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1. WO2020229623 - USE OF A PARTICULATE MATERIAL COMPRISING A PARTICLE-SHAPED SYNTHETIC AMORPHIC SILICON DIOXIDE AS AN ADDITIVE FOR A MOLDING MATERIAL MIXTURE, CORRESPONDING METHOD, MIXTURES, AND KITS

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ DE ]

Verwendung eines partikulären Materials umfassend ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid als Additiv für eine Formstoffmischung, entsprechende Verfahren, Mischungen und Kits

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid als Additiv für eine Formstoffmischung zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines durch Heißhärtung der Formstoffmischung herstellbaren Formkörpers. Weitere Details der erfindungsgemäßen Verwendung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines heißgehärteten Formkörpers mit erhöhter Feuchtebeständigkeit. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Mischung und deren Verwendung. Die vorliegende Erfindung betrifft wei-terhin ein Kit. 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 ge-arbeitet 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 Quarz-sand 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, so-dass 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 Zu-sammenhalt 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.

Dokument DE 10 2013 1 1 1 626 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.

Das Dokument DE 10 2013 106 276 A1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen für die Metallverarbeitung umfassend mindestens einen feuerfesten Formgrundstoff, partikuläres amorphes S1O2, Wasserglas sowie Lithiumverbindungen. Das Dokument offenbart zudem, dass der Zusatz von Lithiumverbindungen zur Formstoffmischung die Feuchtestabilität der damit hergestellten Formkörper verbessert.

Das 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 S1O2 herstellbar durch die thermische Zersetzung von ZrSiC zu ZrÜ2 und S1O2.

Das 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 S1O2 herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases.

Das 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 S1O2 herstellbar durch Schmelzen von kristallinem Quarz und rasches Wiederabkühlen.

Das Dokument EP 1 802 409 B1 offenbart eine Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen für die Metallverarbeitung, mindestens umfassend: einen feuerfesten Formgrundstoff, ein aufWasserglas basierendes Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass der Formstoffmischung ein Anteil eines teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids zugesetzt ist.

Das Dokument W02009/056320 A1 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, Alumini-umoxid, Titan oxid und Zinkoxid; der Formstoffmischung ist dabei ein Anteil zumindest eines oberflächenaktiven Stoffs zugesetzt.

Der Fachartikel„Prüfmethoden zur Charakterisierung der Fließfähigkeit anorganischer Kernsandmischungen - Kernherstellung mit anorganischen Bindersystemen“ der Autoren

Haanappel und Morsink, erschienen in der Fachzeitschrift„Gießerei-Praxis“, 4, 2018, S. 35-36, offenbart die Verwendung von Tensiden und von pulverförmigen Additiven zur Verbesserung der Fließfähigkeit von Kernsandmischungen.

Aus dem Stand der Technik sind somit bereits Formstoffmischungen bekannt, die partiku-läres amorphes S1O2 enthalten. Auch ist bekannt, dass partikuläres S1O2 aus der ZrC>2-Herstellung für Formstoffmischungen verwendet werden kann. Weiterhin ist bekannt, dass partikuläres S1O2, das bei der Reduktion von Quarz (z. B. mit Koks im Lichtbogenofen) entsteht, für Formstoffmischungen verwendet werden kann. Auch ist bekannt, dass ausgehend von bestimmten Basisformulierungen durch den Zusatz von lithium- oder borhaltigen Verbindungen die Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) der damit hergestellten Formkörper verbessert werden kann.

Zudem besteht ein Bedarf an Formstoffmischungen, mit deren Verwendung eine möglichst gute Verdichtung und somit ein möglichst hohes relatives Formkörpergewicht (Gewicht bezogen auf das Volumen eines gegebenen Körpers vorbestimmter Geometrie; bei Kernen spricht man vom Kerngewicht) erzielt werden kann. Die Verwendung von Gusskernen mit einem möglichst hohen Kerngewicht ist vorteilhaft, da solche Kerne zu Gussteilen mit weniger Fehlstellen, besserer Kantenschärfe und einer höheren Güte der Oberfläche führen.

Insbesondere besteht ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Formkörper (Gießformen oder Kernen) herstellbar sind, die gleichzeitig ein hohes relatives Formkörperge-wicht (bei Kernen: Kerngewicht) und eine gute Feuchtestabilität aufweisen.

Insbesondere besteht auch ein Bedarf an Formstoffmischungen, aus denen Formkörper (Gießformen oder Kernen) herstellbar sind, die gleichzeitig ein hohes relatives Formkörpergewicht (bei Kernen: Kemgewicht) und eine gute Feuchtestabilität aufweisen und deren Bestandteile keine oder allenfalls äußerst geringe Mengen an lithium- oder borhaltigen Ver-bindungen umfassen.

Die vorliegende Erfindung betrifft in ihren Kategorien die erfindungsgemäße Verwendung eines partikulären Materials, erfindungsgemäße Verfahren, erfindungsgemäße Mischungen, ein erfindungsgemäßes Kit und die erfindungsgemäße Verwendung einer Mischung. 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 je-weils 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 gelöst durch die Verwendung eines partikulären (d.h. teilchenförmigen) Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Additiv für eine Formstoffmischung, die zumindest umfasst:

einen feuerfesten Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

Wasserglas,

zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines durch Heißhärtung der Formstoffmischung herstellbaren Formkörpers.

Eine Formstoffmischung im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst als einen von mehreren Bestandteilen feuerfesten Formgrundstoff.

Der Zeitpunkt des Hinzufügens des Additivs zu den weiteren Bestandteilen bei Herstellung der Formstoffmischung beziehungsweise 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.

Die Begriffe„partikulär“ bzw.„teilchenförmig“ bezeichnen ein festes Pulver (einschließend Stäube) oder ein Granulat, das vorzugsweise schüttfähig und somit auch siebfähig ist.

Bevorzugt umfasst das partikuläre Material als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung.

Synthetisch hergestelltes partikuläres amorphes Siliciumdioxid bedeutet im Sinne des vorliegenden Textes, dass das amorphe Siliciumdioxid

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

oder

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 S1O2 („Siliciumdioxid“) wird auch als„pyrogenes S1O2“ („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 S1O2 („Silici-umdioxid“) wird auch als Silicastaub, Siliciumdioxidstaub oder Si02-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 ZrSiC mit z.B. Koks im Lichtbogenofen zu ZrO und S1O2.

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 ZrSiÜ4 gebildete amorphe Siliciumdioxid als„pyrogenes S1O2“ („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). Eben-falls besonders bevorzugt ist das durch thermische Zersetzung von ZrSiÜ4 zu ZrÜ2 aus ZrSiÜ4 hergestellte S1O2 und das durch Flammhydrolyse von Siliciumtetrachlorid erhaltene S1O2.

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 ZrSiÜ4 hergestellten Typs enthält Zirkoniumdioxid.

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 S1O2 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 ZrSiC zu ZrC>2 aus ZrSiC hergestellte Si02. Partikuläres, amorphes Siliciumdioxid dieser Typen wird auf dem Fachgebiet auch als„Mikrosilica“ bezeichnet.

Die„GAS RN“ steht dabei für die CAS-Registrierungsnummer und CAS-Registernummer, engl. CAS Registry Number, CAS = Chemical Abstracts Service.

Die Verwendung eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Additiv für eine Formstoffmischung bedeutet, dass das Additiv ausschließlich aus teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, besteht oder das Additiv weitere partikuläre oder nicht partikuläre Bestandteile zusätzlich zu dem teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, be-stimmt mittels Laserstreuung, enthält. Bevorzugt ist es, wenn neben dem teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, im Additiv keine weiteren partikulären Bestandteile anwesend sind, die ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid sind.

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 beschrieben.

„Bestimmt mittels Laserstreuung“ bedeutet (hier und im Folgenden), dass eine zu untersuchende Probe des partikulären Materials - soweit erforderlich - gemäß der Vorschrift des Beispiels 1 (siehe unten) vorbehandelt wird und die Teilchengrößenverteilung des so vorbehandelten Materials dann mittels Laserstreuung gemäß Beispiel 1 (siehe unten) bestimmt wird.

Der Formgrundstoff ist 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 Formgrundstoff geeignet sind natürliche sowie künstliche Formgrundstoffe, beispielsweise Quarz-, Zirkon- oder Chromerzsand, Olivin, Vermiculit, Bauxit oder Schamotte.

Der Formgrundstoff macht im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mehr als 80 Gew.-%, bevorzugt mehr als 90 Gew.- %, besonders bevorzugt mehr als 95 Gew.-%, der Gesamtmasse der Formstoffmischung aus. Der feuerfeste Formgrundstoff weist vorzugsweise einen rieselfähigen Zustand auf. Der erfindungsgemäß einzusetzende Formgrundstoff liegt demgemäß vorzugsweise und wie üblich körnig bzw. partikulär vor.

Der feuerfeste Formgrundstoff besitzt 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


angegeben.

Als partikuläres, amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, können sowohl synthetisch hergestellte 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.

Wasserglas kann zum Beispiel durch Lösen von glasartigen Natrium- und Kaliumsilikaten in einem Autoklaven hergestellt werden oder aus Lithiumsilikaten im Hydrothermalverfahren. Erfindungsgemäß kann Wasserglas eingesetzt werden, welches ein, zwei oder mehr der genannten Alkaliionen enthält und/oder ein oder zudem auch ein oder mehr mehrwertige Kationen wie beispielsweise Aluminium enthält. Der Anteil an Wasserglas in einer Formstoffmischung liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise im Bereich von 0,6 bis 3 Gew.-%.

