dioxide can originate. The minor components mentioned are preferably in an amount of not more than 18% by weight (or by mass), more preferably in an amount of not more than 12% by weight, most preferably in an amount of not more than 8% by weight .-% present, each based on the total mass of the particulate amorphous silica of component (a).

Einer der vorgenannten Nebenbestandteile im Bestandteil (a) kann eine Lewis-Säure sein. Jedoch können auch mehrere Lewis-Säuren und/oder deren Mischungen umfasst sein. Unter „Lewis-Säure“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Säure nach dem von G. N. Lewis vorgeschlagenen Konzept verstanden, wonach eine Säure ein Elektronenpaarakzeptor, d. h. ein Molekül oder Ion mit unvollständiger Edelgaskonfiguration ist, das ein von einer Lewis-Base zur Verfügung gestelltes Elektronenpaar aufnehmen und mit dieser ein sogenanntes Lewis-Addukt bilden kann. Eine Lewis-Säure ist elektrophil, während eine Lewis-Base nucleophil ist. Es können somit auch Moleküle und Ionen als Säuren aufgefasst werden, die nach den klassischen Vorstellungen keine Säuren sind.One of the aforementioned minor components in component (a) may be a Lewis acid. However, several Lewis acids and / or mixtures thereof may also be included. By "Lewis acid" in the context of the present invention is meant an acid according to the concept proposed by GN Lewis, according to which an acid is an electron pair acceptor, ie a molecule or ion with incomplete noble gas configuration, which is an electron pair provided by a Lewis base absorb and form with this a so-called Lewis adduct. A Lewis acid is electrophilic, while a Lewis acid Base is nucleophilic. Thus, molecules and ions can be considered as acids, which according to classical ideas are not acids.

Neben den vorstehend genannten Bestandteilen können die erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzungen noch weitere Bestandteile enthalten, z.B. Ester, Lactone und/oder Säureanhydride, beispielsweise Methylformiat, Ethylformiat, Propylencarbonat, y-Butyrolacton, Diacetin, Triacetin, an sich bekannten „dibasischen Ester“ (eine Mischung von mehreren Dimethylestern von Dicarbonsäuren, insbesondere von Glutarsäure, Bernsteinsäure und Adipinsäure), Essigsäureanhydrid, Methylcarbonat und e-Caprolacton.In addition to the above ingredients, the sizing compositions used in the present invention may contain other ingredients, e.g. Esters, lactones and / or acid anhydrides, for example methyl formate, ethyl formate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, diacetin, triacetin, "dibasic esters" known per se (a mixture of several dimethyl esters of dicarboxylic acids, in particular of glutaric acid, succinic acid and adipic acid), acetic anhydride, Methyl carbonate and e-caprolactone.

In einer Ausgestaltung ist eine erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile umfasst:

  • - ein oder mehrere Biozide,
  • - ein oder mehrere Netzmittel,
  • - ein oder mehrere rheologische Additive, und
  • - ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.
In one embodiment, preference is given to an inventive or inventively preferred use of a sizing composition, wherein the sizing composition comprises one or more or all of the following constituents:
  • - one or more biocides,
  • - one or more wetting agents,
  • one or more rheological additives, and
  • - One or more binders, preferably polyvinyl alcohol.

Als Biozide eignen sich übliche Biozide wie Mikrobizide, insbesondere Bakterizide, Algizide und/oder Fungizide. Vorzugsweise können die weiter oben angegebenen Biozide eingesetzt werden. Als Netzmittel eignen sich vorzugsweise die weiter oben angeführten Netzmittel. Als rheologische Additive eignen sich vorzugsweise die weiter oben angeführten rheologischen Additive. Als Bindemittel eignen sich vorzugsweise die oben angeführten Bindemittel. Polyvinylalkohol ist ein besonders bevorzugtes Bindemittel.Suitable biocides are customary biocides such as microbicides, in particular bactericides, algicides and / or fungicides. Preferably, the biocides specified above can be used. Suitable wetting agents are preferably the wetting agents mentioned above. As rheological additives are preferably the above-mentioned rheological additives. Suitable binders are preferably the abovementioned binders. Polyvinyl alcohol is a particularly preferred binder.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung.In a further embodiment, the use according to the invention of a sizing composition is preferred, the sizing composition having a solids content of less than 80% by weight, preferably less than 45% by weight, in each case based on the total mass of the sizing composition.

Die erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung ist vorzugsweise gebrauchsfertig, ist also dazu vorgesehen, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden. Die erfindungsgemäß zu verwendende Schlichtezusammensetzung kann aber auch als Konzentrat vorliegen, ist dann also dazu vorgesehen, vor der Applikation auf eine Gießform bzw. einen Kern verdünnt zu werden, insbesondere durch Zugabe von Wasser oder einer wässrigen Mischung. Dies gilt für sämtliche Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, sofern nicht anders angegeben oder spezifiziert. Der Fachmann entscheidet im Einzelfall, ob eine Schlichtezusammensetzung gebrauchsfertig ist oder noch verdünnt werden sollte.The sizing composition to be used according to the invention is preferably ready for use, ie it is intended to be applied directly to a casting mold or to a core. However, the sizing composition to be used according to the invention can also be in the form of a concentrate and is then intended to be diluted to a casting mold or a core before application, in particular by adding water or an aqueous mixture. This applies to all embodiments of the present invention, unless stated otherwise or specified. The expert decides in each case whether a sizing composition is ready for use or should still be diluted.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung besonders bevorzugt, wobei die Schlichtezusammensetzung ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung umfasst.According to a further embodiment, a use according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, wherein the sizing composition comprises one or more binders, preferably comprising polyvinyl alcohol, in a total amount of not more than 2% by weight, preferably in an amount in the range of from 0.05 to 0.80 wt .-%, each based on the total mass of the sizing composition comprises.

Die Bestimmung des Feststoffgehaltes einer erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß Merkblatt P79 des Vereins Deutscher Gießereifachleute in der Fassung von 1976, Punkt 6.The determination of the solids content of a sizing composition to be used according to the invention is carried out in the context of the present invention in accordance with leaflet P79 of the Association of German Foundry Experts in the version of 1976, item 6.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist besonders die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise > 1250 °C, erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.According to another embodiment, the use of a sizing composition according to the invention or preferably according to the invention is particularly preferred, the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core for use in casting a molten metal having a temperature of> 900 ° C., preferably> 1250 ° C., takes place, preferably for use in casting a molten metal comprising iron and / or steel.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung besonders bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahlguss erfolgt.In addition, the use of a sizing composition according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, the application of Sizing composition on a waterglass-bonded or waterglass bonded core for use in iron or steel casting.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist besonders die erfindungsgemäße oder erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung einer Schlichtezusammensetzung bevorzugt, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C. Überraschender Weise entsteht unter diesen Bedingungen bzw. bleibt unter diesen Bedingungen eine für nachfolgende Be- bzw. Verarbeitungsschritte brauchbare Form bzw. ein brauchbarer Kern erhalten.According to a further embodiment, the use of a sizing composition according to the invention or preferred according to the invention is particularly preferred, the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core at a temperature of the water-glass-bonded core or the water-glass bonded form of> 50 ° C., preferably> 70 ° C, particularly preferably at a temperature <100 ° C. Surprisingly, under these conditions or remains under these conditions a useful for subsequent processing or processing steps form or a useful core obtained.

Weiter ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von Säure zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 5, vorzugsweise eines pH-Wertes von höchstens 4, in der wässrigen Phase einer Schlichtezusammensetzung zum Auftragen auf eine wasserglasgebundene Form oder einen wasserglasgebundenen Kern. Vorzugsweise ist die vorgenannte Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren. Die organischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure. Die anorganischen Säuren sind dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, z.B. Aluminiumphosphat, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure. In einer bevorzugten Variante der vorgenannten erfindungsgemäßen Verwendung von Säure umfasst die wasserglasgebundene Form oder der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, wobei die Säure vorzugsweise zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 4 verwendet wird.The invention further relates to the use of acid for adjusting a pH of at most 5, preferably a pH of at most 4, in the aqueous phase of a sizing composition for application to a water-glass-bonded form or a water-glass bonded core. Preferably, the aforesaid acid is selected from the group consisting of inorganic and organic acids. The organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar solid mono-, di- and tricarboxylic acids, more preferably citric acid and oxalic acid. The inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, e.g. Aluminum phosphate, particularly preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid. In a preferred variant of the abovementioned use of acid according to the invention, the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core comprises particulate, amorphous silicon dioxide, the acid preferably being used to set a pH of at most 4.

Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geschlichteten, wasserglasgebundenen Form, vorzugsweise mit hoher Lagerstabilität, oder eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, vorzugsweise mit hoher Lagerstabilität, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten:

  1. (1) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung definiert,
  2. (2) Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und
  3. (3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1) auf die in Schritt (2) bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern.
The invention likewise provides a process for producing a sized, water-glass-bonded form, preferably having a high storage stability, or a sized, water-glass bonded core, preferably having a high storage stability, for use in the foundry, comprising the following steps:
  1. (1) providing or preparing a sizing composition as defined above within the scope of the inventive use of a sizing composition,
  2. (2) providing or producing an unsized, water-glass bonded or unglazed, water glass bonded core, and
  3. (3) applying the provided or prepared sizing composition from step (1) to the form provided or prepared in step (2), or the core provided or manufactured.

Die in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann Wasser in geeigneter Menge vorgelegt werden und die weiteren Bestandteile zur Herstellung der Schlichtezusammensetzung können dann in jeweils gewünschter Menge zu dieser Vorlage unter Rühren mit einem geeigneten Rührer wie einem hochscherenden Rührer, z.B. einem Zahnradrührer oder einem Dissolverrührer, hinzugegeben werden. Sofern nötig, können Bestandteile vor oder während der Zugabe auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen werden. So können z.B. gegebenenfalls ein oder mehrere rheologische Additive unter Einsatz eines hochscherenden Rührers, vor oder nach Hinzugabe zu der Wasser-Vorlage und einzeln oder zusammen mit einem oder mehreren Feuerfeststoffen, aufgeschlossen werden. Sofern die einen oder mehreren Feuerfeststoffe nicht gemeinsam mit den gegebenenfalls zugegebenen rheologischen Additiven aufgeschlossen werden, können sie auch einzeln aufgeschlossen und zu der Wasser-Vorlage hinzugegeben werden. Anschließend können dann z.B. die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzung zu der - gegebenenfalls rheologische Additive und/oder Feuerfeststoffe enthaltenden - Wasser-Vorlage in beliebiger Reihenfolge und vorzugsweise unter Rühren, vorzugsweise mit einem hochscherenden Rührer, hinzugegeben werden, so etwa eine oder mehrere Säuren, gegebenenfalls ein oder mehrere Schlichtebindemittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Biozide, gegebenenfalls ein oder mehrere Netzmittel, gegebenenfalls ein oder mehrere Entschäumer, gegebenenfalls ein oder mehrere Pigmente und/oder gegebenenfalls ein oder mehrere Farbstoffe.The sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be prepared by methods known in the art. For example, water may be initially charged in an appropriate amount and the further ingredients used to prepare the sizing composition may then be added to this receiver in any desired amount while stirring with a suitable stirrer such as a high shear stirrer, e.g. a gear stirrer or a dissolver stirrer. If necessary, ingredients may be digested before or during the addition in a manner known per se. Thus, e.g. optionally one or more rheological additives are digested using a high shear stirrer, before or after addition to the water receiver, and individually or together with one or more refractory materials. Unless the one or more refractory solids are digested together with the optionally added rheological additives, they may also be individually digested and added to the water feed. Subsequently, then, e.g. the further constituents of the sizing composition are added to the water template, optionally containing rheological additives and / or refractories, in any order and preferably with stirring, preferably with a high shear stirrer, such as one or more acids, optionally one or more sizing binders, optionally one or more biocides, optionally one or more wetting agents, optionally one or more defoamers, optionally one or more pigments and / or optionally one or more dyes.

Die in Schritt (1) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte Schlichtezusammensetzung kann zum Auftragen auf Gießereiformkörper gebrauchsfertig sein, also beispielsweise in einer Konzentration vorliegen, die zur Verwendung als Tauchbad für Formen oder Kerne geeignet ist. Ebenso kann die vorgenannte Schlichtezusammensetzung auch in an sich bekannter Weise zuerst als Konzentrat hergestellt werden, welches erst später, z.B. erst kurz vor der Verwendung der Schlichtezusammensetzung, z.B. durch weitere Zugabe von Wasser zu einer gebrauchsfertigen Konzentration (bzw. Konsistenz) verdünnt wird, die sich dann zum Auftragen auf Formen und/oder Kerne eignet. Sofern im Rahmen der vorliegenden Erfindung Mengen oder Verhältnisse bezüglich der erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung angegeben sind, ist jeweils eine gebrauchsfertige Schlichtezusammensetzung (die dazu vorgesehen ist, unmittelbar auf eine Gießform bzw. einen Kern appliziert zu werden) gemeint, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben. Es ist nicht notwendig, die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung erst unmittelbar vor einem bestimmungsgemäßen Beschichtungsvorgang auf Formen oder Kerne miteinander zu vermischen, vielmehr kann das Vermischen sehr viel früher erfolgen, weil die Lagerstabilität der der erfindungsgemäß zu verwendenden Schlichtezusammensetzung hoch ist.The sizing composition provided or prepared in step (1) of the process of the invention may be ready for application to foundry moldings, that is, for example, in a concentration suitable for use as a dipping bath for molds or cores. Likewise, the abovementioned sizing composition can also be prepared first in a manner known per se as a concentrate, which is diluted later, eg only shortly before the use of the sizing composition, eg by further addition of water to a ready-to-use concentration (or consistency) then suitable for application to molds and / or cores. If quantities or ratios are specified in the context of the present invention with respect to the size composition used according to the invention, in each case a ready-to-use size composition (intended to be applied directly to a casting mold or a core) is meant, unless expressly stated otherwise. It is not necessary for the individual components of the sizing composition to be used according to the invention to be applied to molds or cores until immediately prior to an intended coating process rather, the mixing can be carried out much earlier because the storage stability of the sizing composition to be used according to the invention is high.

Die in Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, wasserglasgebundenen Form oder der bereitgestellte oder hergestellte ungeschlichtete, wasserglasgebundene Kern kann auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise wie in den Dokumenten WO 2006/024540 oder WO 2009/056320 beschrieben.The unclad, water-glass bound form provided or prepared in step (2) of the process of the invention or the provided or prepared unsized, water-glass bonded core can be prepared in a manner known per se, for example as in the documents WO 2006/024540 or WO 2009/056320 described.

Das Auftragen in Schritt (3) der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern nach Schritt (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf an sich bekannte Weise erfolgen, vorzugsweise gemäß den vorstehend als geeignet angegebenen Auftragsverfahren, besonders bevorzugt durch Tauchen der Form oder des Kerns in einer als Tauchbad bereitgestellten erfindungsgemäß verwendeten Schlichtezusammensetzung. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte Kern partikuläres amorphes Siliziumdioxid enthält.The application in step (3) of the prepared or prepared sizing composition from step (1) to the prepared or prepared form or the prepared core after step (2) of the method according to the invention can be carried out in a manner known per se, preferably according to the above application method specified as being suitable, particularly preferably by dipping the mold or the core in a sizing composition used according to the invention as a dipping bath. Preferred is an embodiment of the aforementioned method according to the invention, wherein the provided or prepared form or the prepared or manufactured core contains particulate amorphous silicon dioxide.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des vorgenannten erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahrens erfolgt das Auftragen auf die Form bei einer Temperatur des Kerns bzw. der Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.In a further preferred embodiment of the abovementioned process according to the invention or preferred according to the invention, application to the mold takes place at a temperature of the core or the mold of> 50 ° C., preferably> 70 ° C., more preferably at a temperature of <100 ° C.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine geschlichtete Form oder ein geschlichteter Kern zur Verwendung in der Gießerei,
jeweils umfassend

  • (X) eine wasserglasgebundene Form bzw. einen wasserglasgebundenen Kern, und
  • (Y) einen Überzug umfassend eine Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung definiert.
A further subject of the present invention is also a sized mold or a sized core for use in the foundry,
each comprehensive
  • (X) a water glass bonded form or a water glass bonded core, and
  • (Y) a coating comprising a sizing composition as defined above within the scope of the inventive use of a sizing composition.

