DE102017131255A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gussstücks oder eines ausgehärteten Formteils unter Verwendung aliphatischer Polymere umfassend Hydroxygruppen - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren (i) zur Herstellung eines metallischen Gussstücks oder (ii) zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken. Weiterhin beschrieben wird die Verwendung eines durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymers umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten als Bindemittel eines Formteils zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken. Ebenfalls wird ein Formteil zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken beschrieben, umfassend mindestens einen Formgrundstoff und ein ausgehärtetes Bindemittel umfassend oder bestehend aus einem durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymer umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten. Zudem wird ein ausgehärtetes Formteil beschrieben, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist sowie eine Formstoffmischung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (i) zur Herstellung eines metallischen Gussstücks oder (ii) zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymers umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten als Bindemittel eines Formteils zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken. Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung ein Formteil zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, umfassend mindestens einen Formgrundstoff und ein ausgehärtetes Bindemittel umfassend oder bestehend aus einem durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymer umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein ausgehärtetes Formteil, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist sowie eine Formstoffmischung zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren.
• Im Metallguss eingesetzte Gießerei-Formteile (nachfolgend kurz als „Formteile“ bezeichnet), insbesondere Kerne, Formen und Speiser (einschließlich Speiserkappen und Speiserumhüllungen bzw. Speiserhülsen), bestehen regelmäßig aus einem feuerfesten Formgrundstoff, der je nach Einsatzzweck einen oder mehrere feuerfeste Feststoffe, beispielsweise Quarzsand, und/oder einen oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe, beispielsweise Spheres aus Flugasche, beinhaltet, und einem geeigneten Bindemittel, das dem Formteil nach der Entnahme aus dem Formwerkzeug (etwa einem Formteilkasten wie einem Kernkasten oder einem Formkasten, s.u.) eine ausreichende mechanische Festigkeit verleiht. Im unausgehärteten Zustand wird die Mischung aus Formgrundstoff und Bindemittel, welche gegebenenfalls noch weitere Additive enthalten kann, als „Formstoffmischung“ bezeichnet.
• Feuerfeste Feststoffe liegen bevorzugt partikulär und in einer rieselfähigen Form vor, so dass sie, nach Einarbeitung in eine Formstoffmischung, in eine geeignete Hohlform (das Formwerkzeug, s.o.) eingefüllt und dort verdichtet werden können. Speiser und Kerne werden zu diesem Zweck meist in Kernschießmaschinen unter Druck in eine Form eingebracht, d.h. „geschossen“. Kleinere Formteile werden oft ebenfalls geschossen, während größere Formteile, insbesondere größere Formen, meist in einem Formkasten durch Stampfen geformt werden. Allgemein können alle Formteile auch durch Stampfen in entsprechenden Formen, beispielsweise im Handform-Verfahren, hergestellt werden. Um schießbare oder stampfbare Formstoffmischungen zu erhalten, muss deren Feuchtigkeitsgehalt, bei wasserbasierten Bindemitteln insbesondere deren Wassergehalt, entsprechend so eingestellt werden, dass die Formstoffmischung für den entsprechenden Formvorgang eine ausreichende Formstabilität aufweist, bzw. es muss das Verhältnis der flüssigen Bestandteile der Fomstoffmischung zu deren festen Bestandteilen entsprechend eingestellt werden..
• Formteile wie Formen, Kerne und Speiser müssen verschiedene Gießerei-typische Anforderungen erfüllen. Art und Ausmaß der Erfüllung dieser Anforderungen werden dabei wesentlich durch das zu ihrer Herstellung eingesetzte Bindemittel bestimmt:
• Nach der Herstellung eines Formteiles, d.h. unmittelbar nach der Entnahme des Formteiles aus dem Herstellungs-Werkzeug, sollte dieses eine möglichst hohe Festigkeit aufweisen. Die Festigkeiten zu diesem Zeitpunkt („Anfangsfestigkeit“) sind besonders wichtig für die sichere Handhabung von Kernen, Formen oder Speisern bei der Entnahme aus dem Formwerkzeug.
• Auch eine hohe sogenannte Endfestigkeit (d.h. die Festigkeit nach vollständiger Aushärtung des Formteils) und eine hohe Temperaturbeständigkeit der Formteile beim eigentlichen Metall-Abguss sind wichtig, insbesondere für Kerne und Formen, damit sich das Formteil unter dem Gewicht des Gießmetalls nicht verformt (d.h. eine gute Formbeständigkeit während des Gießvorganges behält, auch als „Abgussfestigkeit“ bezeichnet) und das damit hergestellte Metall-Gussstück möglichst ohne Gussfehler hergestellt werden kann. In diesem Zusammenhang ist es auch wichtig, dass die eingesetzten Formteile eine möglichst saubere bzw. glatte Oberfläche ohne Verzerrungen oder dergleichen aufweisen, da sich sonst Oberflächen-Defekte der Formteile auf die Oberflächen der mit ihrer Hilfe hergestellten Metall-Gussstücke übertragen können.
• Weiterhin ist eine hohe Beständigkeit der Formteile gegen wässrige Feuchtigkeit von großem Vorteil. Allgemein erlaubt eine solche hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit eine längere Lagerdauer der Formteile, selbst unter anspruchsvollen klimatischen Bedingungen (warmes, feuchtes Klima) und im Idealfall über mehrere Tage oder Wochen, was eine Produktion von Formteilen auf Vorrat sowie deren Lagerhaltung erleichtert oder erst ermöglicht. Hierdurch gewinnt die industrielle Fertigung von Metall-Gusstücken mit diesen Formteilen erheblich an Flexibilität. Es hat sich außerdem gezeigt, dass bei allen im Metallguss eingesetzten Formteilen, insbesondere bei Speisern, eine Wasseraufnahme (etwa während deren Lagerung durch Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Luft) dazu führen kann, dass sich bei den hohen Temperaturen des Metall-Abgusses aus entsprechenden Wassereinlagerungen Dampfblasen bilden, welche zur Lunkerbildung im Metall-Gussstück führen können, wodurch dieses dann unbrauchbar wird. Im Extremfall kann es durch schlagartige Wasserdampfbildung sogar zu Explosionen kommen. Ebenso ist eine hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit der Formteile vorteilhaft, da sie z.B. deren Verwendung mit unterschiedlichen Schlichtentypen und insbesondere auch mit wasserbasierten Schlichten erlaubt. Schlichten sind Trennmittel auf keramischer Basis, welche in gewissen Fällen den direkten Kontakt zwischen Formteilen, beispielsweise Kernen, und der Metallschmelze verhindern sollen, damit diese den hohen thermischen Belastungen beim Metall-Abguss besser widerstehen können.
• Im Hinblick auf eine hohe Metall-Abgussgüte ist es auch wünschenswert, dass Formteile der Metallschmelze möglichst wenig Wärmeenergie entziehen, etwa durch Reaktionen des Bindemittels, wie sie etwa bei bekannten Schmelzreaktionen von Wasserglasbindern auftreten können. Ein solcher Entzug von Wärmeenergie kann zu vorzeitiger Erstarrung der Metallschmelze führen und dadurch zu einem unvollständigen Guss. Diese Charakterisierung eines Bindemittels durch dessen Eigenschaften, selbst Wärmeenergie aufzunehmen, wird auch als dessen „Abschreckverhalten“ bezeichnet. Insbesondere bei Speisern ist eine besonders gute Wäremisolierwirkung erwünscht oder notwendig, um die Metallschmelze beim Metall-Abguss möglichst lange flüssig zu halten und eine möglichst geringe Lunkerbildung im Metall-Gussstück zu erreichen, wobei eine allenfalls auftretende Lunkerbildung möglichst weit außerhalb des gefertigten Metall-Gussstückes (etwa nur im Speiser) auftreten darf.
• Nach erfolgtem Gießvorgang soll sich ein Formteil dann unter dem Einfluss der vom Gießmetall abgegebenen Hitze möglichst so zersetzen, dass es seine mechanische Festigkeit verliert, also der Zusammenhalt zwischen einzelnen Partikeln des Formgrundstoffs verloren geht. Im Idealfall zerfällt das Formteil dann wieder zu feinen Partikeln des Formgrundstoffs, die sich mühelos und möglichst rückstandsfrei vom Metall-Gussstück entfernen lassen. Handelt es sich bei dem Formteil um einen Kern, führen solche vorteilhaften Zerfallseigenschaften zu einer besonders guten Entkernbarkeit eines Metall-Gussstückes.
• In diesem Zusammenhang ist es auch besonders wünschenswert, dass die Zersetzung des Formteils, welche in der Regel mit einer thermischen Zersetzung des Bindemittels einhergeht, möglichst emissionsfrei, d.h. ohne Emission unangenehmer Gerüche und/oder gesundheitsgefährdender Stoffe, vonstattengeht, um eine Belästigung oder gesundheitliche Gefährdung des in der Gießerei tätigen Personals möglichst gering zu halten, zu vermindern oder im Idealfall auszuschließen. Eine solche Beeinträchtigung durch unangenehme Gerüche und/oder gesundheitsgefährdender Stoffe kann vor allem beim Abguss mit der heißen Metallschmelze auftreten, in welchem Fall insbesondere die meist aus der Gussform herausragenden Speiser die Hauptursache bilden, aber auch noch nach dem Erstarren des Metall-Gussstücks, wenn dieses von der Gussform befreit („ausgepackt“ oder „entformt“) wird.
• Zur Herstellung von Formteilen für die Gießereiindustrie sind bereits verschiedene organische und anorganische Bindemittel bekannt, die alle mit für sie typischen Beschränkungen oder Nachteilen behaftet sind.
• Im Bereich der organischen Bindemittel und Bindemittelsysteme sind solche bekannt, deren Aushärtung jeweils durch kalte oder heiße Verfahren erfolgen kann.
• Bei heißhärtenden Verfahren wird die Formstoffmischung nach der Formgebung z.B. durch das erwärmte Formwerkzeug auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um das im Bindemittel enthaltene Lösemittel auszutreiben und/oder um eine chemische Reaktion zu initiieren, durch welche das Bindemittel ausgehärtet wird. Ein Beispiel für ein solches heißhärtendes Verfahren ist das sogenannte „Hot-Box-Verfahren“. Es wird heute hauptsächlich in der Großserienfertigung von Kernen angewendet.
• Als kalthärtende Verfahren bezeichnet man dabei solche Verfahren, welche im Wesentlichen ohne Erhitzen des zur Kernherstellung verwendeten Formwerkzeugs durchgeführt werden, i.d.R. bei Raumtemperatur oder bei einer durch eine etwaige, etwa chemische, Reaktion verursachten Temperatur. Die Aushärtung erfolgt beispielsweise durch ein Gas, welches durch die zu härtende Formstoffmischung geleitet wird und dabei eine entsprechende chemische Reaktion auslöst. Ein Beispiel für ein solches kalthärtendes Verfahren ist das sogenannte „Cold-Box-Verfahren“, welches heute in großem Umfang in der Gießereiindustrie eingesetzt wird.
• Sowohl Hot-Box-Verfahren als auch Cold-Box-Verfahren setzen allerdings organische Bindemittel auf Phenolharzbasis ein. Diese weisen unabhängig von ihrer Zusammensetzung den Nachteil auf, dass sie bei ihrer erwünschten Zersetzung durch die beim Metall-Abguss herrschenden Temperaturen z.T. erhebliche Mengen an Schadstoffen wie z.B. Benzol, Toluol und Xylol (auch „BTX“ abgekürzt) freisetzen. Außerdem führt der Metall-Abguss solcher organischen Bindemittel in aller Regel zu unerwünschten Geruchs- und Qualm- bzw. Rauch-Emissionen. Bei einigen derartigen Bindemittelsystemen treten unerwünschte Emissionen sogar schon bei der Herstellung und/oder der Lagerung der Formteile auf.
• Als eine Alternative zu den vorgenannten organischen Bindemitteln sind entsprechende anorganische Bindemittel bekannt, welche die vorgenannte Erscheinung der Freisetzung unerwünschter Geruchs- bzw. Schadstoffe beim Metall-Abguss nicht oder nur in viel geringerem Umfang aufweisen. Ein Beispiel für ein solches anorganisches Bindemittel ist Wasserglas. Die entsprechende Formstoffmischung besteht im Wesentlichen aus Formgrundstoff, beispielsweise Quarzsand, und Wasserglas (als einer wässrigen Lösung von Alkalisilikaten). Die geformten Formstoffmischungen werden z.B. durch Begasen mit CO₂ ausgehärtet.
• Die Verwendung solcher anorganischen Bindemittel ist jedoch mit anderen, typischen Nachteilen verbunden: So weisen aus anorganischen Bindemitteln hergestellte Formteile oft nur geringe Festigkeiten auf. Dies tritt besonders deutlich unmittelbar nach der Entnahme des Formteils aus dem Werkzeug zutage. Daneben führt Ihre häufig geringe Feuchtigkeitsbeständigkeit zu einer eingeschränkten Lagerfähigkeit der damit hergestellten Formteile. Weiterhin zeigen anorganische Bindemittel oft keine ausreichenden Zerfallseigenschaften, wodurch dann aufwändiges Nachbearbeiten der mit entsprechenden Formteilen hergestellten Metall-Gussstücke nötig wird. Es ist auch bekannt, dass wasserglasgebundene Speiser in der Regel weniger gute Isolationseigenschaften aufweisen, als mit organischen Bindemitteln gebundene. Schließlich sind anorganische Bindersysteme wie Wasserglas auch dafür bekannt, dass sie beim Metall-Abguss merklich selbst Wärmeenergie aufnehmen, d.h. verbrauchen, wodurch die Metallschmelze verhältnismäßig früh erstarrt so dass es zu Gießfehlern kommen kann. Dies trifft vor allem für den Eisen- und Stahlguss zu.
• Im Stand der Technik werden bereits eine Reihe von auch organischen Bindemitteln sowie Verfahren zur Herstellung von Formteilen unter Einsatz solcher Bindemittel diskutiert:
• Das Dokument DE-OS 26 15 714 betrifft Formsandmassen für den Metallguss.
• Das Dokument DE 39 28 858 A1 beschreibt vernetzte Hydrogele und Verfahren zu deren Herstellung.
• Das Dokument US 4487868 betrifft Gießereikern-Zusammensetzungen.
• Das Dokument EP 0 743 113 A1 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von anorganischen Formen.
• Das Dokument DE 10 2007 026 166 A1 betrifft ein Verfahren zur thermoplastischen Formgebung von Polyvinylalkohol und hiermit hergestellte Formkörper oder Granulate.
• Das Dokument EP 1 721 689 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Gussteils.
• Das Dokument EP 1 769 860 A1 beschreibt ein Formverfahren und durch das Verfahren hergestellte Formen.
• Das Dokument WO 2008/110378 A1 lehrt eine Zusammensetzung zur Herstellung von Speisern.
• Das Dokument WO 2017/084851 A1 gibt eine Form, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung an.
• Es besteht jedoch auch angesichts des Standes der Technik noch ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur Herstellung metallischer Gussstücke bzw. zur Herstellung ausgehärteter Formteile zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, welches eine, mehrere und im Idealfall alle der folgenden Eigenschaften verwirklicht:
• - eine hohe Anfangsfestigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Formteile;
• - eine hohe Endfestigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Formteile; sofern ein Formteil durch das Verfahren zu seiner Herstellung vollständig ausgehärtet entsteht, kann die Anfangsfestigkeit bereits der Endfestigkeit entsprechen;
• - eine hohe Abgussfestigkeit bzw. Temperaturbeständigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Formteile;
• - eine saubere bzw. glatte Oberfläche der nach dem Verfahren hergestellten Formteile;
• - eine möglichst hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit bzw. eine möglichst hohe Wasserfestigkeit der nach dem Verfahren hergestellten Formteile, so dass u.a. eine möglichst gute bzw. lange Lagerfähigkeit der Formteile auch bei unterschiedlichen Klimabedingungen resultiert und/oder diese mit wasserbasierten Schlichten eingesetzt werden können;
• - eine möglichst geringe Wärmeenergieaufnahme und im Idealfall eine gute Wärmeisolierungswirkung beim Metall-Abguss der nach dem Verfahren hergestellten Formteile;
• - eine möglichst geringe Emission von Geruchs- und/oder Schadstoffen sowie von Rauch oder Qualm, insbesondere unter den Bedingungen eines Metall-Abgusses der nach dem Verfahren hergestellten Formteile, sowohl beim Abguss von Leichtmetallen und deren Legierungen als auch beim Eisen- und Stahlabguss.
• Weiterhin besteht auch ein Bedürfnis nach einem Bindemittel für ein Formteil beim Gießen von metallischen Gussstücken, welches eine, mehrere und im Idealfall alle der oben angegebenen vorteilhaften relevanten Eigenschaften aufweist bzw. bewirkt. Schließlich besteht auch ein Bedürfnis nach einem Formteil, welches eine, mehrere und im Idealfall alle, der im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren genannten relevanten Eigenschaften aufweist.
• Es war daher eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gussstückes bzw. zur Herstellung eines ausgehärteten Formteiles zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken zur Verfügung zu stellen, welches eine, mehrere und im Idealfall alle der oben angegebenen vorteilhaften Eigenschaften bewirkt bzw. aufweist.
• Es war eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bindemittel zur Verwendung für ein Formteil beim Gießen von metallischen Gussstücken anzugeben, welches eine, mehrere und im Idealfall alle der oben angegebenen vorteilhaften relevanten Eigenschaften aufweist bzw. bewirkt sowie eine Formstoffmischung zur Verwendung in dem vorgenannten Verfahren.
• Ebenfalls war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Formteil für die Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken bereitzustellen, welches eine, mehrere und im Idealfall alle der im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren genannten relevanten Eigenschaften aufweist.
• Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die primäre Aufgabe sowie weitere Aufgaben und/oder Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung gelöst werden durch ein erfindungsgemäßes Verfahren (i) zur Herstellung eines metallischen Gussstücks oder (ii) zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, mit folgenden Schritten:
• - Bereitstellen oder Herstellen eines, vorzugsweise partikulären, Formgrundstoffes,
• - Bereitstellen oder Herstellen (a) einer wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I),
• - Bereitstellen oder Herstellen (b) einer wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, als Katalysator für eine Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere,
• - Vereinigen des Formgrundstoffes mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und (b) mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, zu einer, vorzugsweise Aromaten-freien, Formstoffmischung,
• - Formen der Formstoffmischung
und
• - zum Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil,
  • - Erhitzen der geformten Formstoffmischung, so dass
    • - in der Formstoffmischung vorhandene hitzelabile Säure-Präkursoren sich unter Freisetzung von Säure zersetzen (sofern im erfindungsgemäßen Verfahren hitzelabile Säure-Präkursoren eingesetzt werden) und/oder
    • - Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere in Gegenwart der Säure bzw. Säuren miteinander unter (mindestens teilweiser) Veretherung der Hydroxygruppen vernetzen,
    und
  • - Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Formteile für die Gießereiindustrie herstellen, insbesondere Formen, Kerne und Speiser, welche eine Vielzahl von nachfolgend aufgeführten vorteilhaften Eigenschaften aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden dabei unter dem Begriff „Speiser“ neben Speisern auch Speiserumhüllungen, Speisereinsätze sowie Speiserkappen verstanden.
• So weisen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile eine hohe Endfestigkeit (nach Trocknung bzw. Aushärtung) sowie eine hohe Abgussfestigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit beim Abguss auch mit Eisen oder Stahl auf.
• Auffällig ist auch die vorteilhafte glatte und saubere Oberflächenstruktur der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile. Weiter konnte auch gezeigt werden, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile eine sehr gute Feuchtigkeitsbeständigkeit und Wasserfestigkeit aufweisen, wodurch sie ausgezeichnet für eine auch längere Lagerung über Tage oder Wochen selbst unter schwierigen Klimabedingungen (feucht-warmes Klima) geeignet sind. Beim Metall-Abguss zeigen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile darüber hinaus nur eine geringe Wärmeenergie-Aufnahme, was sich in einer geringen Lunkerbildung, die auch erst in vom eigentlichen Metall-Gusstück verhältnismäßig weit entfernten Bereichen des Metall-Gusses (etwa im Speiseransatz) auftritt, niederschlägt. Diese Eigenschaft macht das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet für die Herstellung von Speisern, insbesondere von isolierenden Speisern. Nach erfolgtem Metall-Abguss zeichnen sich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile außerdem durch ein außerordentlich vorteilhaftes Auspackverhalten aus, da sie größtenteils durch die beim Metall-Abguss freigesetzte Hitze zerfallen und so eine Weiterverarbeitung des entsprechend hergestellten Metall-Gussstückes erheblich vereinfachen, weil nur wenige oder im Idealfall keine Nachbearbeitungsschritte am hergestellten Metall-Gussstück mehr erforderlich sind.
• Ein besonderer Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile ist deren Emissionsverhalten, vor allem während des Metall-Abgusses und beim Auspacken von Metall-Gussstücken, welche mit Hilfe dieser erfindungsgemäß hergestellten Formteile hergestellt wurden: so werden sowohl beim Metall-Abguss mit Leichtmetallen bzw. deren Legierungen (etwa beim Aluminium-Guss), als auch beim Eisen- oder Stahl-Guss oder beim Auspacken der entsprechend hergestellten Metall-Gussstücke keine bzw. kaum Qualm- bzw-. Rauchbildung, kein bzw. kaum Auftreten von unangenehmen Gerüchen und/oder keine oder kaum Emissionen potentiell gesundheitsgefährdender Stoffe beobachtet wie sie bei Einsatz von herkömmlichen, insbesondere Aromaten-haltigen, organischen Gießerei-Bindemitteln regelmäßig vorkommen. Dies gilt insbesondere für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Speiser. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte isolierende Speiser zeigen auch bei den verhältnismäßig niedrigen Temperaturen des Leichtmetallgusses kaum oder keine unerwünschten Emissionen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte exotherme Speiser zeigen auch bei oder nach dem Abbrand keine oder kaum unerwünschte Emissionen (wie Qualmentwicklung).
• Die Erfindung sowie erfindungsgemäß bevorzugte Kombinationen bevorzugter Parameter, Eigenschaften und/oder Bestandteile der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden auch in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Beispielen angegeben bzw. definiert.
• In dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann der Schritt des Vereinigens des Formgrundstoffes mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und (b) mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, zu einer Formstoffmischung auf jede technisch mögliche Weise erfolgen:
• So kann der Formgrundstoff zuerst mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere vereinigt, vorzugsweise damit vermischt, werden und es kann anschließend (nach erfolgter vorgenannter Vereinigung) (b) die wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren mit der durch besagtes Vereinigen entstandenen Vorlage vereinigt, vorzugsweise damit vermischt werden.
• Ebenfalls kann auch in umgekehrter Reihenfolge zuerst der Formgrundstoff mit (b) der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren vereinigt, vorzugsweise damit vermischt, werden und es kann anschließend (nach erfolgter vorgenannter Vereinigung) (a) die wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere mit der durch besagtes Vereinigen entstandenen Vorlage vereinigt, vorzugsweise damit vermischt werden.
• Weiter ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Formgrundstoff abwechselnd mit Anteilen von (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und von (b) der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren zu vereinigen, vorzugsweise zu vermischen.
• In vielen Fällen ist auch ein erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), bevorzugt, wobei die wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) und die wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b) bereitgestellt oder hergestellt werden durch
• - Bereitstellen oder Herstellen eines wässrigen Bindemittelsystems, umfassend
  1. (a) die wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und
  2. (b) die wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren,
  wobei zur Herstellung der Formstoffmischung der Formgrundstoff mit dem wässrigen Bindemittelsystem zu einer Formstoffmischung vereinigt, vorzugsweise mit diesem vermischt, wird.
• Vorzugsweise umfasst das vorgenannte, im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende wässrige Bindemittelsystem ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) in einer Gesamtmenge im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 15 Gew.-% bis 35 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des wässrigen Bindemittelsystems.
• Vorzugsweise umfasst das vorgenannte, im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende wässrige Bindemittelsystem eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren in einer Gesamtmenge im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des wässrigen Bindemittelsystems.
• Vorzugsweise umfasst das vorgenannte, im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende wässrige Bindemittelsystem neben den vorgenannten Bestandteilen ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) und eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren als weiteren Bestandteil nur Wasser, so dass sich die darin enthaltenen Bestandteile: ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I), eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren und Wasser in dieser bevorzugten Variante jeweils zu 100 Gew.-% ergänzen.
• Das Vereinigen in Form von Vermischen der Komponenten Formgrundstoff, wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a), wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b) und/oder Bindemittelsystem miteinander (wie oben angegeben) kann auf dem Fachmann bekannte Weise mit einem hierfür geeigneten Rührer erfolgen.
• Welche Variante für den Schritt des Vereinigens des Formgrundstoffes mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und (b) mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (bzw. mit dem wässrigen Bindemittelsystem) zu einer Formstoffmischung gewählt wird, hängt hauptsächlich von den Umständen des Einzelfalles ab:
• Soll beispielsweise eine wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) eingesetzt werden, welche eine hohe dynamische Viskosität aufweist, wird eine solche hochviskose wässrige Mischung (a) vorzugsweise entweder zuerst mit dem Formgrundstoff vereinigt (und diese Vormischung wird dann mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b) vereinigt) oder vereinigt mit einer Vormischung, welche durch Vereinigen des Formgrundstoffes mit (b) der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren erhalten wurde, wie oben beschrieben.
• Das Herstellen einer Vormischung der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) durch Vereinigen mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b), beispielsweise zu einem vorstehend angegebenen Bindemittelsystem, ist vor allem dann bevorzugt, wenn diese Vormischung oder dieses Bindemittelsystem alsbald nach ihrer bzw. seiner Herstellung weiter gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet wird: eine Lagerung einer solchen Vormischung bzw. eines solchen Bindemittelsystems über längere Zeiträume kann nämlich zu Qualitätseinbußen führen, wenn eine solche Vormischung bzw. ein solches Bindemittelsystem freie Säure oder freie Säuren enthält.
• Das Herstellen einer Vormischung der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) durch Vereinigen mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b), aber nicht umfassend eine oder mehrere Säuren (b), beispielsweise zu einem vorstehend angegebenen Bindemittelsystem, ist daher auch bevorzugt, wenn diese Vormischung nicht alsbald nach ihrer Herstellung zur weiteren Verarbeitung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist, da eine Lagerung einer solchen Vormischung oder eines solchen Bindemittelsystems, welches keine freie Säure oder Säuren enthält, auch für längere Zeiträume ohne Weiteres und ohne bzw. ohne nennenswerte Qualitätseinbußen der Vormischung bzw. des Bindemittelsystems möglich ist. Hierin liegt ein besonderer Vorteil der Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche das Bereitstellen oder Herstellen (b) einer wässrigen Mischung umfassend einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren als Katalysator für eine Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere umfasst.
• Vorzugsweise umfasst die im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) die ein oder mehreren aliphatischen Polymere in einer Gesamtmenge (Konzentration) im Bereich von 10 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 15 Gew.-% bis 35 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere.
