DE102019131241A1

DE102019131241A1 - Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, entsprechendes Granulat sowie Kit, Vorrichtungen und Verwendungen

Info

Publication number: DE102019131241A1
Application number: DE102019131241.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Lustig; Fabio Sola; Lukas Mirko Reinold
Original assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Current assignee: Huettenes Albertus Chemische Werke GmbH
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-02-11
Also published as: EP4010134A1; US20220280996A1; JP2022543468A; CN114269490A; BR112022001858A2; WO2021023493A1; MX2022001638A; KR20220042212A

Abstract

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

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs, festes schüttfähiges Additiv, anorganisches Bindemittel und Formstoffmischung. Weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein entsprechendes Granulat umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die entsprechende Verwendung eines Granulats. Jeweils ergeben sich Einzelheiten aus den beigefügten Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Das Gießen in einer verlorenen Form ist ein verbreitetes Verfahren zur Herstellung endkonturnaher Bauteile. Nach dem Guss wird die Form zerstört, und das Gussstück wird entnommen. Verlorene Formen sind Gießformen und somit Negative, sie enthalten den auszugießenden Hohlraum, der das zu fertigende Gussstück ergibt. Die Innenkonturen des zukünftigen Gussstücks werden durch Kerne gebildet. Bei der Herstellung der Gießform wird mittels eines Modells des zu fertigenden Gussstücks der Hohlraum in den Formstoff geformt.
Im Gegensatz zu Sandgießverfahren, bei denen die Gießformen (verlorene Formen) nach dem Abguss zur Gussteilentnahme zerstört werden, können metallische Dauerformen (Kokillen), beispielsweise gefertigt aus Gusseisen oder Stahl, nach der Entnahme des Gussteils wieder für den nächsten Abguss genutzt werden. Auch kann im Druckguss gearbeitet werden, wobei die flüssige Metallschmelze unter hohem Druck mit einer hohen Formfülllgeschwindigkeit in eine Druckgießform gedrückt wird. Die vorstehend genannten Gießverfahren sind auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Für Gießformen (in Sandgießverfahren mit verlorenen Formen) und Kerne werden als Formgrundstoffe überwiegend feuerfeste körnige Stoffe wie z. B. gewaschener, klassifizierter Quarzsand verwendet. Zur Herstellung der Gießformen werden die Formgrundstoffe mit anorganischen oder organischen Bindemitteln gebunden. Durch das Bindemittel wird ein fester Zusammenhalt zwischen den Partikeln des Formgrundstoffs erzeugt, sodass die Gießform oder der Kern die erforderliche mechanische Stabilität erhält. Der mit dem Bindemittel vorgemischte feuerfeste Formgrundstoff liegt bevorzugt in einer rieselfähigen Form vor, sodass er in eine geeignete Hohlform eingefüllt und dort verdichtet werden kann. Die Formstoffe werden verdichtet, um die Festigkeit zu erhöhen.
Gießformen und Kerne müssen verschiedene Anforderungen erfüllen. Während des eigentlichen Gießvorgangs müssen sie zunächst eine ausreichende Festigkeit und Temperaturbeständigkeit aufweisen, um das flüssige Metall in den aus einem oder mehreren Gieß(teil)formen gebildeten Hohlraum aufnehmen zu können. Nach Beginn des Erstarrungsvorgangs wird die mechanische Stabilität des Gussstücks durch eine erstarrte Metallschicht gewährleistet, die sich entlang der Wände der Gießform ausbildet.
Das Material der Gießform soll sich nun unter dem Einfluss der vom Metall abgegebenen Hitze in der Weise verändern, dass es seine mechanische Festigkeit verliert, also der Zusammenhalt zwischen einzelnen Partikeln des feuerfesten Materials aufgehoben wird. Im Idealfall zerfallen die Gießformen und Kerne wieder zu einem feinen Sand, der sich mühelos vom Gussstück entfernen lässt und besitzen entsprechend günstige Zerfallseigenschaften.
Anorganische Bindemittel sind seit langem bekannt, insbesondere solche auf der Basis von Wassergläsern. Zur Aushärtung der Wassergläser stehen insbesondere drei verschiedene Verfahren zur Verfügung, die auch kombiniert werden können: (i) Durchleiten eines Gases, z.B. CO₂, Luft oder eine Kombination aus beiden; (ii) Zugabe von flüssigen oder festen Härtern, z.B. bestimmte Ester, und (iii) thermische Aushärtung, z.B. im sogenannten Hot Box-Verfahren oder durch Mikrowellen-Behandlung.
Die Verwendung von anorganischen Bindersystemen ist jedoch häufig mit anderen, typischen Nachteilen verbunden:

So weisen aus anorganischen Bindemitteln hergestellte Gießereiformkörper relativ häufig geringe Festigkeiten auf, wenn nicht geeignete, besondere Maßnahmen getroffen werden.
Dies tritt besonders deutlich unmittelbar nach der Entnahme des Kerns oder der Gießform bzw. des Formkörpers aus dem Werkzeug zutage. Die Festigkeiten zu diesem Zeitpunkt („Heißfestigkeit“ oder „Sofortfestigkeit“) sind besonders wichtig für die sichere Handhabung der Kerne oder Formen bei der Entnahme aus dem Werkzeug. Auch eine hohe sogenannte „Kaltfestigkeit“ (d.h. die Festigkeit nach vollständiger Aushärtung des Kerns oder der Gießform) ist wichtig, damit das gewünschte Gussstück möglichst ohne Gussfehler hergestellt werden kann.

Dokument EP 1 802 409 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoffmischung ein Anteil eines teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids zugesetzt ist.
Dokument DE 10 2013 111 626 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen oder Kernen umfassend zumindest: einen feuerfesten Formgrundstoff, Wasserglas als Bindemittel, partikuläres amorphes Siliciumdioxid und eine oder mehrere pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen. Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Bor-Verbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Kerne und Formen verbessert.
Dokument WO2014/202042A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, partikuläres amorphes SiO₂, Wasserglas sowie Lithiumverbindungen.
Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Lithiumverbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Formkörper verbessert.
Dokument DE 10 2012 104 934 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel und Bariumsulfat.
Dokument DE 10 2012 113 073 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens a) einen feuerfesten Formgrundstoff; b) ein anorganisches Bindemittel und c) zumindest ein partikuläres Metalloxid, wobei das partikuläre Metalloxid zumindest ein Aluminiumoxid in der alpha-Phase und/oder zumindest ein Aluminium-/Silicium-Mischoxid, ausgenommen Aluminium/Silicium-Mischoxide mit Schichtsilikat-Struktur umfasst oder daraus besteht.
Dokument DE 10 2012 113 074 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Formen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff; ein anorganisches Bindemittel und zumindest ein partikulares gemischtes Metalloxid. Oxide des Aluminiums und des Zirkoniums werden in spezifischer Weise eingesetzt.
Dokument DE 10 2017 107 531 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Gießformen, Kernen und daraus regenerierten Formgrundstoffen. Partikuläre Schichtsilikate werden in spezifischer Weise eingesetzt.
Dokument EP 2 104 580 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel; einen Anteil eines teilchenförmigen Metalloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid. Der Formstoffmischung ist ein Kohlenhydrat zugesetzt.
Dokument EP 2 097 192 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel; einen Anteil eines teilchenförmigen Metalloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid. Der Formstoffmischung ist ein Anteil einer phosphorhaltigen Verbindung zugesetzt.
Dokument DE 10 2012 020 509 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes SiO₂ herstellbar durch die thermische Zersetzung von ZrSiO₄ zu ZrO₂ und SiO₂.
Dokument DE 10 2012 020 510 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes SiO₂ herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases.
Dokument DE 10 2012 020 511 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes SiO₂ herstellbar durch Schmelzen von kristallinem Quarz und rasches Wiederabkühlen.
Dokument DE 10 2012 020 073 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung, umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, ein anorganisches Bindemittel und partikuläres amorphes SiO₂ herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases.
Dokument WO 2009/056320 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff; ein auf Wasserglas basierendes Bindemittel; einen Anteil eines teilchenförmigen Metalloxids, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Zinkoxid. Der Formstoffmischung ist ein Anteil zumindest eines oberflächenaktiven Stoffes zugesetzt.
Aus den vorstehend gewürdigten Patentdokumenten sind bereits Formstoffmischungen bekannt, die partikuläres amorphes SiO₂ enthalten. Auch ist daraus bekannt, dass ausgehend von bestimmten Basisformulierungen durch den Zusatz ausgewählter Additive die Eigenschaften von Formstoffmischungen und daraus resultierenden Formkörpern beeinflusst werden.
In der Gießereiindustrie besteht ein Bedarf, Bindemittel und Formstoffmischungen zu verwenden, die teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid und gegebenenfalls weitere feste Additive enthalten, dabei aber den Aufwand für ein individuelles Dosieren und Mischen, welches in der Praxis bislang zudem mit gesundheitlich bedenklichen Belastungen der Atemluft verbunden ist, zu minimieren. Dabei soll gleichzeitig sichergestellt werden, dass wiederholt hergestellte Bindemittel und Formstoffmischungen eine immer gleiche Zusammensetzung und immer gleiche Produkteigenschaften haben.
Zudem besteht ein Bedarf, auch solche gelförmigen oder flüssigen Substanzen, die in Wasserglas nicht langzeitstabil sind, als Bestandteile von entsprechenden Bindemitteln und Formstoffmischungen einzusetzen, ohne dass zusätzliche Dosierungsschritte notwendig werden.
Weiterhin besteht ein Bedarf, verschiedene partikuläre Substanzen mit jeweils stark unterschiedlichen Teilchengrößenverteilungen als Additive für Formstoffmischungen einzusetzen, ohne dass zusätzliche Dosierschritte notwendig werden und ohne dass es z. B. zu Unterschieden in den Zusammensetzungen der entstehenden Formstoffmischungen abhängig vom Füllstand in den Vorratsbehältnissen der partikulären Substanzen kommt.
Weiterhin besteht ein Bedarf, feste und flüssige Additive für Formstoffmischungen in einem fest definierten relativen Verhältnis zueinander und mittels eines einzelnen gemeinsamen Dosierschrittes Formstoffmischungen zuzusetzen.
Ganz besonders besteht ein Bedarf, die bekannten positiven Eigenschaften von Additiven für Formstoffmischungen kombinieren zu können, ohne dass dabei für jede zugesetzte Komponente zusätzliche Dosierschritte notwendig werden und ohne zusätzliche Probleme bei der Lagerung der Additive in Kauf nehmen zu müssen.
Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert und nachfolgend detailliert beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft in ihren Kategorien ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie, ein Granulat, eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens, eine Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid und eine Verwendung eines Granulats. Ausführungsformen, Aspekte oder Eigenschaften, die im Zusammenhang mit einer dieser Kategorien beschrieben oder als bevorzugt beschrieben werden, gelten jeweils entsprechend bzw. sinngemäß auch für die jeweils anderen Kategorien, und umgekehrt.
Sofern nicht anders angegeben, lassen sich bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung und ihrer verschiedenen Kategorien mit anderen Aspekten oder Ausführungsformen der Erfindung und ihrer verschiedenen Kategorien, insbesondere mit anderen bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen, kombinieren. Die Kombination von jeweils bevorzugten Aspekten oder Ausführungsformen miteinander ergibt jeweils wieder bevorzugte Aspekte oder Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einem primären Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend angegebenen Aufgaben- und Problemstellungen ganz oder teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

- Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
- festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
- anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
- Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,

- Formkörper (insbesondere Kerne, Gießformen und Speiser) zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereii nd ustrie,

- Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
- Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben.

Das Granulat, das feste, schüttfähige Additiv, das anorganische Bindemittel und die Formstoffmischung sind jeweils Zwischenprodukte, wie sie bei der Herstellung einer Gießform oder eines Kerns nacheinander (in der angegebenen Reihenfolge) hergestellt werden. Jedes dieser Zwischenprodukte kann individuell gelagert oder auch transportiert werden.
Unter dem Begriff „Granulat“ wird somit im Rahmen der vorstehenden Definition die Gesamtheit einer Vielzahl von Körnern verstanden, wie sie vorstehend definiert sind.
Die Körner sind dabei das Produkt eines planmäßig durchgeführten Vergrößerungsschrittes und enthalten teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid (und gegebenenfalls weitere Substanzen). Die Körner sind somit jeweils ein Verbund, z. B. ein Agglomerat oder Aggregat.
Der Begriff „teilchenförmig“ bezeichnet vorzugsweise die Partikel eines festen Pulvers (einschließend Stäube), das vorzugsweise schüttfähig und somit auch siebfähig ist.
Als teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid können sowohl synthetisch hergestellte (z. B. wie im eingangs gewürdigten Stand der Technik definiert) als auch natürlich vorkommende Typen eingesetzt werden. Letztere sind z. B. aus DE 10 2007 045 649 bekannt, sie sind aber nicht bevorzugt, da sie häufig nicht unerhebliche kristalline Anteile enthalten und deshalb als karzinogen eingestuft sind.
Das „teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst“, ist bevorzugt ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid. Je nach Herkunft oder Herstellungsverfahren enthält natürliches und/oder synthetisches amorphes Siliciumdioxid bis zu 50 Gew.-% Nebenbestandteile, d.h. kristallines Siliciumdioxid und/oder Stoffe, die nicht Siliciumdioxid sind. So umfasst kommerziell verfügbares (synthetisches oder natürliches) „teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid“ neben Siliciumdioxid typischerweise Anteile von einem oder mehreren weiteren anorganischen Oxiden und von unvermeidlichen Verunreinigungen. Bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Nebenbestandteile in einem Anteil von weniger als 30 Gew.-% und/oder Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-% enthält, ganz besonders bevorzugt ist teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Nebenbestandteile in einem Anteil von weniger als 20 Gew.-% und/oder Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-% enthält, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.
Üblicherweise und in manchen Fällen bevorzugt umfasst das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Teilchen (Partikel) in Form von Staub.
Der Anteil an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid in den Körnern des Granulats kann (nach entsprechender Probenaufbereitung, insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe unten) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 bestimmt bzw. bestätigt werden, ggfs. in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Vorzugsweise umfasst das hergestellte oder bereitgestellte teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid Partikel mit einer Größe von weniger als 20 µm, besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 µm bis 5 µm, ganz besonders bevorzugt Partikel mit einer Größe von 0,1 µm bis 1,5 µm, bestimmt mittels Rasterelektronen-Mikroskopie (REM) oder Laserbeugung.
In vielen Fällen bevorzugt ist ein Verfahren, wobei für das resultierende Granulat die Maßzahl für die Staubentwicklung nach dem Rotationsverfahren geringer ist als die des hergestellten oder bereitgestellten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, vorzugsweise um zumindest 15% geringer, besonders bevorzugt um zumindest 25% geringer, ganz besonders bevorzugt um zumindest 40% geringer, jeweils vorzugsweise bestimmt nach DIN 55992-1 (Stand Juni 2006), Typ I, Rotating drum principle (z.B. unter Verwendung eines Heubach Staubmessgeräts).
„Synthetisch hergestelltes“ partikuläres amorphes Siliciumdioxid bedeutet im vorliegenden Text, dass das amorphe Siliciumdioxid

- das Zielprodukt eines planmäßig durchgeführten chemischen Reaktionsprozesses zur technischen Synthese von amorphem Siliciumdioxid ist

- ein Beiprodukt eines planmäßig durchgeführten chemischen Reaktionsprozesses zur technischen Synthese eines Zielprodukts ist, welches kein amorphes Siliciumdioxid ist.