„Erhöhung der Feuchtebeständigkeit“ bedeutet (hier und im Folgenden), dass der bei erfindungsgemäßer Verwendung hergestellte Formkörper im Vergleich mit einem Vergleichsformkörper, der bei ansonsten gleicher Zusammensetzung, Geometrie und Herstellungsweise kein synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm umfasst, eine verbesserte Feuchtebeständigkeit (Feuchtestabilität) unter den angegebenen Testbedingungen besitzt. Zur Bestimmung der Feuchtestabilität (Feuchtebeständigkeit) siehe Beispiel 4.

Unter dem Begriff„Heißhärtung“ wird verstanden, dass die Formstoffmischung beim Härten Temperaturen von über 100 °C, bevorzugt Temperaturen von 100 bis 300 °C, beson-ders bevorzugt Temperaturen von 120 bis 250 °C ausgesetzt ist.

Das Heißhärten kann auch durch Einstrahlen von Mikrowellen bewirkt oder unterstützt werden.

Das Heißhärten kann ebenfalls bewirkt oder unterstützt werden durch ein vorzugsweise gleichmäßiges und besonders bevorzugt auch gleichförmiges Durchleiten von Strom bzw. durch ein vorzugsweise gleichmäßiges und besonders bevorzugt gleichförmiges Anlegen eines elektromagnetischen Feldes durch bzw. an die geformte Formstoffmischung. Hierdurch wird die Formstoffmischung erwärmt, vorzugsweise gleichmäßig erwärmt, und dadurch besonders gleichmäßig und im Ergebnis qualitativ hochwertig ausgehärtet. Einzelheiten sind in DE 102017217098B3 (Wolfram Bach; Michael Kaftan) und der darin zi-tierten Literatur offenbart.

Das Erwärmen der Formstoffmischung zur Heißhärtung kann beispielsweise in einem Formwerkzeug erfolgen, das Temperaturen von über 100 °C, bevorzugt Temperaturen von 100 bis 300 °C, besonders bevorzugt Temperaturen von 120 bis 250 °C aufweist. Bevorzugt erfolgt die Heißhärtung vollständig oder zumindest teilweise in einem üblichen Form-Werkzeug zur industriellen Herstellung von Formkörpern.

Dabei kann das Härten der Formstoffmischung in geeigneten Anlagen und/oder unter Einsatz geeigneter Apparaturen (wie Leitungen, Pumpen etc.) erfolgen, in denen das Heißhärten durch gezieltes Begasen der geformten Formstoffmischung mit temperierter Raumluft unterstützt wird. Die Raumluft wird dabei vorzugsweise auf 100 °C bis 250 °C, beson-ders bevorzugt auf 1 10 °C bis 180 °C temperiert. Diese Raumluft enthält zwar Kohlenstoffdioxid, dies entspricht im Sinne der vorliegenden Erfindung jedoch nicht einem Aushärten gemäß dem CCWerfahren, welches das zielgerichtete Begasen der Formstoffmischung

mit einem CC>2-reichen Gas voraussetzt, insbesondere in geeigneten Anlagen und/oder unter Einsatz geeigneter Apparaturen (wie Leitungen, Pumpen etc.). Ein Begasen der Formstoffmischung mit einem Gas welches CO2 in einer Konzentration enthält, die gegenüber der Konzentration in Luft erhöht ist, findet im Rahmen der erfindungsgemäß vorgese-henen Heißhärtung oder in Kombination damit vorzugsweise nicht statt.

Die Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Volumenstrom der temperierten Raumluft beim gezielten Begasen der geformten Formstoffmischung mit temperierter Raumluft wird bzw. werden vorzugsweise so eingestellt, dass eine Aushärtung der Formstoffmischung in Zeiträumen erfolgt, die für eine industrielle Anwendung bevorzugt sind, zumindest aber geeignet sind.

Die Zeiträume für die Heißhärtung, also auch die Zeiträume für das Erwärmen und für das gezielte Begasen der geformten Formstoffmischung mit temperierter Raumluft, können nach den Bedürfnissen des Einzelfalls variiert werden und hängen beispielsweise von Größe und geometrischer Beschaffenheit der auszuhärtenden Formstoffmischungen bzw. des auszuhärtenden Formkörpers ab.

Eine Härtung durch Heißhärten in einem Zeitraum von weniger als 5 Minuten wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, besonders bevorzugt wird eine Härtung in weniger als 2 Minuten. Bei sehr großen Formkörpern können je nach den Erfordernissen des Einzelfalls jedoch auch längere Zeiträume erforderlich sein.

Das Heißhärten einer Formstoffmischung erfolgt durch chemische Reaktion von Bestandteilen der Formstoffmischung miteinander, sodass die Gießform oder der Kern resultiert. Ursächlich für das Heißhärten einer Formstoffmischung, die eine Lösung oder Dispersion umfassend Wasserglas umfasst, ist im Wesentlichen die Kondensation des Wasserglases, d.h. die Verknüpfung der Silikateinheiten des Wasserglases miteinander.

Das Heißhärten der Formstoffmischung setzt nicht voraus, dass die Härtung vollständig ist. Das Heißhärten der Formstoffmischung umfasst somit auch das nicht vollständige Härten der Formstoffmisch u ng . Dies entspricht dem fachmännischen Verständnis des Begriffs „Heißhärtens“, da aus Gründen der Reaktionskinetik nicht zu erwarten ist, dass sämtliche der reaktiven Bestandteile in der hergestellten oder bereitgestellten Formstoffmischung während des zeitlich recht kurzen Zeitraums des Heißhärtungsvorganges reagieren. Der Fachmann kennt insoweit beispielsweise das Phänomen der Nachhärtung einer (zum Beispiel heißgehärteten) Formstoffmischung.

Die Formstoffmischung kann bereits im Formwerkzeug gehärtet werden, es ist jedoch auch möglich, die Formstoffmischung zunächst nur in ihren Randbereichen zu härten, so dass sie eine ausreichende Festigkeit aufweist, um aus dem Formwerkzeug entnommen werden zu können. Anschließend kann die Formstoffmischung durch Entziehen weiteren Wassers (beispielsweise in einem Ofen oder durch Verdampfen des Wassers bei vermindertem Druck oder in einem Mikrowellenofen) weiter gehärtet werden.

Die erfindungsgemäße Verwendung eignet sich für die Herstellung sämtlicher für den Metallguss üblicher Formkörper, also beispielsweise von Kernen und Gießformen. Besonders vorteilhaft können dabei auch Formkörper hergestellt werden, die sehr dünnwandige Ab-schnitte umfassen.

Die bei erfindungsgemäßer Verwendung herstellbaren erfindungsgemäßen Formkörper weisen besonders positive Eigenschaftskombinationen von vergleichsweise hohem relativem Formkörpergewicht (Gewicht bezogen auf das Volumen eines gegebenen Körpers vorbestimmter Geometrie; bei Kernen spricht man vom Kerngewicht) und hoher Feuchte-beständigkeit (Feuchtestabilität) auf. Dieses vergleichsweise hohe relative Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) wird dabei nach eigenen Untersuchungen ermöglicht und erreicht durch einen positiven synergistischen Effekt auf die Fließfähigkeit und damit auf die Verdichtbarkeit und Verdichtung der Formstoffmischung, bei der Kombination des erfindungsgemäß zu verwendenden Additivs (wie oben definiert) mit dem ebenfalls anwe-senden partikulären amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm. Die vorliegende Erfindung betrifft mit ihren diversen Aspekten, die miteinander über eine gemeinsame technische Lehre (Verwendung eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teil-chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung gemeinsam mit einem partikulären amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) verknüpft sind, einzelne oder sämtliche der vorstehend genannten Aufgabenstellungen bzw. Bedürfnisse.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines heißgehärteten Formkörpers mit erhöhter Feuchtebeständigkeit, mit folgenden Schritten:

(i) Herstellen einer Formstoffmischung unter miteinander Vermischen zumindest der Bestandteile

feuerfester Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, be- stimmt mittels Laserstreuung, sowie

Wasserglas

(ii) Formen der Formstoffmisch u ng ,

(iii) Heißhärten der geformten Formstoffmischung, so dass der Formkörper resultiert,

wobei

die Bestandteile der Formstoffmischung zudem mit einem partikulären Material als Additiv vermischt werden, welches als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm umfasst, bestimmt mittels Laserstreuung.

Es gelten die Ausführungen zur erfindungsgemäßen Verwendung und ihre Merkmale entsprechend.

Durch erfindungsgemäßes miteinander Vermischen (zumindest) der Bestandteile feuerfes-ter Formgrundstoff (mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100), partikuläres amorphes Siliciumdioxid (mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 Mikrometer, bestimmt mittels Laserstreuung), Wasserglas, sowie partikuläres Material als Additiv (welches als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm umfasst, bestimmt mittels Laserstreuung) resultiert eine Formstoffmisch u ng , die anschließend (in Schritt (ii)) weiterverarbeitet wird. Die Anwesenheit weiterer Bestandteile während des Vermischens ist dabei nicht ausgeschlossen.

Die Reihenfolge des Kombinierens beziehungsweise Hinzufügens der einzelnen Bestandteile ist dabei beliebig und frei wählbar.

Unter dem Formen der Formstoffmischung (in Schritt (ii)) wird verstanden, dass die Formstoffmischung oder Teile der Formstoffmischung in eine definierte äußere Form gebracht werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Formstoffmischung in ein Formwerkzeug eingebracht wird, besonders bevorzugt bedeutet es, dass die Formstoffmischung mittels Druckluft in ein entsprechendes Formwerkzeug eingebracht wird.

