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1. (WO2019002452) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER FORMSTOFFMISCHUNG UND EINES FORMKÖRPERS DARAUS IN DER GIESSEREIINDUSTRIE SOWIE KIT ZUR ANWENDUNG IN DIESEM VERFAHREN UND ANLAGE ZUR VERWENDUNG BEI DIESEM VERFAHREN
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Formstoffmischung oder zur Herstellung einer Formstoffmischung und eines Formkörpers daraus, wobei die Formstoffmischung umfasst:

(M1 ) einen Formgrundstoff

und

(M2) eine Lösung oder Dispersion umfassend lithiumhaltiges Wasserglas,

das einen molaren Modul S1O2/M2O im Bereich von 1 ,6 bis 3,5, besitzt,

und

in dem der molare Anteil des L12O an M2O im Bereich von 0,05 bis 0,60 liegt,

mit folgenden Schritten:

(1 ) Herstellen oder Bereitstellen eines Kits zumindest umfassend die folgenden separaten Komponenten:

(K1 ) eine wässrige Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas, wobei der Gehalt an S1O2 im Bereich von 20 bis 34 Gew.-%, liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung bzw. Dispersion, und/oder wobei der molare Modul S1O2/M2O größer ist als der molare Modul des lithiumhaltigen Wasserglases in der herzustellenden Formstoffmischung,

und

(K2a) eine erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen im Bereich von 0,3 bis 5,3 mol/L liegt

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L liegt,

und danach

(2) Herstellen einer Mischung des Formgrundstoffs (M1 ) mit einem Anteil der Komponente (K1 ) sowie mit einem Anteil der Komponente (K2a), wobei die Lösung oder Dispersion (M2) durch Mischen der eingesetzten Komponenten des Kits miteinander gebildet wird,

wobei M2O jeweils die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Formstoffmischung und eines Formkörpers daraus, worin das in Schritt (1 ) hergestellte oder bereitgestellte Kit zusätzlich die folgende separate Komponente umfasst:

(K2b) eine zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Alkalimetallionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen niedriger ist als in der Komponente (K2a),

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L liegt

und

vorzugsweise die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen der Komponente (K2b) um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 10%, von der Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen in der Komponente (K2a) abweicht.

und worin Schritt (2) Folgendes umfasst:

(2) Herstellen einer Mischung des Formgrundstoffs (M1 ) mit einem Anteil der Komponente (K1 ) sowie mit einem Anteil der Komponente (K2a) und gegebenenfalls einem Anteil

der Komponente (K2b), wobei die Lösung oder Dispersion (M2) durch Mischen der eingesetzten Komponenten des Kits miteinander gebildet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formstoffmischung umfasst:

(M1 ) einen Formgrundstoff

(M2) eine Lösung oder Dispersion umfassend lithiumhaltiges Wasserglas,

das einen molaren Modul S1O2/M2O im Bereich von 1 ,6 bis 3,5, vorzugsweise im Bereich von 1 ,8 bis 3,0, besitzt,

und

in dem der molare Anteil des L12O an M2O im Bereich von 0,05 bis 0,60, vorzugsweise im Bereich von 0, 1 bis 0,4, liegt,

mit folgenden Schritten:

(1 ) Herstellen oder Bereitstellen eines Kits zumindest umfassend die folgenden separa-ten Komponenten:

(K1 ) eine wässrige Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas, wobei der Gehalt an S1O2 im Bereich von 20 bis 34 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 34 Gew.-% liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung bzw. Dispersion, und/oder wobei der molare Modul S1O2/M2O größer ist als der molare Modul des lithium- haltigen Wasserglases in der herzustellenden Formstoffmischung,

(K2a) eine erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen im Bereich von 0,3 bis 5,3 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 1 ,0 bis 5,0 mol/L, liegt

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 20,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,0 bis 10,0 mol/L, liegt,

und

(K2b) eine zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen niedriger ist als in der Komponente (K2a) und dabei vorzugsweise im Bereich von 0, 1 bis 5,0 mol/L, besonders bevor- zugt im Bereich von 0,1 bis 2,0 mol/L liegt,

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 20,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,0 bis 10,0 mol/L, liegt

und

vorzugsweise die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 10%, von der Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen in der Komponente (K2a) abweicht,

und danach

(2) Herstellen einer Mischung des Formgrundstoffs (M1 ) mit einem Anteil der Komponente (K1 ) sowie mit einem Anteil der Komponente (K2a) und mit einem Anteil der Komponente (K2b), wobei die Lösung oder Dispersion (M2) durch Mischen der eingesetzten Komponenten des Kits miteinander gebildet wird,

wobei M2O jeweils die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen zur Herstellung einer Formstoffmischung und eines Formkörpers daraus,

mit den zusätzlichen Schritten

- Einstellen, Bestimmen oder Abschätzen eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Umgebungstemperatur bei der Herstellung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, Temperatur bei der Lagerung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers und Lagerdauer des Formkörpers,

und

- Steuern der einzusetzenden Anteile der Komponenten (K2a) und (K2b) in Abhängigkeit von dem oder den eingestellten, bestimmten oder abgeschätzten Parametern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Umgebungstemperatur bei der Herstellung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, Temperatur bei der Lagerung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers und Lagerdauer des Formkörpers,

und/oder

wobei das Verfahren als mindestens teilweise serielle Fertigung einer Anzahl von Formkörpern ausgestaltet ist, wobei bei Erhöhung oder erwarteter Erhöhung eines oder mehrerer Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Umgebungstemperatur bei der Herstellung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, Temperatur bei der Lagerung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers und Lagerdauer des Formkörpers