In einer bevorzugten Ausführungsform dieses zuletzt genannten erfindungsgemäßen Gegenstandes ist die geschlichtete Form oder der geschlichtete Kern herstellbar gemäß einem vorgenannten erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß bevorzugten Verfahren.In a preferred embodiment of this last-mentioned article according to the invention, the sized form or the sized core can be prepared according to an abovementioned inventive or inventively preferred process.

Bevorzugt sind eine solche vorstehend offenbarte erfindungsgemäße geschlichtete Form oder ein solcher vorstehend offenbarter erfindungsgemäßer geschlichteter Kern, wobei die wasserglasgebundene Form und/oder der wasserglasgebundene Kern jeweils partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.Preference is given to such a sized form according to the invention or a previously disclosed inventive sized core, wherein the water-glass-bonded form and / or the water-glass-bonded core each contain particulate, amorphous silicon dioxide.

Vorzugsweise findet die vorstehend offenbarte erfindungsgemäße Form und/oder der vorstehend offenbarte erfindungsgemäße Kern Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl, besonders bevorzugt beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl mit einer Temperatur > 1250 °C.The mold according to the invention disclosed above and / or the core disclosed above is preferably used for casting a molten metal having a temperature of> 900 ° C., preferably during casting of a molten metal comprising iron and / or steel, more preferably casting a molten metal comprising iron and / or steel with a temperature> 1250 ° C.

Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung ein Kit enthaltend in separaten Komponenten

  • (U) eine Schlichtezusammensetzung umfassend
    1. (a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und
    2. (b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5
    zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei,
  • (V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und
  • (W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.
The invention likewise provides a kit comprising in separate components
  • (U) comprising a sizing composition
    1. (a) one or more refractories, and
    2. (b) an aqueous phase having a pH of at most 5
    for the production of a coating on a water-glass-bonded mold or a water-glass-bonded core, for use in the foundry,
  • (V) a binder comprising water glass, and
  • (W) particulate, amorphous silica.

In einer bevorzugten Alternative umfasst der erfindungsgemäße Kit als Komponente (U) eine Schlichtezusammensetzung, wobei die Schlichtezusammensetzung wie vorstehend im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung einer Schlichtezusammensetzung definiert ist.In a preferred alternative, the kit according to the invention comprises, as component (U), a sizing composition, wherein the sizing composition is defined as above within the scope of the inventive use of a sizing composition.

Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäße Verwendung der vorstehend beschriebenen Schlichtezusammensetzung insbesondere die folgenden Vorteile gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten vergleichbaren bzw. vergleichbar verwendeten Schlichtezusammensetzungen aufweist und/oder - abhängig vom betrachteten Aspekt - begründet:

  • - eine verbesserte Festigkeit der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasserglasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten;
  • - eine verbesserte Lagerstabilität der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasserglasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten;
  • - eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit der damit herstellbaren geschlichteten wasserglasgebundenen Formen und/oder Kerne, vorzugsweise wasserglasgebundener Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten;
  • - eine verbesserte Möglichkeit der Applikation auf heiße Formen und/oder Kerne (d.h. vorzugsweise auf solche Formen und/oder Kerne, welche Temperaturen von mehr als 50 °C, vorzugsweise Temperaturen im Bereich von 50 bis 100 °C, aufweisen), vorzugsweise auf wasserglasgebundene Formen und/oder Kerne, insbesondere auf wasserglasgebundene Formen und/oder Kerne, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten; und/oder
  • - eine verbesserte Einsatzmöglichkeit von wasserglasgebundenen Gießereiformkörpern, insbesondere von Formen und/oder Kernen, vorzugsweise von wasserglasgebundenen Formen und/oder Kernen, welche partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthalten, für den Eisen- und/oder Stahlguss, durch erfindungsgemäße Verwendung der beschriebenen Schlichtenzusammensetzung.
It has been found that the use according to the invention of the sizing composition described above has, in particular, the following advantages over the prior art has comparable or comparably used sizing compositions and / or - depending on the aspect considered - justified:
  • improved strength of the sized water-glass bonded molds and / or cores, preferably water glass bonded molds and / or cores, which contain particulate, amorphous silicon dioxide;
  • improved storage stability of the sized water-glass-bound forms and / or cores, preferably water-glass bonded forms and / or cores, which contain particulate, amorphous silicon dioxide;
  • improved resistance to atmospheric moisture of the sized water-glass bonded molds and / or cores, preferably water glass bonded molds and / or cores, which contain particulate, amorphous silicon dioxide;
  • an improved possibility of application to hot molds and / or cores (ie preferably to those molds and / or cores which have temperatures of more than 50 ° C., preferably temperatures in the range from 50 to 100 ° C.), preferably to water glass bonded Molds and / or cores, in particular on water-glass-bonded molds and / or cores, which contain particulate, amorphous silica; and or
  • an improved possible use of water-glass-bound foundry moldings, in particular of molds and / or cores, preferably of water-glass-bonded molds and / or cores containing particulate, amorphous silicon dioxide, for iron and / or cast steel, by the inventive use of the sizing composition described.

Diese Vorteile gelten mutatis mutandis für die weiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung.These advantages apply mutatis mutandis to the further aspects of the present invention.

Beispiele:Examples:

Die nachstehend angegebenen Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Umfang zu beschränken.The examples given below are intended to further describe and explain the invention without limiting its scope.

Beispiel 1: Herstellung von Schlichtezusammensetzungen.Example 1: Preparation of sizing compositions.

Es wurden die in Tabelle 1 angegebenen erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung („SZ1“) sowie die nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzungen („SZ2“ bzw. „SZ3“) auf an sich bekannte Weise durch Vermischen der jeweils angegebenen Inhaltsstoffe miteinander hergestellt:The sizing composition ("SZ1") according to the invention and the non-inventive comparative sizing compositions ("SZ2" or "SZ3") were prepared in a manner known per se by mixing the constituents indicated in each case:

Hierzu wurde jeweils in einem Becherglas die benötigte Menge an Wasser vorgelegt (Ansatzgröße jeweils ca. 2 kg Schlichtezusammensetzung als „Konzentrat“, vgl. Tabelle 1), die rheologischen Additive und die Feuerfeststoffe (Schichtsilikate, Zirkonmehl, Graphit) hinzugegeben und anschließend mit einem hochscherenden Dissolverrührer 3 min. lang auf an sich bekannte Weise aufgeschlossen. Dann wurden die weiteren Bestandteile der Schlichtezusammensetzungen (vgl. Tabelle 1) in den angegebenen Mengenverhältnissen zugegeben und es wurde für weitere 2 Minuten mit einem hochscherenden Dissolverrührer gerührt. Man erhielt jeweils die in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen.For this purpose, the required amount of water was initially introduced into a beaker (batch size in each case about 2 kg of sizing composition as "concentrate", see Table 1), the rheological additives and the refractory materials (phyllosilicates, zirconium flour, graphite) added and then with a high shear Dissolver stirrer 3 min. long unlocked in a known manner. The further constituents of the size compositions (see Table 1) were then added in the stated proportions and the mixture was stirred for a further 2 minutes with a high-shear dissolver stirrer. Each of the dilutable concentrates of sizing compositions given in Table 1 was obtained.