Aus dem Heißhärten der geformten Formstoffmischung (in Schritt (iii)) resultiert der Formkörper. Dieser besitzt aufgrund der Anwesenheit des Additivs (teilchenförmiges syntheti-sch es amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) eine erhöhte Feuchtebeständigkeit.

Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei zum Herstellen der Formstoffmi-schung eine Feststoffmischung oder Suspension erzeugt wird, unter Vermischen zumindest der festen Bestandteile

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenvertei- lung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels La- serstreuung,

wobei die erzeugte Feststoffmischung oder Suspension mit den weiteren Bestandteilen der Formstoffmischung vermischt wird.

Die Partikel der genannten festen Bestandteile unterscheiden sich vorzugsweise nicht nur durch die Teilchengrößenverteilung sondern in wenigstens einer weiteren chemischen

und/oder physikalischen Eigenschaft (insbesondere bevorzugt die chemische Zusammensetzung). Das Vorliegen einer oder mehrerer weiterer Komponenten ist dabei nicht ausgeschlossen und führt ebenso zu einer erfindungsgemäßen Feststoffmischung.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es, je nach den Erfordernissen des Einzel-falls häufig vorteilhaft, eine Feststoffmischung aus partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm (bestimmt mittels Laserstreuung) mit einem partikulären Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm (bestimmt mittels Laserstreuung) herzustellen.

Das Vermischen der so erzeugten Feststoffmischung mit den weiteren Bestandteilen der Formstoffmischung bedeutet, dass die beschriebene Feststoffmischung zumindest mit den Bestandteilen feuerfester Formgrundstoff (mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100), partikuläres amorphes Siliciumdioxid (mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung), sowie Wasserglas vermischt wird. Aus diesem Vermischen resultiert eine erfindungsgemäße Formstoffmisch ung.

Die Erfindung betrifft auch eine erfindungsgemäße Mischung zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorste-hend als bevorzugt bezeichnet), zumindest umfassend die festen Bestandteile

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestand- teil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

wobei die Mischung eine Feststoffmischung oder eine Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium ist, vorzugsweise eine Feststoffmischung.

Die erfindungsgemäße Mischung trägt bei Einsatz in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur erhöhten Feuchtebeständigkeit des heißgehärteten Formkörpers bei gleichzeitig vorteilhaft hohem relativem Formkörpergewicht (bei Kernen: Kerngewicht) bei.

Die erfindungsgemäße Mischung kann weitere partikuläre und/oder flüssige Stoffe umfas-sen. Die erfindungsgemäße Mischung liegt vorzugsweise als Suspension, also als heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Partikeln, oder als Feststoffmischung vor, das heißt ohne Anwesenheit flüssiger Substanzen.

Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), vorzugsweise eine Formstoffmischung, zumindest umfassend die Bestandteile

feuerfester Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenvertei- lung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

Wasserglas, sowie

als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung.

Aus einer solchen erfindungsgemäßen Mischung lassen sich durch Formen und anschließendes Heißhärten der geformten Mischung Formkörper hersteilen, die eine besonders hohe Feuchtebeständigkeit besitzen. Diese hohe Feuchtebeständigkeit kommt ohne die Anwesenheit typischerweise für diesen Zweck eingesetzter Additive/Inhaltsstoffe zustande. So ist beispielsweise bekannt, dass die Anwesenheit partikulärer oxidischer Borverbindungen oder von lithiumionenhaltigem Wasserglas die Feuchtebeständigkeit von Formkörpern erhöhen kann. Solche Substanzen müssen jedoch zusätzlich eingebracht werden und beeinträchtigen vielfach wesentliche Parameter der Formkörper und der in

ihnen geformten Gussteile wie beispielsweise Festigkeit, Kerngewicht und die (Oberflächen-) Güte des Gussteils. Die Anwesenheit solcher Substanzen ist also in vielen Fällen nicht erwünscht und in der erfindungsgemäßen Mischung auch nicht erforderlich, um eine hohe Feuchtebeständigkeit zu erhalten. Weitere Add itive/ln haltsstoffe aus der Gruppe der partikulären oxidischen Borverbindungen und/oder der Gruppe der lithiumhaltigen Wassergläser sind daher in erfindungsgemäßen Mischungen vorzugsweise nicht vorhanden.

Bevorzugt ist zudem eine Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), vorzugsweise eine Feststoffmischung, wobei in der Mischung

der Anteil an teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,015 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 0,02 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung

und/oder

der Anteil an partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,015 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 0,02 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mi- schung

und/oder

der Gesamtanteil an teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, und partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung

und/oder

der Gesamtanteil an amorphem Siliciumdioxid kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung.

Je nach den Erfordernissen des Einzelfalls kann es bevorzugt sein, die Anteile an amorphem Siliciumdioxid (insgesamt bzw. mit den vorstehend definierten Teilchengrößenver-teilungen) wie angegeben zu beschränken, um besonders günstige Eigenschaftskombinationen zu erhalten. Auch hier wird die Teilchengrößenverteilung bzw. der jeweilige Median der Teilchengrößenverteilung mittels Laserstreuung bestimmt wie in Beispiel 1 beschrieben.

Bevorzugt ist zudem eine Mischung, vorzugsweise eine Formstoffmischung (wie vorste-hend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), herstellbar durch ein Verfahren umfassend die folgenden Schritte:

(i) Bereitstellen oder Herstellen einer separaten Menge eines partikulären amorphen Siliciumdioxids mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(ü) Bereitstellen oder Herstellen einer Menge eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(iü) Vermischen der in den Schritten (i) und (ii) bereitgestellten oder hergestellten Mengen.

Eine solche bevorzugte erfindungsgemäße (Formstoff-) Mischung umfasst somit zwei Typen von partikulärem/teilchenförmigem amorphen Siliciumdioxid, die miteinander vermischt sind.

Bevorzugt ist eine Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei das Verhältnis

der Gesamtmasse von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

zu

der Gesamtmasse von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

im Bereich von 20:1 bis 1 :20 liegt, vorzugsweise im Bereich von 5:1 bis 1 :20, bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :20, besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :20, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :20.

In diesem bevorzugten Bereich wird die Feuchtestabilität in besonderem Maße erhöht, ohne spezifische Nachteile hinsichtlich des Kerngewichts. Außerhalb dieses Bereiches ist dieser Effekt weniger ausgeprägt.

Bevorzugt sind jeweils eine erfindungsgemäße Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) und eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Sili- ciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 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 ZrSiC

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

- Mischungen davon.

Die in den untenstehenden Aspekten 14, 15 und 16 dargelegten Ausgestaltungen sind hier ebenfalls bevorzugt.

Dass die Spezies aus partikulärem amorphen Siliciumdioxid ausgewählt bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind, bedeutet, dass beide Spezies aus unterschiedlichen Grup-pen oder aber jeweils aus derselben Gruppe stammen. Somit können beide Spezies von partikulärem amorphen Siliciumdioxid so ausgewählt werden, dass sie chemisch unterschiedlich sind und eine unterschiedliche Größenverteilung besitzen. Alternativ können beide Spezies so ausgewählt werden, dass sie bei identischer chemischer Zusammensetzung lediglich unterschiedliche Größenverteilungen besitzen.

Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verwendungen, erfindungsgemäßen Verfahren und erfindungsgemäßen Mischungen dargelegten Effekte und Vorteile werden hier in besonderem Maße erreicht.

Bevorzugt sind jeweils eine erfindungsgemäße Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), ein erfindungsgemäßes Verfah-ren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) und eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmi- gen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, wobei es vorzugsweise herstellbar ist durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenvertei- lung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels

Laserstreuung, ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid ist, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSi04.

Dies bedeutet, dass in einer erfindungsgemäßen Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), einem erfindungsgemäßen Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) oder einer erfindungsgemäßen Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) entweder beide angegebenen Spezies des amorphen Siliciumdioxids wie beschrieben ausgewählt werden oder dass nur eine Spezies wie beschrieben ausgewählt wird.

Die vorstehend im Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Verwendung, einem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer erfindungsgemäßen Mischung dargelegten Effekte und Vorteile werden hier in besonderem Maße erreicht.

Bevorzugt sind eine erfindungsgemäße Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) und eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei der Formstoffmischung oder Mischung ein oder mehr Bestandteile zugesetzt sind oder werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bariumsulfat, oxidische Borverbindungen, Graphit, Kohlenhydrate, Lithiumhaltige Verbin- düngen, Phosphorhaltige Verbindungen, Mikrohohlkugeln, Molybdänsulfid, plättchenförmiges Schmiermittel, Tenside, siliciumorganische Verbindungen, Aluminiumoxid und aluminiumoxidhaltige Verbindungen.

Die dem Fachmann bekannten Vorteile des Einsatzes einer oder mehrerer Bestandteile der genannten Gruppe lassen sich in einer erfindungsgemäßen Verwendung, einem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer erfindungsgemäßen Mischung mit einer erhöhten Feuchtebeständigkeit des aus der erfindungsgemäßen Verwendung, dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Mischung resultierenden oder herzustellenden Formkörpers kombinieren.

Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verwendungen, erfindungsgemäßen Verfahren oder erfindungsgemäßen Mischungen dargelegten Effekte und Vorteile werden hier in besonderem Maße erreicht.

Bevorzugt sind auch eine erfindungsgemäße Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), ein erfindungsgemäßes Verfah-ren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) und eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

puzzolanische Aktivität besitzt.

Wenn das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm bzw. das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm puzzolanische Aktivität besitzen, sind sie dazu befähigt, mit Calciumhydroxid in Gegenwart von Wasser zu reagieren.