• Vorzugsweise umfasst die im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren die eine oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren in einer Gesamtmenge (Konzentration) im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren.
• In dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird der Teil-Schritt des Erhitzens der geformten Formstoffmischung beim Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil so durchgeführt, dass sich in der Formstoffmischung vorhandene hitzelabile Säure-Präkursoren durch die Hitzeeinwirkung unter Freisetzung von Säure zersetzen, sofern solche hitzelabilen Säure-Präkursoren im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Die auf diese Weise freigesetzten Säuren wirken dann ebenfalls als entsprechende, (mindestens teilweise verethernd) vernetzend wirksame Säuren im Teil-Schritt des Erhitzens der geformten Formstoffmischung beim Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil.
• Durch die (mindestens teilweise verethernde) Vernetzung von Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere mittels der katalytischen Wirkung der eingesetzten Säure oder Säuren (einschließlich der durch Hitzeeinwirkung aus hitzelabilen Säure-Präkursoren freigesetzten Säuren, sofern vorhanden) bei gleichzeitigem Erhitzen (unter den Bedingungen oder bevorzugten Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens) und Entfernen von Wasser (unter den Bedingungen oder bevorzugten Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens) wird die Formstoffmischung besonders umfassend zum ausgehärteten Formteil ausgehärtet, so dass die oben angeführten vorteilhaften Eigenschaften eines solchen Formteiles resultieren, insbesondere dessen gute Feuchtigkeitsbeständigkeit bzw. dessen gute Wasserfestigkeit. Es wird angenommen, dass zu dieser umfassenden und vorzugsweise wasserfesten Aushärtung der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die mindestens teilweise Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere miteinander wesentlich beiträgt. Zu bevorzugten Temperaturen, Säuren bzw. hitzelabilen Säure-Präkursoren siehe unten.
• Bevorzugt ist auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei
• - der Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise der Gesamt-Wassergehalt, der Formstoffmischung vor dem oder beim Formen der Formstoffmischung so eingestellt wird, dass eine zu einem Formteil, vorzugsweise zu einem Speiser oder einem Kern, verschießbare und/oder zu einem Formteil, vorzugsweise zu einer Form, stampfbare Formstoffmischung resultiert;
und/oder
• - der Schritt des Aushärtens der geformten Formstoffmischung durch Erhitzen der geformten Formstoffmischung und Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung mindestens so lange durchgeführt wird, bis ein wasserfest, vorzugsweise ein durchgängig wasserfest, ausgehärtetes Formteil resultiert, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 150 bis 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 180 bis 230 °C;
und/oder
• - das Formen der Formstoffmischung durch Verschießen, vorzugsweise in einer Schießmaschine, oder durch Einbringen in einen Formteilkasten erfolgt,
und/oder
• - die Formstoffmischung einen Sand umfasst, vorzugsweise einen Sand ausgewählt aus der Gruppe von Sanden bestehend aus Quarzsand, Zirkonsand, Olivinsand, Chromitsand, Mullitsand und deren Mischungen, und einen Feststoffanteil von mehr als 95 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Formstoffmischung.
und/oder
• - bei Durchführung des Verfahrens eine Schaumbildung vermieden wird.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Formwerkzeug“ jedes Werkzeug, welcher in der Gießereiindustrie zur Formgebung von Formteilen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser (einschließlich Speiserkappen und Speiserhülsen), verwendet wird, insbesondere Formteilkästen und Schießmaschinen zum Schießen von Formteilen, insbesondere von Kernen und Speisern, einschließlich Kernschießmaschinen.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Begriff „Formteilkasten“ jedes Werkzeug, welches zur Formgebung für ein Gießerei-Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser (einschließlich Speiserkappen und Speiserhülsen), geeignet ist, insbesondere Formkästen und Kernkästen.
• Unter dem Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt der Formstoffmischung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Gesamtgehalt der Formstoffmischung an flüssigen (d.h. in flüssiger Form, abzüglich darin etwa gelöster Feststoffe), zum Formgrundstoff hinzugegebenen bzw. mit dem Formgrundstofff vereinigten Bestandteilen verstanden, angegeben in Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der Formstoffmischung. Zum Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt der Formstoffmischung zählen dabei der Gesamt-Wassergehalt und zusätzlich der Gehalt an weiteren flüssig zugegebenen Bestandteilen, sofern vorhanden, etwa von in flüssiger Form zugegebener Säure oder Säuren.
• Entsprechend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Gesamt-Wassergehalt der Formstoffmischung der Gesamtgehalt der Formstoffmischung an zum Formgrundstoff hinzugegebenem bzw. mit dem Formgrundstofff vereinigtem Wasser (abzüglich darin etwa gelöster Feststoffe) verstanden, angegeben in Gewichtsprozent bezogen auf die Gesamtmasse der Formstoffmischung.
• Der Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise der Gesamt-Wassergehalt, der Formstoffmischung kann vor dem oder beim Formen der Formstoffmischung beispielsweise dadurch eingestellt werden, dass entsprechend ein größeres oder geringeres Volumen von einem oder mehreren der wässrigen Bestandteile der Formstoffmischung (das sind (a) die wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere, (b) die wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren und, sofern vorhanden, das wässrige Bindemittelsystem) mit dem Formgrundstoff vereinigt wird, wobei die Konzentrationen der besagten wässrigen Bestandteile der Formstoffmischung vom Fachmann jeweils entsprechend verändert bzw. angepasst werden können, so dass in jedem Fall die zur Bildung der Formstoffmischung erforderlichen oder gewünschten Gesamt-Mengen an einem oder mehreren aliphatischen Polymeren bzw. an einer oder mehreren Säuren und/oder einem oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren eingesetzt werden. Dies ist (etwa bei portionsweiser Vereinigung der besagten wässrigen Bestandteile mit dem Formgrundstoff) auch während der Vereinigung des Formgrundstoffes mit den wässrigen Mischungen möglich. Ein zu niedriger Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt bzw. Gesamt-Wassergehalt der Formstoffmischung kann durch Zugabe geeigneter Mengen an Wasser auf einen geeigneten Wert eingestellt werden.
• Der Fachmann kann sowohl die Einstellung der Konzentrationen der vorgenannten wässrigen Mischungen (bzw. des wässrigen Bindemittelsystems) als auch die Einstellung des Gesamt-Feuchtigkeitsgehaltes, vorzugsweise des Gesamt-Wassergehaltes, der Formstoffmischung vor dem oder beim Formen der Formstoffmischung (etwa auch durch Variierung von Menge und Art des einzusetzenden Formgrundstoffes im Verhältnis zu den eingesetzten wässrigen Bestandteilen der Formstoffmischung) mit seinem Fachwissen leicht bewerkstelligen, so dass eine zu einem Formteil, vorzugsweise zu einem Speiser oder einem Kern, verschießbare und/oder zu einem Formteil, vorzugsweise zu einer Form, stampfbare Formstoffmischung resultiert.
• Der Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise der Gesamt-Wassergehalt, der Formstoffmischung darf dabei nicht so hoch liegen, dass eine für das Verschießen (insbesondere in einer Formteil-Schießmaschine) bzw. für das Stampfen nicht mehr ausreichend formstabile, zu weiche oder gar zerfließende Formstoffmischung resultiert. Der Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise der Gesamt-Wassergehalt, der Formstoffmischung darf dabei aber auch nicht so niedrig liegen, dass die Partikel des partikulär vorliegenden Formgrundstoffes nicht zu einer für das Verschießen (insbesondere in einer KernSchießmaschine) bzw. für das Stampfen ausreichend formstabil zusammenhaftenden Formstoffmischung resultieren.
• Die im vorliegenden Text angegebenen Ausführungsbeispiele geben dem Fachmann weitere Hinweise darauf, wie ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise Gesamt-Wassergehalt, zur Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Formstoffmischung gewählt werden muss. Durch die Einstellung des Gesamt-Feuchtigkeitsgehaltes, vorzugsweise des Gesamt-Wassergehaltes, der Formstoffmischung in der vorstehend angegebenen Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft zur Herstellung verschiedener Formteile (Formen, Kerne und Speiser) dienen und mit den in der Gießereiindustrie üblichen Werkzeugen durchgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit in die üblichen, bereits bestehenden betrieblichen Abläufe eingebunden werden, so dass keine oder keine nennenswerten Änderungen in Ausstattung oder Ablauf in den Gießereien nötig sind.
• Der Begriff „formstabile Formstoffmischung“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass eine solche formstabile Formstoffmischung nach dem Formen der Formstoffmischung (insbesondere in einem Formwerkzeug ausgewählt aus Formkasten, Kernkasten und entsprechenden Werkzeugen als Bestandteilen einer Schießmaschine) und Entfernen des Formwerkzeuges ihre durch das Formen angenommene Form (bei 20 °C und Normaldruck) für mindestens 30 min beibehalten, ohne beispielsweise zu zerfließen oder zu zerfallen.
• Bevorzugt ist daher auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren (ii) (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), umfassend den Schritt:
• - Vereinigen des Formgrundstoffes mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und (b) mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, zu einer formstabilen Formstoffmischung.
• Vorzugsweise wird der Schritt des Aushärtens der geformten Formstoffmischung durch Erhitzen der geformten Formstoffmischung und Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung wie vorstehend angegeben so lange durchgeführt, bis ein wasserfest (vorzugsweise durchgängig wasserfest) ausgehärtetes Formteil resultiert, vorzugsweise bei einer wie in diesem Text angegebenen Temperatur im Bereich von 100 bis 300 °C bzw. bei einer bevorzugten Temperatur im Bereich von 150 bis 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 180 bis 230 °C. Die jeweils zu wählende Zeitdauer für die Durchführung des Verfahrens bis ein wasserfest (bzw. durchgängig wasserfest) ausgehärtetes Formteil erhalten wird, hängt dabei vor allem von den Dimensionen des herzustellenden Formteils, insbesondere von dessen Wandstärken bzw. Volumen, ab. So können beispielsweise kleinere Formteile wie Speiser oder Speiserkappen bereits nach ca. 60 s bis 90 s unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wasserfest (bzw. durchgängig wasserfest) ausgehärtet sein, während größere Formteile wie große Kerne oder Formen erst nach längeren Zeitdauern von beispielsweise mehreren Minuten, etwa nach 30 min, unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wasserfest (bzw. durchgängig wasserfest) ausgehärtet sind. Der Fachmann kann anhand seines Fachwissens und den zusätzlichen Angaben im vorliegenden Text sehr einfach die für die Zwecke eines bestimmten Formteils geeigneten genauen Verfahrensbedingungen, insbesondere Verfahrensdauern, auswählen. Nötigenfalls können entsprechende einfache Vorversuche zur Ermittlung der geeigneten Parameter durchgeführt werden.
• Der Begriff „wasserfest ausgehärtetes Formteil“ bedeutet dabei in diesem Zusammenhang und im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ein solches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Formteil, das nach gerade vollständigem Eintauchen (d.h. gerade vollständiges Eintauchen für die gesamte Zeitdauer von 30 min) in entionisiertes Wasser bei 20 °C und Normaldruck für eine Zeitdauer von 30 min (Stoppuhr) formstabil bleibt und nicht (auch nicht bei der Entnahme aus dem Wasser) zerfällt, wobei hier vorzugsweise ein Zerfallen ohne zusätzliche Krafteinwirkung von außen gemeint ist. Besonders bevorzugt sind wasserfest ausgehärtete Formteile, bei denen unmittelbar nach diesem Eintauchtest (unter den vorstehend genannten Bedingungen) mit einem Kernhärteprüfer GM-578 (Fa. Simpson Technologies GmbH, Schweiz) eine (gemäß Handhabungs-Anleitung des Kernhärteprüfers) Eindringtiefe von nicht mehr als 4 mm, vorzugsweise von nicht mehr als 3 mm, gemessen wird.
• Der Begriff „durchgängig wasserfest ausgehärtetes Formteil“ bezeichnet dabei in diesem Zusammenhang und im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein solches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Formteil, bei dem auch sämtliche innenliegenden Volumenbereiche (also solche Volumenbereiche, die nicht an die Außenfläche des Formteils angrenzen) wasserfest ausgehärtet sind (wie vorstehend definiert). Solche innenliegenden Volumenbereiche sind für die Zwecke der Überprüfung z.B. durch Sägen zugänglich.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird entsprechend der vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltung mindestens so lange durchgeführt, bis ein wasserfest, vorzugsweise ein durchgängig wasserfest, ausgehärtetes Formteil resultiert. Sobald unter den gewählten Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein wasserfest, vorzugsweise ein durchgängig wasserfest, ausgehärtetes Formteil resultiert, wird vorzugsweise das Aushärten durch Erhitzen der geformten Formstoffmischung und Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung nicht länger fortgesetzt. Es hat sich nämlich in eigenen Versuchen gezeigt, dass ein zu langes Fortsetzen des Erhitzens der geformten Formstoffmischung und des Entfernens von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung nachdem ein wasserfest, vorzugsweise ein durchgängig wasserfest, ausgehärtetes Formteil erhalten wurde, zu einer Verschlechterung der Eigenschaften solcher übermäßig lang erhitzter Formteile führt, möglicherweise durch beginnende Zersetzung des eingesetzten Bindemittels (d.i. durch Säure vernetztes, ehemals Hydroxygruppen enthaltendes aliphatisches Polymer). Zur Einstellung geeigneter Verfahrensparameter wie insbesondere der Dauer des Schrittes des Aushärtens (insbesondere des Erhitzens) der geformten Formstoffmischung können für die Herstellung von bestimmten Formteilen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise in Vorversuchen solche geeigneten Parameter ermittelt und anschließend für eine Serienproduktion der Formteile verwendet werden. Durch die vorstehend angegebene Verfahrensführung wird gewährleistet, dass die erfindungsgemäß hergestellten Formteile ihre vorteilhaften Eigenschaften erhalten bzw. beibehalten, insbesondere ihre gute Feuchtigkeitsbeständigkeit bzw. ihre gute Wasserfestigkeit.
• In einer vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Formen der Formstoffmischung durch Verschießen, vorzugsweise in einer Schießmaschine wie einer Kernschießmaschine, oder durch Einbringen der Formstoffmischung in einen Formteilkasten und vorzugsweise Stampfen der Formstoffmischung im Formteilkasten.
• Zum Verschießen der Formstoffmischung eignet sich erfindungsgemäß beispielsweise eine Schießmaschine mit beheizbarem Formteilkasten, etwa eine Kernschießmaschine mit beheizbarem Kernkasten, wie sie an sich für den Einsatz bei der Verarbeitung von Hot-Box-Bindemitteln oder warmhärtenden Wasserglasbindern bekannt ist. Vorzugsweise weist eine solche Schießmaschine auch eine Vorrichtung zur Durchströmung der geformten Formstoffmischung mit Gas, vorzugsweise mit warmer oder heißer Luft, auf.
• Die mit einer solchen Schießmaschine geschossene Formstoffmischung kann dann im beheizbaren Formkasten (etwa Kernkasten), unter Erhitzen (durch Heizen und/oder Durchströmen mit warmer oder heißer Luft) und Entfernen von Wasser (beispielsweise mittels Durchströmen mit warmer oder heißer Luft) zum (wasserfest) ausgehärteten Formteil ausgehärtet werden. Sofern keine Schießmaschine mit beheizbarem Formkasten verwendet wird, kann eine geschossene Formstoffmischung auch auf andere Weise, beispielsweise (zusammen mit dem Formwerkzeug) in einem Trockenofen, zum (wasserfest) ausgehärteten Formteil ausgehärtet werden. Die jeweils geeignete Art des Formens kann der Fachmann anhand der Umstände des Einzelfalls auswählen. So wird die Formstoffmischung zur Herstellung kleinerer Formteile, etwa Speiser oder Speiserkappen oder kleinerer Kerne oder Formen, vorteilhaft in einer Schießmaschine geschossen, besonders bevorzugt in einer Kernschießmaschine. Größere Formteile, beispielsweise größere Kerne oder größere Formen, werden vorteilhaft durch Einbringen der entsprechenden Formstoffmischungen in einen Formkasten (bzw. Kernkasten) geformt und vorzugsweise durch Stampfen verdichtet. Bei der Herstellung solcher größeren Formteile wird die geformte Formstoffmischung vorzugsweise in dem sie enthaltenden Kernkasten bzw. Formkasten zum (wasserfest) ausgehärteten Formteil ausgehärtet.
• Vorzugsweise wird bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schaumbildung vermieden. Manche aliphatischen Polymere umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I), beispielsweise im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Polyvinylalkohole, neigen zur Schaumbildung; eine solche Schaumbildung ist aber bei der Herstellung eines ausgehärteten Formteils zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken nicht gewünscht, beispielsweise weil eine Schaum enthaltende Formstoffmischung beim Aushärten zum ausgehärteten Formteil eine poröse Struktur aufweist, wodurch die zu erzielende Festigkeit des resultierenden Formteils beeinträchtigt werden kann.
• Weiter ist auch bevorzugt ist auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren),
• - wobei das Erhitzen der geformten Formstoffmischung auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 150 °C bis 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 180 °C bis 230 °C, erfolgt,
und/oder
• - wobei das Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung erfolgt durch eine oder mehrere Maßnahmen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hindurchleiten eines erhitzten Gases, Evakuieren und Trocknen in einer Trockenvorrichtung, vorzugsweise durch Hindurchleiten eines erhitzten Gases, besonders bevorzugt durch Hindurchleiten von erhitzter Luft.
• Die vorstehend angeführte Trockenvorrichtung ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Trockenofen, Umlufttrockenofen, Bandtrockner, Durchlauftrockner, Tunneltrockner und Trockenband. Vorzugsweise ist die Trockenvorrichtung ein Umlufttrockenofen.
• Es hat sich gezeigt, dass in dem vorstehend angegebenen Temperaturbereich die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile besonders gut und in einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne (wasserfest) ausgehärtet werden können, so dass vorteilhaft kurze Taktzeiten bei der Herstellung dieser Formteile möglich sind, die Formteile dabei aber nicht durch übermäßig hohe Erhitzung wieder ihre vorteilhaften Eigenschaften (dazu siehe oben) ganz oder teilweise einbüßen.
• Es hat sich außerdem gezeigt, dass das Entfernen von Wasser aus der geformten Formstoffmischung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders effizient und vorteilhaft kombiniert mit dem Erhitzen der Formstoffmischung ausgeführt werden kann durch Hindurchleiten durch die geformte Formstoffmischung eines erhitzten Gases, vorzugsweise von erhitzter Luft. Auf diese Weise wird die geformte Formstoffmischung besonders rasch und vollständig - auch in ihrem Inneren - zum ausgehärteten Formteil ausgehärtet. Es wird angenommen, dass durch das Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung die mindestens teilweise Veretherung von Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere gefördert wird, etwa durch dem Fachmann bekanntes Verschieben des Reaktionsgleichgewichtes auf die gewünschte Seite (Prinzip von LeChatelier). Schwefelsäure ist daher eine bevorzugte Säure für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren.
• Allgemein ist die Einstellung der genauen Verfahrensparameter zum Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil, beispielsweise die Dauer des Erhitzens, die Temperatur des Trockenofens oder des erhitzten Gases, die Durchströmungsdauer mit erhitztem Gas (d.h. die Dauer des Hindurchleitens des erhitzten Gases) sowie der Druck des erhitzten Gases (sofern eingesetzt) in starkem Maße von den geometrischen Abmessungen des durch Aushärten herzustellenden Formteiles wie seiner Größe, seinem Gewicht, seinem Volumen oder seinen Wandstärken. Zur Eignung von Vorversuchen zur Ermittlung geeigneter Parameter für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens siehe oben.
• Ebenfalls ist auch bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei die eingesetzten aliphatischen Polymere
• - herstellbar sind durch mindestens partielle Verseifung von Polyvinylacetat,
und/oder
• - in der sie enthaltenden wässrigen Mischung gelöst sind, vorzugsweise mindestens zu 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens zu 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren.
• Zudem ist ebenfalls bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei die ein oder mehreren aliphatischen Polymere umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) ein oder mehrere Polyvinylalkohole umfassen,
  wobei die Gesamtheit der eingesetzten Polyvinylalkohole vorzugsweise
• - einen Hydrolysegrad von > 50 Mol-% (d.h. im Bereich von 50,1 Mol-% bis 100 Mol-%) aufweist, vorzugsweise bestimmt gemäß der Methode wie angegeben in Dokument DE 10 2007 026 166 A1 , Paragraphen [0029] bis [0034], und besonders bevorzugt einen Hydrolysegrad aufweist im Bereich von 70 Mol-% bis 100 Mol-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 80 Mol-% bis 100 Mol-%, vorzugsweise bestimmt gemäß der Methode nach DIN EN ISO 15023-02 2017-02 Entwurf, Anhang D,
und/oder
• - eine dynamische Viskosität im Bereich von 0,1 bis 30 mPa · s aufweist, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 15 mPa · s, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 10 mPa · s, jeweils bestimmt an einer 4 %-igen (w/w) wässrigen Lösung der Gesamtheit der eingesetzten Polyvinylalkohole bei 20 °C nach DIN 53015:2001-02.
• Es hat sich gezeigt, dass die vorstehend angegebenen ein oder mehreren aliphatischen Polymere, insbesondere die vorstehend als bevorzugt angegebenen ein oder mehreren Polyvinylalkohole wesentlich zu den vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Formteile beitragen, wenn sie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden, insbesondere zu der guten Feuchtigkeitsbeständigkeit bzw. Wasserfestigkeit, Endfestigkeit und Abgussfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formteile.
• Weiter wird angenommen, dass die vorstehend angegebenen ein oder mehreren aliphatischen Polymere, insbesondere die vorstehend als bevorzugt angegebenen ein oder mehreren Polyvinylalkohole, wesentlich dazu beitragen bzw. sogar ursächlich für die vorteilhaften Emissionseigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Formteile sind (möglicherweise deshalb, weil die erfindungsgemäß einzusetzenden aliphatischen Polymere keine aromatischen Bestandteile enthalten, welche häufig als Ursache für schädliche Emissionen genannt werden), insbesondere für die geringe oder vollständig unterbleibende Emission von Qualm bzw. Rauch und/oder von Geruchs- und/oder Schadstoffen beim oder nach dem Metall-Abguss sowie die geringe oder vollständig unterbleibende Emission von Geruchs- und/oder Schadstoffen bei der Herstellung oder Lagerung der Formteile.
• Die erfindungsgemäß einzusetzenden ein oder mehreren aliphatischen Polymere sind daher vorzugsweise frei von Aromaten-haltigen Bestandteilen und/oder anderen Bestandteilen welche unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens Rauch-, Qualm-, Geruchs- und/oder Schadstoffemissionen in nennenswertem Umfang verursachen.
• Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren aus den vorstehend angegebenen Gründen nicht in Anwesenheit von Aromaten-haltigen organischen Verbindungen durchgeführt bzw. ist die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formstoffmischung Aromaten-frei (d.h. die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formstoffmischung enthält vorzugsweise keine Aromaten-haltigen organischen Verbindungen).
• Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren nicht in Anwesenheit von Furan-haltigen organischen Verbindungen durchgeführt bzw. enthält die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formstoffmischung keine Furan-haltigen organischen Verbindungen.
• Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren nicht in Anwesenheit von Alkoxysilylverbindungen durchgeführt bzw. enthält die im erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formstoffmischung keine Alkoxysilylverbindungen.
• Es ist daher auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren (ii) (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren) bevorzugt, wobei die Formstoffmischung aus den folgenden Bestandteilen besteht (bzw. wobei das Verfahren so durchgeführt wird, das eine Formstoffmischung hergestellt wird, die aus den folgenden Bestandteilen besteht):
• - einem Formgrundstoff,
• - einem oder mehreren aliphatischen Polymeren jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I)
• - einer oder mehreren Säuren und/oder einem oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren,
und
• - Wasser.
• Weiter ist auch bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei der Formgrundstoff umfasst:
• - einen oder mehrere partikuläre feuerfeste Feststoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Oxide, Silicate und Carbide, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr;
  • - Mischoxide, Mischcarbide und Mischnitride, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr;
  und
  • - Graphit
und/oder
• - einen oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der bevorzugten Gruppe bestehend aus
  • - Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise aufweisend einen Glaskern und eine feuerfeste Hülle, besonders bevorzugt mit einer Schüttdichte im Bereich von 470 bis 500 g/L, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2008/113765 ;
  • - Spheres, vorzugsweise Spheres aus Flugasche;
  • - Kompositpartikel, wie beschrieben im Dokument WO 2017/ 093371 A1 ;
  • - Perlit, vorzugsweise geblähter Perlit, besonders bevorzugt geschlossenporige Mikro-Kugeln aus expandiertem Perlit, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2017/174826 A1 ;
  • - Reisschalenasche, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2013/014118 A1 ;
  • - Blähglas,
  • - Glashohlkugeln,
  und
  • - keramische Hohlkugeln, vorzugsweise Hohlkugelkorund.
• Die vorgenannten einen oder mehreren partikulären feuerfesten Feststoffe können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden und so den einzusetzenden Formgrundstoff bilden. Ebenso können die vorgenannten einen oder mehreren partikulären Leichtfüllstoffe einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden und so den einzusetzenden Formgrundstoff bilden. Natürlich können auch die einen oder mehreren partikulären feuerfeste Feststoffe in Kombination mit den einen oder mehreren partikulären Leichtfüllstoffe als Formgrundstoff eingesetzt werden und so den einzusetzenden Formgrundstoff bilden. Je nach Einsatzzweck des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. je nach herzustellendem Formteil, wählt der Fachmann den jeweils geeigneten Formgrundstoff aus. Beispielsweise kann zur Herstellung einer einfachen Gussform lediglich Quarzsand als Formgrundstoff gewählt werden. Weiter kann beispielsweise zur Herstellung eines Speisers eine Mischung von Quarzsand mit einem oder mehreren partikulären Leichtfüllstoffen gewählt werden oder es können dafür auch ausschließlich ein oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe gewählt werden, vorzugsweise ausgewählt aus der vorstehend definierten, bevorzugten Gruppe von Leichtfüllstoffen.
• Der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Formgrundstoff kann zusätzlich zu den vorstehend genannten bevorzugten Inhaltsstoffen noch weitere, vorzugsweise partikuläre, Bestandteile enthalten, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus elementaren Metallen (beispielsweise Aluminium), Oxidationsmitteln bzw. Sauerstoffquellen, vorzugsweise Metalloxiden, besonders bevorzugt Oxide von Mangan und/oder Eisen, und Zündmitteln. So kann etwa zur Herstellung eines exothermen Speisers der einzusetzende Formgrundstoff Aluminium, Eisenoxid, an sich für diesen Zweck bekanntes Oxidationsmittel, Spheres und an sich für diesen Zweck bekanntes Zündmittel enthalten.