Die Angaben zu „DIN-Vermahlungen“ in Tabelle 1 bedeuten, dass der jeweils angegebene Bestandteil der Schlichtezusammensetzung im vermahlenen Zustand vorliegt, wobei nach dem Sieben einer Probe dieses Bestandteils mit einem Analysensieb mit einer Nennmaschenweite in µm, die dem angegebenen Zahlenwert entspricht (z.B.: „80“ bedeutet „Analysensieb mit Maschenweite 80 µm“) (nach DIN ISO 3310-1:2001-09), jeweils ein Rückstand im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% verbleibt, bezogen auf die eingesetzte Probenmenge. Tabelle 1: Erfindungsgemäße und nicht-erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzungen, jeweils erhalten als verdünnbare „Konzentrate“ Schlichtezusammensetzungen („Konzentrate“): SZ1 SZ2 SZ3 Inhaltsstoffe: [Gew.-%] [Gew.-%] [Gew.-%] Wasser 44,1 46,0 47,1 Rheologisches Additiv 1,5 5,0 1,5 Schichtsilikat (Pyrophyllit, DIN 140 Vermahlung) ./. 26,0 11,0 Schichtsilikat (Glimmer, DIN 160 Vermahlung) 25,0 ./. 18,0 Zirkonmehl (Zirkonsilikat, DIN 60 Vermahlung) 14,0 9,0 10,0 Graphit (DIN 80 Vermahlung) 11,0 8,0 11,0 Polyvi nylacetat ./. 0,9 ./. Biozid (Benzisothiazolinon, 10 %-ige Lösung w/w in Wasser) 0,3 0,3 0,3 Modifizierte Stärke ./. 0,3 ./. Polyvinylalkohol 0,4 ./. 0,4 Eisenoxid (gelb) ./. 1,2 ./. Netzmittel 0,6 0,3 0,6 Entschäumer 0,1 ./. 0,1 Propylencarbonat ./. 3,0 ./. Citronensäure 3,0 ./. ./. SUMME: 100,0 100,0 100,0 The statements on "DIN-Vermahlungen" in Table 1 mean that the particular constituent of the size composition is in the ground state, after screening a sample of this component with a test sieve with a nominal mesh size in microns, which corresponds to the numerical value specified (eg: "80" means "sieve with mesh size 80 μm") (according to DIN ISO 3310-1: 2001-09), in each case a residue in the range of 1 to 10 wt .-% remains, based on the amount of sample used. Table 1: Inventive and non-inventive sizing compositions, each obtained as dilutable "concentrates" Sizing compositions ("concentrates"): SZ1 SZ2 SZ3 Ingredients: [Wt .-%] [Wt .-%] [Wt .-%] water 44.1 46.0 47.1 Rheological additive 1.5 5.0 1.5 Phyllosilicate (pyrophyllite, DIN 140 grinding) ./. 26.0 11.0 Phyllosilicate (mica, DIN 160 grinding) 25.0 ./. 18.0 Zirconium flour (zirconium silicate, DIN 60 grinding) 14.0 9.0 10.0 Graphite (DIN 80 grinding) 11.0 8.0 11.0 Polyvinyl acetate ./. 0.9 ./. Biocide (benzisothiazolinone, 10% solution w / w in water) 0.3 0.3 0.3 Modified strength ./. 0.3 ./. polyvinyl alcohol 0.4 ./. 0.4 Iron oxide (yellow) ./. 1.2 ./. wetting agent 0.6 0.3 0.6 defoamers 0.1 ./. 0.1 propylene carbonate ./. 3.0 ./. citric acid 3.0 ./. ./. TOTAL: 100.0 100.0 100.0

Die vorstehend in Tabelle 1 angegebenen verdünnbaren Konzentrate von Schlichtezusammensetzungen wurden anschließend zur Herstellung von für den hier vorgesehenen Zweck gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen (zum Auftragen auf Formen bzw. Kerne mittels eines Tauchprozesses, vorzugsweise in Form eines Tauchbades) mit Wasser verdünnt. Die jeweils angewendete Verdünnung sowie weitere Eigenschaften der durch die angewendete Verdünnung jeweils entstandenen gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen sind nachstehend in Tabelle 1a angegeben: Tabelle 1a: Herstellung und Eigenschaften gebrauchsfertiger (für Tauchbad bzw. Tauchbecken) Schlichtezusammensetzungen Schlirchfezusammensetzungen (gebrauchsfertig für Tauchbecken bzw. Tauchbad): SZ1 SZ2 SZ3 Konzentrat (gemäß Tabelle 1), Gewichtsteile: 100,0 100,0 100,0 Wasser, Gewichtsteile 40,0 30,0 40,0 Eigenschaften der durch o.g Verdünnung entstandenen gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen: Dichte [g/ml] 1,32 1,36 1,35 Auslaufzeit [s] 13,5 13,7 13,3 pH-Wert 2,1 7,2 6,7 The dilutable concentrates of sizing compositions given above in Table 1 were then diluted with water to prepare sizing compositions (for application to cores by means of a dipping process, preferably in the form of a dipping bath) ready for use for the intended purpose. The particular dilution used, as well as other properties of the ready-to-use size compositions resulting from the dilution used, are given below in Table 1a: TABLE 1a Preparation and properties of ready-to-use (for dip or dip) size compositions Impact Compositions (ready to use for dip tanks or immersion baths): SZ1 SZ2 SZ3 Concentrate (according to Table 1), parts by weight: 100.0 100.0 100.0 Water, parts by weight 40.0 30.0 40.0 Properties of the ready-to-use size compositions resulting from the above dilution: Density [g / ml] 1.32 1.36 1.35 Flow time [s] 13.5 13.7 13.3 PH value 2.1 7.2 6.7

Wie aus Tabelle 1a ersichtlich ist, wurden die Schlichtezusammensetzungen für den hier vorgesehenen Zweck, das Auftragen auf Versuchskerne mittels einer Tauchapplikation bzw. eines Tauchbades, so hergestellt, dass eine gute Vergleichbarkeit (i) ihrer jeweiligen Eigenschaften beim Auftragen auf die Versuchskerne sowie (ii) der daraus jeweils resultierenden Eigenschaften der beschichteten Versuchskerne gewährleistet war (möglichst ähnliche Dichten und Auslaufzeiten wurden eingestellt; jedoch abweichender pH-Wert für erfindungsgemäße Schlichtezusammensetzung SZ1 gegenüber nicht-erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzungen SZ2 und SZ3). As can be seen from Table 1a, the sizing compositions were prepared for the purpose intended here, application to test cores by means of a dip application or a dipping bath in such a way that good comparability (i) of their respective properties when applied to the test cores and (ii) the respective resulting properties of the coated test cores was ensured (densities and flow times which were as similar as possible were adjusted, but deviating pH for the size composition SZ1 according to the invention compared to non-inventive sizing compositions SZ2 and SZ3).

Die in Tabelle 1a angegebenen Dichten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN EN ISO 2811-2 (Verfahren A) gemessen.The densities of the ready-to-use sizing compositions shown in Table 1a were determined according to the standard test method DIN EN ISO 2811-2 (Method A).

Die in Tabelle 1a angegebenen Auslaufzeiten der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden gemäß der Standard-Prüfmethode DIN 53211 (1974) durch Bestimmung mit dem DIN-Becher 4 gemessen.The flow-out times of ready-to-use sizing compositions shown in Table 1a were determined according to the standard test method DIN 53211 (1974) measured by determination with the DIN cup 4.

Die in Tabelle 1a angegebenen pH-Werte der gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen wurden entsprechend der Standard-Prüfmethode DIN 19260:2012-10 jeweils aus der Suspension gemessen.The pH values of ready-to-use sizing compositions shown in Table 1a were determined according to the standard test method DIN 19260: 2012-10 each measured from the suspension.

Die Schlichtezusammensetzungen SZ1 und SZ3 enthielten als rheologisches Additiv jeweils Attapulgit. Schlichtezusammensetzung SZ2 ist von dem in Dokument WO00/05010 beschriebenen Typ.The sizing compositions SZ1 and SZ3 each contained attapulgite as the rheological additive. Sizing composition SZ2 is from that in document WO00 / 05010 described type.