Ein Beispiel für einen Reaktionsprozess mit dem Zielprodukt amorphes Siliciumdioxid ist die Flammhydrolyse von Siliciumtetrachlorid. Das nach diesem Verfahren hergestellte amorphe SiO₂ („Siliciumdioxid“) wird auch als „pyrogenes SiO₂“ („pyrogenes Siliciumdioxid“) oder als pyrogene Kieselsäure oder als „fumed silica“ bezeichnet (CAS RN 112945-52-5).
Ein Beispiel für einen Reaktionsprozess, bei dem amorphes Siliciumdioxid als Beiprodukt gebildet wird, ist die Reduktion von Quarz mit z. B. Koks im Lichtbogenofen zur Herstellung von Silicium bzw. Ferrosilicium als Zielprodukt. Das so hergestellte amorphe SiO₂ („Siliciumdioxid“) wird auch als Silicastaub, Siliciumdioxidstaub oder SiO₂-Rauchkondensat oder als „silica fume“ oder Mikrosilica bezeichnet (CAS RN 69012-64-2).
Ein weiterer Reaktionsprozess, bei dem amorphes Siliciumdioxid synthetisch hergestellt wird, ist die thermische Zersetzung von ZrSiO₄ im Lichtbogenofen zu ZrO₂ und SiO₂.
In der Literatur werden häufig sowohl das durch Flammenhydrolyse von Siliciumtetrachlorid gebildete amorphe Siliciumdioxid als auch das bei der Reduktion von Quarz mit z. B. Koks im Lichtbogenofen als Beiprodukt entstehende amorphe Siliciumdioxid sowie das durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ gebildete amorphe Siliciumdioxid als „pyrogenes SiO₂“ („pyrogenes Siliciumdioxid“) oder als pyrogene Kieselsäure bezeichnet. Diese Terminologie wird auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung angewendet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt einzusetzendes pyrogenes, partikuläres, amorphes Siliciumdioxid umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung diejenigen Typen von partikulärem, amorphen Siliciumdioxid, welche mit der CAS RN 69012-64-2 und der CAS RN 112945-52-5 bezeichnet werden. Diese erfindungsgemäß besonders bevorzugt einzusetzenden Typen von pyrogenem, partikulärem, amorphen Siliciumdioxid können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, insbesondere durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogenofen mit anschließender Oxidation zu Siliciumdioxid (vorzugsweise bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium). Ebenfalls besonders bevorzugt ist das durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ zu ZrO₂ aus ZrSiO₄ hergestellte SiO₂ und das durch Flammhydrolyse von Siliciumtetrachlorid erhaltene SiO₂.
Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogen (bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium) hergestellten Typs enthält Kohlenstoff. Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ hergestellten Typs enthält oxidische Zirkonverbindungen.
Bei teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases und bei teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze handelt es sich um sehr reines SiO₂ mit nur sehr wenigen unvermeidbaren Verunreinigungen.
Ganz besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende pyrogene, partikuläre, amorphe Siliciumdioxid partikuläres, amorphes Siliciumdioxid des mit der CAS RN 69012-64-2 bezeichneten Typs. Dieser wird vorzugsweise durch Reduktion von Quarz mit Kohlenstoff (z. B. Koks) im Lichtbogen (z.B. bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium) hergestellt bzw. fällt bei der Herstellung von Ferrosilicium und Silicium als Nebenprodukt (Silica Fume) an. Ebenfalls ganz besonders bevorzugt ist das durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ zu ZrO₂ aus ZrSiO₄ hergestellte SiO₂. Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid dieser Typen wird auf dem Fachgebiet auch als „Mikrosilica“ bezeichnet.
Die „CAS RN“ steht dabei für die CAS-Registrierungsnummer und CAS-Registernummer, engl. CAS Registry Number, CAS = Chemical Abstracts Service.
Zum Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids (und gegebenenfalls weiterer Substanzen) in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, sodass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, sind verschiedene Methoden geeignet. Als Methoden geeignet sind beispielsweise Pelletieren, Brikettieren, Tablettieren, Granulieren, Agglomerieren, Extrudieren und andere.
Das „Handbuch der Agglomerationstechnik“ des Autors Gerald Heinze (WILEY-VCH Verlag GmbH, 2000, ISBN: 3-527-29788-X) offenbart Verfahren und Produkte aus dem Bereich der Agglomerationstechnik.
Eine „Formstoffmischung“ im Sinne der vorstehenden definierten Erfindung umfasst als einen von mehreren Bestandteilen einen Formgrundstoff. Der Formgrundstoff ist dabei bevorzugt ein feuerfester Formgrundstoff. Als „feuerfest“ werden im vorliegenden Text im Einklang mit dem üblichen fachmännischen Verständnis Massen, Werkstoffe und Mineralien bezeichnet, die zumindest kurzzeitig der Temperaturbelastung beim Abguss bzw. bei der Erstarrung einer Eisenschmelze, meist Gusseisen, widerstehen können. Als (feuerfester) Formgrundstoff geeignet sind natürliche sowie künstliche Formgrundstoffe, beispielsweise Quarz-, Zirkon- oder Chromerzsand, Olivin, Vermiculit, Bauxit oder Schamotte, sowie deren Mischungen.
Der Zeitpunkt des Hinzufügens des Additivs zu den weiteren Bestandteilen bei der Herstellung der Formstoffmischung bzw. der mit dem Additiv versehenen Formstoffmischung ist dabei beliebig und frei wählbar. So kann das Additiv zum Beispiel als letztes zu der ansonsten fertigen Formstoffmischung gegeben werden oder zunächst mit einem oder mehreren der genannten Bestandteile vorvermischt werden, bevor abschließend ein oder mehr weitere Bestandteile der Formstoffmischung zugemischt werden.
Unter einem festen, schüttfähigen Additiv wird ein Additiv für Formstoffmischungen verstanden, das als stückiges Gemenge in einer schüttfähigen Form und Menge vorliegt, wobei die einzelnen Stücke dieses Gemenges eine Größe von weniger als 0,2 mm aufweisen, bestimmt mittels Sieben.
Ein „anorganisches Bindemittel“ im Sinne der vorstehenden Definition der Erfindung ist üblicherweise ein Mehrkomponenten-Bindemittelsystem umfassend Additive, umfassend zumindest teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, sowie eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas. Die genannten Bestandteile liegen dabei als zwei oder mehr räumlich separate Komponenten oder als Gemisch vor. „Anorganische Bindemittel“ können neben teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid auch weitere partikuläre Materialien und/oder weitere flüssige oder gelförmige Materialien, jeweils als Teil einer Mischung und/oder als räumlich separat vorliegende Komponenten, enthalten.
Auch Mischungsbestandteile, die als einzelne Komponente in einem Gießereiprozess nicht akzeptabel wären (zum Beispiel alveolengängiges, kristallines SiO₂, eingestuft als kanzerogen), werden in manchen Fällen, wenngleich nicht bevorzugt, erfindungsgemäß im Granulat eingesetzt, da eine Freisetzung als Staub wirkungsvoll vermieden bzw. in erheblichem Maße reduziert werden kann.
Das „Verbinden“ umfasst begrifflich das Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids miteinander und ggf. auch mit weiteren Bestandteilen (siehe unten).
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für die Herstellung sämtlicher für den Metallguss üblichen Formkörper, also beispielsweise von Kernen, Gießformen und Speisern. Besonders vorteilhaft können dabei auch Formkörper hergestellt werden, die sehr dünnwandige Abschnitte umfassen. Ebenfalls können besonders vorteilhaft Formkörper hergestellt werden, die ein möglichst hohes relatives Formkörpergewicht (Gewicht bezogen auf das Volumen eines gegebenen Körpers vorbestimmter Geometrie; bei Kernen spricht man von Kerngewicht) mit einer besonders hohen Stundenfestigkeit kombinieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft mit ihren diversen Aspekten insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

- festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
- anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
- Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,

- Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie,

- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.

Für das Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert, kann der Fachmann aus einer Vielzahl von Methoden auswählen. Bevorzugt umfasst das Zerkleinern ein Zermahlen oder Zerschlagen. Das Granulat kann aber auch auf andere Weise zerkleinert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform findet das Zerkleinern, vorzugsweise das Zermahlen oder Zerschlagen, in einer geschlossenen Apparatur statt, sodass dabei keine nennenswerten Mengen an Staub und/oder Feinstaub außerhalb der Apparatur freigesetzt werden und die Atemluft kontaminieren. Bevorzugt wird dann das entstandene feste, schüttfähige Additiv so zu weiteren Bestandteilen des anorganischen Bindemittels bzw. der Formstoffmischung hinzudosiert, dass auch dabei keine Freisetzung von Staub und/oder Feinstaub erfolgt.
Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie
ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

- anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
- Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,

- Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie,
1. (i) mit den Schritten:
- Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren (vorzugsweise gemäß einer als bevorzugt bezeichneten Ausgestaltung),
- Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas

(ii) mit den Schritten:

- Herstellen eines Granulats gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren
- Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.

Wasserglas kann zum Beispiel durch Lösen in Wasser von glasartigen Natrium- und Kaliumsilikaten in einem Autoklaven bei erhöhter Temperatur hergestellt werden oder aus Lithiumsilikaten im Hydrothermalverfahren. Erfindungsgemäß kann Wasserglas eingesetzt werden, welches ein, zwei oder mehr der genannten Alkaliionen enthält. Der Anteil an Wasserglas in einer Formstoffmischung liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich von 0,6 bis 3 Gew.-%.
Das in Variante (i) stattfindende Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas setzt voraus, dass das zuvor hergestellte Granulat zunächst durch Zerkleinern, vorzugsweise durch Zermahlen oder Zerschlagen, zu einem festen, schüttfähigen Additiv verarbeitet wird. Es kommt also festes, schüttfähiges Additiv, welches aus dem Granulat hergestellt ist, mit dem Wasserglas in Kontakt bzw. wird darin suspendiert. Besonders bevorzugt findet das Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas so statt, dass zunächst feuerfester Formgrundstoff vorgelegt wird, dann das feste, schüttfähige Additiv hinzugegeben wird und schließlich Wasserglas hinzugegeben wird, wobei dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese vorzugsweise homogen miteinander vermengt sind. In weniger bevorzugten Ausführungsformen kann die Reihenfolge auch geändert werden, sodass beispielsweise zunächst der feuerfeste Formgrundstoff vorgelegt wird, dann das Wasserglas hinzugegeben wird und erst dann das feste, schüttfähige Additiv zugesetzt wird und dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese homogen miteinander vermengt sind. In einer weiteren Ausführungsform wird das feste, schüttfähige Additiv mit dem Wasserglas zu einer Suspension vermengt und diese Suspension dann zu dem vorgelegten feuerfesten Formgrundstoff zugegeben, wobei dabei und/oder danach ein Vermischen aller eingesetzten Komponenten erfolgt, bis diese homogen miteinander vermengt sind.
Das in Variante (ii) stattfindende Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats bedeutet, dass (zunächst unzerkleinerte) Körner des Granulats mit dem Wasserglas in Kontakt gebracht werden. Der Fachmann ist, je nach den Gegebenheiten des Einzelfalls, in der Lage, durch Anpassung der Rührbedingungen an die Erfordernisse des Einzelfalls, beim Kontaktieren und Vermengen des hergestellten Granulats mit Wasserglas ein Zerkleinern der Körner zu erreichen. Ebenso ist der Fachmann, je nach den Gegebenheiten des Einzelfalls, durch entsprechende Anpassung der Rührbedingungen in der Lage, das Granulat so mit dem Wasserglas zu vermengen, dass ein Zerkleinern der einzelnen Körner des Granulats im Wesentlichen unterbleibt. Dabei kann in beiden Fällen das Kontaktieren und Vermengen des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart oder Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff stattfinden. Wenn das Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas in Gegenwart von feuerfestem Formgrundstoff stattfindet, ist es bevorzugt, dass beim Kontaktieren (oder unmittelbar danach) ein Vermengen stattfindet und bei diesem Vermengen die Körner des Granulats zerkleinert werden.
In den Varianten (i) und (ii) kann jeweils Wasserglas eingesetzt werden, das in Mischung mit ein oder mehreren Additiven vorliegt, z.B. eine Mischung umfassend Wasserglas und ein oder mehrere Tenside.
Abweichend vom Stand der Technik wird im erfindungsmäßen Verfahren nicht direkt teilchenförmiges amorphes SiO₂ zur Herstellung des anorganischen Bindemittels oder der Formstoffmischung eingesetzt, sondern ausschließlich das hergestellte Granulat bzw. das daraus hergestellte feste, schüttfähige Additiv.
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren dargelegten Effekte und Vorteile werden hier in besonderem Maße erreicht.
Die Erfindung betrifft insbesondere und bevorzugt ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verfahren (vorzugsweise gemäß einer als bevorzugt bezeichneten Ausgestaltung)

(i) dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff

(ii) danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.