• Weiter ist auch bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei
• - das Verhältnis
  • - der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren
  zu
  • - der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff
  im Bereich von 0,2 : 100 bis 13 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,3 : 100 bis 10 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 : 100 bis 9 : 100,
und/oder
• - das Verhältnis der Summe
  • - der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a)
  und
  • - der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b),
  zu
  • - der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff
  im Bereich von 1 : 100 bis 50 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 1,5 : 100 bis 40 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 2 : 100 bis 35 : 100;
und/oder
• - das Verhältnis
  • - der Gesamtmasse an eingesetzten Säuren und/oder hitzelabilen Säure-Präkursoren
  zu
  • - der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren
  im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 50, vorzugsweise im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 50, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 40 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 25 bis 1 : 35, liegt.
• Die Einstellung des vorstehend genannten (Zahlen-)Verhältnisses der Summe aus der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) und der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b) zu der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff wird dabei - wie vorstehend angegeben - vorzugsweise so durchgeführt, dass eine zu einem Formteil, vorzugsweise zu einem Speiser oder einem Kern, verschießbare und/oder zu einem Formteil, vorzugsweise zu einer Form, stampfbare, vorzugsweise formstabile, Formstoffmischung resultiert. Vorzugsweise wird dabei jeweils eine wässrige Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) bzw. eine wässrige Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b), eingesetzt, welche jeweils eine vorstehend angegebene bevorzugte Gesamtmenge an ein oder mehreren aliphatische Polymeren (a) bzw. an einer oder mehreren Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b) aufweist. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass das vorgenannte Verhältnis (bei jeweils unveränderten Konzentrationen der eingesetzten wässrigen Mischungen) auch von der Art des eingesetzten Formgrundstoffes abhängt: so liegt das vorstehend angegebene geeignete Zahlenverhältnis meist im höheren Bereich (d.h. näher an der Obergrenze von 50 : 100, vorzugsweise 40 : 100 und besonders bevorzugt von 35 : 100) in Fällen, in denen ein Formgrundstoff mit einem geringeren Schüttgewicht (etwa als Quarzsand) eingesetzt wird, während das vorstehend angegebene geeignete Zahlenverhältnis eher im niedrigeren Bereich (d.h. näher an der Untergrenze von 1 : 100, vorzugsweise 1,5 : 100 und besonders bevorzugt von 2 : 100) liegt in Fällen, in denen ein Formgrundstoff mit einem höheren Schüttgewicht (etwa Quarzsand) eingesetzt wird.
• Das Verhältnis der Gesamtmasse an eingesetzten (bzw. einzusetzenden) Säuren und/oder hitzelabilen Säure-Präkursoren zu der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren liegt erfindungsgemäß bei verhältnismäßig niedrigen Zahlenwerten, d.h. es gibt eine verhältnismäßig geringe Gesamtmasse an eingesetzten bzw. einzusetzenden Säuren und/oder hitzelabilen Säure-Präkursoren im Verhältnis zu der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren an. Es reicht bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens demnach vorzugsweise eine (deutlich) unterstöchiometrische Menge an einer oder mehreren Säuren und/oder an einem oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren (im Verhältnis zur eingesetzten Menge an aliphatischen Polymeren) aus, da die Säure oder Säuren als Katalysator für eine Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere miteinander wirken.
• Die erfindungsgemäß einzusetzenden einen oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren sind vorzugsweise frei von Aromaten-haltigen Bestandteilen und/oder anderen Bestandteilen welche unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens Rauch-, Qualm-, Geruchs- und/oder Schadstoffemissionen in nennenswertem Umfang verursachen.
• Es ist ebenfalls bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei die einen oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus:
• - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, besonders bevorzugt einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen,
• - organische Protonen-Säuren, vorzugsweise einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure,
• - Lewis-Säuren, vorzugsweise wasserlösliche Lewis-Säuren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bortrifluorid und den Chloriden und Bromiden von Bor, Aluminium, Phosphor, Antimon, Arsen, Eisen, Zink und Zinn,
und
• - thermisch zu Säuren zersetzbaren Salze (d.h. hitzelabile Säure-Präkursoren), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Ammoniumsalze von Mineralsäuren wie NH₄NO₃, vorzugsweise NH₄Cl,
  • - Sulfate und Chloride 3-wertiger Metallionen, vorzugsweise FeCl₃, AlCl₃, Fe₂(NO₃)₃, Al₂(NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃ und Al₂(SO₄)₃
  und
  • - schwefelsaure Salze von Alkanolaminen, vorzugsweise von Monoethanolamin.
• Als „Protonen-Säuren“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Verbindungen bezeichnet, welche nach dem Säure-Basen-Konzept von Brönstedt und Lowry als Säuren aufzufassen sind.
• Unter dem Begriff „einprotonige organische Säuren“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche organischen Säuren verstanden, welche über gerade eine Gruppe verfügen, die in Anwesenheit von Wasser ein Proton (H⁺-Ion) zur Verfügung stellen kann, beispielsweise eine Carboxylgruppe oder eine Sulfonsäuregruppe.
• Die vorgenannten anorganischen, vorzugsweise wasserlöslichen, Protonen-Säuren sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure (einschließlich deren Kondensate wie Pyrophosphorsäure und Metaphosphorsäuren), Ester der Phosphorsäure, Borsäure, Ester der Borsäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, lodwasserstoffsäure und Salpetersäure und sind besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure, Ester der Phosphorsäure, Schwefelsäure, Bromwasserstoffsäure und lodwasserstoffsäure.
• Vorzugsweise sind die eine oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
• - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, besonders bevorzugt einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen,
und
• - organische Protonen-Säuren, vorzugsweise einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure,
• Besonders bevorzugt sind die einen oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
• - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 5, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen,
und
• - einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure.
• Es ist weiterhin bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren , vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (ii), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei die einen oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren, vorzugsweise die eine oder wenigstens eine der mehreren Säuren, ausgewählt sind:
• - aus der Gruppe bestehend aus anorganischen, vorzugsweise wasserlöslichen, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen
und/oder
• - aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure (einschließlich deren Kondensate wie Pyrophosphorsäure und Metaphosphorsäuren) und Schwefelsäure.
• Die vorgenannten einprotonigen organischen Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer verhältnismäßig höheren Säurestärke und aufgrund der nur einen Säuregruppe im Molekül Konkurrenzreaktionen zur wenigstens teilweisen katalytischen Veresterung der Hydroxygruppen der ein oder mehreren Polymeren miteinander allenfalls (wenn überhaupt) nur im geringen Ausmaß bewirken bzw. daran beteiligt sind.
• Es hat sich gezeigt, dass die vorgenannten anorganischen und einprotonigen organischen Säuren, welche jeweils einen pKs-Wert ≤ 5 und vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen, im erfindungsgemäßen Verfahren ein besonders rasches und vollständiges Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil bewirken, so dass durch die so verkürzten Reaktionszeiten der erforderliche Energieaufwand des Verfahrens geringer ist und kürzere Taktzeiten (und dadurch höhere Produktionszahlen pro Zeiteinheit) möglich sind, als etwa bei Verwendung schwächerer Säuren.
• Es hat sich auch gezeigt, dass im erfindungsgemäßen Verfahren beim Einsatz schwächerer Säuren (etwa mit einem pKs-Wert > 5) auch das Verhältnis der Gesamtmasse an eingesetzten Säuren zu der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren höher gewählt werden muss (etwa im Bereich 1 : 5 bis 1 : 10) als bei Verwendung von anorganischen und einprotonigen organischen Säuren, welche jeweils einen pKs-Wert ≤ 5 und vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen.
• Als besonders bevorzugte Säure für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren hat sich Schwefelsäure erwiesen, offenbar weil sie eine zur Katalysierung der Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere miteinander eine besonders geeignete Säurestärke hat.
• Bevorzugt ist daher auch ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren (ii) (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei
• - das Verhältnis
• - der Gesamtmasse an eingesetzten Säuren und/oder hitzelabilen Säure-Präkursoren
zu
• - der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren
im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 50, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 40 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 25 bis 1 : 35, liegt
und
die eine oder mehreren Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabilen Säure-Präkursoren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure und Schwefelsäure.
• Es ist weiterhin bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (i), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), mit folgendem zusätzlichen Schritt:
• - Kontaktieren des ausgehärteten Formteils mit einem Gießmetall zur Herstellung eines metallischen Gussstücks, wobei das Gießmetall vorzugsweise in Kontakt mit dem ausgehärteten Formteil erstarrt.
• In dem vorstehend beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren ist das Gießmetall beim Kontaktieren des ausgehärteten Formteils mindestens teilweise und vorzugsweise vollständig flüssig. Als Gießmetall eignet sich jedes vergießbare Metall bzw. jede vergießbare Metalllegierung, insbesondere Leichtmetalle sowie deren Legierungen, beispielsweise Aluminium, Magnesium, Zinn und Zink; sowie Eisen und Stahl.
• Es hat sich in eigenen Untersuchungen gezeigt, dass beim Kontaktieren des erfindungsgemäß hergestellten ausgehärteten Formteils mit dem Gießmetall - unabhängig von der Natur des Gießmetalles - allenfalls geringe Mengen an Ruß bzw. Rauch oder Qualm gebildet und kaum bzw. keine gasförmigen Aromaten-haltige oder andere potentiell für Menschen gesundheitsschädliche Emissionen - etwa durch die Zersetzung des vernetzten Bindemittels des ausgehärteten Formteils unter der Einwirkung der Hitze des flüssigen Gießmetalls - entstehen. Dies gilt auch bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen im Bereich von 600 °C bis 900 °C, so dass sich die vorgenannte bevorzugte Verfahrensvariante (i) ganz besonders für die Herstellung metallischer Gussstücke eignet, wobei das Gießmetall ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung ist: Es ist nämlich bekannt, dass bei den verhältnismäßig niedrigen, beim Leichtmetall-Abguss herrschenden Temperaturen (verglichen mit den Temperaturen beim Eisen- oder Stahlabguss) herkömmliche, derzeit häufig verwendete, Cold-Box-Bindemittel oft nur unvollständig thermisch zersetzt werden, so dass gerade in diesen Fällen - sowohl beim Metall-Abguss als auch beim Auspacken der Formen - eine besonders starke Rauch-, Qualm- bzw. Rußbildung sowie eine starke Freisetzung gasförmiger, Aromaten-haltiger Emissionen auftreten, welche meist von unangenehmen Gerüchen begleitet werden und für Menschen potentiell gesundheitsschädlich sind. Solche Nachteile bestehen bei Verwendung von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteilen bzw. bei Durchführung der vorstehend angegebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensvariante (i) dagegen nicht. Da von Speisern bzw. Speiserkappen durch ihre Position an der Kontaktfläche von Gießformen zur Umgebungsluft eine besonders starke Emissionsgefährdung beim Metall-Abguss ausgeht, ist die vorstehend angegebene, bevorzugte erfindungsgemäße Verfahrensvariante (i) besonders effektiv, wenn als Formteile bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Speiser bzw. Speiserkappen hergestellt (Verfahrensvariante (ii)) bzw. eingesetzt (Verfahrensvariante (i)) werden.
• Es ist deshalb in vielen Fällen auch bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren, vorzugsweise ein erfindungsgemäßes Verfahren (i), (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei
• - das Gießmetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Magnesium, Zinn, Zink und deren Legierungen
und/oder
• - die Temperatur des Gießmetalls beim Abguss nicht höher ist als 900 °C und vorzugsweise die Temperatur des Gießmetalls beim Abguss im Bereich von 600 °C bis 900 °C liegt.
• Weiterhin ist auch bevorzugt ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Verfahren (ii) zur Herstellung eines ausgehärteten Speisers, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken (oder ein in diesem Text beschriebenes bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren), wobei der Formgrundstoff umfasst:
• - einen oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise aufweisend einen Glaskern und eine feuerfeste Hülle, besonders bevorzugt mit einer Schüttdichte im Bereich von 470-500 g/L, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2008/113765 ;
  • - Spheres, vorzugsweise Spheres aus Flugasche;
  • - Kompositpartikel, wie beschrieben im Dokument WO 2017/093371 A1 ;
  • - Perlit, vorzugsweise geblähter Perlit, besonders bevorzugt geschlossenporige Mikro-Kugeln aus expandiertem Perlit, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2017/174826 ;
  • - Reisschalenasche, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2013/014118 ;
  • - Blähglas,
  • - Glashohlkugeln,
  und
  • - keramische Hohlkugeln, vorzugsweise Hohlkugelkorund;
und wobei der Formgrundstoff weiter umfasst oder nicht umfasst:
• - einen oder mehrere partikuläre feuerfeste Feststoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Oxide, Silicate und Carbide, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr;
  • - Mischoxide, Mischcarbide und Mischnitride, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr;
  und
  • - Graphit.
• Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymers jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), vorzugsweise eines entsprechend (mindestens teilweise) vernetzten Polyvinylalkohols, als Bindemittel eines Formteils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, beim Gießen von metallischen Gussstücken.
• Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung und möglicher Kombinationen von einem oder mehreren zugehörigen Aspekten miteinander gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
• Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, (das Formteil) umfassend:
• - mindestens einen Formgrundstoff und
• - ein ausgehärtetes Bindemittel umfassend oder bestehend aus einem durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymer, jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), vorzugsweise umfassend oder bestehend aus einem (mindestens teilweise) durch Veretherung vernetzten Polyvinylalkohol,
wobei vorzugsweise das Verhältnis
• - der Gesamtmasse an ausgehärtetem Bindemittel zur
• - Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff
im Bereich von 0,2 :100 bis 13 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,3 : 100 bis 10 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 : 100 bis 9 : 100.
• Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Formteiles und möglicher Kombinationen von einem oder mehreren zugehörigen Aspekten miteinander gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren und für die erfindungsgemäße Verwendung vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
• In dem erfindungsgemäßen Formteil liegen die Hydroxygruppen des vernetzenden Polymers nach der durch Veretherung erfolgten Vernetzung miteinander (zumindest überwiegend) nicht mehr frei vor, sondern sind (zumindest überwiegend) an der Ausbildung von Ethergruppen beteiligt.
• Die vorstehend angegebenen Bereiche des Verhältnisses von Gesamtmasse an ausgehärtetem Bindemittel zur Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff in dem Formteil entsprechen den angegebenen Bereichen des Verhältnisses der Gesamtmasse an eingesetzten (unvernetzten) aliphatischen Polymeren zu der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff. Das entsprechende Massenverhältnis im erfindungsgemäßen Formteil wird sich zwar im Einzelfall vom entsprechenden, im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten, Massenverhältnis unterscheiden und wird im erfindungsgemäßen Formteil vor allem wegen des bei der verethernden Vernetzung freiwerdenden und abgeführten Kondensationswassers wohl bei etwas niedrigeren Werten liegen. Dieser Unterschied fällt aber in der Praxis betraglich nicht ins Gewicht.
• Bevorzugt ist ein vorstehend angegebenes erfindungsgemäßes Formteil, wobei das ausgehärtete Bindemittel ein wasserfest ausgehärtetes Bindemittel (wie vorstehend definiert) ist, besonders bevorzugt ein durchgängig wasserfest ausgehärtetes Bindemittel (wie vorstehend definiert).
• Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein ausgehärtetes Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, hergestellt oder herstellbar nach einem vorstehend angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren (ii) (oder ein in diesem Text beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren).
• Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen des erfindungsgemäß hergestellten oder herstellbaren Formteiles und möglicher Kombinationen von einem oder mehreren zugehörigen Aspekten miteinander gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren, für die erfindungsgemäße Verwendung und das erfindungsgemäße Formteil vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
• Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung auch eine, vorzugsweise Aromaten-freie, Formstoffmischung zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, umfassend (d.h. es können neben den nachfolgend genannten Bestandteilen noch weitere Bestandteile enthalten sein) oder bestehend aus (d.h. es können neben den nachfolgend genannten Bestandteilen keine weiteren Bestandteile enthalten sein):
• - mindestens einen Formgrundstoff,
• - ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I),
• - eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
  • - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, besonders bevorzugt einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen,
  • - einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure,
  • - Lewis-Säuren, vorzugsweise wasserlösliche Lewis-Säuren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bortrifluorid und den Chloriden und Bromiden von Bor, Aluminium, Phosphor, Antimon, Arsen, Eisen, Zink und Zinn,
  und
  • - thermisch zu Säuren zersetzbaren Salze (hitzelabile Säure-Präkursoren), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    • - Ammoniumsalze von Mineralsäuren wie NH₄NO₃, vorzugsweise NH₄Cl,
    • - Sulfate und Chloride 3-wertiger Metallionen, vorzugsweise FeCl₃, AlCl₃, Fe₂(NO₃)₃, Al₂(NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃ und Al₂(SO₄)₃,
    und
  • - schwefelsaure Salze von Alkanolaminen, vorzugsweise von Monoethanolamin,
  und
  • - Wasser.
• Hinsichtlich bevorzugter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Formstoffmischung und möglicher Kombinationen von einem oder mehreren zugehörigen Aspekten miteinander gelten die für das erfindungsgemäße Verfahren, für die erfindungsgemäße Verwendung, das erfindungsgemäße Formteil sowie das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte oder herstellbare Formteil vorstehend angegebenen Erläuterungen entsprechend, und umgekehrt.
• Bevorzugt ist eine vorstehend angegebene erfindungsgemäße Formstoffmischung zur Herstellung eines ausgehärteten Speisers, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, wobei der Formgrundstoff umfasst oder besteht aus:
• - einen oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise aufweisend einen Glaskern und eine feuerfeste Hülle, besonders bevorzugt mit einer Schüttdichte im Bereich von 470-500 g/L, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2008/113765 ;
  • - Spheres, vorzugsweise Spheres aus Flugasche;
  • - Kompositpartikel, wie beschrieben im Dokument WO 2017/ 093371 A1 ;
  • - Perlit, vorzugsweise geblähter Perlit, besonders bevorzugt geschlossenporige Mikro-Kugeln aus expandiertem Perlit, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2017/174826 ;
  • - Reisschalenasche, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2013/014118 ;
  • - Blähglas,
  • - Glashohlkugeln,
  und
  • - keramische Hohlkugeln, vorzugsweise Hohlkugelkorund;
und wobei der Formgrundstoff weiter umfasst oder nicht umfasst:
• - einen oder mehrere partikuläre feuerfeste Feststoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
  • - Oxide, Silicate und Carbide, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr,
  • - Mischoxide, Mischcarbide und Mischnitride, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr,
und
• - Graphit.
• Die vorstehend angegebene erfindungsgemäße Formstoffmischung (oder eine vorstehend angegebene bevorzugte erfindungsgemäße Formstoffmischung) ist zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet und dafür vorgesehen.
• Figurenliste
• 1: 1 zeigt die Überreste eines Vergleichs-Standard-Biegeriegels „B-Cold-Box“ in einem Eisen-Gussstück nach dem Abguss. Es ist zu erkennen, dass die Überreste des Cold-Box-gebundenen Standard-Biegeriegels fast vollständig im Eisen-Gussstück zurückblieben und kaum zu entfernen waren (schlechte Entkernbarkeit, vgl. Beispiel 7).
• 2: 2 zeigt die Überreste eines Vergleichs-Standard-Biegeriegels „B-V38“ in einem Eisen-Gussstück nach dem Abguss. Es ist zu erkennen, dass die Überreste des Standard-Biegeriegels „B-V38“ gut und beinahe vollständig aus dem Eisen-Gussstück zu entfernen waren (gute Entkernbarkeit, vgl. Beispiel 7).
• 3: 3 zeigt die Überreste eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Standard-Biegeriegels „B-E61.3V1“ in einem Eisen-Gussstück nach dem Abguss. Es ist zu erkennen, dass die Überreste des Standard-Biegeriegels „B-E61.3V1“ sehr gut und beinahe vollständig aus dem Eisen-Gussstück zu entfernen waren (sehr gute Entkernbarkeit, vgl. Beispiel 7). Die nachfolgend beschriebenen 4 bis 9 zeigen Querschnitte eines aufgeschnittenen Eisen-Gussstückes, welches in der Mitte (entlang der Auflageflächen der Standard-Biegeriegel) aufgesägt ist, so dass die durch Standard-Biegeriegel im Eisen-Gussstück erzeugten Hohlräume (nach deren Entfernung aus dem Eisen-Gussstück) im Eisen-Gussstück gerade in der Mitte der Länge nach in zwei Hälften geteilt sind (Näheres siehe Beispiel 7). Die Querschnitte der durch die Standard-Biegeriegel erzeugten Hohlräume (Abgussnegative) liegen dadurch je zur Hälfte in der oberen Hälfte des aufgesägten Metall-Gussstückes (erzeugt durch den beim Eisen-Abguss oben liegenden Teil des Standard-Biegeriegels, „obere Formhälfte“) und in der unteren Hälfte des aufgesägten Metall-Gussstückes (erzeugt durch den beim Eisen-Abguss unten liegenden Teil des Standard-Biegeriegels, „untere Formhälfte“).
• 4: 4 zeigt im Querschnitt die obere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die obere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-V38 (Vergleich) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Oberseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ in der Mitte eine deutliche konkave (vom Holzspatel weg) Verformung aufweist, welche durch die Verformung des Standard-Biegeriegels B-V38 beim Abguss mit Eisen entstanden ist. Kerne, die sich beim Abguss nicht formstabil verhalten, können bei der Fertigung von Metall-Gussstücken nicht eingesetzt werden.
• 5: 5 zeigt im Querschnitt die untere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die untere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-V38 (Vergleich) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Unterseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ an den Seiten jeweils gut sichtbare konkave (vom Holzspatel weg) Verformungen aufweist, welche durch die Verformung des Standard-Biegeriegels B-V38 beim Abguss mit Eisen entstanden sind.
• 6: 6 zeigt im Querschnitt die obere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die obere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Oberseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ keine sichtbaren Verformungen aufweist und sich demnach der Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich) beim Abguss mit Eisen nicht sichtbar verformt hat. Es sind außerdem starke Vererzungen im Bereich des Sandkerns erkennbar. Diese wirken sich nachteilig auf das Gussstück aus.
• 7: 7 zeigt im Querschnitt die untere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die untere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Unterseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ keine sichtbaren Verformungen aufweist und sich demnach der Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich) beim Abguss mit Eisen nicht sichtbar verformt hat. Es sind außerdem starke Vererzungen im Bereich des Sandkerns erkennbar. Diese wirken sich nachteilig auf das Gussstück aus.
• 8: 8 zeigt im Querschnitt die obere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die obere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 (nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Oberseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ keine sichtbaren Verformungen aufweist und sich demnach der Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 beim Abguss mit Eisen nicht sichtbar verformt hat. Im Vergleich zu 6 und 7 ist auch eine deutlich geringere Vererzung erkennbar.
• 9: 9 zeigt im Querschnitt die untere Formhälfte des Eisen-Gussstückes. Darin erkennbar ist die untere Hälfte des durch den Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 (nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt) nach dessen Entfernung aus dem Metall-Gussstück entstandenen Hohlraumes (Abgussnegativ). Anhand des auf dieser Unterseite des Abgussnegativs aufgelegten geraden Holzspachtels ist zu erkennen, dass das Abgussnegativ keine sichtbaren Verformungen aufweist und sich demnach der Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 (nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt) beim Abguss mit Eisen nicht sichtbar verformt hat.
• 10: 10 zeigt im Querschnitt einen unter Verwendung eines nicht-erfindungsgemäß hergestellten Cold-Box-gebundenen Speisers im Probeguss erhaltenen Eisenwürfel (Modul 1,68 cm) mit oben erkennbarem Ansatz des Restspeisers aus Eisen. Es ist eine deutliche Lunkerbildung im Restspeiser zu erkennen, die bis ins metallische Gussstück (Eisenwürfel) hineinreicht. Für weitere Erklärungen zu 10 siehe Beispiel 13.
• 11: 11 zeigt im Querschnitt einen unter Verwendung eines nicht-erfindungsgemäß hergestellten Wasserglas-gebundenen Speisers im Probeguss erhaltenen Eisenwürfel (Modul 1,68 cm) mit oben erkennbarem Ansatz des Restspeisers aus Eisen. Es ist eine deutliche Lunkerbildung im Restspeiser zu erkennen, die bis weit ins metallische Gussstück (Eisenwürfel) hineinreicht. Für weitere Erklärungen zu 11 siehe Beispiel 13.
• 12: 12 zeigt im Querschnitt einen unter Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Speisers („Speiser-B-E68.4“) im Probeguss erhaltenen Eisenwürfel (Modul 1,68 cm) mit oben erkennbarem Ansatz des Restspeisers aus Eisen. Es ist keine Lunkerbildung im Metall-Gussstück (Eisenwürfel) zu erkennen, Lunker erscheinen lediglich im Restspeiser. Für weitere Erklärungen zu 12 siehe Beispiel 13.
• Beispiele:
• Die nachfolgend angegebenen Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben und erklären, ohne ihren Umfang zu beschränken.
• Soweit nicht anders angegeben, wurden die Versuche jeweils unter Laborbedingungen (Normaldruck, Temperatur 20 °C, Luftfeuchtigkeit 50 %) durchgeführt.
• Beispiel 1: Herstellung von Formstoffmischungen
• Es wurden die in der untenstehenden Tabelle 1 angegebenen Bestandteile verwendet, um Formstoffmischungen herzustellen. Tabelle 1: Bestandteile von Formstoffmischungen