Bevorzugt besitzen sowohl das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm und das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm puzzolanische Aktivität.

Bevorzugt sind eine erfindungsgemäße Verwendung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), ein erfindungsgemäßes Verfahren (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) und eine erfindungsgemäße Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), wobei die Aktivität von Ra226 in der Formstoffmischung bzw. Mischung höchstens 1 Bq/g beträgt.

Die Verwendung von (Formstoff-) Mischungen mit höherer Aktivität wird zunehmend als inakzeptabel empfunden.

Die Messung der Aktivität erfolgt vorzugsweise mittels Gammaspektrometrie nach ISO 19581 :2017.

Bevorzugt ist auch ein Kit zur Herstellung einer Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet), zumindest umfassend

als oder in einem ersten Bestandteil des Kits eine Menge von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laser- Streuung,

als oder in einem zweiten Bestandteil des Kits eine Menge von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

wobei der erste und der zweite Bestandteil des Kits räumlich separat voneinander angeordnet sind.

Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Kit zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Mischung nach einem der untenstehenden Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16, 19, 22 oder 28 oder zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der untenstehenden Aspekte 2, 3, 15, 18, 21 oder 24 eingesetzt.

Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verwendungen, erfindungsgemäßen Verfahren oder erfindungsgemäßen Mischungen dargelegten Effekte und Vorteile werden auch hier erreicht.

Bevorzugt ist die Verwendung einer Mischung (wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise wie vorstehend als bevorzugt bezeichnet) bei der Herstellung von Gießformen oder Kernen für die Metallverarbeitung. Derart hergestellte Kerne werden dann vorzugsweise in Außenteilen von Formen eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus metallischen Dauerformen (z.B. Kokillen und Druckgießformen) und verlorene Formen (z.B. Sandformen).

Die vorstehend im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Verwendungen und erfindungsgemäßen Mischungen dargelegten Effekte und Vorteile werden auch hier erreicht.

Nachfolgend sind bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung angegeben.

1 . Verwendung eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Additiv für eine Formstoffmischung, die zumindest umfasst:

- einen feuerfesten Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im

Bereich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

- Wasserglas,

zur Erhöhung der Feuchtebeständigkeit eines durch Heißhärtung der Formstoffmischung herstellbaren Formkörpers.

2. Verfahren zur Herstellung eines heißgehärteten Formkörpers mit erhöhter Feuchtebeständigkeit, mit folgenden Schritten:

(i) Herstellen einer Formstoffmischung unter miteinander Vermischen zumindest der Bestandteile

- feuerfester Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

- Wasserglas

(ii) Formen der Formstoffmischung,

(iii) Heißhärten der geformten Formstoffmisch u ng , so dass der Formkörper resultiert.

wobei

die Bestandteile der Formstoffmischung zudem mit einem partikulären Material als

Additiv vermischt werden, welches als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm umfasst, bestimmt mittels Laserstreuung.

3. Verfahren nach Aspekt 2, wobei zum Herstellen der Formstoffmischung eine Feststoffmischung erzeugt wird, unter Vermischen zumindest der festen Bestandteile

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels La- serstreuung,

wobei die erzeugte Feststoffmischung mit den weiteren Bestandteilen der Formstoffmischung vermischt wird.

4. Mischung zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Aspekte 2 bis 3, zumindest umfassend die festen Bestandteile

- partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, sowie

als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges syn- thetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

wobei die Mischung eine Feststoffmischung oder eine Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium ist, vorzugsweise eine Feststoffmischung.

5. Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach Aspekt 4 mit folgenden Schritten:

(i) Herstellen oder Bereitstellen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Reinsubstanz oder als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Sus- pension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

separat dazu

(ii) Herstellen oder Bereitstellen von partikulärem Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Reinsubstanz oder als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium

und dann

(iii) Vermischen der in den Schritten (i) bis (ii) hergestellten oder bereitge- stellten Substanzen (unabhängig voneinander jeweils Reinsubstanzen,

Feststoffmischungen oder Suspensionen).

6. Mischung nach Aspekt 4, vorzugsweise Formstoffmischung zur Herstellung eines Formkörpers, zumindest umfassend die Bestandteile

feuerfester Formgrundstoff mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Be- reich von 30 bis 100,

partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenvertei- lung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

Wasserglas, sowie

- als Additiv ein partikuläres Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung.

7. Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach Aspekt 6 mit folgenden Schritten:

(i) Herstellen oder (vorzugsweise) Bereitstellen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Reinsubstanz oder als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(ii) Herstellen oder (vorzugsweise) Bereitstellen von partikulärem Material umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Reinsubstanz oder als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(iii) Herstellen oder (vorzugsweise) Bereitstellen eines feuerfesten Formgrundstoffs mit einer AFS-Kornfeinheitsnummer im Bereich von 30 bis 100,

(iv) Herstellen oder (vorzugsweise) Bereitstellen von Wasserglas,

(v) Vermischen der in den Schritten (i) bis (iv) hergestellten oder bereitgestellten Substanzen (vorzugsweise werden die in den Schritten (i) und (ii) hergestellten oder bereitgestellten Substanzen zunächst miteinander vermischt und erst dann wird die resultierende Vormischung mit den weiteren Substanzen vermischt).

8. Mischung, vorzugsweise Formstoffmischung, nach Aspekt 6, wobei in der Mischung

der Anteil an teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,015 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 0,02 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung

und/oder

der Anteil an partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreu- ung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,015 Gew.-%, besonders bevorzugt größer als 0,02 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung

und/oder

der Gesamtanteil an teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, und partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung

und/oder

der Gesamtanteil an amorphem Siliciumdioxid kleiner ist als 2 Gew.-% und vorzugsweise größer ist als 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung.

Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach Aspekt 8 mit folgenden Schritten:

(i) Herstellen oder Bereitstellen von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Bestandteil einer Feststoffmi- schung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(ii) Herstellen oder Bereitstellen von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(iü) Herstellen oder Bereitstellen weiterer flüssiger oder partikulärer Stoffe oder Stoffgemische,

(iv) Vermischen der in den Schritten (i) bis (iii) hergestellten oder bereitgestellten Bestandteile in den entsprechenden Mengen (vergleiche hierzu Aspekt

6).

Mischung, vorzugsweise Formstoffmischung, nach einem der vorangehenden As-pekte 4, 6 oder 8, herstellbar durch ein Verfahren umfassend die folgenden Schritte:

(i) Bereitstellen oder Herstellen einer separaten Menge eines partikulären amorphen Siliciumdioxids mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(ii) Bereitstellen oder Herstellen einer Menge eines partikulären Materials umfas- send als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(iii) Vermischen der in den Schritten (i) und (ii) bereitgestellten oder hergestellten Mengen, vorzugsweise herstellbar durch ein Verfahren gemäß einem der Aspekte 5, 7 und 9.

Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach einem der Aspekte 4, 6, 8 oder 10 mit folgenden Schritten:

(i) Bereitstellen oder Herstellen einer separaten Menge eines partikulären amorphen Siliciumdioxids mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(ii) Bereitstellen oder Herstellen einer Menge eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchen- größenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

(iii) Vermischen der in den Schritten (i) und (ii) bereitgestellten oder hergestellten Mengen.

Mischung nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 6, 8 oder 10,

wobei das Verhältnis

der Gesamtmasse von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, be- stimmt mittels Laserstreuung,

ZU

der Gesamtmasse von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

im Bereich von 20:1 bis 1 :20, vorzugsweise im Bereich von 5:1 bis 1 :20, bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :20, besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :20, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :20 liegt.

Verfahren zur Herstellung einer Mischung nach einem der Aspekte 4, 6, 8, oder 10 mit folgenden Schritten:

(i) Bereitstellen oder Herstellen einer Menge eines partikulären Materials umfassend als einzigen Bestandteil oder als einen von mehreren Bestandteilen ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(ii) Bereitstellen oder Herstellen einer separaten Menge eines partikulären amorphen Siliciumdioxids mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laser- Streuung, als Bestandteil einer Feststoffmischung oder als Bestandteil einer Suspension fester Bestandteile in einem flüssigen Trägermedium,

(iii) Vermischen von Mengen der in den Schritten (i) bis (ii) hergestellten oder bereitgestellten Substanzen, wobei die Mengen der Substanzen so gewählt werden, dass in der resultierenden Mischung

der Gesamtmasse von partikulärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

zu

der Gesamtmasse von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit ei- nem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

im Bereich von 20:1 bis 1 :20 liegt, vorzugsweise im Bereich von 5:1 bis 1 :20, bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :20, besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :20, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :20.

Verwendung nach Aspekt 1 , wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise hergestellt durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen (es fällt dort üblicherweise als Nebenprodukt an);

- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als

Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise hergestellt ist durch thermische Zersetzung von ZrSiC

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid hergestellt durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhal- tigen Gases;

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid hergestellt durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze

und

Mischungen davon.

15. Verfahren nach einem der Aspekte 2 bis 3, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, vorzugsweise hergestellt durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise hergestellt ist durch thermische Zersetzung von ZrSiC

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid hergestellt durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;

- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid hergestellt durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze

und

Mischungen davon.

Mischung nach einem der Aspekte 4, 6, 8, 10 oder 12, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

ausgewählt ist bzw. unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid, welches Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 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 ZrSi04

teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Oxidation von metallischem Silicium mittels eines sauerstoffhaltigen Gases;

- teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid herstellbar durch Quenchen einer Siliciumdioxid-Schmelze

Mischungen davon.