Das Herstellen der Formstoffmischung kann so erfolgen, dass die einzelnen zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile in Gegenwart eines feuerfesten Formgrundstoffes miteinander zu der Formstoffmischung vermischt werden. Ebenso kann das Herstellen der Formstoffmischung so erfolgen, dass zunächst das anorganische Bindemittel durch Vermischen der Bestandteile des anorganischen Bindemittels hergestellt wird und das fertig hergestellte anorganische Bindemittel mit einem feuerfesten Formgrundstoff zu der Formstoffmischung vermischt wird. Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls kann jeweils eine der beiden Varianten oder eine Kombination beider Varianten bevorzugt sein.
Der feuerfeste Formgrundstoff macht vorzugsweise mehr als 80 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90 Gew.- %, besonders bevorzugt mehr als 95 Gew.-%, der Gesamtmasse der Formstoffmischung aus. Der erfindungsgemäß einzusetzende feuerfeste Formgrundstoff liegt vorzugsweise teilchenförmig (partikulär) vor. Er ist vorzugsweise rieselfähig.
Der feuerfeste Formgrundstoff besitzt vorzugsweise eine AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100. Die AFS-Kornfeinheitsnummer wird dabei bestimmt nach dem VDG-Merkblatt (Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute") P 34 vom Oktober 1999, Punkt 5.2. Dort wird die AFS-Kornfeinheitsnummer durch die Formel $AFS - Kornfeinheitsnummer = \frac{\sum g_{i} \times {M3}_{i}}{g}$
angegeben.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei im Schritt des Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, der mittlere Korndurchmesser des (resultierenden) Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben.
Dieses bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu Granulaten, deren Körner einen mittleren Korndurchmesser von größer als 0,5 mm, bevorzugt einen mittleren Korndurchmesser von größer 1 mm besitzen (bestimmt durch Sieben) und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen (wie oben ausgeführt). Die nach diesem Verfahren hergestellten Granulate besitzen besonders vorteilhafte Kombinationen der folgenden Eigenschaften: homogene Zusammensetzung, hohe Schüttdichte, gute Fließfähigkeit, gute Förderfähigkeit, gute Dosierbarkeit, Staubarmut, Vermeidung von Entmischungsphänomenen, Zerkleinerungsfähigkeit, hohes Formkörpergewicht der unter ihrer Verwendung herstellbaren Formkörper, erhöhte Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) der unter ihrer Verwendung herstellbaren Formkörper.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
Je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid (welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst) ganz oder nur teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht. Mit der regelmäßig bevorzugten Verwendung von synthetischem amorphen Siliciumdioxid lassen sich besonders vorteilhafte Eigenschaftskombinationen von daraus zu erhaltenden Formkörpern in gleichbleibender, vorhersagbarer Qualität erreichen.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
Der Anteil von Siliciumdioxid sowohl im Granulat insgesamt als auch in den einzelnen Körnern des Granulats wird mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 ermittelt. Der (mittlere) Korndurchmesser wird durch Siebung gemäß VDG-Merkblatt (das heißt, Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 27 vom Oktober 1999, Punkt 4.3, welches die Verwendung von Prüfsieben nach DIN ISO 3310 vorgibt, bestimmt. Dass der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt (bestimmt mit Röntgenfluoreszenzanalyse) und der Anteil des Siliciumdioxids (bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse) in zumindest 90 % der einzelnen Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm (bestimmt mittels Sieben), bevorzugt größer ist als 0,5 mm (bestimmt mittels Sieben), besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm (bestimmt mittels Sieben) um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert (bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt), bedeutet, dass Granulatkörner dieser (Mindest-)Größe in ihrer Zusammensetzung gute Repräsentanten der Gesamtzusammensetzung des Granulats und somit der Gesamtheit des eingesetzten Materials sind. Für jede der angegebenen Größen (1 mm, 0,5 mm, 0,2 mm) kann je nach Einzelfall auch jede der angegebenen Maximaldifferenzen (30 %, 20 %, 10 %) relevant und vorteilhaft sein. Somit ist nach den Erfordernissen des Einzelfalls jede sich ergebende Kombination aus Größe und Maximaldifferenz bevorzugt.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- Flüssigkeiten, einschließlich gelförmige Substanzen, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser,
- teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,

- wasserlösliche Materialien,
- Alkalihydroxide,
- Tenside,
- Filmbildner,
- Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel),
- Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,

- Kohlenhydrate.

Das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid wird vorzugsweise im Vergrößerungsschritt mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien (die nicht selbst teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sind) vermischt und/oder kontaktiert. Die Auswahl der ein, zwei oder mehr weiteren Materialien, mit denen das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid im Vergrößerungsschritt vermischt und/oder kontaktiert wird, erfolgt unabhängig voneinander aus der vorstehenden Liste, das heißt, dass die Auswahl eines ersten Materials keine Auswirkung auf die Auswahl eines folgenden Materials oder der folgenden Materialien hat.
Vorzugsweise werden das Tensid bzw. die Tenside unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: Oleylsulfat, Stearylsulfat, Palmitylsulfat, Myristylsulfat, Laurylsulfat, Decylsulfat, Octylsulfat, 2-Ethylhexylsulfat, 2-Ethyloctylsulfat, 2-Ethyldecylsulfat, Palmitoleylsulfat, Linolylsulfat, Laurylsulfonat, 2-Ethyldecylsulfonat, Palmitylsulfonat, Stearylsulfonat, 2-Ethylstearylsulfonat, Linolylsulfonat, Hexylphosphat, 2-Ethylhexylphosphat, Caprylphosphat, Laurylphosphat, Myristylphosphat, Palmitylphosphat, Palmitoleylphosphat, Oleylphosphat, Stearylphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Phenolhydroxiphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Stearylphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Oleylphosphat, polycarboxylatether in Wasser (z.B. Melpers 0030, Fa. BASF), modifiziertes Polyacrylat in Wasser (z.B. Melpers VP 4547/240 L, Fa. BASF), 2-Ethylhexylsulfat in Wasser (z.B. Texapon EHS, Fa. Cognis), Polyglucosid in Wasser (z.B. Glukopon 225 DK, Fa. Cognis), Natriumoctylsulfat in Wasser (z.B. Texapon 842, Fa. Lakeland), modifizierter Carboxylatether (z.B. Castament ES 60, Feststoff, Fa. BASF).
Vorzugsweise werden der Filmbildner bzw. die die Filmbildner unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: Polyvinylalkohol und Acrylsäure.
Vorzugsweise werden das Rheologische Additiv bzw. die Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel) unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend:

- quellfähige Tone, bevorzugt Natriumbentonit oder Attapulgit /Palygorskit,
- quellfähige Polymere, bevorzugt Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxypropylcellulose, Pflanzensehleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate.

Vorzugsweise werden das Hydrophobierungsmittel bzw. die Hydrophobierungsmittel unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus oder umfassend: vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silanole, bevorzugt Trimethylsilanol, Silikone und Siloxane, bevorzugt Polydimethylsiloxan, Wachse, Paraffine, Metallseifen.
Die vorstehend aufgelisteten Materialien sind solche, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt sind. Weitere Materialien können je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls ebenfalls eingesetzt werden.
Auch die vorstehend genannten Materialien können somit in erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, ohne dass in der Gießerei ein zusätzlicher Dosierschritt oder zusätzliche Lagerbehältnisse notwendig werden. Auch solche Komponenten, bevorzugt auch solche flüssigen (einschließlich gelförmigen) Komponenten, die keine Langzeitstabilität in Wasserglas aufweisen, können somit ohne einen zusätzlichen Dosierschritt in eine erfindungsgemäß hergestellte Formstoffmischung eingebracht werden, indem sie im Vergrößerungsschritt in die entstehenden Granulate inkorporiert werden.
Unter dem Begriff Kohlenhydrat werden im Rahmen dieses Textes Aldosen (Polyhydroxyaldehyde) und Ketosen (Polyhydroxyketone) verstanden sowie höhermolekulare Verbindungen, die sich durch Hydrolyse in solche Verbindungen überführen lassen. Kohlenhydrate, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind Oligomere und Polymere mit einer Kettenlänge von n>2. Die Erfindung betrifft auch ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,

(i) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen

(ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel),
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- Kohlenhydrate.

Der Anteil bzw. die Anwesenheit von Siliciumdioxid in den einzelnen Körnern des Granulats wird mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 ermittelt. Der Korndurchmesser wird sich durch Siebung gemäß VDG-Merkblatt (das heißt, Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 27 vom Oktober 1999, Punkt 4.3, welches die Verwendung von Prüfsieben nach DIN ISO 3310 vorgibt, bestimmt. Das Vorhandensein der ein, zwei, mehr als zwei oder sämtlichen weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien in den Körnern des Granulats kann (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) ebenfalls z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 bestimmt bzw. bestätigt werden, ggfs. in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden. Der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Dass Körner des Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm (jeweils bestimmt mittels Sieben) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen, bedeutet, dass die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien Bestandteil des resultierenden Granulats sind, bevorzugt Teil von zumindest 90 % der Körner des Granulats (deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm) sind. Bevorzugt sind also die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien Teil des Granulats, besonders bevorzugt sind sie so gleichmäßig im Granulat verteilt, dass sie in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm (jeweils bestimmt mittels Sieben) anwesend sind.
Die ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren, zusätzlich zum teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, beim Vergrößerungsschritt anwesenden Materialien sind unabhängig voneinander ausgewählt. Jede der möglichen sich ergebenen Kombinationen führt, je nach den Bedürfnissen des Einzelfalls, zu besonders vorteilhaften Eigenschaften bzw. Eigenschaftskombinationen der daraus herstellbaren Formteile.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei
das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst:

- Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung, vorzugsweise bestimmt mittels Laserstreuung z. B. durch den Medianwert ihrer Teilchengrößenverteilung, bestimmt mittels Laserstreuung, und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden.