  Bestandteil	Formstoffmischung
  	F-Cold-Box	F-V38	F-E61.3V1	F-E68.4
  Quarzsand BO42 [Gewichtsteile]	100	100	100	100
  Wässrige PVAL-Mischung [Gewichtsteile]	0	4,0	3,918	3,890
  Wässrige Schwefelsäure-Mischung [Gewichtsteile]	0	0	0,082	0,110
  Cold-Box Aktivator 6324 [Gewichtsteile]	1,2	0	0	0
  Cold-Box Gasharz 7241 [Gewichtsteile]	1,2	0	0	0

• Als Formgrundstoff wurde Quarzsand BO 42 (CAS-Nr. 014808-60-7) der Firma Bodensteiner Sandwerk GmbH & Co. KG eingesetzt.
• Als wässrige PVAL-Mischung wurde eine 25 Gew.-%-ige Lösung von Polyvinylalkohol (> 93 % Polyvinylalkohol) mit einem Hydrolysegrad von ca. 88 Mol-% und einer dynamischen Viskosität im Bereich von 3,5 bis 4,5 mPa · s (gemessen als 4 Gew.-%-ige wässrige Lösung bei 20 °C nach DIN 53015), Methanolgehalt < 3 Gew.-%; CAS RN 25213-24-5, Fa. Kuraray, verwendet.
• Als wässrige Schwefelsäuremischung wurde eine 36,5 Gew.-%-ige wässrige Lösung von Schwefelsäure, CAS RN 7664-93-9, verwendet.
• Als Cold-Box Aktivator 6324 wurde ein zur Herstellung von Cold-Box-Bindern (Polyurethanharz auf Benzyletherbasis) übliches Polyisocyanat (Aktivator 6324 der Fa. Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) verwendet.
• Als Cold-Box Gasharz 7241 wurde ein zur Herstellung von Cold-Box-Bindern (Polyurethanharz auf Benzyletherbasis) übliches Phenolharz (Gasharz 7241 der Fa. Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) verwendet.
• Die Formstoffmischungen wurden wie nachstehend angegeben hergestellt:
• Formstoffmischung F-Cold-Box: die in Tabelle 1 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vermischt, wobei eine zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung entstand. Die Formstoffmischung Cold-Box ist eine nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formstoffmischung für Vergleichszwecke.
• Formstoffmischung F-V38: die in Tabelle 1 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vermischt, wobei eine zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung entstand. Die Formstoffmischung V38 ist eine nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte bzw. nicht in einem solchen Verfahren verwendete Formstoffmischung für Vergleichszwecke.
• Formstoffmischung F-E61.3V: die in Tabelle 1 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vereinigt. Hierzu wurden zuerst die wässrige PVAL-Mischung und die wässrige Schwefelsäure-Mischung durch an sich bekanntes Vermischen miteinander zu einer Vormischung (bzw. zu einem Bindemittelsystem) vereinigt und diese Vormischung wurde dann mit der Vorlage von Quarzsand (Formgrundstoff) durch Vermischen in dem elektrischen Mischer vereinigt. Es entstand eine zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung. Die Formstoffmischung F-E61.3V ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte bzw. in einem solchen Verfahren verwendete Formstoffmischung.
• Formstoffmischung F-E68.4: die in Tabelle 1 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vereinigt. Hierzu wurden zuerst die wässrige PVAL-Mischung und die wässrige Schwefelsäure-Mischung durch an sich bekanntes Vermischen miteinander zu einer Vormischung (bzw. zu einem Bindemittelsystem) vereinigt und diese Vormischung wurde dann mit der Vorlage von Quarzsand (Formgrundstoff) durch Vermischen in dem elektrischen Mischer vereinigt. Es entstand eine zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung. Die Formstoffmischung F-E61.3V ist eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte bzw. in einem solchen Verfahren verwendete Formstoffmischung.
• Beispiel 2: Herstellung von Standard-Bieqerieqeln
• Aus den in Beispiel 1 angegebenen Formstoffmischungen wurden auf dem Fachmann bekannte Weise Standard-Biegeriegel (stellvertretend für ein ausgehärtetes Formteil zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken) für Prüfzwecke durch Rammen hergestellt (Abmessungen: 172 × 23 × 23 mm), entsprechend der Vorschrift im Merkblatt P73 (Ausgabe Februar 1996) des Vereins Deutscher Gießereifachleute (nachfolgend angegeben als „VDG Merkblatt P73“), Nr. 4.1.
• Zur Aushärtung der Biegeriegel wurde jeweils wie nachfolgend angegeben vorgegangen:
• Biegeriegel B-Cold-Box: Die Formstoffmischung Cold-Box (s. Beispiel 1) wurde in einer Biegestab-Rammbüchse wie oben beschrieben durch Rammen geformt. Anschließend wurde die geformte Formstoffmischung nach dem Cold-Box-Verfahren durch Hindurchleiten von (unter den Verfahrensbedingungen) gasförmigem N,N-Dimethylpropylamin (ca. 1ml flüssig, 15 s) entsprechend der Vorschrift im VDG Merkblatt P73, Nr. 4.3, Verfahren A, ausgehärtet.
• Biegeriegel B-V38, B-E61.3V1, B-E68,4: In allen drei Fällen wurden die Formstoffmischungen (Herstellung siehe Beispiel 1) in einer Biegestab-Rammbüchse wie oben beschrieben durch Rammen geformt. Anschließend wurden die geformten Formstoffmischungen jeweils durch Erhitzen der geformten Formstoffmischung im Trockenofen für 25 min bei 210 °C und Entfernen von Wasser aus der geformten Formstoffmischung durch Umluft-Entlüftung des Trockenofens zum ausgehärteten Formteil (Standard-Biegeriegel) ausgehärtet.
• Als alternative Methode zur Aushärtung zum ausgehärteten Formteil wurden mit der Formstoffmischung F-E68.4 Biegeriegel (Abmessungen: 187 x 22 x 22mm) B-E68.4 durch Schießen in einer üblichen Kernschießmaschine, wie sie auch für anorganische Bindemittel verwendet wird, zu einer geformten Formstoffmischung geformt und mit 200 °C warmem Werkzeug und Durchblasen von warmer Luft (200 °C, Druck: 6 bar) zu einem ausgehärteten Formteil ausgehärtet. Das Schießen und die Durchleitung mit warmer Luft erfolgte über die Länge der Biegeriegel.
• Beispiel 3: Bestimmung der Festigkeit von Standard-Biegeriegeln
• Es wurden jeweils die Endfestigkeiten der im vorstehenden Beispiel 2 hergestellten Standard-Biegeriegel geprüft: die Endfestigkeiten der Standard-Biegeriegel B-Cold-Boxwurden hierzu 24 h nach ihrer Herstellung geprüft. Die Endfestigkeiten der Standard-Biegeriegel B-V38, B-E613V1 und B-68.4 wurden hierzu jeweils 30 min nach ihrer Herstellung (Trocknung) geprüft. Alle Standard-Biegeriegel wurden unter Laborbedingungen gelagert. Es erfolgte jeweils eine Dreifachbestimmung der Endfestigkeiten, wie beschrieben im VDG Merkblatt P73, Nr. 5.2, mit einem Georg Fischer-Festigkeitsprüfapparat Typ PFG mit Niederdruckmanometer (mit Motorantrieb).
• Es wurden auf diese Weise die unten in Tabelle 2 angegebenen Biegefestigkeiten der Standard-Biegeriegel ermittelt: Tabelle 2: Endfestigkeiten von Standard-Biegeriegeln