Beispiel 2: Untersuchung der Aufweichung von GießereikernenExample 2: Investigation of the softening of foundry cores

Zur Ermittlung der Aufweichung von Gießereikernen (d.h. des maximalen Abfalls der Biegefestigkeit) wurden auf an sich bekannte Weise Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt (gemäß dem in Tabelle 4 angegebenen „Kernsystem 1“) in einer Kernschießmaschine der Fa. Multiserw (Typ LUT, Begasungsdruck: 2 bar, Schusszeit: 3,0 s; Schießdruck 4,0 bar). Eine Stunde nach der Kernherstellung wurden die Versuchskerne mit den o.g. gebrauchsfertigen Schlichtezusammensetzungen „SZ1“, „SZ2“ bzw. „SZ3“ (vgl. Tabelle 1a) bei Raumtemperatur (25 °C) durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) überzogen (geschlichtet). Die Nassschichtdicke der Schlichten wurde dabei auf jeweils etwa 250 µm eingestellt. Anschließend wurden die geschlichteten Versuchskerne unter den unten angegebenen Bedingungen (1 Stunde bei 120 °C) im Umluftofen getrocknet und dabei jeweils die Veränderung ihrer Biegefestigkeit unter den Trocknungsbedingungen untersucht.To determine the softening of foundry cores (ie the maximum drop in flexural strength) test cores (specimens) were prepared in a known manner (according to the "core system 1" shown in Table 4) in a core shooter of the company Multiserw (type LUT, fumigation pressure: 2 bar, shot time: 3.0 s, shooting pressure 4.0 bar). One hour after the core production, the experimental kernels were equipped with the o.g. Ready-to-use sizing compositions "SZ1", "SZ2" or "SZ3" (see Table 1a) at room temperature (25 ° C.) by immersion (conditions: 1 s immersion, 3 s hold time in sizing composition, 1 s expiration). The wet layer thickness of the sizes was adjusted to about 250 μm in each case. Subsequently, the sized test cores were dried in a circulating air oven under the conditions given below (1 hour at 120 ° C.), and in each case the change in their flexural strength under the drying conditions was investigated.

Die geschlichteten Versuchskerne wurden jeweils über einen Zeitraum von einer Stunde getrocknet, wobei ihre Biegefestigkeiten (in N/cm2, entsprechend der Definition wie angegeben im Merkblatt R 202 des Vereins Deutscher Gießereifachleute, Ausgabe Oktober1978) zu verschiedenen Zeitpunkten während der Trocknung und dann noch einmal eine Stunde nach Ende des Trocknungsvorgangs mit einem Standard-Prüfgerät vom Typ „Multiserw-Morek LRu-2e“ gemessen wurde, jeweils mit einem Standard-Messprogramm „Rg1v_B 870,0 N/cm2“ (3-Punkt-Biegefestigkeit).The sized test cores were each dried over a period of one hour, with their flexural strengths (in N / cm 2 , as defined in the leaflet R 202 of the Association of German foundry professionals, issue October 1978) at different times during drying and then again one hour after the end of the drying process was measured by a standard test apparatus of the type "Multiserw-Morek LRu-2e", each with a standard measuring program "Rg1v_B 870.0 N / cm 2" (3-point bending strength).

In Tabelle 2 sind für die untersuchten geschlichteten Versuchskerne jeweils die Werte für den maximalen Abfall der Biegefestigkeit unter Trocknungsbedingungen in % angegeben, jeweils bezogen auf die Biegefestigkeit des jeweiligen frisch geschlichteten (noch nassen) Versuchskernes vor Trocknungsbeginn (Ausgangswert). Tabelle 2: Festigkeitsabfall geschlichteter Versuchskerne unter Trocknungsbedingungen Schlichtetyp auf Versuchskern Maximaler Abfall der Biegefestigkeit bei Trocknung, auf % des Ausgangswertes Beobachtung von Kernversagen während der Trocknung SZ 1 80 Nein SZ 2 25 Nein SZ 3 0 Ja Table 2 shows in each case the values for the maximum drop in flexural strength under drying conditions in% for the investigated sized test cores, in each case based on the flexural strength of the respective freshly painted (still wet) test core before the start of drying (initial value). Table 2: Strength decrease of sized test cores under drying conditions Finishing type on experimental kernel Maximum drop in flexural strength during drying, to% of initial value Observation of nuclear failure during drying SZ 1 80 No SZ 2 25 No SZ 3 0 Yes

Der Ausdruck „Kernversagen“ besagt hier und im Folgenden jeweils, dass ein geschlichteter Kern während des Trocknungsprozesses unbrauchbar wurde, d.h. der geschlichtete Kern war jeweils für die Messung der Biegefestigkeit sowie für einen nachfolgend vorgesehenen Abguss unbrauchbar.The term "core failure" herein and in each case means that a sized core became unusable during the drying process, i. The sized core was unusable for the measurement of flexural strength as well as for a subsequently intended casting.

Aus den in Tabelle 2 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass der maximale Abfall der Biegefestigkeit eines Versuchskerns, welcher mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung geschlichtet wurde (SZ1), deutlich geringer ausfiel, als mit nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzungen (SZ2 bzw. SZ3). Weiter ist aus den Werten in Tabelle 2 zu ersehen, dass mit der nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung SZ3 unter den gewählten Bedingungen keine brauchbaren geschlichteten Kerne hergestellt werden konnten. Among other things, it can be seen from the values given in Table 2 that the maximum drop in the flexural strength of a test core which was finished with a sizing composition according to the invention (SZ1) was significantly lower than with non-inventive comparative sizing compositions (SZ2 or SZ3). , Furthermore, it can be seen from the values in Table 2 that with the non-inventive comparative size composition SZ3 no useful sized cores could be prepared under the chosen conditions.

Beispiel 3: Untersuchung der Lagerstabilität von geschlichteten und ungeschlichteten GießereikernenExample 3: Investigation of the storage stability of sized and unsized foundry cores

Zur Ermittlung der Lagerstabilität wurden auf an sich bekannte Weise (analog wie in Beispiel 2 beschrieben) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden jeweils ungeschlichtet kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lagerzeit, relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Lagertemperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wie oben angegeben bestimmt, vgl. Tabelle 3 (Eintrag „Ungeschlichtet nach 1 h“).To determine the storage stability, water glass bound test cores (test specimens) were prepared in known manner (analogously as described in Example 2) and their flexural strengths were respectively unsatisfied shortly after their preparation (one hour of storage, relative humidity in the range of 30 to 60%, storage temperature in the range of 20 to 25 ° C) as stated above, cf. Table 3 (entry "Unhatched after 1 h").

Zudem wurden entsprechende Versuchskerne wie unten in Tabelle 3 angegeben eine Stunde nach Kernherstellung (d.h. in jeweils gleichem zeitlichen Abstand zu ihrer Herstellung) bei Raumtemperatur (25 °C) mit den Schlichtezusammensetzungen SZ1 bzw. SZ3 jeweils durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3 s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1) und jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Die geschlichteten, getrockneten Versuchskerne wurden dann für die Dauer von vier Tagen einem Lagertest unterzogen (soweit die Herstellung des geschlichteten Kerns möglich war bzw. soweit nicht zuvor das Versagen des Kerns festgestellt wurde). Die Temperatur während der Lagerung betrug jeweils 35 °C, die relative Luftfeuchtigkeit betrug jeweils 75 %. Nach Abschluss des Lagertests wurden die Biegefestigkeiten der Versuchskerne wie oben angegeben bestimmt. Die Ergebnisse dieses Lagertests sind unten in Tabelle 3 angegeben. Es wurden für alle Versuche in Beispiel 3 jeweils Versuchskerne („Kernsystem 1“) verwendet, deren Herstellungsbedingungen unten in Tabelle 4 angegeben sind. Tabelle 3: Bestimmung der Lagerstabilität geschlichteter und ungeschlichteter Gießereikerne Kernsystem Ungeschlichtet nach 1 h Geschlichtet mit Typ SZ1 nach Lagerung (4d) Geschlichtet mit Typ SZ3 nach Lagerung (4d) Ungeschlichtet bei / während Lagerung Biegefestigkeit [N/cm2] 1 300 149 nicht bestimmbar Kernversagen nach 131 min. In addition, corresponding test cores as indicated below in Table 3 were heated at room temperature (25 ° C) at room temperature (25 ° C) with the sizing compositions SZ1 and SZ3, respectively, one hour after core preparation (ie at equal time intervals from their preparation) by immersion (conditions: 1 s immersion, 3 s Holding time in the size composition, 1 s Austauchen) (designation of the sizing compositions as in Example 1) and each dried for one hour at 120 ° C in a convection oven. The sized, dried test kernels were then subjected to a storage test for a period of four days (as far as the production of the sized core was possible or not previously the failure of the core was detected). The temperature during storage was 35 ° C, the relative humidity was 75%. After completion of the storage test, the flexural strengths of the test cores were determined as indicated above. The results of this storage test are given below in Table 3. Experimental cores ("core system 1") were used for all experiments in example 3, the production conditions of which are given below in table 4. Table 3: Determination of the storage stability of sized and unsealed foundry cores core system Ungeschlichtet after 1 h Treated with type SZ1 after storage (4d) Treated with type SZ3 after storage (4d) Unscaled during storage Bending strength [N / cm 2 ] 1 300 149 not definable Core failure after 131 min.