Hierbei können beide Typen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid so ausgewählt werden, dass sie chemisch unterschiedlich sind und zusätzlich eine unterschiedliche Teilchengrößenverteilung besitzen. Alternativ können beide Typen so ausgewählt werden, dass sie bei identischer chemischer Zusammensetzung lediglich unterschiedliche Teilchengrößenverteilungen besitzen. Weiterhin können beide Typen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid so ausgewählt werden, dass sie chemisch unterschiedlich sind, jedoch die gleiche Teilchengrößenverteilung besitzen.
Unter dem Medianwert einer Teilchengrößenverteilung wird der Wert verstanden, bei dem die eine Hälfte der untersuchten Teilchenpopulation eine geringere Größe als dieser Wert aufweist, während die andere Hälfte der untersuchten Teilchenpopulation eine größere Größe als dieser Wert aufweist. Bevorzugt wird dieser Wert ermittelt wie weiter unten in Beispiel 1 für ein kommerziell erhältliches Material beschrieben.
„Bestimmt mittels Laserstreuung“ bedeutet (hier und im Folgenden), dass eine zu untersuchende Probe des partikulären Materials - soweit erforderlich - analog der Vorschrift des Beispiels 1 (siehe unten) vorbehandelt wird und die Teilchengrößenverteilung des so vorbehandelten Materials dann mittels Laserstreuung wie in Beispiel 1 (siehe unten) bestimmt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie soeben beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),

(i) - wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung,

- wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1,5 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung,

(ii) wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe (chemisch unterschiedlicher Materialien) bestehend aus
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (nach entsprechender Probenaufbereitung, insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe unten) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001, ggfs. in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- Granulieren
- Extrudieren

- Agglomerieren, vorzugsweise Pressagglomerieren.

Weitere geeignete Verfahren zur Durchführung des Vergrößerungsschrittes sind aus dem Stand der Technik bekannt und können ebenfalls erfindungsgemäß zum Einsatz kommen, alternativ oder zusätzlich, also beispielsweise Pelletieren, Brikettieren, Tablettieren und andere. Auf die obigen Ausführungen wird verwiesen.
Die Erfindung betrifft auch ein Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend (vorzugsweise synthetisches) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,

(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- - Kohlenhydrate,
wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und/oder
(b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht

(c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt

(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001 (ggfs. in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien), wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze

(e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet.

Das so definierte Granulat (also die Gesamtheit von spezifischen Körnern, siehe oben) besitzt besonders vorteilhafte Kombinationen der folgenden Eigenschaften: homogene Zusammensetzung, hohe Schüttdichte, Staubarmut, gute Fließfähigkeit, gute Förderfähigkeit, gute Dosierbarkeit, Staubarmut, Vermeidung von Entmischungsphänomenen, Zerkleinerungsfähigkeit, hohes Formkörpergewicht der aus ihm herstellbaren Formkörper, erhöhte Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) der aus ihm herstellbaren Formkörper.
Die Ausgestaltungen (a) und (e) sind wirtschaftlich von besonders hoher Relevanz und daher in vielen Fällen bevorzugt.
Die Erfindung betrifft auch ein Kit, umfassend als räumlich separat angeordnete Komponente ein Granulat (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet).
Die Erfindung betrifft auch ein Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) besonders bevorzugt eines Bindemittels umfassend und/oder bestehend aus einem anorganischen Mehrkomponenten-Bindemittelsystem, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten

- ein Granulat (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet),

- eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas.

Das erfindungsgemäße Kit ist in besonderem Maße zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren geeignet mit denen die Folgeprodukte des Granulats hergestellt werden (Bindemittel; Formstoffmischung; Formkörper).
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren und erfindungsgemäßem Granulat dargelegten Effekte und Vorteile werden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kits erreicht.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), umfassend

- ein Vorratsbehältnis enthaltend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
- eine Misch- oder Kontaktiereinrichtung zum Vermischen bzw. Kontaktieren des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien
- eine Einrichtung zum Granulieren, Extrudieren und/oder Agglomerieren des mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischten bzw. kontaktierten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besonderem Maße zur Durchführung erfindungsgemäßer Verfahren und zur Herstellung erfindungsgemäßen Granulats geeignet.
Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verfahren und erfindungsgemäßem Granulat dargelegten Effekte und Vorteile können bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht und nach den Erfordernissen des Einzelfalls eingestellt werden.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

- Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung ,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganisches Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hyd rophobieru ngsm ittel,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.

Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls ist die bevorzugte Vorrichtung (Anlage) besonders vorteilhaft zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Granulats geeignet.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
Die Erfindung betrifft auch die entsprechende Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) von (vorzugsweise synthetischem) teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats wird, in Abhängigkeit von der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, mit einer daraus hergestellten Formstoffmischung ein Formkörper mit einem spezifischen, vorzugsweise besonders hohen relativen Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) hergestellt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats wird, in Abhängigkeit von der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, mit der daraus hergestellten Formstoffmischung ein Formkörper mit spezifischer, vorzugsweise besonders hoher Feuchtestabilität hergestellt.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Granulats (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als erfindungsgemäß bzw. als bevorzugt bezeichnet) zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzusammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie.
Nachfolgend sind bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung angegeben.
1. Verfahren zur Herstellung eines Granulats zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
mit folgenden Schritten zur Herstellung des Granulats:

- Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst,
- Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben,

Produkt dieses Verfahrens ist das besagte Granulat.
2. Verfahren zur Herstellung eines festen, schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des festen, schüttfähigen Additivs:

3. Verfahren zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie
mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des anorganischen Bindemittels:

4. Verfahren zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung der Formstoffmischung:

5. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie
mit folgenden (und weiteren) Schritten zur Herstellung des Formkörpers:

6. Verfahren nach Aspekt 2, zur Herstellung eines festen, schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Aspekt 1,
- Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.

7. Verfahren nach Aspekt 3, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

8. Verfahren nach Aspekt 4, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

9. Verfahren nach Aspekt 5 zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie mit den Schritten:

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 3 oder 7, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 2 oder 6,
- Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas

11. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 3, 7 oder 10, zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9
- Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4 oder 8, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 2, 6 oder 10,
- Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas.

13. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8 oder 12, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9 oder 11
- Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.

14. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 5 oder 9, zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie.
mit den Schritten:

15 Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 5, 9 oder 14, zur Herstellung eines Formkörpers zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie.
mit den Schritten:

- Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9, 11 oder 13,
- Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.

16. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12 oder 13, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10 oder 11

- dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff.

17. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12, 13 oder 16, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10, 11, 16

- dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff

- danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.

18. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 8, 12, 13, 16 oder 17, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie,
mit den Schritten:

- Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Aspekte 3, 7, 10, 11, 16, 17

19. Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 5, wobei im Schritt des
Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns,
der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
23. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
24. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
25. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
26. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
27. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,5 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
28. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
29. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 20 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
30. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
31. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser,
- teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- wasserlösliche Materialien,
- Alkalihydroxide,
- Tenside,
- Filmbildner,
- Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,

- Kohlenhydrate.

32. Verfahren nach Aspekt 31, wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,

(ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- - Kohlenhydrate.

33. Verfahren nach Aspekt 31, wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,

- teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen.

34. Verfahren nach Aspekt 31, wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben,

- teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- Kohlenhydrate.

35. Verfahren nach einem der vorangehenden Aspekte, wobei
das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst:

- Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden.

36. Verfahren nach Aspekt 35, wobei

- ein Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung.

37. Verfahren nach Aspekt 35, wobei

- ein Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1,5 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung,

38. Verfahren nach Aspekt 35, wobei
eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.

39. Verfahren nach Aspekt 35,

- wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung,

- wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1,5 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung.

40. Verfahren nach Aspekt 35,

- wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.

41. Verfahren nach Aspekt 35,

42. Verfahren nach Aspekt 35,

43. Verfahren nach einem der Aspekte 35 bis 42, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, vorzugsweise bestimmt bzw. bestätigt (insbesondere nach Siebung gemäß VDG-Merkblatt P 27, siehe oben) z.B. mittels Röntgenfluoreszenzanalyse gemäß DIN EN ISO 12677, DIN 51001, ggfs. in Kombination mit optischen und/oder spektroskopischen Methoden und/oder nasschemischen Methoden; der Fachmann wählt eine geeignete Bestimmungsmethode vorzugsweise in Kenntnis der im Verfahren eingesetzten Materialien.
44. Verfahren nach einem der vorstehenden Aspekte, wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- Granulieren
- Extrudieren

- Agglomerieren.

45. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,

(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- - Kohlenhydrate,
wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen

(b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht

(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze
und/oder

(e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß einem der Aspekte 1 bis 9 oder einem der Aspekte 20 bis 44.

46. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,

(a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- - wasserlösliche Materialien,
- - Alkalihydroxide,
- - Tenside,
- - Filmbildner,
- - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,
und
- - Kohlenhydrate,
wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und

(d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden, wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;
- - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze
und

47. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
wobei das Granulat zusätzlich umfasst
ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

- teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- wasserlösliche Materialien,
- Alkalihydroxide,
- Tenside,
- Filmbildner,
- Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen,

- Kohlenhydrate,

48. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
49 Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
50. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden,
wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

51. Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid,
wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß einem der Aspekte 1 bis 9 oder einem der Aspekte 20 bis 44.
52. Kit, umfassend als räumlich separat angeordnete Komponente ein Granulat nach einem der Aspekte 45 bis 51, vorzugsweise
Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels, bevorzugt eines Bindemittels umfassend und/oder bestehend aus einem anorganischen Mehrkomponenten-Bindemittelsystem, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten

- ein Granulat nach einem der Aspekte 45 bis 51

- eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas.

53. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Aspekte 1 bis 44, umfassend

54. Vorrichtung nach Aspekt 53, zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

- Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganische Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel,
- ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.

55. Vorrichtung nach Aspekt 53 oder 54, zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
56. Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats nach Aspekt 45 bis 51.
57. Verwendung eines Granulats nach einem der Aspekte 45 bis 51 zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzsammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert.

1 zeigt im Fließbild eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen einer Formstoffmischung 107 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.
In einem ersten Schritt 101 des Verfahrens 100 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem zweiten (Vergrößerungs-)Schritt 102 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, so dass ein vorstehend definiertes Granulat 103 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst.
Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem weiteren Schritt 104 wird das hergestellte Granulat direkt mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 105 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem zusätzlichen Schritt 106 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 105 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 107 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
In einem weiteren Schritt 108 wird die hergestellte Formstoffmischung 107 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 109 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
2 zeigt im Fließbild eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200 zum Herstellen einer Formstoffmischung 209 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.
In einem ersten Schritt 201 des Verfahrens 200 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem zweiten (Vergrößerungs-)Schritt 202 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, so dass ein vorstehend definiertes Granulat 203 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst. Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem nächsten Schritt 204 werden die Körner des Granulats 203 zerkleinert, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv 205 entsteht. Das hergestellte Additiv ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem weiteren Schritt 206 wird das hergestellte Granulat mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 207 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem zusätzlichen Schritt 208 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 207 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 209 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
In einem weiteren Schritt 210 wird die hergestellte Formstoffmischung 209 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 211 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
3 zeigt im Fließbild eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300 zum Herstellen einer Formstoffmischung 309 zur Verwendung in der Gießereiindustrie.

In einem ersten Schritt 301 des Verfahrens 300 wird ein teilchenförmiges amorphes Siliziumdioxid hergestellt oder bereitgestellt, wie es vorstehend definiert ist.
In einem separaten Schritt 301a erfolgt das Herstellen oder Bereitstellen weiterer Materialien (wie in Aspekt 27 und der vorangehenden Beschreibung definiert).
In einem nächsten (Vergrößerungs-)Schritt 302 werden die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids zu Körnern verbunden, wobei die die in Schritt 301a hergestellten oder bereitgestellten weiteren Materialien zuvor oder währenddessen in Schritt 302a hinzugegeben werden, so dass die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliziumdioxids im Vergrößerungsschritt mit diesen weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, so dass aus dem Vergrößerungsschritt ein vorstehend definiertes Granulat 303 resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst. Diese einzelnen Körner umfassen das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid sowie die weiteren Materialien. Das hergestellte Granulat ist bereits ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem Folgeschritt 304 werden die Körner des Granulats 303 zerkleinert, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv 305 entsteht. Das hergestellte Additiv ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem weiteren Schritt 306 wird das hergestellte Granulat mit Wasserglas kontaktiert, so dass ein anorganisches Bindemittel 307 resultiert. Das hergestellte anorganische Bindemittel ist ebenfalls ein Produkt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem nächsten Schritt 308 wird das hergestellte anorganische Bindemittel 307 mit einem feuerfesten Formgrundstoff vermischt, so dass eine Formstoffmischung 309 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
In einem weiteren Schritt 310 wird die hergestellte Formstoffmischung 309 geformt und (zumindest teilweise) gehärtet, so dass ein Formkörper 311 als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
Die in den 1, 2 und 3 dargestellten Schritte 102, 202 bzw. 302 repräsentieren Schritte, die für die jeweilige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich sind. Solche Schritte sind im Stand der Technik ohne Vorbild.
Beispiel 1 - Methodik der Bestimmung der Teilchengrößenverteilung mittels Laserstreuung
Die Auswahl der Substanzen in diesem Beispiel ist lediglich exemplarisch und auch Teilchengrößenverteilungen bzw. Medianwerte anderer im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzusetzender teilchenförmiger (partikulärer) Spezies können gemäß der Vorgehensweise in diesem Beispiel mittels Laserstreuung bestimmt werden.
Probenaufbereitung:

Beispielhaft wurden Teilchengrößenverteilungen kommerziell erhältlicher (Fa. RW Silicium GmbH) und teilchenförmig in Pulverform vorliegender Silica Fume Partikel (CAS Nummer: 69012-64-2; teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid) aus der Si-Herstellung bestimmt.

Es wurde jeweils etwa 1 Teelöffel dieses teilchenförmigen, amorphen Silicumdioxids mit etwa 100 mL vollentsalztem (VE-) Wasser versetzt und der so entstandene Ansatz mit einem Magnetrührer (IKAMAG RET) für 30 Sekunden bei einer Rührgeschwindigkeit von 500 Umdrehungen pro Minute gerührt. Anschließend wurde ein auf 100% Amplitude voreingestellter Ultraschallfinger (Firma Hielscher; Typ UP200HT) ausgestattet mit einer Sonotrode S26d7 (Fa. Hielscher) in die Probe eingetaucht und die Probe damit beschallt. Die Beschallung erfolgte dabei kontinuierlich (nicht gepulst). Für die untersuchten Silica Fume Partikel wurden optimale Beschallungszeiten von 300 Sekunden gewählt, die wie unter nachfolgendem Punkt 1.3 des Beispiels 1 beschrieben vorab ermittelt wurden.
Laserstreuungs-Messungen:

Die Messungen wurden mit einem Horiba LA-960 Messgerät (im Folgenden LA-960) durchgeführt. Für die Messungen wurde die Zirkulationsgeschwindigkeit auf 6, die Rührgeschwindigkeit auf 8, die Datenaufnahme der Probe auf 30000, der Konvergenzfaktor auf 15, die Art der Verteilung auf Volumen und der Brechungsindex (R) auf 1.50-0,01i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) und der Brechungsindex (B) auf 1.50-0,01i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) eingestellt. Die Laserstreuungs-Messungen wurden bei Raumtemperatur (20°C bis 25°C) durchgeführt.

Die Messkammer des LA-960 wurde zu drei Vierteln mit VE-Wasser gefüllt (höchste Füllstufe). Dann wurde der Rührer mit der angegebenen Einstellung gestartet, die Zirkulation eingeschaltet und das Wasser entgast. Anschließend wurde mit den angegebenen Parametern eine Nullmessung durchgeführt.
Aus der gemäß Punkt 1.1 des Beispiels 1 vorbereiteten Probe wurden dann unmittelbar nach der Ultraschallbehandlung zentral mit einer Einwegpipette 0,5 - 3,0 mL Probe entnommen. Anschließend wurde der komplette Inhalt der Pipette in die Messkammer gegeben, so dass die Transmission des roten Lasers zwischen 80% und 90% und die Transmission des blauen Lasers zwischen 70% und 90% lag. Dann wurde die Messung gestartet. Die Auswertung der Messungen erfolgte automatisiert auf Basis der angegebenen Parameter.
Für die untersuchten Silica Fume Partikel aus der Si-Herstellung wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median ermittelt.
Ermittlung der optimalen Beschallungszeit:

Die von der Probenart abhängige optimale Dauer der Ultraschall-Beschallung wird ermittelt, indem für jede teilchenförmige Spezies eine Messreihe mit unterschiedlichen Beschallungszeiten durchgeführt wird. Dabei wird die Beschallungszeit, von 10 Sekunden startend, für jede weitere Probe um jeweils 10 Sekunden verlängert und unmittelbar nach Ende der Beschallung jeweils die Teilchengrößenverteilung mittels Laserstreuung (LA-960) bestimmt, wie unter Punkt 1.2 des Beispiels 1 beschreiben. Mit zunehmender Beschallungsdauer sinkt dabei zunächst der ermittelte Medianwert der Teilchengrößenverteilung bis er schließlich bei längeren Beschallungszeiten wieder ansteigt. Für die unter Punkt 1.1 des Beispiels 1 beschriebenen Ultraschall-Beschallungen wurde die Beschallungszeit gewählt, bei der in diesen Messreihen für die Partikelspezies der geringste Medianwert der Teilchengrößenverteilung bestimmt wurde; diese Beschallungszeit ist die „optimale“ Beschallungszeit.