Verwendung nach einem der Aspekte 1 oder 14, wobei

- das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, Siliciumdioxid in einem Anteil von zumindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestand- teil zumindest Kohlenstoff enthält, wobei es vorzugsweise hergestellt ist durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid ist, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise hergestellt ist durch thermische Zersetzung von ZrSiQ4.

Verfahren nach einem der Aspekte 2, 3 oder 15, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, Siliciumdioxid in einem Anteil von zu- mindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, wobei es vorzugsweise hergestellt ist durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;

und/oder

- das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid ist, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise hergestellt ist durch thermische Zersetzung von ZrSi04.

Mischung nach einem der Aspekte 4, 6, 8, 10, 12 oder 16, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, Siliciumdioxid in einem Anteil von zu- mindest 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxids, sowie als Nebenbestandteil zumindest Kohlenstoff enthält, wobei es vorzugsweise herstellbar ist durch Reduktion von Quarz im Lichtbogenofen;

und/oder

- das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ein teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid ist, welches als Nebenbestandteil oxidisches Zirconium umfasst und vorzugsweise herstellbar ist durch thermische Zersetzung von ZrSiQ4.

Verwendung nach einem der Aspekte 1 , 14 oder 17, wobei der Formstoffmischung ein oder mehr Bestandteile zugesetzt sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bariumsulfat, oxidische Borverbindungen, Graphit, Kohlenhydrate, Lithiumhaltige Verbindungen, Phosphorhaltige Verbindungen, Mikrohohlkugeln, Molybdänsul-fid, plättchenförmiges Schmiermittel, Tenside, siliciumorganische Verbindungen,

Aluminiumoxid und aluminiumoxidhaltige Verbindungen.

Verfahren nach einem der Aspekte 2, 3, 15 oder 18, wobei der Formstoffmischung ein oder mehr Bestandteile zugesetzt werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bariumsulfat, oxidische Borverbindungen, Graphit, Kohlenhydrate, Lithi-umhaltige Verbindungen, Phosphorhaltige Verbindungen, Mikrohohlkugeln, Molybdänsulfid, plättchenförmiges Schmiermittel Tenside, siliciumorganische Verbindungen, Aluminiumoxid und aluminiumoxidhaltige Verbindungen.

Mischung nach einem der Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16 oder 19, wobei der Mischung ein oder mehr Bestandteile zugesetzt sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Bariumsulfat, oxidische Borverbindungen, Graphit, Kohlenhydrate, Lithiumhaltige Verbindungen, Phosphorhaltige Verbindungen, Mikrohohlkugeln, Molybdänsulfid, plättchenförmiges Schmiermittel, Tenside, siliciumorganische Verbindungen, Aluminiumoxid und aluminiumoxidhaltige Verbindungen.

Verwendung nach einem der Aspekte 1 , 14, 17 oder 20, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

puzzolanische Aktivität besitzt.

Verfahren nach einem der Aspekte 2, 3, 15, 18 oder 21 wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teil- chengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

puzzolanische Aktivität besitzt.

25. Mischung nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16, 19, oder 22, wobei

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und/oder

das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

puzzolanische Aktivität besitzt.

26. Verwendung nach einem der Aspekte 1 , 14, 17, 20, oder 23, wobei die Aktivität von Ra226 in der Formstoffmischung höchstens 1 Bq/g beträgt.

27. Verfahren nach einem der Aspekte 2, 3, 15, 18, 21 wobei die Aktivität von Ra226 in der Formstoffmischung höchstens 1 Bq/g beträgt.

28. Mischung nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16, 19 oder 22, wobei die Aktivität von Ra226 in der Mischung höchstens 1 Bq/g beträgt.

29. Kit zur Herstellung einer Mischung nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16, 19, 22 oder 28 oder zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Aspekte 2, 3, 15, 18, 21 oder 24, zumindest umfassend

als oder in einem ersten Bestandteil des Kits eine Menge von partiku- lärem amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

als oder in einem zweiten Bestandteil des Kits eine Menge von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid mit einer Teilchen- größenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

wobei der erste und der zweite Bestandteil des Kits räumlich separat voneinander angeordnet sind.

30. Verwendung einer Mischung nach einem der vorangehenden Aspekte 4, 6, 8, 10, 12, 16, 19, 22 oder 29 bei der Herstellung von Gießformen oder Kernen für die Metallverarbeitung, wobei hergestellte Kerne vorzugsweise in Außenteile von Formen eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus metallischen Dauerformen (z.B. Kokillen und Druckgießformen) und verlorene Formen (z.B. Sandformen).

Bevorzugt sind erfindungsgemäße Verwendungen, Mischungen und Verfahren, in denen

das teilchenförmige synthetische amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung,

und

- das partikuläre amorphe Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung

eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung besitzen.

Abbildungen:

Fig. 1 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (vergl. Beispiel 3) und Ergebnisse der Bestimmung der Fe u chte bestä n d ig ke it von Prüfriegeln (vergleiche Beispiel 4).

Die mit X bezeichnete Achse gibt den Anteil von RW-Füller gesiebt an der Gesamtmenge aus RW-Füller gesiebt und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung in Prozent an. Die mit Y bezeichnete Achse gibt das gemäß Beispiel 3 bestimmte Kerngewicht in Gramm an. Die mit Z bezeichnete Achse gibt die gemäß Beispiel 4 bestimmte Feuchtebeständigkeit in Prozent an.

Die gefüllten Kreise stehen für experimentell ermittelte Messwerte des Kerngewichts von Prüfriegeln (gemäß Beispiel 3). Die Strichpunktlinie verdeutlicht schematisch den Verlauf der Messpunkte. Die Strichlinie verdeutlicht den vom Fachmann erwarteten linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil von RW-Füller gesiebt an der Gesamtmenge aus RW-Füller gesiebt und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung und dem Kerngewicht (Li-nearkombination auf Basis der Werte für die reinen Materialien).

Die Kreuze stehen für experimentell ermittelte Messwerte der Feuchtebeständigkeit von Prüfriegeln (gemäß Beispiel 4). Die Volllinie verdeutlicht schematisch den Verlauf der Messpunkte. Die Punktlinie verdeutlicht den vom Fachmann erwarteten linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil von RW-Füllergesiebt an der Gesamtmenge aus RW-Füller gesiebt und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung und der Feuchtebeständigkeit (Linearkombination auf Basis der Werte für die reinen Materialien).

Fig. 2 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 1 .1 , 1.2 und 1 .3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6) und Ergebnisse der Bestimmung der Restfestigkeit nach 3 Stunden von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 1.1 , 1.2 und 1.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6).

Die mit X bezeichnete Achse gibt hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 den Anteil von RW-Füller Q1 Plus an der Gesamtmasse aus Eikern Microsilica® 971 und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung in Prozent an. Die mit Y bezeichnete Achse gibt hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 das gemäß Punkt 6.5 des Beispiels 6 bestimmte Kerngewicht in g an. Die mit Z bezeichnete Achse gibt hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 die gemäß Punkt 6.7 des Beispiels 6 bestimmte Restfestigkeit nach 3 Stunden in Prozent an.

Die gefüllten Kreise stehen hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 für experimentell ermittelte Messwerte des Kerngewichts von Prüfriegeln (gemäß Beispiel 6). Die Strichlinie verdeutlicht hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 den vom Fachmann erwarteten linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil von RW-Füller Q1 Plus an der Gesamtmasse aus Eikern Microsilica® 971 und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung und dem Kerngewicht (Linearkombination auf Basis der Werte für die reinen Materialien).

Die Kreuze stehen hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 für experimentell ermittelte Werte der Restfestigkeit nach 3 Stunden (gemäß Beispiel 6). Die Punktlinie verdeutlicht hier sowie in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 den vom Fachmann erwarteten linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil von RW-Füller Q1 Plus an der Gesamtmasse aus Eikern Microsilica® 971 und RW-Füller Q1 Plus in der Formstoffmischung und der Feuchtebeständigkeit (Linearkombination auf Basis der Werte für die reinen Materialien).

Fig. 3 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 2.1 , 2.2 und 2.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6) und Ergebnisse der Bestimmung der Restfestigkeit nach 3 Stunden von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 2.1 , 2.2 und

2.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6).

Fig. 4 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 3.1 , 3.2 und 3.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6) und Ergebnisse der Bestimmung der Restfestigkeit nach 3 Stunden von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 3.1 , 3.2 und 3.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6).

Fig. 5 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 4.1 , 4.2 und 4.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6) und Ergebnisse der Bestimmung der Restfestigkeit nach 3 Stunden von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 4.1 , 4.2 und

4.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6).

Fig. 6 zeigt Ergebnisse der Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (hergestellt aus Mischungen 5.1 , 5.2 und 5.3, vgl. Tabelle 5, Beispiel 6)

Die mit X bezeichnete Achse gibt den Anteil von RW-Füller gesiebt an der Gesamtmasse aus Eikern Microsilica® 971 und RW-Füller gesiebt in der Formstoffmischung in Prozent an. Die mit Y bezeichnete Achse gibt das gemäß Punkt 6.5 des Beispiels 6 bestimmte Kemgewicht in g an.

Die gefüllten Kreise stehen für experimentell ermittelte Messwerte des Kerngewichts von Prüfriegeln (gemäß Beispiel 6). Die Strichlinie verdeutlicht den vom Fachmann erwarteten linearen Zusammenhang zwischen dem Anteil von RW-Füller gesiebt an der Gesamtmasse aus Eikern Microsilica® 971 und RW-Füller gesiebt in der Formstoffmischung und dem Kerngewicht (Linearkombination auf Basis der Werte für die reinen Materialien).