Aus den in Tabelle 3 angegebenen Werten ist u.a. zu ersehen, dass ein mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung (SZ1) geschlichteter wasserglasgebundener Versuchskern nach einer viertägigen Lagerung noch > 40 % der Ausgangsfestigkeit aufwies, während ein mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung (SZ3) geschlichteter Versuchskern unter vergleichbaren Bedingungen unbrauchbar war; seine Biegefestigkeit war unter den oben definierten Bedingungen nicht mehr bestimmbar, da er während der Auslagerung zerbrach. Ein ungeschlichteter Vergleichs-Kern versagte unter den Versuchsbedingungen bereits nach 131 min., d.h. das Auftragen einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung auf einen Versuchskern führte bereits zu einer Stabilisierung des Versuchskerns unter Trocknungsbedingungen. Tabelle 4: Herstellungsbedingungen für Kernsystem 1 Parameter Kernsystem 1 Formstoff (100 Gewichtsteile) Quarzsand Bindemittel (2,2 Gewichtsteile) Alkali-Wasserglaslösung, 25-35 Gew.-% Wasserglasgehalt in Wasser (Gew./Gew.) Additiv (1,0 Gewichtsteile) Partikuläres, amorphes Siliziumdioxid Kern kastentem peratur 120 °C Begasungstemperatur 150 °C Aushärtezeit 30 s From the values given in Table 3, it can be seen, inter alia, that a waterglass-bonded test core sized with a sizing composition (SZ1) according to the invention still had> 40% of the initial strength after storage for four days, whereas a tester sized with a non-inventive comparative sizing composition (SZ3) Experimental kernel was unusable under comparable conditions; its bending strength was no longer determinable under the conditions defined above, as it broke during aging. An uncoated control core failed under the experimental conditions after only 131 minutes, ie the application of a size composition according to the invention to a test core already led to a stabilization of the test core under drying conditions. Table 4: Manufacturing conditions for core system 1 parameter Core system 1 Molding material (100 parts by weight) quartz sand Binders (2.2 parts by weight) Alkali water glass solution, 25-35% by weight of water glass content in water (w / w) Additive (1.0 part by weight) Particulate, amorphous silica Core box temperature 120 ° C Begasungstemperatur 150 ° C curing 30 s

Das Kernsystem 1 bestand nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und Additiv, wie in Tabelle 4 angegeben:The core system 1 consisted only of the components molding material, binder and additive, as indicated in Table 4:

Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Bindemittel war hierbei ein handelsübliches Alkali-Wasserglas-Bindemittel „Cordis® 8511“ (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).The binder specified for the core system 1 in Table 4 here was a commercially available alkali-water glass binder "Cordis® 8511" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).

Das für das Kernsystem 1 in Tabelle 4 angegebene Additiv war hierbei ein handelsübliches Binder-Additiv mit dem Hauptbestandteil (≥ 95 Gew.-%) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, „Anorgit® 8396“ (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).The additive specified for the core system 1 in Table 4 here was a commercially available binder additive with the main constituent (≥ 95% by weight) of particulate, amorphous silicon dioxide, "Anorgit® 8396" (Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH).

Beispiel 4: Untersuchung zur Biegefestigkeit geschlichteter GießereikerneExample 4: Investigation of the flexural strength of sized foundry cores

Es wurden auf an sich bekannte Weise (analog wie in Beispiel 2 beschrieben, aber nach zwischenzeitlicher Wartung der eingesetzten Kernschießmaschine) wasserglasgebundene Versuchskerne (Prüfkörper) jeweils mit und ohne einen Gehalt an partikulärem, amorphen Siliziumdioxid hergestellt und ihre Biegefestigkeiten wurden zu Vergleichszwecken jeweils ungeschlichtet kurz nach ihrer Herstellung (eine Stunde Lagerzeit bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C, relative Luftfeuchtigkeit 30 bis 60 %) wie oben angegeben bestimmt (zu den Herstellungsbedingungen der Versuchskerne siehe Tabelle 6).In a manner known per se (analogously to Example 2, but after interim maintenance of the core shooter used), water-glass-bonded test cores (test specimens) were respectively produced with and without a content of particulate, amorphous silicon dioxide, and their flexural strengths were uncoated shortly afterwards for comparison purposes their production (one hour of storage at a temperature in the range of 20 to 25 ° C, relative humidity 30 to 60%) determined as indicated above (for the production conditions of the test cores see Table 6).

Zudem wurden Versuchskerne wie unten in Tabelle 5 angegeben durch Tauchen (Bedingungen: 1s Eintauchen; 3s Haltezeit in der Schlichtezusammensetzung, 1s Austauchen) geschlichtet (Bezeichnung der Schlichtezusammensetzungen wie in Beispiel 1) und jeweils für eine Stunde bei 120 °C im Umluftofen getrocknet. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur und einer Lagerzeit von 24 Stunden (relative Luftfeuchtigkeit im Bereich von 30 bis 60 %, Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C) wurden an den geschlichteten, getrockneten Versuchskernen dann die Biegefestigkeiten wie oben angegeben bestimmt.In addition, test cores were classified by dipping (conditions: immersing for 1 second, holding for 3 s in the sizing composition, immersing for 1 s) as described below in Table 5 (designation of the sizing compositions as in Example 1) and drying in an air-circulating oven for one hour each at 120 ° C. After cooling to room temperature and a storage time of 24 hours (relative humidity in the range of 30 to 60%, temperature in the range of 20 to 25 ° C), the flexural strengths were then determined on the sized, dried test cores as indicated above.

Die Ergebnisse der Bestimmungen der Biegefestigkeiten sind unten in Tabelle 5 angegeben. Hierbei wurden jeweils drei verschiedene Versuchskerne (Kernsysteme A, B und C) verwendet, deren Herstellungsbedingungen jeweils unten in Tabelle 6 angegeben sind. Tabelle 5: Bestimmung der Biegefestigkeiten geschlichteter und ungeschlichteter Gießereikerne Ungeschlichtet nach 1 h Geschlichtet mit Typ SZ1 Geschlichtet mit Typ SZ3 Kernsystem Biegefestigkeit [N/cm2] A 401 335 Herstellung eines geschlichteten Kerns nicht möglich B 413* 317 Herstellung eines geschlichteten Kerns nicht möglich C (ohne partikuläres, amorphes SiO2) 347 269 Herstellung eines geschlichteten Kerns nicht möglich *Abweichung des Messwerts vom entsprechenden Wert in Tabelle 3 für Kernsystem 1 wird im Wesentlichen als Auswirkung der Wartung der Kernschießmaschine aufgefasst. The results of the bending strength determinations are shown in Table 5 below. In each case, three different test cores (core systems A, B and C) were used, whose production conditions are given below in Table 6. Table 5: Determination of the bending strengths of sized and unfinished foundry cores Ungeschlichtet after 1 h Treated with type SZ1 Treated with type SZ3 core system Bending strength [N / cm 2 ] A 401 335 Production of a sized core not possible B 413 * 317 Production of a sized core not possible C (without particulate, amorphous SiO2) 347 269 Production of a sized core not possible * Deviation of the measured value from the corresponding value in Table 3 for core system 1 is considered essentially as an effect of the maintenance of the core shooter.