- die eingesetzten Anteile der Komponente (K2a) für die Fertigung der Formkörper erhöht werden

und/oder

- der molare Anteil des U2O an M2O in der Lösung oder Dispersion (M2) für die Fertigung der Formkörper erhöht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei zum Einstellen, Bestimmen oder Abschät-zen des einen oder der mehreren Parameter ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus

Umgebungstemperatur bei der Herstellung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, Temperatur bei der Lagerung des Formkörpers, relative Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Herstellung des Formkörpers, absolute Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung des Formkörpers und Lagerdauer des Formkörpers eine Datenerfassungseinrichtung oder Datenverarbeitungseinrichtung vorgesehen ist

und

zum Steuern der einzusetzenden Anteile der Komponenten (K2a) und (K2b) in Abhängigkeit von dem oder den eingestellten, bestimmten oder abgeschätzten Parametern eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, wobei vorzugsweise zwischen der Datenerfassungseinrichtung oder der Datenverarbeitungseinrichtung und der Steuereinrichtung eine Datenverbindung zur Übertragung von Parameterdaten eingerichtet ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei Herstellung der Formstoffmischung zusätzlich ein oder mehrere Bestandteile zugegeben werden, die aus-gewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:

(M3) partikuläres, amorphes Siliziumdioxid; Bariumsulfat; Kohlenhydrate; Phosphorverbindungen; oberflächenaktive Verbindungen; oxidische Borverbindungen; Metalloxide; Gleitmittel, Ester und Trennmittel.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste wasserglas-freie Lösung oder Dispersion (K2a) und gegebenenfalls die zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion (K2b) jeweils in Wasser gelöstes Lithiumhydroxid umfasst.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

wobei

- die wässrige Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas (K1 ) einen pH-Wert im Bereich von 10,0 bis 13,0, vorzugsweise im Bereich von 1 1 ,0 bis 12,5, aufweist,

und/oder

- die erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen (K2a) einen pH-Wert im Bereich von 8,0 bis 14,0, vorzugsweise im Bereich von 1 1 ,5 bis 13,5, aufweist,

und/oder

- die zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen (K2b) einen pH-Wert im Bereich von 8,0 bis 14,0, vorzugsweise im

Bereich von 1 1 ,5 bis 13,5, aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,

wobei in Schritt (2) zuerst in Abwesenheit des Formgrundstoffs eine Lösung oder Dispersion (M2) durch Mischen der eingesetzten Komponenten des Kits miteinander gebildet wird und danach eine Mischung des oder eines Anteils des Formgrundstoffs (M1 ) mit einem Anteil oder der Gesamtmenge der erhaltenen Lösung oder Dispersion (M2) gebildet wird

und/oder

wobei die hergestellte Lösung oder Dispersion (M2) vor dem Bilden der Mischung mit dem Formgrundstoff (M1 ) keine sichtbaren Niederschläge oder Gelanteile enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Mischen der eingesetzten Komponenten des Kits miteinander zur Bildung der Lösung oder Dispersion (M2) in einer Mischeinrichtung erfolgt, wobei vorzugsweise die Mischeinrichtung ein Dosierbehälter oder ein Mischrohr ist und bevorzugt ein Mischrohr, besonders bevorzugt ein statisches Mischrohr ist.

1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Anteil oder die Gesamt-menge der gebildeten Lösung oder Dispersion (M2) vor der Bildung einer Mischung mit

dem oder einem Anteil des Formgrundstoffs (M1 ) für einen Zeitraum von nicht mehr als 7 Tagen, vorzugsweise von nicht mehr als 3 Tagen, besonders bevorzugt von nicht mehr als 2 Tagen, in der Mischeinrichtung gelagert wird.

12. Kit zur Herstellung einer Lösung oder Dispersion umfassend lithiumhaltiges Wasser-glas, zumindest umfassend die folgenden separaten Komponenten:

(K1 ) eine wässrige Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas, wobei der Gehalt an S1O2 im Bereich von 20 bis 34 Gew.-% liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung bzw. Dispersion, und/oder wobei der molare Modul S1O2/M2O größer ist als der molare Modul des herzustellenden lithiumhaltigen Wasserglases,

und

(K2a) eine erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen im Bereich von 0,3 bis 5,3 mol/L liegt

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L liegt.

13. Kit nach Anspruch 12, zusätzlich enthaltend als weitere separate Komponente

(K2b) eine zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Alkalimetallionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen niedriger ist als in der Komponente (K2a) und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 5,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 0 bis 2,0 mol/L liegt,

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 20,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,0 bis 10,0 mol/L, liegt

und

vorzugsweise die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 10%, von der Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen in der Komponente (K2a) abweicht.