Beispiel 1 - Bestimmung der Teilchenqrößenverteilunq mitels Laserstreuunq

Die Auswahl der Substanzen in diesem Beispiel ist lediglich exemplarisch und auch Teilchengrößenverteilungen bzw. Medianwerte anderer erfindungsgemäß einzusetzender teilchenförmiger (partikulärer) Siliciumdioxid-Spezies können gemäß der Vorgehensweise in diesem Beispiel mittels Laserstreuung bestimmt werden.

1.1 Probenaufbereitung:

Beispielhaft wurden Teilchengrößenverteilungen kommerziell erhältlicher (Fa. RW Silicium GmbH) und teilchenförmig in Pulverform vorliegender Silica Fume Partikel (CAS Nummer: 69012-64-2) aus der Si-Herstellung„RW-Füller gesiebt“ und aus der ZrC Herstellung „RW-Füller Q1 Plus“ experimentell mittels Laserstreuung bestimmt.

Es wurde jeweils etwa 1 Teelöffel des teilchenförmigen 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 der 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 aus der Si-Herstellung„RW-Füller gesiebt“ und aus der Zr02-Herstellung„RW-Füller Q1 Plus“ wurden optimale Beschallungszeiten von 300 Sekunden (für RW-Füller gesiebt) bezie-hungsweise 240 Sekunden (für RW-Füller Q1 Plus) gewählt, die wie unter Punkt 1.3 des Beispiels 1 beschrieben vorab ermittelt wurden.

1.2 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 Rührge-schwindigkeit auf 8, die Datenaufnahme der Probe auf 30000, der Konvergenzfaktor auf 15, die Ad der Verteilung auf Volumen und der Brechungsindex (R) auf 1 .50-0,01 i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) und der Brechungsindex (B) auf 1.50-0,01 i (1.33 für Dispergiermedium VE-Wasser) eingestellt. Die Laserstreuungs-Messungen wurden bei Raumtemperatur (20°C bis 25°C) durchgefühd.

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 gestar-tet. Die Auswertung der Messungen erfolgte automatisiert auf Basis der angegebenen Parameter.

Fürdie untersuchten Silica Fume Partikel aus derSi-Herstellung (RW-Füller gesiebt) wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,23 Mikrometer ermittelt.

Für die untersuchten Silica Fume Partikel aus der ZrC Herstellung (RW-Füller Q1 Plus) wurde eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,84 Mikrometer ermittelt.

1.3 Ermittlung der optimalen Beschallungszeit:

Die von der Probenart abhängige optimale Dauerder Ultraschall- Beschallung wurde ermit-telt, indem für jede Spezies teilchenförmigen Siliciumdioxids eine Messreihe mit unterschiedlichen Beschallungszeiten durchgeführt wurde. Dabei wurde 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 Lase rstreuung (LA-960) bestimmt, wie unter Punkt 1.2 des Beispiels 1 beschreiben. Mit zu-nehmender Beschallungsdauer sank dabei zunächst der ermittelte Medianwert der Teilchengrößenverteilung bis er schließlich bei längeren Beschallungszeiten wieder anstieg. Für die unter Punkt 1.1 des Beispiels 1 beschriebenen Ultraschall-Beschallungen wurde die Beschallungszeit gewählt, bei der in diesen Messreihen für die jeweilige Partikelspezies der geringste Medianwert der Teilchengrößenverteilung bestimmt wurde; diese Beschal-lungszeit ist die„optimale“ Beschallungszeit.

Beispiel 2 - Herstellung von Prüfrieqeln

Dieses Beispiel beschreibt exemplarisch die Herstellung von Prüfriegeln (Formkörpern); die Abmessung der Prüfriegel ist lediglich exemplarisch, auch die Auswahl der eingesetzten Stoffe ist lediglich beispielhaft für weitere erfindungsgemäß einzusetzende Stoffe.

2.1 Herstellung von Formstoffmischungen

Für die Zwecke dieses Beispiels wurden zunächst RW-Füller (mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,23 Mikrometer, bestimmt mittels Laserstreuung; exemplarisch für ein erfindungsgemäß zu verwendendes teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößen-Verteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 Mikrometer, bestimmt mittels Lase rstreuung) und Q 1 Plus (mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,84 Mikrometer, bestimmt mittels Laserstreuung; exemplarisch für en partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 Mikrometer, bestimmt mittels Lase rstreuung) trocken miteinander vermischt; die Zugabemengen ergeben sich aus Tabelle 1. Die resultierende pulverförmige Mischung aus RW-Füller gesiebt und RW-Füller Q1 Plus wurde per Hand mit H31 Sand (Quarzsand; Fa. Quarzwerke GmbH, AFS-Komfeinheitsnummer 46) vermischt.

Dann wurde ein wasserglasbasierter, flüssiger Binder mit einem Feststoffgehalt von ca. 36,2 Gew.-%, einem molaren Modul von ca. 2,1 , einem Na2Ü zu K2O Verhältnis (molar) von ca. 7,7 und enthaltend 2,0 Gew.- % HOESCH EHS 40 (Fa. Hoesch; Ethylhexylsulfat, Aktivgehalt ca. 40,0 bis 44,0 %; CAS-Nr 126-92-1) 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.

Beispielhaft wurden nicht erfindungsgemäße und erfindungsgemäße Mischungen mit den in Tabelle 1 angegebenen Gewichtsanteilen der eingesetzten Komponenten hergestellt.

Tabelle 1

Anteil von RW-Füller

Zugabe

gesiebt an der Gesamt¬

Zugabe Zugabe Zugabe RW- menge aus RW-Füller

Mischung Sand Binder RW-Füller ge- Füller Q1

gesiebt und RW-Füller Nr. (Gewicht(Gewichtsiebt Plus

Q1 Plus in der Formsteile) steile) (Gewichtsteile) (Gewichtstoffmischung steile)

(Prozent)

1 100 2,2 0,80 0,00 100

2 100 2,2 0,76 0,04 95

3 100 2,2 0,72 0,08 90

4 100 2,2 0,64 0,16 80

5 100 2,2 0,60 0,20 75

6 100 2,2 0,48 0,32 60

7 100 2,2 0,40 0,40 50

8 100 2,2 0,32 0,48 40

9 100 2,2 0,20 0,60 25

10 100 2,2 0,16 0,64 20

1 1 100 2,2 0,08 0,72 10

12 100 2,2 0,04 0,76 5

13 100 2,2 0,00 0,80 0

2.2 Herstellung von Prüfriegeln

Nach Punkt 2.1 des Beispiels 2 hergestellte Formstoffmischungen wurden zu Prüfriegeln mit den Maßen 22,4 mm x 22,4 mm x 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 180°C eingebracht. Anschließend wurden die Prüfriegel für 30 Sekunden bei 180°C heißgehärtet und dabei zusätzlich mit er-wärmte r Raumluft bei einem Begasungsdruck von 2 bar und einer Begasungs- und Begasungsschlauchtemperatur von 180 °C begast. Danach wurde das Formwerkzeug geöffnet, die gehärteten Prüfriegel entnommen und zum Abkühlen gelagert.

Beispiel 3- Bestimmung des Kernqewichts

Dieses Beispiel beschreibt lediglich exemplarisch die Bestimmung des Kerngewichts von Prüfriegeln (Formkörper).

Nach Beispiel 2 hergestellte Prüfriegel mit Mischungsnummern 1 , 2, 3, 5, 7, 9, 11 , 12, 13 wurden nach einer Abkühlzeit von etwa einer Stunde auf einer Laborwaage gewogen. Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt, wobei die jeweilige Angabe zum Kerngewicht einem Mittelwert aus 9 Einzelmessungen entspricht. Die Mischungsnummer in Tabelle 2 entspricht dabei der Mischungsnummer in Tabelle 1 , so dass insoweit eine gleiche Mischungsnummer eine gleiche Zusammensetzung der Formstoffmischung bedeutet.

Tabelle 2

Kerngewicht

Mischung Nr.

(Gramm)

1 148,3

2 149.2

3 149.8

5 151.8

7 154,0

9 155.9

1 1 156,6

12 157,0

13 157.3

Beispiel 4 - Bestimmung der Feuchtebeständiqkeit

Dieses Beispiel beschreibt lediglich exemplarisch die Bestimmung der Feuchtebeständigkeit (Feuchtestabilität) von Prüfriegeln (Formkörper).

4.1 Bestimmung der Stundenfestigkeit

Nach Beispiel 2 hergestellte Prüfriegel (Mischungsnummern: 1 , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 13) wurden nach einer Abkühlzeit von einer Stunde in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüf-gerät, 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) gibt die Stundenfestigkeit an.

4.2 Bestimmung der absoluten Restfestigkeit nach 22h im Klimaschrank

Nach Beispiel 2 hergestellte Prüfriegel (Mischungsnummern gemäß Beispiel 4.1 ) wurden nach einer Abkühlzeit von einer Stunde für 22 Stunden bei kontrollierten Bedingungen von 30 °C und 75% relativer Luftfeuchtigkeit in einem Klimaschrank (VC 0034, Fa. Vötsch) gelagert.

Danach wurde die absolute Restfestigkeit bestimmt, indem die jeweiligen Prüfriegel in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege- Vorrichtung (Fa. Morek Multiserw), eingelegt wurden und die Kraft gemessen wurde, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Der abgelesene Wert (in N/cm2) gibt die absolute Restfestigkeit an. Für Kerne die vor Ablauf der 22 h bereits gebrochen waren wurde eine absolute Restfes-tigkeit von 0 N/cm2 angenommen.