Aus den in Tabelle 5 angegebenen Werten ist zu ersehen, dass mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung geschlichtete Gießereikerne hohe Biegefestigkeiten erreichen. Weiterhin zeigen die in Tabelle 5 angegebenen Werte, dass mit einer erfindungsgemäßen Schlichtezusammensetzung (SZ1) erfolgreich unter verschiedenen Bedingungen hergestellte Gießereikerne mit gutem Erfolg (hohe Biegefestigkeiten) geschlichtet werden können. Mit einer nicht-erfindungsgemäßen Vergleichs-Schlichtezusammensetzung (SZ3) waren unter vergleichbaren Bedingungen hingegen keine brauchbaren geschlichteten Kerne herzustellen. Tabelle 6: Herstellungsbedingungen für Kernsysteme A, B und C Parameter Kernsystem A Kernsystem B Kernsystem C Formstoff Quarzsand (100,0 Gewichtsteile) Quarzsand (100,0 Gewichtsteile) Quarzsand (100,0 Gewichtsteile) Bindemittel Alkali-Wasserglaslösung, 25-35 Gew.-% Wasserglasgehalt in Wasser (Gew./Gew.) (2,2 Gewichtsteile) Alkali-Wasserglaslösung, 25-35 Gew.-% Wasserglasgehalt in Wasser (Gew./Gew.) (2,2 Gewichtsteile) Alkali-Wasserglaslösung, 25-35 Gew.-% Wasserglasgehalt in Wasser (Gew./Gew.) (3,2 Gewichtsteile) Additiv Partikuläres, amorphes Siliziumdioxid (1,0 Gewichtsteile) Partikuläres, amorphes Siliziumdioxid (1,0 Gewichtsteile) Keines Kernkastentemperatur 120 °C 120 °C 120 °C Begasungstemperatur 150 °C 150 °C 150 °C Aushärtezeit 50 s 30 s 50 s From the values given in Table 5 it can be seen that foundry cores sized with a sizing composition according to the invention achieve high flexural strengths. Furthermore, the values given in Table 5 show that foundry cores produced successfully under various conditions with a sizing composition (SZ1) according to the invention successfully (high Bending strengths) can be finished. By contrast, a comparable sized sizing composition (SZ3) was unable to produce useful sized cores under comparable conditions. Table 6: Manufacturing conditions for core systems A, B and C parameter Core system A Core system B Core system C molding Quartz sand (100.0 parts by weight) Quartz sand (100.0 parts by weight) Quartz sand (100.0 parts by weight) binder Alkali water glass solution, 25-35% by weight of water glass content in water (w / w) (2.2 parts by weight) Alkali water glass solution, 25-35% by weight of water glass content in water (w / w) (2.2 parts by weight) Alkali water glass solution, 25-35% by weight of water glass content in water (w / w) (3.2 parts by weight) additive Particulate amorphous silica (1.0 part by weight) Particulate amorphous silica (1.0 part by weight) None Core box temperature 120 ° C 120 ° C 120 ° C Begasungstemperatur 150 ° C 150 ° C 150 ° C curing 50 s 30 s 50 s

Die für die Kernsysteme A, B und C in Tabelle 6 angegebenen Bindemittel und Additive entsprachen jeweils den zu Tabelle 4 angegebenen Bindemitteln („Cordis® 8511“) bzw. Additiven („Anorgit® 8396“).The binders and additives indicated for core systems A, B and C in Table 6 corresponded in each case to the binders ("Cordis® 8511") or additives ("Anorgit® 8396") given in Table 4.

Die oben genannten Kernsysteme A, B und C bestanden jeweils nur aus den Bestandteilen Formstoff, Bindemittel und gegebenenfalls Additiv, wie in Tabelle 6 angegeben.The above-mentioned core systems A, B and C consisted in each case only of the constituents molding material, binder and optionally additive, as indicated in Table 6.

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Claims (19)