  Biegeriegel:	B-Cold-Box	B-V38	B-E61.3V1	B-E68.4
  Biegefestigkeiten (Herstellung durch Rammen) [N/cm2]	720	670	780	795
  Biegefestigkeiten (Herstellung durch Schießen) [N/cm2]	n.b.	n.b.	n.b.	650

• b.: Werte nicht bestimmt.
• Aus den in Tabelle 2 angegebenen Werten kann man ersehen, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile (Standard-Biegeriegel) B-E61.3V1 und B-E68.4 mindestens vergleichbare bzw. sogar bessere Werte für die Endfestigkeiten aufweisen als ein nach einem üblichen Cold-Box-Verfahren hergestelltes entsprechendes Formteil. Das nach einem nicht-erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formteil B-V38 (ohne katalytisch wirksame Säure) zeigte vergleichsweise die niedrigste Biegefestigkeit (Endfestigkeit) unter den Versuchsbedingungen.
• Beispiel 4: Herstellung von Vergleichs-Formstoffmischungen
• Es wurden die in der untenstehenden Tabelle 3 angegebenen Bestandteile verwendet, um weitere Vergleichs-Formstoffmischungen herzustellen, welche nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, sondern nach einem Verfahren angelehnt an das im Dokument EP 1 721 689 A1 beschriebene Verfahren. Tabelle 3: Bestandteile von Vergleichs-Formstoffmischungen