Beispiel 2 - Darstellvorschrift für Granulate
10 kg synthetisches, teilchenförmiges, amorphes Siliciumdioxid (in Pulverform, Partikelgröße < 1,5 µm; z.B. Microsilica POS B-W 90 LD (Possehl Erzkontor GmbH) bzw. Silica Fume (Doral Fused Materials Pty., Ltd.); Herstellungsprozess jeweils: Produktion von ZrO₂ und SiO₂ aus ZrSiO₄) werden in einen Pflugscharmischer gegeben (Fa. Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, Modell L50) und der Pflugscharmischer zum Mischen mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute und des Messerkopfes von 3000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Dem synthetischen, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid wird während des Mischens über mehrere Schritte Wasser zugeführt:0,25 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von 60 Sekunden, dann zusätzliche 0,5 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von weiteren 240 Sekunden, dann zusätzliche 0,5 kg Wasser mit anschließender Mischzeit von weiteren 120 Sekunden und dann zusätzliche 1,0 kg Wasser mit anschließender Mischzeit nach einer weiteren Mischzeit von 180 Sekunden.
Die so hergestellte Suspension wird mittels einer Pipette in einzelnen Tropfen auf eine, mit einer Heizplatte auf 250°C erhitzte, handelsübliche (und gegebenenfalls mit Trennmittel besprühte) Aluminiumfolie getropft und getrocknet, so dass die Partikel des eingesetzten Pulvers sich zu Körnern verbinden und ein erfindungsgemäßes Granulat resultiert. Die Heizplatte wird dabei vorzugsweise mit einer weiteren (unter der mit der Suspension in Kontakt tretenden Lage angeordneten) Lage Aluminiumfolie gegen Verschmutzung geschützt.
Der Masseanteil der Partikel mit einer Größe von weniger als 20 µm, bestimmt mittels Laserstreuung, ist im Granulat geringer als im teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid.
Beispiel 3 - Schüttdichte; reduzierte Staubentwicklung
Die Bestimmung der Schüttdichte erfolgt mit einer Laborwaage (Messunsicherheit ± 0,1 g), einem Messzylinder aus Metall mit einem Volumen von (100 ± 0,5) mL und einem Innendurchmesser von (45 ± 5) mm, sowie einem Trichter (gemäß DIN EN ISO 60) mit Verschluss der unteren Öffnung.
Der Trichter wird zentral in einer Höhe von 20 mm bis 30 mm über dem Messzylinder befestigt und die Probe gut gemischt. Etwa 120 mL bis 130 mL der Probe werden in den Trichter gegeben. Der Verschluss des Trichters wird schnell geöffnet, sodass das Probenmaterial in den Zylinder fällt. Überstehendes Probenmaterial wird mit Hilfe eines geradkantigen Gegenstandes vom Zylinder abgestreift und anschließend der Inhalt des Zylinders gewogen, die Masse des Inhalts des Zylinders ist m_Probe.
Die Auswertung erfolgt über folgende Formel: $S c h t t d i c h t e [\frac{g}{L}] = m_{P r o b e} [g] \cdot 10 \frac{1}{L}$
Das Ergebnis wird auf 1 g/L angegeben.
Gemäß Beispiel 2 wurde aus synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L ein Granulat hergestellt. Nach dem Trocknen besaß das so erhaltene erfindungsgemäße Granulat einen mittleren Korndurchmesser von 6 mm und eine Schüttdichte von 950 g/L.
Beim Schütten zeigte das Granulat eine deutlich geringere (Fein)Staubentwicklung als das Ausgangsmaterial, das synthetische, teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L.
Beispiel 4 - Untersuchung der Stundenfestigkeit unterschiedlicher Prüfriegel
Herstellen einer Formstoffmischung 4-A
0,80 Gewichtsteile von synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von ca. 550 g/L (pulverförmig; nicht granuliert; z.B. Microsilica POS B-W 90 LD (Possehl Erzkontor GmbH) bzw. Silica Fume (Doral Fused Materials Pty., Ltd.); Herstellungsprozess jeweils: Produktion von ZrO₂ und SiO₂ aus ZrSiO₄) wurden per Hand mit 100 Gewichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
Herstellen einer Formstoffmischung 4-B
Aus synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von 550 g/L (identisch mit dem in Beispiel 4.1 eingesetzten Material) und Wasser wurde nach Beispiel 2 ein Granulat hergestellt. Das so hergestellte Granulat wurde in einem Mixeraufsatz (Fa. Bosch, Küchenmaschine Universal Plus MUM 6N11) für 10 s gemahlen, so dass ein festes schüttfähiges Additiv resultierte.
0,80 Gewichtsteile dieses festen schüttfähigen Additivs wurden per Hand mit 100 Gewichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
Herstellen einer Formstoffmischung 4-C
Aus 20,05 kg synthetischem, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von ca. 550 g/L (identisch mit dem in Beispiel 4.1 eingesetzten Material) wurden in einen Pflugscharmischer gegeben (Fa. Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH, Modell L50). Dem synthetischen, teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid wurden 3 kg Wasser zugeführt und der Pflugscharmischer mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute und des Messerkopfes von 3000 Umdrehungen pro Minute für 120 Sekunden betrieben. Dann wurde der Messerkopf ausgeschaltet und mit einer Drehgeschwindigkeit der Pflugscharwelle von 180 Umdrehungen pro Minute weitergemischt, so dass sich ein weiches Granulat bildete.
Ein Teil des noch feuchten weichen Granulats wurde anschließend bei 105 °C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, so dass ein (getrocknetes) Granulat resultierte. Das abgekühlte, getrocknete Material wurde anschließend mittels eines Siebturms entsprechend dem VDG-Merkblatt P 27, Stand Oktober 1999 klassiert und die Fraktionen < 125 µm verworfen. Die Ausbeute beim Sieben betrug ca. 85 %.
Beim Schütten zeigte das klassierte Granulat eine deutlich geringere (Fein)Staubentwicklung als das Ausgangsmaterial, das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid mit einer Schüttdichte von ca. 550 g/L.
Das so hergestellte klassierte Granulat wurde in einem Mixeraufsatz (Fa. Bosch, Küchenmaschine Universal Plus MUM 6N11) für 10 s gemahlen, so dass ein festes schüttfähiges Additiv entstand.
0,80 Gewichtsteile dieses festen schüttfähigen Additivs wurden per Hand mit 100 Gewichtsteilen H-S 00232 Sand (Quarzsand, Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Kornfeinheitsnummer 47) vermischt. Dann wurden 2,00 Gewichtsteile eines wasserglasbasierten, flüssigen Bindemittels (Material der Handelsbezeichnung Cordis 9032; Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) zugegeben und sämtliche Komponenten wurden für 120 s in einem Bullmischer (TYP RN 10/20, Fa. Morek Multiserw) bei 220 Umdrehungen pro Minute miteinander vermischt, so dass sich die eingesetzten Materialien homogen verteilten und so, dass eine Formstoffmischung resultierte.
Herstellung von Prüfriegeln
Die gemäß den Punkten 4.1, 4.2 und 4.3 des Beispiels 4 hergestellten Formstoffmischungen 4-A, 4-B und 4-C wurden jeweils zu Prüfriegeln mit den Maßen 22,4 mm × 22,4 mm × 185 mm geformt. Die jeweiligen Formstoffmischungen wurden hierzu mit Druckluft (4 bar) und einer Schusszeit von 3 Sekunden in ein Formwerkzeug für Prüfriegel mit einer Temperatur von 160°C eingebracht. Anschließend wurden die Prüfriegel für 30 Sekunden bei 160°C ohne eine Begasung heißgehärtet. Danach wurde das Formwerkzeug geöffnet, die gehärteten Prüfriegel entnommen und zum Abkühlen gelagert.
Bestimmung der Stundenfestigkeit
Die gemäß Punkt 4.4 des Beispiels 4 aus den Formstoffmischungen 4-A, 4-B und 4-C hergestellten Prüfriegel wurden nach einer Abkühlzeit von einer Stunde in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege-Vorrichtung (Firma Morek Multiserw), eingelegt und die Kraft gemessen, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Der abgelesene Wert (in N/cm²) gab die Stundenfestigkeit an. Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt, wobei die jeweilige Angabe zur Stundenfestigkeit einem Medianwert aus 6 Einzelmessungen entspricht. Tabelle 1

Formstoffmischung Nr. Stundenfestigkeit (N/cm²)

4-A 500

4-B 520

4-C 520
Die in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass Prüfriegel, die unter Verwendung eines (nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten) Granulats bzw. eines (nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten) festen schüttfähigen Additivs hergestellt wurden, überraschenderweise eine erhöhte Stundenfestigkeit besitzen.
Beispiel 5 - Herstellung von Granulaten mit homogener Verteilung mehrerer Additive
Analog zur Darstellvorschrift aus Beispiel 2 wurden in einer Vielzahl eigener Versuche Granulate hergestellt, wobei als weiteres Material jeweils zusätzlich zu dem eingesetzten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid ein oder mehrere der folgenden Substanzen zugegeben wurden:

- Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser,
- teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen,
- wasserlösliche Materialien,
- Alkalihydroxide,
- Tenside, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
- - Oleylsulfat, Stearylsulfat, Palmitylsulfat, Myristylsulfat, Laurylsulfat, Decylsulfat, Octylsulfat, 2-Ethylhexylsulfat, 2-Ethyloctylsulfat, 2-Ethyldecylsulfat, Palmitoleylsulfat, Linolylsulfat, Laurylsulfonat, 2-Ethyldecylsulfonat, Palmitylsulfonat, Stearylsulfonat, 2-Ethylstearylsulfonat, Linolylsulfonat, Hexylphosphat, 2-Ethylhexylphosphat, Caprylphosphat, Laurylphosphat, Myristylphosphat, Palmitylphosphat, Palmitoleylphosphat, Oleylphosphat, Stearylphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Phenolhydroxiphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Stearylphosphat, Poly-(1,2-ethandiyl-)-Oleylphosphat, polycarboxylatether in Wasser (Melpers 0030, Fa. BASF), modifiziertes Polyacrylat in Wasser (Melpers VP 4547/240 L, Fa. BASF), 2-Ethylhexylsulfat in Wasser (Texapon EHS, Fa. Cognis), Polyglucosid in Wasser (Glukopon 225 DK, Fa. Cognis), Natriumoctylsulfat in Wasser (Texapon 842, Fa. Lakeland), modifizierter Carboxylatether (Castament ES 60, Feststoff, Fa. BASF),
- Filmbildner, vorzugsweise Polyvinylalkohol und/oder Acrylsäure,
- Rheologische Additive (Verdickungsmittel, Stellmittel), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
- - quellfähige Tone, bevorzugt Natriumbentonit oder Attapulgit /Palygorskit,
- - quellfähige Polymere, bevorzugt Cellulosederivate, insbesondere Carboxymethyl-, Methyl-, Ethyl-, Hydroxyethyl- und Hydroxypropylcellulose, Pflanzensehleime, Polyvinylpyrrolidon, Pektin, Gelatine, Agar Agar, Polypeptide und/oder Alginate,
- Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silanole, bevorzugt Trimethylsilanol, Silikone und Siloxane, bevorzugt Polydimethylsiloxan, Wachse, Paraffine, Metallseifen,

- Kohlenhydrate.