Verwendung einer Schlichtezusammensetzung umfassend (a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und (b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5, zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei.Use of a sizing composition comprising (a) one or more refractories, and (b) an aqueous phase having a pH of at most 5, for the preparation of a coating on a waterglass-bonded or waterglass-bonded core, for use in the foundry. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die wasserglasgebundene Form bzw. der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält.Use after Claim 1 , wherein the water-glass-bonded form or the water-glass-bonded core contains particulate, amorphous silicon dioxide. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die wässrige Phase (b) (b1) Wasser, und (b2) eine oder mehrere Säuren, vorzugsweise mit einem pKa < 5, bevorzugt mit einem pKa < 4, umfasst, wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1) zur Masse des Bestandteils (b2) im Bereich von 10:1 bis 200: 1, besonders bevorzugt im Bereich von 10:1 bis 100:1 liegt, und/oder wobei vorzugsweise das Verhältnis der Masse des Bestandteils (b1) zur Gesamtmasse der wässrigen Phase (b) größer als 50 %, bevorzugt größer als 70 %, besonders bevorzugt größer als 90 %, ist und/oder wobei vorzugsweise die wässrige Phase einen pH-Wert von höchstens 4 besitzt.Use according to one of Claims 1 or 2 wherein the aqueous phase comprises (b) (b1) water, and (b2) one or more acids, preferably with a pKa <5, preferably with a pKa <4, wherein preferably the ratio of the mass of the component (b1) to Mass of the component (b2) in the range of 10: 1 to 200: 1, more preferably in the range of 10: 1 to 100: 1, and / or preferably wherein the ratio of the mass of the component (b1) to the total mass of the aqueous phase (b) greater than 50%, preferably greater than 70%, more preferably greater than 90%, and / or wherein preferably the aqueous phase has a pH of at most 4. Verwendung nach Anspruch 3, wobei der Bestandteil (b2) eine oder mehrere Säuren umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, - wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25 °C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder - wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure und/oder - wobei das Verhältnis der Gesamtmasse an anorganischen und organischen Säuren des Bestandteils (b2) zur Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung im Bereich von 0,1 bis 10 %, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 %, mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 %, besonders bevorzugt im Bereich von im Bereich von 1 bis 3,5 % und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2,5 bis 3,5 % liegt,Use after Claim 3 wherein component (b2) comprises one or more acids selected from the group consisting of inorganic and organic acids, - wherein the organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar solid mono-, di- and tricarboxylic acids, more preferably citric acid and oxalic acid, and / or - wherein the inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, more preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid and / or - wherein the ratio of the total mass of inorganic and organic acids of the component (b2) to the total mass of the sizing composition in the range of 0.1 to 10%, preferably in the range of 0.5 to 5% more preferably in the range of 1 to 5%, more preferably in the range of in the range of 1 to 3.5% and g is particularly preferably in the range from 2.5 to 3.5%, Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Bestandteil (a) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, vorzugsweise partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, dessen Primärpartikel (i) sphärisch sind und/oder einen D90-Wert < 10 µm, bevorzugt einen D90-Wert von < 1 µm, besitzen, bestimmt mittels Laserbeugung, besonders bevorzugt partikuläres, amorphes Siliziumdioxid, welches als Nebenbestandteil (i) Zirkondioxid und/oder (ii) eine Lewis-Säure umfasst und/oder eine oder mehrere Substanzen umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Quarz, Aluminiumoxid, Zirkondioxid, Aluminiumsilicate, Schichtsilikate, Zirkonsilikate, Olivin, Talk, Glimmer, Graphit, Koks, Feldspat, Diatomit, Kaoline, kalzinierte Kaoline, Metakaolinit, Eisenoxid und Bauxit.Use according to any one of the preceding claims wherein component (a) is particulate amorphous silica, preferably particulate, amorphous silicon dioxide whose primary particles (i) are spherical and / or have a D90 value <10 μm, preferably a D90 value of <1 μm, determined by means of laser diffraction, particular preference is given to particulate, amorphous silicon dioxide which comprises as minor constituent (i) zirconium dioxide and / or (ii) a Lewis acid and or one or more substances selected from the group consisting of quartz, alumina, zirconia, aluminum silicates, phyllosilicates, zirconium silicates, olivine, talc, mica, graphite, coke, feldspar, diatomite, kaolins, calcined kaolins, metakaolinite, iron oxide and bauxite. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung einen oder mehrere oder sämtliche der folgenden Bestandteile umfasst: - ein oder mehrere Biozide, - ein oder mehrere Netzmittel, - ein oder mehrere rheologische Additive, und - ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise Polyvinylalkohol.Use according to one of the preceding claims, wherein the sizing composition comprises one or more or all of the following constituents: - one or more biocides, - one or more wetting agents, one or more rheological additives, and - One or more binders, preferably polyvinyl alcohol. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schlichtezusammensetzung einen Feststoffgehalt kleiner 80 Gew.-% besitzt, vorzugsweise kleiner 45 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung und/oder wobei die Schlichtezusammensetzung ein oder mehrere Bindemittel, vorzugsweise umfassend Polyvinylalkohol, in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 2 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schlichtezusammensetzung umfasst.Use according to one of the preceding claims, wherein the sizing composition has a solids content of less than 80% by weight, preferably less than 45% by weight, based on the total mass of the sizing composition and / or wherein the sizing composition comprises one or more binders, preferably comprising polyvinyl alcohol, in a total amount of not more than 2% by weight, preferably in an amount ranging from 0.05 to 0.80% by weight, based on the total weight of the sizing composition. Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise > 1250 °C, erfolgt, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern zur Verwendung beim Eisen- oder Stahlguss erfolgt und/oder wobei die Applikation der Schlichtezusammensetzung auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern bei einer Temperatur des wasserglasgebundenen Kerns bzw. der wasserglasgebundenen Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.Use according to one of the preceding claims, wherein the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water glass bonded core for use in casting a molten metal having a temperature> 900 ° C, preferably> 1250 ° C, preferably for use in casting a molten metal comprising iron and / or steel and or wherein the application of the sizing composition takes place on a water-glass-bonded form or a water-glass-bonded core for use in iron or steel casting and / or wherein the application of the sizing composition on a water-glass-bonded form or a water-glass-bonded core at a temperature of the water-glass bonded core or the water-glass bonded form of> 50 ° C, preferably> 70 ° C, more preferably at a temperature <100 ° C. Verwendung von Säure zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 5 in der wässrigen Phase einer Schlichtezusammensetzung zum Auftragen auf eine wasserglasgebundene Form oder einen wasserglasgebundenen Kern.Use of acid for adjusting a pH of at most 5 in the aqueous phase of a sizing composition for application to a water glass bonded or water glass bonded core. Verwendung nach Anspruch 9, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus anorganischen und organischen Säuren, wobei die organischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, bevorzugt bei 25°C und 1013 mbar feste Mono-, Di- und Tricarbonsäuren, besonders bevorzugt Citronensäure und Oxalsäure, und/oder wobei die anorganischen Säuren vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure und sauren Phosphaten, besonders bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Salzsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure, und/oder wobei die wasserglasgebundene Form oder der wasserglasgebundenen Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid umfasst, wobei die Säure vorzugsweise zur Einstellung eines pH-Wertes von höchstens 4 verwendet wird.Use after Claim 9 wherein the acid is selected from the group consisting of inorganic and organic acids, wherein the organic acids are preferably selected from the group consisting of mono-, di- and tricarboxylic acids, preferably at 25 ° C and 1013 mbar solid mono-, di- and tricarboxylic acids, particularly preferably citric acid and oxalic acid, and / or wherein the inorganic acids are preferably selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and acidic phosphates, more preferably from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid and phosphoric acid, and / or the water glass bonded or water glass bonded core comprises particulate amorphous silica, the acid preferably being used to set a pH of at most 4. Verfahren zur Herstellung einer geschlichteten, wasserglasgebundenen Form mit hoher Lagerstabilität oder eines geschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns mit hoher Lagerstabilität, zur Verwendung in der Gießerei, mit folgenden Schritten: (1) Bereitstellen oder Herstellen einer Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert, (2) Bereitstellen oder Herstellen einer ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Form oder eines ungeschlichteten, wasserglasgebundenen Kerns, und (3) Auftragen der bereitgestellten oder hergestellten Schlichtezusammensetzung aus Schritt (1) auf die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. den bereitgestellten oder hergestellten Kern.A process for the preparation of a sized, water glass bonded, high storage stability or sized, water glass bonded core having high storage stability, for use in the foundry, comprising the steps of: (1) providing or preparing a sizing composition as in any one of Claims 1 to 7 (2) providing or forming an unsized, waterglass-bonded or uncoated, waterglass-bonded core, and (3) applying the provided or prepared sizing composition of step (1) to the provided or prepared mold or core. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die bereitgestellte oder hergestellte Form bzw. der bereitgestellte oder hergestellte Kern partikuläres amorphes Siliziumdioxid enthält.Method according to Claim 11 , wherein the provided or manufactured mold or core provided or contains particulate amorphous silica. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Auftragen auf die Form bei einer Temperatur des Kerns bzw. der Form von > 50 °C, bevorzugt > 70 °C erfolgt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur < 100 °C.Method according to one of Claims 11 or 12 , wherein the application to the mold at a temperature of the core or the form of> 50 ° C, preferably> 70 ° C, more preferably at a temperature <100 ° C. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern zur Verwendung in der Gießerei, jeweils umfassend (X) eine wasserglasgebundene Form bzw. einen wasserglasgebundenen Kern, und (Y) einen Überzug umfassend eine Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert.A sized or sized core for use in the foundry, each comprising (X) a water glass bonded or water glass bonded core, and (Y) a coating comprising a sizing composition as in any one of Claims 1 to 7 Are defined. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach Anspruch 14, herstellbar gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13.Slanted shape or sized core after Claim 14 , preparable according to a method according to one of Claims 11 to 13 , Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die wasserglasgebundene Form und/oder der wasserglasgebundene Kern partikuläres, amorphes Siliziumdioxid enthält. Sliced shape or sized core after one of Claims 14 or 15 , wherein the water glass bonded form and / or the water glass bonded core contains particulate, amorphous silica. Geschlichtete Form oder geschlichteter Kern nach einem der Ansprüche 14 bis 16 zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze mit einer Temperatur > 900 °C, vorzugsweise zur Verwendung beim Abguss einer Metallschmelze umfassend Eisen und/oder Stahl.Sliced shape or sized core after one of Claims 14 to 16 for use in casting a molten metal having a temperature> 900 ° C, preferably for use in casting a molten metal comprising iron and / or steel. Kit enthaltend in separaten Komponenten (U) eine Schlichtezusammensetzung umfassend (a) einen oder mehrere Feuerfeststoffe, und (b) eine wässrige Phase mit einem pH-Wert von höchstens 5 zur Herstellung eines Überzugs auf einer wasserglasgebundenen Form bzw. einem wasserglasgebundenen Kern, zur Verwendung in der Gießerei, (V) ein Bindemittel umfassend Wasserglas, und (W) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid.Kit containing in separate components (U) comprising a sizing composition (a) one or more refractories, and (b) an aqueous phase having a pH of at most 5 for the preparation of a coating on a water-glass bonded or waterglass bonded core, for use in the foundry, (V) a binder comprising water glass, and (W) particulate, amorphous silica. Kit nach Anspruch 18, umfassend als Komponente (U) eine Schlichtezusammensetzung, wobei die Schlichtezusammensetzung wie in einem der Ansprüche 1 bis 7 definiert ist.Kit after Claim 18 composition comprising as component (U) a sizing composition, wherein the sizing composition is as in one of Claims 1 to 7 is defined.
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