  Bestandteil	Vergleichs-Formstoffmischung
  	F-V01	F-V02	F-V03
  Quarzsand BO42 [Gewichtsteile]	100	100	100
  Polyvinylalkohol [Gewichtsteile]	0,2	0,2	1,2
  Stärke (Dextrin) [Gewichtsteile]	1,0	1,0	0
  Citronensäure-Monohydrat [Gewichtsteile]	0,4	0,4	0,4
  Wasser [Gewichtsteile]	6,0	3,0	6,0

• Als Polyvinylalkohol wurde Polyvinylalkohol (> 93 %, granular) mit einem Hydrolysegrad von ca. 88 Mol-% und einer dynamischen Viskosität im Bereich von 3,5 bis 4,5 mPa · s (gemessen als 4 Gew.-%-ige wässrige Lösung bei 20 °C nach DIN 53015), Methanolgehalt: < 3 Gew.-%; CAS RN 25213-24-5 verwendet.
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V01: die in Tabelle 3 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vermischt und schaumig gerührt. Es entstand eine zerfließliche, gießbare, aber nicht zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung.
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V02: die in Tabelle 3 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vermischt und schaumig gerührt. Es entstand eine zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung.
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V03: die in Tabelle 3 genannten Bestandteile wurden in einem elektrischen Mischer (Bosch Profi 67) miteinander vermischt und schaumig gerührt. Es entstand eine zerfließliche, gießbare, aber nicht zu einem Formteil verschießbare oder stampfbare Formstoffmischung.
• Anschließend wurden die drei Vergleichs-Formstoffmischungen F-V01, F-V02 und F-V03 - soweit möglich - jeweils in einer Biegestab-Rammbüchse wie oben beschrieben (siehe Beispiel 2) durch Rammen zu einer geformten Formstoffmischung geformt. Wo möglich wurde die geformte Formstoffmischung dann zu einem gehärteten Formteil ausgehärtet:
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V01: unter den angegebenen Standard-Bedingungen (Rammen) konnte keine formstabile geformte Formstoffmischung hergestellt werden, so dass kein ausgehärtetes Formteil hergestellt werden konnte.
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V02: es wurde eine zum Biegeriegel geformte Formstoffmischung erhalten. Diese wurde wie unten angegeben (siehe Beispiel 5) zu einem Formteil (Biegeriegel B-V02) gehärtet und das Ergebnis wurde mit dem Ergebnis eines erfindungsgemäßen Verfahrens verglichen (siehe unten, B-E61.3V1).
• Vergleichs-Formstoffmischung F-V03: unter den angegebenen Standard-Bedingungen (Rammen) konnte keine formstabile geformte Formstoffmischung hergestellt werden. Die Formstoffmischung wurde dann in der Biegeriegelform 1 min bei 250 °C im Trockenofen erhitzt und nach Abkühlen auf Raumtemperatur bewertet: es war kein ausgehärtetes Formteil entstanden, die Formstoffmischung war noch weich. Eine weitere, auf die gleiche Weise hergestellte Formstoffmischung wurde in der Biegeriegelform im Umluft-Trockenofen für 5 min bei 250 °C erhitzt. Dadurch bildete sich an der geformten Formstoffmischung eine harte Randschale aus, innen blieb sie jedoch noch immer weich.
• Aus den vorstehend angegebenen Beobachtungen ist ersichtlich, dass die Vergleichs-Formstoffmischungen F-V01 und F-V03 (entsprechend dem Verfahren wie in der Schrift EP 1 721 689 A1 angegeben) nicht zu einem Formteil verschießbar oder zu einem Formteil stampfbar waren.
• Aus den vorstehend angegebenen Beobachtungen ist weiterhin ersichtlich, dass mit den Vergleichs-Formstoffmischungen F-V02 und F-V03 unter den Versuchsbedingungen keine wasserfest ausgehärteten Formteile erhalten werden konnten.
• Beispiel 5: Bestimmung der Wasserfestiqkeiten von Standard-Biegeriegeln
• Es wurden geformte Formstoffmischungen F-V02 (Vergleich, siehe Beispiel 4) und F-E61.3V1 (erfindungsgemäß hergestellt, siehe Beispiel 2) hergestellt und unter den unten in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen jeweils im Umluft-Trockenofen zum gehärteten Formteil (Standard-Biegeriegel) ausgehärtet.
• Nach den jeweils erfolgten Aushärtungen wurde an den für 30 min unter Laborbedingungen abgekühlten und ausgehärteten Formteilen jeweils die Biegefestigkeiten bestimmt (gemäß Beispiel 3) und ebenfalls in Tabelle 4 angegeben.
• Die ausgehärteten Formteile wurden anschließend entsprechend der nachfolgend angegebenen Methode auf ihre Wasserfestigkeiten geprüft:
• Zuerst wurden die unversehrten Standard-Biegeriegel bei 20 °C und Normaldruck 30 min lang (Stoppuhr) unabhängig voneinander in entionisiertes Wasser eingetaucht, so dass sie gerade vollständig mit Wasser bedeckt waren. Nach Ablauf der 30 min wurden die Standard-Biegeriegel umgehend aus dem Wasser entnommen und (soweit möglich) auf ihre Konsistenz geprüft.
• Anschließend wurde an den Standard-Biegeriegeln - soweit möglich - deren verbliebene Härte mit einem Kernhärteprüfer GM-578 (Fa. Simpson Technologies GmbH, Schweiz) geprüft. Dazu wurde der entsprechende Standard-Biegeriegel jeweils auf eine feste Unterlage gelegt und die Eindringtiefe des Kernhärteprüfers (gemäß Handhabungs-Anleitung des Kernhärteprüfers) je einmal an einem Punkt der (mit dem Wasser in Kontakt gewesenen) Außenfläche gemessen. Die Messung wurde insgesamt dreimal an verschiedenen Punkten der Außenfläche durchgeführt und der Mittelwert aus den drei Messungen jeweils in Tabelle 4 („Eindringtiefe Außenfläche“) angegeben.
• Um auch die Wasserfestigkeit im Inneren des Formteils (hier: des Standard-Biegeriegels) zu prüfen, wurden anschließend auf die gleiche Weise wie vorstehend angegeben mit den Formstoffmischungen F-V02 (Vergleich, siehe Beispiel 4) und F-E61.3V1 (erfindungsgemäß hergestellt, siehe Beispiel 2) hergestellte Biegeriegel jeweils in der Mitte der Höhe nach zersägt und wie vorstehend angegeben 30 min lang unter Wasser gerade vollständig eingetaucht, wobei die aufgesägte innere Querschnittsfläche der Standard-Biegeriegel mit dem Wasser vollständig in Kontakt war. Nach der Entnahme aus dem Wasser wurde wiederum die verbliebene Härte des Biegeriegels, diesmal in der Mitte der inneren Querschnittsflächen, mit dem Kernhärteprüfer wie oben angegeben gemessen. Die Messung wurde wiederum insgesamt dreimal an verschiedenen Punkten der inneren Querschnittsflächen durchgeführt und der Mittelwert aus den drei Messungen jeweils in Tabelle 4 („Eindringtiefe innere Querschnittsfläche“) angegeben. Tabelle 4: Wasserfestigkeit von Standard-Biegeriegeln

  Biegeriegel	B-E61.3V1-(2)		B-V02
  Aushärtebedingungen	20 min 210°C	30 min 210 °C	20 min 210 °C	30 min 210 °C
  Biegefestigkeiten (Endfestigkeiten) [N/cm2]	870	750	240	330
  Eindringtiefe Außenfläche [mm]	6,4	0,7	Nicht messbar	2,4
  Eindringtiefe innere Querschnittsfläche [mm]	6,7	1,8	Nicht messbar	7,6

• Die Angabe „nicht messbar“ in Tabelle 4 bedeutet, dass keine Eindringtiefe mit dem Kernhärter an dem entsprechenden Biegeriegel gemessen werden konnte, weil dieser während der Lagerung für 30 min im Wasser zerfallen war.
• Aus den in Tabelle 4 angegebenen Messwerten bzw. Angaben ist ersichtlich, dass ein nach einem nicht-erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes, gehärtetes Formteil unter den Versuchsbedingungen nicht wasserfest (nach 20 min bei 210 °C) bzw. nicht durchgängig wasserfest (nach 30 min bei 210 °C) ausgehärtet war. Indessen war unter den gleichen Versuchsbedingungen ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes, ausgehärtetes Formteil bereits nach 20 min wasserfest ausgehärtet (Standard-Biegeriegel zerfällt nicht nach Entnahme aus dem Wasser) und nach 30 min durchgängig ausgehärtet (Eindringtiefe des Kernhärters auf der inneren Querschnittsfläche < 4 mm).
• Beispiel 6: Bestimmung der Wasserbeständigkeit von Standard-Bieqerieqeln
• Wie im vorstehenden Beispiel 2 hergestellte Standard-Biegeriegel wurden auf Regale aufgelegt, so dass nur deren Enden auflagen (Auflagefläche ca. 1/10 der Gesamtfläche der Unterseite der Standard-Biegeriegel, siehe unten, Tabelle 5). Die Regale mit den aufliegenden Standard-Biegeriegeln wurden in einen wassergefüllten Behälter eingebracht, so dass die Unterseiten der Standard-Biegeriegel vollständig auf der Wasseroberfläche auflagen und Wasser durch die Kapillarkräfte aufnehmen konnten. Dann wurde die Wasserbeständigkeit der Standard-Biegeriegel visuell über einen Zeitraum von zehn Tagen beurteilt.
• Die Ergebnisse dieses Versuches sind unten in Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5: Wasserbeständigkeit von Standard-Biegeriegeln

  Versuchsdauer	Biegeriegel (Beobachtung)
  	B-Cold-Box	B-V38	B-E61.3V1
  0	intakt	intakt	intakt
  3s	intakt	Oberseite zeigt Feuchtigkeit	intakt
  37 s	intakt	Einbruch an Auflagefläche einseitig	intakt
  41 s	intakt	Einbruch an Auflageflächen beidseitig	intakt
  351 s	intakt	Auflösung	Oberseite zeigt Feuchtigkeit
  10d	intakt	Aufgelöst	Oberseite zeigt Feuchtigkeit