4.3 Bestimmung der Fe u chte bestä n d ig ke it

Für die Bestimmung der Feuchtebeständigkeit wurde pro Mischungsnummer ein Mittelwert aus insgesamt 6 Messungen der absoluten Restfestigkeit (Beispiel 4.2) gebildet und durch den Mittelwert aus 3 Messungen der Stundenfestigkeit (Beispiel 4.1) geteilt. Der so erhal-tene Wert wurde mit 100 % multipliziert, das Resultat ist die Feuchtebeständigkeit. Auf diese Weise ermittelte Werte der Feuchtebeständigkeit sind in Tabelle 3 angegeben. Die Mischungsnummer in Tabelle 3 entspricht dabei der Mischungsnummer in Tabelle 1 , so dass eine gleiche Mischungsnummer eine gleiche Zusammensetzung der Formstoffmischung bedeutet.

Tabelle 3

Feuchtebeständigkeit

Mischung Nr.

(Prozent)

1 42

3 41

4 37

5 42

6 40

7 36

8 36

9 29

10 29

1 1 24

13 4

Beispiel 5 - Synergistischer Effekt

Nachfolgend sind die Ergebnisse aus Beispiel 3, Tabelle 2 und Beispiel 4, Tabelle 3, in einer Übersichtstabelle 4 zusammengefasst. Zur Übersichtstabelle 4 gehört ein aus der Tabelle heraus erstelltes Diagramm gemäß Fig. 1 .

Tabelle 4

Anteil von RW- Füller gesiebt

an der Gesamtmenge aus RW- Mischung Füller gesiebt Kerngewicht Fe u chte bestä n d ig ke it

Nr. und RW-Füller (Gramm) (Prozent)

Q1 Plus in der

Formstoffmischung

(Prozent)

1 TÖO 148,3 42

2 95 149.2

3 90 149.8 41

4 80 37

5 75 151 .8 42

6 60 40

7 50 154,0 36

8 40 36

9 25 155.9 29

10 20 29

1 1 10 156,6 24

12 5 157,0

13 0 157.3 4

Aus Übersichtstabelle 4 und der dazugehörigen Fig. 1 ergibt sich, dass generell bei einem Verhältnis der Gesamtmasse von partikulärem amorphem Siliziumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, nämlich dem Material RW-Füller Q1 Plus (Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,84 pm) zu der Gesamtmasse von teilchenförmigem synthetischen amorphem Siliziumdioxid in einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, nämlich RW-Füller gesiebt (Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,23 pm) Werte im Bereich von 20:1 bis 1 :20

vorteilhaft sind, da in diesem Bereich ein signifikanter doppelt-synergistischer Effekt vorliegt, der sich in einer unerwartet hohen (synergistisch erhöhten) Feuchtebeständigkeit und gleichzeitig einem unerwartet hohen (synergistisch erhöhten) relativen Formkörpergewicht (hier: Kerngewicht) manifestiert (die jeweiligen Messwerte liegen jeweils höher als die er-warteten Werte). Vorzugsweise liegen die Werte im Bereich von 5:1 bis 1 :20, bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :20, besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :20, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5:1 bis 1 :20. Ein Anteil von zumindest 40 Gew.-% des teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliziumdioxids mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, (im Beispiel ist dies der RW-Füller gesiebt mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,23 pm), bezogen auf die Gesamtmasse beider eingesetzten Typen ist daher besonders bevorzugt.

Entsprechende Produkte gewährleisten somit einerseits eine hohe Lagerstabilität (insbesondere Stabilität gegen die Einwirkung von Feuchte) und andererseits eine hohe Verdich-tung der geformten Formstoffmischung, die zu einer qualitativ hochwertigen und wenig Fehlstellen enthaltenden Oberfläche des daraus erhaltenen heißgehärteten Formkörper führt, die wiederum zu einer qualitativ hochwertigen und wenig Fehlstellen enthaltenden Oberfläche von auf erfindungsgemäße Weise hergestellten metallischen Gussstücken führt, die beim Abguss mit dem heißgehärteten Formkörper in Kontakt gelangt ist.

Beispiel 6 - Vergleichende Untersuchungen:

6.1 Allgemeine Hinweise zum Verständnis der Untersuchungen:

Dieses Beispiel betrifft vergleichende Untersuchungen an insgesamt 15 unterschiedlichen Formstoffmischungen, die in Tabelle 5 angegeben sind. Insbesondere wurden erfindungs-gemäße Experimente mit nicht-erfindungsgemäßen Experimenten, die in Anlehnung an W02009/056320 A1 durchgeführt wurden, verglichen.

Erfindungsgemäß sind Untersuchungen mit den Formstoffmischungen 1 .3, 2.3, 3.3 und 4.3 gemäß Tabelle 5. Sämtliche anderen Formstoffmischungen sind nicht erfindungsgemäß.

In sämtlichen untersuchten Formstoffmischungen wurde der gleiche Quarzsand und das gleiche Alkaliwasserglas in jeweils gleichen Mengen eingesetzt, vgl. Tabelle 5 und die in der zugehörigen Fußnote 1 angegebenen Details der Zusammensetzung des Alkaliwasserglases.

Als teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, wurde in den insgesamt 10 Formstoffmischungen 1.1 , 1.3, 2.1 , 2.3, 3.1 , 3.3, 4.1 , 4.3, 5.1 und 5.3 Eikern Microsilica® 971 U eingesetzt. Wie in Fußnote 5 zu Tabelle 5 angegeben, betrug der Median der Teilchengrößenverteilung (auf die zweite Nachkommastelle gerundet) 0,20 pm, gemäß der Bestimmungsmethode aus Beispiel 1. Als optimale Beschallungszeit (vgl. Punkt 1 .3 in Beispiel 1) wurden 1020 Sekunden ermittelt.

In den insgesamt acht Formstoffmischungen 1.2, 1.3, 2.2, 2.3, 3.2, 3.3, 4.2 und 4.3 wurde als partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ein RW-Füller Q1 Plus eingesetzt; gemäß Beispiel 1.2 besaß dieses Material eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerundeten Median von 0,84 Mikrometer.

In den zwei Formstoffmischungen 5.2 und 5.3 (in Formstoffmischung 5.3 neben Eikern Microsilica® 971 U) wurde als teilchenförmiges synthetisches amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung, ein RW-Füller gesiebt eingesetzt; gemäß Beispiel 1.2 besaß dieses Material eine Teilchengrößenverteilung mit einem auf die zweite Nachkommastelle gerun-deten Median von 0,23 Mikrometer.

In den Formstoffmischungen 1 .1 bis 1 .3 wurde kein Tensid eingesetzt; in den weiteren Formstoffmischungen wurden insgesamt drei unterschiedliche Tenside eingesetzt, in immer gleichen Mengen. Zu stofflichen Details der Tenside sei auf die Fußnoten 2, 3 und 4 der Tabelle 5 verwiesen.

Untersuchungen wurden durchgeführt an 5 Gruppen von Formstoffmischungen (1 .1 bis 1 .3, 2.1 bis 2.3, 3.1 bis 3.3, 4.1 bis 4.3 und 5.1 bis 5.3):

Jeweils die erste der Untersuchungen in jeder Gruppe (Formstoffmischungen 1 .1 , 2.1 , 3.1 , 4.1 , 5.1) betrifft eine Formstoffmischung mit lediglich Eikern Microsilica ® 971 U als einzigem teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxid.

- Jeweils die zweite der Untersuchungen in jeder Gruppe betrifft eine Formstoffmischung ohne Eikern Microsilica ® 971 U, aber mit entweder RW-Füller Q1 Plus (Formstoffmischungen 1 .2, 2.2, 3.2, 4.2) oder RW-Füller gesiebt (Formstoffmischung 5.2) als einzigem teilchenförmigen synthetischen amorphen Siliciumdioxid.

Jeweils die dritte der Untersuchungen in jeder Gruppe betrifft eine Formstoffmi- schung mit Eikern Microsilica ® 971 U sowie zusätzlich entweder RW-Füller Q1 Plus

(Formstoffmischungen 1 .3, 2.3, 3.3, 4.3) oder RW-Füller gesiebt (Formstoffmischung 5.3):

In Formstoffmischungen 1 .3, 2.3, 3.3, 4.3 wurden jeweils zwei Spezies von teilchenförmigem synthetischen amorphen Siliciumdioxid eingesetzt, von denen eine Spezies (Eikern Microsilica ® 971 U) eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm bestimmt mittels Laserstreuung besaß und die andere Spezies (RW-Füller Q1 Plus) eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung.

In Formstoffmischung 5.3 wurden zwei Spezies von teilchenförmigem synthetischen amor-phen Siliciumdioxid eingesetzt, die jeweils eine Teilchengrößenverteilung mit einem Median im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm bestimmt mittels Laserstreuung besitzen.

6.2 Herstellung der Formstoffmischungen:

Zur Herstellung der in Tabelle 5 definierten Formstoffmischungen wurde der Quarzsand H32 vorgelegt, das Alkaliwasserglas und ggf. das Tensid (oberflächenaktiver Stoff) zugegeben. Die Mischung wurde 1 Minute lang in einem Bullmischer (Typ RN 10/20, Firma Morek Multiserw) bei 200 Umdrehungen pro Minute gerührt. Danach wurde das partikuläre amorphe Siliciumdioxid zugegeben und die resultierende Mischung anschließend für eine weitere Minute im Bullmischer gerührt.