Es wurden jeweils in analoger Weise Granulate erhalten. Die erhaltenen Granulate konnten jeweils durch Zermahlen zu festem, schüttfähigen Additiv verarbeitet werden. Granulate bzw. feste, schüttfähige Additive wurden jeweils erfolgreich zu Formstoffmischungen und diese weiter zu Prüfriegeln verarbeitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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WO 2009/056320 [0022]
DE 102007045649 [0037]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 12677 [0040, 0081, 0091, 0099, 0102, 0162]
DIN 51001 [0040, 0091, 0099, 0102, 0162]
DIN 55992-1 [0042]
(Merkblatt des „Vereins deutscher Gießereifachleute“) P 34 vom Oktober 1999, Punkt 5.2 [0075]
DIN ISO 3310 [0081, 0091]
DIN EN ISO 60 [0194]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - Granulat zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, - festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, - anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie, - Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und - Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit folgenden Schritten zur Herstellung des Artikels: - Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst, - Verbinden der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, wobei der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben.
Verfahren nach Anspruch 1, zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - festes, schüttfähiges Additiv zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, - anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie, - Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und - Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, mit den Schritten: - Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1, - Zerkleinern der Körner des Granulats, so dass ein festes, schüttfähiges Additiv resultiert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung eines Artikels zur Verwendung in der Gießereiindustrie ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - anorganisches Bindemittel zur Verwendung in der Gießereiindustrie, - Formstoffmischung umfassend ein anorganisches Bindemittel, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, und - Formkörper zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken in der Gießereiindustrie, (i) mit den Schritten: - Herstellen des festen, schüttfähigen Additivs gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, - Kontaktieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs mit Wasserglas oder Suspendieren des hergestellten festen, schüttfähigen Additivs in Wasserglas oder (ii) mit den Schritten: - Herstellen eines Granulats gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 - Kontaktieren des hergestellten Granulats mit Wasserglas, in Gegenwart oder in Abwesenheit von feuerfestem Formgrundstoff, und dabei oder danach Zerkleinern der Körner des Granulats.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zur Herstellung einer Formstoffmischung umfassend feuerfesten Formgrundstoff und ein anorganisches Bindemittel umfassend Wasserglas und teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, zur Verwendung in der Gießereiindustrie, mit den Schritten: - Herstellen eines anorganischen Bindemittels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und (i) dabei Vermischen der zur Herstellung des anorganischen Bindemittels eingesetzten Bestandteile mit einem feuerfesten Formgrundstoff und/oder (ii) danach Vermischen des hergestellten anorganischen Bindemittels mit einem feuerfesten Formgrundstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Schritt des Verbindens der Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids in einem Vergrößerungsschritt zu Körnern, so dass ein Granulat resultiert, das eine Vielzahl von einzelnen Körnern umfasst, die jeweils verbundene Partikel und jeweils einen Anteil von zumindest 30 Gew.-%, bevorzugt zumindest 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zumindest 50 Gew.-% an teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen, bezogen auf die Masse des jeweiligen Korns, der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ist als 0,5 mm, bevorzugt größer ist als 1 mm, bestimmt durch Sieben.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Vergrößerungsschritt die Partikel des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischt und/oder kontaktiert werden, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - Flüssigkeiten, bevorzugt flüssige Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, - wasserlösliche Materialien, - Alkalihydroxide, - Tenside, - Filmbildner, - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und - Kohlenhydrate.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei Körner des im Vergrößerungsschritt resultierenden Granulats, vorzugsweise zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 0,2 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, (i) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der weiteren beim Vergrößerungsschritt anwesenden festen Materialien umfassen und/oder (ii) teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr weitere Materialien umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, - wasserlösliche Materialien, - Alkalihydroxide, - Tenside, - Filmbildner, - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und - Kohlenhydrate.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Herstellen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids umfasst, den Schritt umfasst: - Vermischen von zwei oder mehr unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre Teilchengrößenverteilung und/oder ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 10, (i) - wobei ein erster Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und - wobei ein weiterer Typ von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1,5 µm besitzt, bestimmt mittels Laserstreuung, und/oder (ii) - wobei eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, beide bzw. zumindest zwei der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Vergrößerungsschritt eine oder mehrere Maßnahmen umfasst, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - Granulieren - Extrudieren und - Agglomerieren.
Granulat, dessen mittlerer Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bestimmt durch Sieben, zur Herstellung eines schüttfähigen Additivs zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie, umfassend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, (a) wobei das Granulat zusätzlich umfasst ein, zwei oder mehr weitere Materialien, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - teilchenförmige Materialien, vorzugsweise teilchenförmige anorganische Materialien, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, - wasserlösliche Materialien, - Alkalihydroxide, - Tenside, - Filmbildner, - Hydrophobierungsmittel, vorzugsweise siliciumorganische Verbindungen, Silane, Silikone und Siloxane, Wachse, Paraffine, Metallseifen, und - Kohlenhydrate, wobei zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 0,2 mm, bevorzugt größer ist als 0,5 mm, besonders bevorzugt größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben, teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid sowie ein, zwei oder mehr der besagten weiteren Materialien umfassen und/oder (b) wobei das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid einen Anteil von zumindest 80 Gew.-% Siliciumdioxid umfasst, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, wobei es vorzugsweise ganz oder teilweise aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid besteht und/oder (c) wobei der Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt, bestimmt mittels Röntgenfluoreszenzanalyse, und der Anteil des Siliciumdioxids in zumindest 90 % der Körner des Granulats, deren Korndurchmesser größer ist als 1 mm, jeweils bestimmt mittels Sieben und anschließender Röntgenfluoreszenzanalyse, um nicht mehr als 30 % differiert, bevorzugt um nicht mehr als 20 % differiert, besonders bevorzugt um nicht mehr als 10 % differiert, bezogen auf den Anteil des Siliciumdioxids im Granulat insgesamt und/oder (d) wobei im Granulat das teilchenförmige amorphe Siliciumdioxid zwei oder mehr unterschiedliche Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid umfasst, wobei sich die zwei oder mehr Typen durch ihre chemische Zusammensetzung unterscheiden. wobei vorzugsweise eine, zwei, mehr als zwei oder sämtliche der unterschiedlichen Typen von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise herstellbar durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiO₄ - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases; - teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze und/oder (e) wobei das Granulat herstellbar ist nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 6 bis 13.
Kit zur Herstellung eines anorganischen Bindemittels, zumindest umfassend als räumlich separat voneinander angeordnete Komponenten - ein Granulat nach Anspruch 14 und - eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas.
Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend - ein Vorratsbehältnis enthaltend teilchenförmiges amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids, umfasst, - eine Misch- oder Kontaktiereinrichtung zum Vermischen bzw. Kontaktieren des teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien - eine Einrichtung zum Granulieren, Extrudieren und/oder Agglomerieren des mit ein, zwei oder mehr weiteren Materialien vermischten bzw. kontaktierten teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxids.
Vorrichtung nach Anspruch 16, zusätzlich umfassend ein oder mehr Vorrichtungselemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - Einrichtung zum Überführen von teilchenförmigen amorphen Siliciumdioxid aus dem Vorratsbehältnis in die Misch- oder Kontaktiervorrichtung, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend Flüssigkeit, bevorzugt flüssiges Benetzungs- und/oder Suspensionsmittel, vorzugsweise Wasser, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend teilchenförmiges Material, vorzugsweise teilchenförmiges anorganisches Material, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide des Aluminiums, vorzugsweise Aluminiumoxid in der alpha-Phase, Bauxit, Oxide des Zirkoniums, vorzugsweise Zirkonium(IV)-Oxid, Aluminium/Silizium-Mischoxide, Zinkoxid, Bariumsulfat, phosphorhaltige Verbindungen, Schichtsilikate, Graphit, Ruß, Glaskugeln, Oxide des Magnesiums, Borosilikate, keramische Hohlkugeln, oxidische Bor-Verbindungen, vorzugsweise pulverförmige oxidische Bor-Verbindungen, und deren Mischungen, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein wasserlösliches Material, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Tenside, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel, - ein oder mehrere Vorratsbehältnisse enthaltend ein oder mehrere Kohlenhydrate.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, zusätzlich umfassend eine Einrichtung zum Abfüllen oder Transportieren hergestellten Granulats.
Verwendung von teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid zur Herstellung oder als Bestandteil eines Granulats nach Anspruch 14.
Verwendung eines Granulats nach Anspruch 14 zur Herstellung eines festen schüttfähigen Additivs mit homogenisierter Kornzusammensetzung zur Verwendung als Bestandteil eines anorganischen Bindemittels in der Gießereiindustrie.