14. Kit nach Anspruch 12 oder 13 zur Herstellung einer Lösung oder Dispersion umfassend lithiumhaltiges Wasserglas, zumindest umfassend die folgenden separaten Kompo-nenten:

(K1 ) eine wässrige Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas, wobei der Gehalt an S1O2 im Bereich von 20 bis 34 Gew.-% liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung bzw. Dispersion, und/oder wobei der molare Modul SiC /I hO größer ist als der molare Modul des herzustellenden lithiumhaltigen Wasserglases,

(K2a) eine erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen im Bereich von 0,3 bis 5,3 mol/L liegt

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L liegt,

und

(K2b) eine zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

die Konzentration der Lithiumionen niedriger ist als in der Komponente (K2a) und vorzugsweise im Bereich von 0, 1 bis 5,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von

0,1 bis 2,0 mol/L liegt,

und

die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 20,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,0 bis 10,0 mol/L, liegt,

und

vorzugsweise die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 10%, von der Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen in der Komponente (K2a) abweicht.

15. Verwendung eines Kits nach einem der Ansprüche 12 bis 14 zur Herstellung einer Formstoffmischung oder zur Herstellung einer Formstoffmischung und eines Formkörpers daraus, wobei die Formstoffmischung umfasst:

(M1 ) einen Formgrundstoff

und

(M2) eine Lösung oder Dispersion umfassend lithiumhaltiges Wasserglas,

das einen molaren Modul S1O2/M2O im Bereich von 1 ,6 bis 3,5 besitzt,

und

in dem der molare Anteil des L12O an M2O im Bereich von 0,05 bis 0,60 liegt.

16. Anlage zur Verwendung bei der Herstellung einer Formstoffmischung oder zur Herstellung einer Formstoffmischung und eines Formkörpers daraus,

- wobei die Anlage mindestens umfasst:

einen ersten Lagertank (Z1 ), enthaltend als erste Komponente eine wässrige Lösung oder Dispersion (K1 ), umfassend Wasserglas, wobei der Gehalt an S1O2 im Bereich von 20 bis 34 Gew.-% liegt, bezogen auf die Gesamtmasse der Lösung bzw. Dispersion, und/oder wobei der molare Modul S1O2/M2O größer ist als der molare Modul des lithiumhaltigen Wasserglases in der herzustellenden Formstoffmischung

einen zweiten Lagertank (Z2) enthaltend als zweite Komponente eine erste wasserglasfreie Lösung oder Dispersion (K2a), umfassend in Wasser gelöste Lithiumionen, wobei

o die Konzentration der Lithiumionen im Bereich von 0,3 bis 5,3 mol/L liegt

und

o die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L liegt,

vorzugsweise eine Mischeinrichtung (Z3), besonders bevorzugt ein Mischrohr, zum Vermischen mindestens der ersten und der zweiten Komponente zwecks Herstellung einer intermediären Lösung oder Dispersion,

und

wobei vorzugsweise mindestens der erste und der zweite Lagertank (Z1 , Z2) mit der Mischeinrichtung (Z3) jeweils durch eine oder mehrere Leitungen (Z4) verbunden sind,

wobei M2O jeweils die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet,

und/oder

wobei das lithiumhaltige Wasserglas in der intermediären Lösung oder Dispersion einen molaren Modul S1O2/M2O im Bereich von 1 ,6 bis 3,5 besitzt und/oder in dem der molare Anteil des L12O an M2O im Bereich von 0,05 bis 0,60 liegt, wobei M2O jeweils die Gesamtmenge an Lithium-, Natrium- und Kaliumoxid bezeichnet,

und/oder

wobei die Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 erfolgt.

17. Anlage nach Anspruch 16, weiter umfassend einen dritten Lagertank (Z5), enthal-tend eine zweite wasserglasfreie Lösung oder Dispersion (K2b) umfassend in Wasser gelöste Alkalimetallionen, wobei

o die Konzentration der Lithiumionen niedriger ist als in der Komponente (K2a) und vorzugsweise im Bereich von 0 bis 5,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 0 bis 2,0 mol/L liegt,

und

o die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen im Bereich von 0,3 bis 28,0 mol/L, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 20,0 mol/L, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,0 bis 10,0 mol/L, liegt

und

o vorzugsweise die Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen um nicht mehr als 20%, vorzugsweise um nicht mehr als 10%, von der Gesamtkonzentration der Lithium-, Natrium- und Kaliumionen in der Komponente (K2a) abweicht,

wobei vorzugsweise die Mischeinrichtung (Z3) zum Vermischen mindestens der ers- ten, zweiten und dritten Komponente ausgestaltet ist, zwecks Herstellung der intermediären Lösung oder Dispersion, und

wobei vorzugsweise mindestens der erste, der zweite und der dritte Lagertank mit der Mischeinrichtung (Z3) jeweils durch eine oder mehrere Leitungen (Z4) verbunden sind.