Tabelle 5


1 Alkaliwasserglas mit molarem Modul (S1O2: M2O mit M = Na, K) von ca. 2.2; ca. 36,2

Gew.-% Feststoff und einem molaren Verhältnis von Na20 zu K2O von ca. 3,6:1 ,0. 2 2-Ethylhexhylsulfat in Wasser (Fa. Hoesch)

3 Melpers® VP 4547/240 L (modifiziertes Polyacrylat in Wasser, Fa. BASF)

4 Texapon® 842 UP (Natriumoctylsulfat in Wasser, Fa. BASF)

5 Elkem Microsilica® 971 U (pyrogene Kieselsäure; Herstellung im Lichtbogenofen; Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung 0,20 Mikrometer, Bestimmung gemäß Beispiel 1).

6 RW-Füller Q1 Plus (Fa. RW Silicium GmbH, Silica Fume aus ZrÖ2-Herstellung; Me- dian der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung 0,84 Mikrometer,

Bestimmung gemäß Beispiel 1)

7 RW-Füller gesiebt (Fa. RW Silicium GmbH, Silica Fume aus Si02-Herstellung; Median der Teilchengrößenverteilung bestimmt mittels Laserstreuung 0,23 Mikrometer, Bestimmung gemäß Beispiel 1)

8 GT bedeutet Gewichtsteil bzw. Gewichtsteile

6.3 Herstellung von Prüfriegeln

Nach Punkt 6.2 hergestellte Formstoffmischungen der jeweiligen in Tabelle 5 angegebenen Zusammensetzungen wurden zu Prüfriegeln mit den Maßen 22,4 mm x 22,4 mm x 185 mm geformt. Die jeweiligen Formstoffmischungen wurden hierzu mit Druckluft (2 bar) in ein Formwerkzeug für Prüfriegel mit einer Temperatur von 180 °C eingebracht und verblieben für weitere 50 Sekunden im Formwerkzeug. Zur Beschleunigung der Aushärtung der Mischungen wurde während der letzten 20 Sekunden Heißluft (3 bar, 150 °C) durch das Formwerkzeug geleitet. Danach wurde das Formwerkzeug geöffnet und die Prüfriegel (22,4 mm x 22,4 mm x 185 mm) entnommen.

Die Prüfriegel wurden in Untersuchungen gemäß den nachfolgenden Punkten 6.4 bis 6.7 eingesetzt; die nicht-erfindungsgemäßen Prüfriegel auf Basis der Gruppe von Formstoffmischungen 5.1 bis 5.3 wurden dabei nur in der Untersuchung gemäß 6.5 (Bestimmung des Kerngewichts) eingesetzt.

6.4 Bestimmung der Heißfestigkeit

Unmittelbar nach der Entnahme aus dem Formwerkzeug wurden gemäß Punkt 6.3 hergestellte Prüfriegel in ein Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege- Vorrichtung (Firma Morek Multiserw) eingelegt. 10 Sekunden nach dem Öffnen des Formwerkzeugs wurde die Kraft gemessen, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Der abgelesene Wert (in N/cm2) gibt die Heißfestigkeit an. Tabelle 6 gibt die Ergebnisse der Mes-sungen zur Heißfestigkeit an; die angegebenen Werte sind Medianwerte aus jeweils 3 Messungen.

6.5 Bestimmung des Kerngewichts

Gemäß Punkt 6.3 hergestellte Prüfriegel wurden nach einer Abkühlzeit von etwa einer Stunde auf einer Laborwaage gewogen. Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt, wobei die jeweilige Angabe zum Kerngewicht einem Medianwert aus 9 Einzelmessungen entspricht.

6.6. Bestimmung der Stundenfestigkeit

Gemäß Punkt 6.3 hergestellte Prüfriegel wurden nach Entnahme aus dem Formwerkzeug waagerecht derart auf einem Gestell gelagert, dass sie lediglich im Bereich der beiden Enden ihrer längsten Ausdehnung auf dem Gestell auflagen und die Prüfriegel zwischen den Auflageflächen einen Bereich von ca. 16 cm kontaktfrei überspannten. Nach einer Abkühlzeit von 1 Stunde nach Entnahme aus dem Formwerkzeug wurden die Prüfriegel 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) gibt die Stundenfestigkeit an. Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt, wobei die angegebenen Werte Medianwerte aus jeweils 3 Einzelmessungen sind.

6.7 Bestimmung der Restfestigkeit nach 3 Stunden und der relativen Restfestigkeit nach 3 Stunden

Gemäß Punkt 6.3 hergestellte Prüfriegel wurden nach Entnahme aus dem Formwerkzeug wie unter Punkt 6.6 beschrieben für eine Stunde bei Umgebungsbedingungen im Labor abgekühlt und danach bei Lagerung auf dem gleichen Gestell für 3 Stunden (3 h) bei kontrollierten Bedingungen von 30 °C und 75 % relativer Luftfeuchtigkeit in einem Klimaschrank (VC 0034, Firma Vötsch) gelagert.

Danach wurde die (absolute) Restfestigkeit nach 3 Stunden bestimmt, indem die jeweiligen Prüfriegel in einem Georg-Fischer-Festigkeitsprüfgerät, ausgerüstet mit einer 3-Punkt-Biege- Vorrichtung (Firma Morek Multiserw), eingelegt wurden, und die Kraft bestimmt wurde, die zum Bruch der Prüfriegel führte. Der abgelesene Wert (in N/cm2) gibt die (absolute) Restfestigkeit nach 3 Stunden an. Für Kerne, die vor Ablauf der 3 Stunden bereits gebrochen waren, wurde eine absolute Restfestigkeit von 0 N/cm2 notiert. Ergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt, wobei die angegebenen Werte Medianwerte aus jeweils 3 Einzelmessungen sind.

Für die Bestimmung der relativen Restfestigkeit nach 3 Stunden wurden jeweils die Werte der absoluten Restfestigkeit nach 3 Stunden durch die korrespondierenden Werte der Stundenfestigkeit geteilt. Die so erhaltenen Werte wurden mit 100 % multipliziert; das je-weilige Resultat ist die relative Restfestigkeit nach 3 Stunden. Die Resultate sind in Tabelle 6 angegeben.

6.8 Resultate:

Ausgewählte Ergebnisse der Messungen aus 6.4 bis 6.7 sind in den Figuren 2 bis 6 dargestellt (siehe zu den Figuren die obigen Erläuterungen). Die Ergebnisse sämtlicher Messungen aus 6.4 bis 6.7 sind zudem in Tabelle 6 zusammengefasst; Messwerte sind dort aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die erste Nachkommastelle gerundet. Die Nummern der Formstoffmischungen in Tabelle 6 entsprechen denen in Tabelle 5.

Tabelle 6


Aus der Tabelle 6 und den zu den 3er-Gruppen von Formstoffmischungen (1 .1 - 1 .3 bis 4.1 - 4.3) gehörigen Figuren 2 bis 5 ergibt sich, dass jeweils bei gemeinsamen Einsatz des Eikern Microsilica ® 971 U (partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößen-verteilung mit einem Median von 0,20 Mikrometer, also im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) und des RW-Füller Q1 Plus (partikuläres amorphes Silici-umdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median von 0,84 Mikrometer, also im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) das Kerngewicht der hergestellten Prüfriegel überraschend hoch ist, nämlich höher als die Linearkombination der Werte für Prüfriegel mit Eikern Microsilica ® 971 U alleine bzw. RW-Füller Q1 Plus alleine (Linearkombination jeweils gezeigt durch die gestrichelte Linie).

Jeweils zeigt sich ein signifikanter doppelt-synergistischer Effekt, der sich in dem unerwartet hohen (synergistisch erhöhten) relativen Formkörpergewicht (hier: Kerngewicht) und

einer gleichzeitig unerwartet hohen (synergistisch erhöhten) relativen Restfestigkeit nach 3 Stunden manifestiert.

Aus Tabelle 6 und der zur 3er-Gruppe von Formstoffmischungen 5.1 - 5.3 gehörigen Figur 6 ergibt sich, dass für Formstoffmischung 5.3, d.h. bei dem gemeinsamen Einsatz des El-kern Microsilica ® 971 U (partikuläres amorphes Siliciumdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median von 0,20 Mikrometer, also im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) und des RW-Füller gesiebt (partikuläres amorphes Silici-umdioxid mit einer Teilchengrößenverteilung mit einem Median von 0,23 Mikrometer, also ebenfalls im Bereich von 0,1 bis 0,4 pm, bestimmt mittels Laserstreuung) das Kerngewicht der hergestellten Prüfriegel nicht höher ist als die Linearkombination der Werte für Prüfriegel mit Eikern Microsilica ® 971 U alleine (Formstoffmischung 5.1) bzw. RW-Füller gesiebt alleine (Formstoffmischung 5.2) (Linearkombination jeweils gezeigt durch die gestrichelte Linie); ein doppelt-synergistischer Effekt kann nicht beobachtet werden.

Die überraschenden Vorteile der Erfindung zeigen sich insbesondere im Vergleich mit Ex-perimenten zu den nicht-erfindungsgemäßen Formstoffmischungen 1 .1 , 2.1 , 3.1 , 4.1 , 5.1 , die in Anlehnung an W02009/056320 A1 durchgeführt wurden. Das Kemgewicht erfindungsgemäßer Formstoffmischungen ist jeweils signifikant höher, gleichzeitig wird die relative Restfestigkeit nach 3 Stunden nicht in einem für die industrielle Praxis relevanten Maße verringert (doppelt-synergistischer Effekt).