• Aus den in Tabelle 5 angegebenen Beobachtungen kann man ersehen, dass der mit Cold-Box-Bindemittel gebundene Standard-Biegeriegel auch nach zehn Tagen noch vollständig wasserbeständig (bzw. wasserfest) war. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Biegeriegel B-E61.3V1 nimmt nach einiger Zeit Wasser auf, büßt aber sichtbar nicht an Wasserbeständigkeit ein. Der nach einem nicht-erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Vergleichs-Biegeriegel B-V38 (keine durch Säure katalysierte verethernde Vernetzung eines Hydroxygruppen umfassenden Polymers) verlor dagegen bereits nach sehr kurzer Zeit vollständig seine Wasserbeständigkeit und begann sich aufzulösen.
• Beispiel 7: Verhalten von Standard-Bieqerieqeln beim Eisen-Abguss
• Wie im vorstehenden Beispiel 2 hergestellte Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich), B-V38 (Vergleich) und B-E61.3V1 (nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt) wurden mit einer herkömmlichen Alkoholschlichte (Koalid 4087 der Fa. Hüttenes-Albertus GmbH) auf dem Fachmann bekannte Weise geschlichtet (Bedingungen: Auslaufzeit 17,3 s; Tauchzeit 7 s; Trocknen 110 °C für 40 min; Wandstärke 325 µm im Nasszustand).
• Die mit der Alkohol-Schlichte geschlichteten Standard-Biegeriegel wurden dann in eine mit einer herkömmlichen, Zirkon-haltigen Schlichte (Zirkofluid 1219 der Fa. Hüttenes-Albertus GmbH) unverdünnt geschlichteten Furanharzform (Abmessungen 280 x 200 x 130 mm) eingelegt und in dieser Form liegend mit Eisen abgegossen (AbgussTemperatur ca. 1440 °C; ca. 3,09 Gew.-% Kohlenstoffgehalt, ca. 1,89 Gew.-% Siliziumgehalt, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse des vergossenen Eisens), so dass die Standard-Biegeriegel von dem Eisen-Gussstück jeweils vollständig umschlossen wurden und beim Abguss in Bezug auf die Auflagelast (durch das Eisen als Gießmetall) eine maximale Belastung erfuhren.
• Nach dem Abgussvorgang wurden die Überreste der Standard-Biegeriegel durch Umdrehen des Eisen-Gussstückes (so dass die Überreste der Standard-Biegeriegel aus den nach unten gerichteten Öffnungen der durch die Standard-Biegeriegel erzeugten Hohlräume des Eisen-Gussstücks herausfallen konnten) aus diesem entfernt und dabei das Auspackverhalten (Entkernungsverhalten) der Standard-Biegeriegel visuell bewertet. Dabei wurden folgende Beobachtungen gemacht:
• Die Überreste des Standard-Biegeriegels B-Cold-Box (Vergleich) waren auf die vorstehend angegebene Weise kaum aus dem Eisen-Gussstück Form zu entfernen; sie blieben fast vollständig im Eisen-Gussstück zurück (vgl. 1).
• Die Überreste des Standard-Biegeriegels B-V38 (Vergleich) waren auf die vorstehend angegebene Weise gut und beinahe vollständig aus dem Eisen-Gussstück zu entfernen (vgl. 2).
• Die Überreste des Standard-Biegeriegels B-E61.3V1 (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt) waren auf die vorstehend angegebene Weise sehr gut und beinahe vollständig aus dem Eisen-Gussstück zu entfernen (vgl. 3).
• Anschließend wurde das Eisen-Gussstück in der Mitte (entlang der Auflageflächen der Standard-Biegeriegel) aufgesägt, so dass die durch die Standard-Biegeriegel erzeugten Hohlräume (nach deren Entfernung aus dem Eisen-Gussstück) im Eisen-Gussstück gerade in der Mitte der Länge nach in zwei Hälften geteilt wurden. Die Querschnitte der durch die Standard-Biegeriegel erzeugten Hohlräume lagen dadurch je zur Hälfte in der oberen Hälfte des aufgesägten Metall-Gussstückes(erzeugt durch den beim Eisen-Abguss oben liegenden Teil des Standard-Biegeriegels, „obere Formhälfte“) und in der unteren Hälfte des aufgesägten Metall-Gussstückes (erzeugt durch den beim Eisen-Abguss unten liegenden Teil des Standard-Biegeriegels, „untere Formhälfte“).
• Anschließend wurden die auf diese Weise freigelegten oberen und unteren Formhälften visuell auf die Abgussfestigkeit der beim Eisen-Abguss verwendeten Standard-Biegeriegel und deren Verformung durch den Auftrieb im flüssigen Eisen (erkennbar an den dadurch verursachten Verformungen im Eisen-Gussstück) beurteilt. Hierzu wurde ein gerader Holzspatel entlang der Querschnitte der durch die Standard-Biegeriegel erzeugten Hohlräume der oberen und unteren Formhälften angelegt und jeweils die Abweichungen der Abgussnegative der Ober- (in der oberen Formhälfte) und Unterseiten (in der unteren Formhälfte) der besagten Hohlräume von der geraden Form des Holzspachtels beurteilt.
• Dabei wurden folgende Beobachtungen gemacht:
• Standard-Biegeriegel B-Cold-Box (Vergleich): Die Abgussnegative der Ober- (in der oberen Formhälfte) und Unterseite (in der unteren Formhälfte) des Standard-Biegeriegels B-Cold-Box zeigten keine signifikante Abweichung vom geraden Verlauf des Holzspachtels. Der Standard-Biegeriegel B-Cold-Box hatte sich demnach beim Abguss mit Eisen kaum verformt und zeigte eine hohe Abgussfestigkeit (vgl. 6 und 7).
• Standard-Biegeriegel B-V38 (Vergleich): Das Abgussnegativ der Oberseite (in der oberen Formhälfte) des Standard-Biegeriegels B-V38 zeigte in der Mitte eine deutliche konkave (vom Holzspatel weg) Verformung (max. Höhe der Abweichung: ca. 5 mm). Das Abgussnegativ der Unterseite (in der unteren Formhälfte) des Standard-Biegeriegels B-V38 zeigte an den Rändern deutliche konkave (vom Holzspatel weg) Verformungen (max. Höhe der Abweichung: ca. 7 mm. Der Standard-Biegeriegel B-V38 hatte sich demnach beim Abguss mit Eisen deutlich verformt und zeigte eine nur geringe Abgussfestigkeit (vgl. 4 und 5).
• Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 (nach erfindungsgemäßem Verfahren hergestellt): Die Abgussnegative der Ober- (in der oberen Formhälfte) und Unterseite (in der unteren Formhälfte) des Standard-Biegeriegels B-E61.3V1 zeigten keine signifikante Abweichung vom geraden Verlauf des Holzspachtels. Der Standard-Biegeriegel B-E61.3V1 hatte sich demnach beim Abguss mit Eisen kaum verformt und zeigte eine hohe Abgussfestigkeit (vgl. 8 und 9).
• Aus den vorgenannten Beobachtungen ist ersichtlich, dass ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Formteil (hier: Standard-Biegeriegel stellvertretend für Kern, Speiser bzw. Form) eine sehr gute Entkernbarkeit sowie eine hohe Abgussfestigkeit beim Metall-Abguss zeigte und in der Summe seiner Eigenschaften den Vergleichs-Formteilen deutlich überlegen war.
• Beispiel 8: Herstellung von Standard-Prüfkörpern (Standard-Bieqerieqel und Standard-Prüfzylinder) aus isolierender Speisermasse als Formstoffmischung
• Es wurden die in der untenstehenden Tabelle 6 angegebenen Bestandteile verwendet um Formstoffmischungen für isolierende Speiser herzustellen. Die Herstellung der Formstoffmischungen erfolgte analog wie oben in Beispiel 1 angegeben.
• Anschließend wurden aus den erhaltenen Formstoffmischungen Standard-Biegeriegel geformt und analog wie oben in Beispiel 2 zu Standard-Biegeriegeln als ausgehärtete Formteile ausgehärtet. Weiterhin wurden aus den erhaltenen Formstoffmischungen Standard-Prüfzylinder (Höhe: 50 mm, Durchmesser: 50 mm) nach der VDG-Norm P38 durch Rammen hergestellt und analog wie oben in Beispiel 2 zu ausgehärteten Formteilen ausgehärtet (25 min bei 210 °C im Umluft-Trockenofen für Standard-Biegeriegel und Standard-Prüfzylinder mit Formstoffmischung F-E68.4 (2)).
• Von den erhaltenen Standard-Biegeriegeln „B-Cold-Box“ (Vergleich) wurden dann die 24 h-Biegefestigkeiten (Endfestigkeiten) ermittelt, analog wie oben in Beispiel 3 angegeben. Von den erhaltenen Standard-Biegeriegeln B-E68.4 wurde die Biegefestigkeit nach 30 min Lagerung unter Laborbedingungen (Raumtemperatur und Raumfeuchte), nach Beendigung des Trocknungsvorganges (Endfestigkeiten) bestimmt. Die Ergebnisse aller vorgenannten Messungen sind unten in Tabelle 6 angegeben (jeweils Mittelwerte aus 3 Messungen).
• Ebenfalls sind in Tabelle 6 angegeben die jeweils ermittelten Werte der Gasdurchlässigkeiten der Standard-Biegeriegel und Standard-Prüfzylinder sowie deren Gewicht. Die Gasdurchlässigkeit ist ein Prüfwert, der Auskunft über die Gefügeverdichtung gibt. Insbesondere beim Speiser ist dies ein Kennwert, der Auskunft über die ausreichende Abführung von Gießgasen während des Abgusses geben kann. Tabelle 6: Bestandteile von Formstoffmischungen für isolierende Speiser

  Bestandteil	Formstoffmischung
  	F-Cold-Box (2)	F-E68.4 (2)
  Geblähter Perlit [Gewichtsteile]	100	100
  Wässrige PVAL-Mischung [Gewichtsteile]	0	29,175
  Wässrige Schwefelsäure-Mischung [Gewichtsteile]	0	0,825
  Cold-Box Aktivator 6324 [Gewichtsteile]	9,0	0
  Cold-Box Gasharz 7241 [Gewichtsteile]	9,0	0
  Masse Standard-Prüfzylinder [g]	47	42
  Gasdurchlässigkeit Standard-Prüfzylinder	45	50
  Biegefestigkeit [N/cm2] Biegeriegel (Endfestigkeiten)	350	360

• Die in Tabelle 6 angegebenen Bestandteile „wässrige PVAL-Mischung“, „wässrige Schwefelsäure-Mischung“, „Cold-Box Aktivator 6324“ und „Cold-Box Gasharz 7241“ entsprechen den in Beispiel 1 angegebenen Bestandteilen.
• Aus den oben in Tabelle 6 angegebenen Ergebnissen lässt sich ersehen, dass eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte isolierende Speisermasse vergleichbare Eigenschaften, insbesondere eine vergleichbare Biegefestigkeit (d.h. Endfestigkeit), aufweist wie eine isolierende Speisermasse, welche nach einem bekannten Cold-Box-Verfahren hergestellt wurde.
• Beispiel 9: Abguss von Formteilen mit Aluminium bzw. Eisen
• Aus den oben in Beispiel 8 hergestellten isolierenden Speisermassen mit Formstoffmischung „F-Cold-Box (2)“ wurden auf dem Fachmann bekannte Weise (Begasung mit Katalysator N,N-Dimethylpropylamin) durch Verschießen in einer Kernschießmaschine isolierende (unten mit einem Boden geschlossene) Speiser hergestellt.
• Aus den oben in Beispiel 8 hergestellten isolierenden Speisermassen mit Formstoffmischung „F-E68.4 (2)“ wurden isolierende Speiser in der gleichen Form auf der Kernschießmaschine geschossen. Die Aushärtung erfolgte für 25 min bei 210 °C im Trockenschrank (Umluft).
• Auf diese Weise hergestellte isolierende Speiser wurden in eine mit Cold-Box gebundene Formsandform eingestellt und zur Prüfung ihres Verhaltens unter Metall-Abguss-Bedingungen mit Aluminium abgegossen. Ebenfalls auf diese Weise hergestellte weitere isolierende Speiser wurden in losen Formsand eingestellt und mit Eisen anstelle von Aluminium abgegossen.
• Es wurden folgende Beobachtungen gemacht:
• Beim Abguss mit Aluminium des mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) (nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) hergestellten isolierenden Speisers wurde starke Qualmbildung beobachtet, die auch nach Entnahme des abgegossenen Speisers aus dem Formsand anhielt.
• Beim Abguss mit Aluminium der mit der Formstoffmischung F-E68.4 (2) (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) hergestellten isolierenden Speiser wurde keine Qualmbildung festgestellt. Nach dem Abguss zeigte der erfindungsgemäß hergestellte isolierende Speiser ein deutlich besseres Auspackverhalten als der mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) hergestellte isolierende Speiser, d.h. der erfindungsgemäß hergestellte isolierende Speiser ließ sich deutlich leichter vom Aluminium trennen. Die entstandenen Aluminium-Gussstücke zeigten eine deutlich sauberere Oberfläche (d.h. keine Kondensatbeläge) als die Aluminium-Gussstücke, welche mit dem mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) hergestellten isolierenden Speiser hergestellt worden waren.
• Beim Abguss mit Eisen (bei einer Temperatur von 1410 °C) der mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) (nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) hergestellten isolierenden Speiser wurde Qualmbildung und Geruchsbildung festgestellt.
• Beim Abguss mit Eisen (bei einer Temperatur von 1410 °C) der mit der Formstoffmischung F-E68.4 (2) (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) hergestelltem isolierenden Speiser und auch nach Entnahme des abgegossenen Speisers aus dem Formsand wurde keine Qualmbildung oder Geruchsbildung festgestellt. Nach dem Abguss zeigte der erfindungsgemäß hergestellte isolierende Speiser ein deutlich besseres Auspackverhalten als der mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) hergestellte isolierende Speiser: beim mechanischen Ziehen der Abguss-Probe zerfiel der mit Eisen abgegossene Speiser nahezu vollständig. Das entstandene Eisen-Gussstück zeigte außerdem eine deutlich sauberere Oberfläche, mit leichter mechanisch entfernbarem Sand und einer glatteren Oberflächenstruktur als das Eisen-Gussstück, welches mit dem mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (2) hergestellten isolierenden Speiser hergestellt worden war.
• Beispiel 10: Herstellung von Standard-Prüfkörpern aus exothermer Speisermasse als Formstoffmischung
• Es wurden die in der untenstehenden Tabelle 7 angegebenen Bestandteile verwendet um Formstoffmischungen für exotherme Speiser herzustellen. Die Herstellung der Formstoffmischungen erfolgte analog wie oben in Beispiel 1 angegeben.
• Anschließend wurden aus den erhaltenen Formstoffmischungen Prüfkörper (Standard-Biegeriegel und Standard-Prüfzylinder) geformt und analog wie oben in Beispiel 2 zu ausgehärteten Standard-Biegeriegeln und Standard-Prüfzylindern als (stellvertretende bzw. modellhafte) ausgehärtete Formteile ausgehärtet. Die Aushärtung der Prüfkörper mit der Formstoffmischung F-E68.4 (3) erfolgte durch Erhitzen und Entfernen von Wasser für 25 min bei 210°C im Trockenschrank (Umluft).
• Von den erhaltenen Standard-Biegeriegeln wurden dann die Biegefestigkeiten ermittelt, analog wie oben in Beispiel 3 angegeben. Die Ergebnisse dieser Messungen sind unten in Tabelle 7 angegeben (Mittelwerte aus 3 Messungen).
• Ebenfalls sind in Tabelle 7 angegeben die jeweils ermittelten Werte der Gasdurchlässigkeiten der Standard-Prüfzylinder sowie deren Gewicht. Tabelle 7: Bestandteile von Formstoffmischungen für exotherme Speiser

  Bestandteil	Formstoffmischu ng
  	F-Cold-Box (3)	F-E68.4 (3)
  Quarzsand BO42 [Gewichtsteile]	32,00	32,00
  Spheres aus Flugasche [Gewichtsteile]	25,00	25,00
  Aluminium [Gewichtsteile]	23,00	23,00
  Eisenoxid [Gewichtsteile]	5,00	5,00
  Oxidationsmittel (KNO3) [Gewichtsteile]	12,00	12,00
  Zündmittel (Cordierit) [Gewichtsteile]	3,00	3,00
  Wässrige PVAL-Mischung [Gewichtsteile]	0	14,588
  Wässrige Schwefelsäure-Mischung [Gewichtsteile]	0	0,413
  Cold-Box Aktivator 6324 [Gewichtsteile]	4,50	0
  Cold-Box Gasharz 7241 [Gewichtsteile]	4,50	0
  Masse Standard-Prüfzylinder [g]	98	92
  Gasdurchlässigkeit Standard-Prüfzylinder	90	135
  Biegefestigkeit Standard-Biegeriegel (Endfestigkeiten) [N/cm2]	450	460

• Die in Tabelle 7 angegebenen Bestandteile „wässrige PVAL-Mischung“, „wässrige Schwefelsäure-Mischung“, „Cold-Box Aktivator 6324“ und „Cold-Box Gasharz 7241“ entsprechen den in Beispiel 1 angegebenen Bestandteilen.
• Aus den oben in Tabelle 7 angegebenen Ergebnissen lässt sich ersehen, dass eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte exotherme Speisermasse vergleichbare Eigenschaften, insbesondere eine vergleichbare Biegefestigkeit (Endfestigkeit), hat wie eine exotherme Speisermasse, welche nach einem bekannten Cold-Box-Verfahren hergestellt wurde.
• Beispiel 11: Abbrand von exothermen Speisern
• Aus den oben in Beispiel 10 hergestellten exothermen Speisermassen wurden durch Rammen nach der VDG-Norm P38 Standard-Prüfzylinder hergestellt. Im Falle der exothermen Speisermasse mit Formstoffmischung „F-Cold-Box (3)“ erfolgte die Aushärtung auf dem Fachmann bekannte Weise durch Begasung mit dem Katalysator N,N-Dimethylpropylamin. Im Falle der der exothermen Speisermasse „F-E68.4 (3)“ erfolgte die Aushärtung zum ausgehärteten Formteil (exothermer Speiser) durch Erhitzen und Entfernen von Wasser für 25 min bei 210 °C im Trockenschrank (Umluft).
• Auf diese Weise hergestellte exotherme Speiser wurden auf dem Fachmann bekannte Weise nach der VDG-Norm P81 (hier ohne Temperatur-Zeit-Messung) abgebrannt. Dabei wurden die unten in Tabelle 8 angegebenen Parameter ermittelt. Tabelle 8: Parameter beim Abbrand exothermer Speiser

  Parameter	Exothermer Speiser aus Formstoffmischung
  	F-Cold-Box (3)	F-E68.4 (3)
  Zündzeit [s]	8	8
  Brennzeit [s]	179	178

• Es wurden außerdem folgende Beobachtungen gemacht:
• Beim Abbrand des exothermen Speisers, der mit der Vergleichs-Formstoffmischung F-Cold-Box (3) (nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) hergestellt worden war (herkömmliches Cold-Box-Bindemittel), wurde eine deutliche Qualmbildung beobachtet.
• Beim Abbrand des mit der Formstoffmischung F-E68.4 (3) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten exothermen Speisers wurde kaum Qualmbildung festgestellt.
• Aus den vorstehend angegebenen Ergebnissen ist ersichtlich, dass nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte ausgehärtete Formteile (hier: exotherme Speiser) unter Praxisbedingungen deutlich weniger Emissionen zeigten, im Gegensatz zu nach dem herkömmlichen Cold-Box-Verfahren hergestellten Formteilen.
• Beispiel 12: Herstellung wässriger Bindemittelsysteme
• Es wurden die in der untenstehenden Tabelle 9 angegebenen Bestandteile verwendet, um wässrige Bindemittelsysteme herzustellen. Tabelle 9: Bestandteile wässriger Bindemittelsysteme

  Bestandteil	Wässriges Bindemittelsystem
  	WB-V38	WB-E61.3V1	WB-E68.4
  Wässrige PVAL-Mischung [Gewichtsteile]	100	97,94	97,26
  Wässrige Schwefelsäure-Mischung [Gewichtsteile]	0	2,06	2,74

• Die in Tabelle 9 angegebenen Bestandteile „wässrige PVAL-Mischung“ und „wässrige Schwefelsäure-Mischung“ entsprechen den in Beispiel 1 angegebenen Bestandteilen.
• Die wässrigen Bindemittelsysteme WB-E61.3V1 und WB-E68.4 sind erfindungsgemäß einzusetzende wässrige Bindemittelsysteme. Das wässrige Bindemittelsystem WB-V38 ist ein nicht erfindungsgemäß einzusetzendes wässriges Bindemittelsystem zum Vergleich.
• Beispiel 13: Probeguss von Eisenwürfeln
• Die unten in Tabelle 10 angegebenen Formstoffmischungen wurden jeweils in einer Kernschießmaschine zu Speisern geformt.
• Im Falle der Speisermischung „F-Cold-Box (4)“ erfolgte die Aushärtung auf dem Fachmann bekannte Weise durch Begasung mit dem Katalysator N,N-Dimethylpropylamin. Im Falle der „F-Wasserglas“ Speisermischung erfolgte die Aushärtung für 25 min bei 210 °C im Trockenschrank (Umluft). Im Falle der Speisermasse „F-E68.4 (4)“ erfolgte die Aushärtung zum ausgehärteten Formteil durch Erhitzen und Entfernen von Wasser für 25 min bei 210 °C im Trockenschrank (Umluft). Es resultierten die nicht-erfindungsgemäß hergestellten Speiser „Speiser-Coldbox“ und „Speiser-Wasserglas“ sowie der erfindungsgemäß hergestellte Speiser „Speiser-B-E68.4“. Tabelle 10: Zusammensetzungen von Formstoffmischungen für Speiser

  Bestandteil	Formstoffmischung
  	F-Cold-Box (4)	F-Wasserglas	F-E68.4 (4)
  Quarzsand [Gewichtsteile]	100	100	100
  Wässrige PVAL-Mischung [Gewichtsteile]	0	0	3,890
  Wässrige Schwefelsäure-Mischung [Gewichtsteile]	0	0	0,110
  Cold-Box Aktivator 6324 [Gewichtsteile]	1,2	0	0
  Cold-Box Gasharz 7241 [Gewichtsteile]	1,2	0	0
  Natronwasserglas-Binder 48/50 [Gewichtsteile]	0	1,5	0

• Die in Tabelle 10 angegebenen Bestandteile entsprechen jeweils den in Beispiel 1 angegebenen Bestandteilen bzw. deren Bedeutungen.
• Als Natronwasserglas-Binder 48/50 wurde eine wässrige Lösung eines Standard-Wasserglasbinders mit einem Wasserglasgehalt (Natriumsilikat-Gehalt) im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-% und einem pH-Wert bei 20 °C im Bereich von 11 bis 12 (CAS RN 1344-09-8) verwendet.
• Die vorgenannten Speiser wurden jeweils durch Verwendung beim Probeguss eines Eisenwürfels (modellhaft für ein metallisches Gussstück) auf ihre anwendungstechnische Brauchbarkeit, insbesondere die Güte ihrer Speiserwirkung, überprüft. Hierzu wurden die Speiser gleicher Größe (d.h. jeweils gleichen Moduls) jeweils eingesetzt beim Probeabguss von Würfeln des Moduls (d.h. mit einem Verhältnis von Volumen zu Oberfläche von) 1,68 cm mit Eisen (GGG40) bei einer Abgusstemperatur von 1400 °C. Für die Qualitätsbewertung nutzt der Fachmann auf dem Gebiet der Gießereitechnologie häufig Würfel, die ein deutlich höheres Modul aufweisen als die Speiser, um bestmögliche Informationen zur Erstarrung aus dem Versuch entnehmen zu können. Über die Tiefe des in den Würfel hineinreichenden Lunkers wird die Qualität der Speisungswirkung erfasst, wobei tiefer in den Würfel (das Metall-Gussstück) reichende Lunker eine schlechtere Speisungswirkung bedeuten.
• Die wie vorstehend angegeben hergestellten Probewürfel wurden nach dem Abguss und Abkühlen auf Raumtemperatur in der Mitte aufgesägt (halbiert) um ihren Querschnitt freizulegen und die Qualität des Gusses zu beurteilen, sowie die Güte der Speiserwirkung der jeweils eingesetzten Speiser. Die durch Aufsägen erhaltenen Querschnitte der Probewürfel mit oben angesetzt sichtbarem Restspeiser aus Eisen sind abgebildet in 10 (Eisenabguss unter Verwendung des nicht-erfindungsgemäß hergestellten Speisers „Speiser-Coldbox“), in 11 (Eisenabguss unter Verwendung des nicht-erfindungsgemäß hergestellten Speisers „Speiser-Wasserglas“) und in 12 (Eisenabguss unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Speisers „Speiser-B-E68.4“).
• In 10 ist zu erkennen, dass bei Verwendung eines Cold-Box-gebundenen Speisers unter den Versuchsbedingungen eine deutliche Lunkerbildung stattfindet, welche bis in das metallische Gussstück hineinreicht. Die Beschriftung „-15 mm“ (linke Querschnittshälfte) bzw. „-16 mm“ (rechte Querschnittshälfte) bezeichnet dabei jeweils den Abstand zwischen der im Bild oben erkennbaren Linie (am Restspeiser-Ansatz, d.h. die Grenze zwischen metallischem Restspeiser und dem metallischen Gussstück) und der im Bild unten erkennbaren Linie (Markierung für den tiefsten Punkt des bzw. der Lunker im metallischen Gussstück).
• In 11 ist zu erkennen, dass bei Verwendung eines nicht-erfindungsgemäß hergestellten Wasserglas-gebundenen Speisers unter den Versuchsbedingungen eine ausgeprägte Lunkerbildung stattfindet, welche bis weit in das metallische Gussstück hineinreicht. Die Beschriftung „-33“ (mm) (linke Querschnittshälfte) bzw. „-31“ (mm) (rechte Querschnittshälfte) bezeichnet dabei jeweils den Abstand zwischen der im Bild oben erkennbaren Linie (am Restspeiser-Ansatz, d.h. die Grenze zwischen metallischem Restspeiser und dem metallischen Gussstück) und der im Bild unten erkennbaren Linie (Markierung für den tiefsten Punkt des bzw. der Lunker im metallischen Gussstück). Die unter den Versuchsbedingungen geringe Güte der Speiserwirkung des Wasserglas-gebundenen Speisers ist vermutlich auf die vergleichsweise hohe Wärmeenergie-Aufnahme des Wasserglas-Binders (bekannt als dessen unvorteilhaftes „Abschreckverhalten“) zurückzuführen und die daraus resultierende verhältnismäßig frühe Erstarrung des Gießmetalls.
• In 12 ist zu erkennen, dass bei Verwendung des erfindungsgemäß hergestellten Speisers „Speiser-B-E68.4“ der entstehende Lunker deutlich weniger tief in das Eisen-Gussstück (Probewürfel) hineinreicht als bei Verwendung bekannter wasserglasgebundener oder Cold-Box-gebundener Speiser. Die Beschriftung „-3“ (mm) (linke Querschnittshälfte) bzw. „-1“ (mm) (rechte Querschnittshälfte) bezeichnet dabei jeweils den Abstand zwischen der im Bild oben erkennbaren Linie (am Restspeiser-Ansatz, d.h. die Grenze zwischen metallischem Restspeiser und dem metallischen Gussstück) und der im Bild unten erkennbaren Linie.
• Aus den vorstehend angegebenen 10 bis 12 ist daher erkennbar, dass ein erfindungsgemäß hergestellter Speiser ein deutlich verbessertes Speisungsvermögen besitzt als die zum Vergleich herangezogenen bekannten Cold-Box- oder Wasserglas-gebundenen Speiser.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 2615714 [0019]
• DE 3928858 A1 [0020]
• US 4487868 [0021]
• EP 0743113 A1 [0022]
• DE 102007026166 A1 [0023, 0081]
• EP 1721689 A1 [0024, 0147, 0156]
• EP 1769860 A1 [0025]
• WO 2008/110378 A1 [0026]
• WO 2017/084851 A1 [0027]
• WO 2008/113765 [0089, 0112, 0124]
• WO 2017/093371 A1 [0089, 0112, 0124]
• WO 2017/174826 A1 [0089]
• WO 2013/014118 A1 [0089]
• WO 2017/174826 [0112, 0124]
• WO 2013/014118 [0112, 0124]

Claims (15)

1. Verfahren (i) zur Herstellung eines metallischen Gussstücks oder (ii) zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, mit folgenden Schritten: - Bereitstellen oder Herstellen eines Formgrundstoffes, - Bereitstellen oder Herstellen (a) einer wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), - Bereitstellen oder Herstellen (b) einer wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, als Katalysator für eine Veretherung der Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere, - Vereinigen des Formgrundstoffes mit (a) der wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere und (b) mit der wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, zu einer Formstoffmischung, - Formen der Formstoffmischung und - zum Aushärten der geformten Formstoffmischung zum ausgehärteten Formteil, - Erhitzen der geformten Formstoffmischung, so dass - in der Formstoffmischung vorhandene hitzelabile Säure-Präkursoren sich unter Freisetzung von Säure zersetzen und/oder - Hydroxygruppen des bzw. der aliphatischen Polymere in Gegenwart der Säure bzw. Säuren miteinander unter Veretherung der Hydroxygruppen vernetzen, und - Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei - der Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt, vorzugsweise der Gesamt-Wassergehalt, der Formstoffmischung vor dem oder beim Formen der Formstoffmischung so eingestellt wird, dass eine zu einem Formteil, vorzugsweise zu einem Speiser oder einem Kern, verschießbare und/oder zu einem Formteil, vorzugsweise zu einer Form, stampfbare Formstoffmischung resultiert; und/oder - der Schritt des Aushärtens der geformten Formstoffmischung durch Erhitzen der geformten Formstoffmischung und Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung mindestens so lange durchgeführt wird, bis ein wasserfest ausgehärtetes Formteil resultiert, und/oder - das Formen der Formstoffmischung durch Verschießen, vorzugsweise in einer Schießmaschine, oder durch Einbringen in einen Formteilkasten erfolgt. und/oder - die Formstoffmischung einen Sand umfasst, vorzugsweise einen Sand ausgewählt aus der Gruppe von Sanden bestehend aus Quarzsand, Zirkonsand, Olivinsand, Chromitsand, Mullitsand und deren Mischungen, und einen Feststoffanteil von mehr als 95 Gew.-% besitzt, bezogen auf die Gesamtmasse der Formstoffmischung. und/oder - bei Durchführung des Verfahrens eine Schaumbildung vermieden wird..
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - worin das Erhitzen der geformten Formstoffmischung auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C bis 300 °C, bevorzugt im Bereich von 150 °C bis 250 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 180 °C bis 230 °C, erfolgt, und/oder - worin das Entfernen von Wasser aus der erhitzten geformten Formstoffmischung erfolgt durch eine oder mehrere Maßnahmen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hindurchleiten eines erhitzten Gases, Evakuieren und Trocknen in einer Trockenvorrichtung, vorzugsweise durch Hindurchleiten eines erhitzten Gases, besonders bevorzugt durch Hindurchleiten von erhitzter Luft, durch die Formstoffmischung.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eingesetzten aliphatischen Polymere - herstellbar sind durch mindestens partielle Verseifung von Polyvinylacetat, und/oder - in der sie enthaltenden wässrigen Mischung gelöst sind, vorzugsweise mindestens zu 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens zu 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren aliphatischen Polymere ein oder mehrere Polyvinylalkohole umfassen, wobei die Gesamtheit der eingesetzten Polyvinylalkohole vorzugsweise - einen Hydrolysegrad von > 50 Mol-% (d.h. im Bereich von 50,1 Mol-% bis 100 Mol-%) aufweist, vorzugsweise bestimmt gemäß der Methode wie angegeben in Dokument DE 10 2007 026 166 A1, Paragraphen [0029] bis [0034], besonders bevorzugt einen Hydrolysegrad aufweist im Bereich von 70 Mol-% bis 100 Mol-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 80 Mol-% bis 100 Mol-%, vorzugsweise bestimmt gemäß der Methode nach DIN EN ISO 15023-02 2017-02 Entwurf, Anhang D, und/oder - eine dynamische Viskosität im Bereich von 0,1 bis 30 mPa · s aufweist, vorzugsweise im Bereich von 1,0 bis 15 mPa · s, besonders bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 10 mPa · s, jeweils bestimmt an einer 4 %-igen (w/w) wässrigen Lösung der Gesamtheit der eingesetzten Polyvinylalkohole bei 20 °C nach DIN 53015:2001-02.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Formgrundstoff umfasst: - einen oder mehrere partikuläre feuerfeste Feststoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxide, Silicate und Carbide, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr, - Mischoxide, Mischcarbide und Mischnitride, jeweils umfassend ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe bestehend aus Mg, AI, Si, Ca, Ti, Fe und Zr, und - Graphit und/oder - einen oder mehrere partikuläre Leichtfüllstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der bevorzugten Gruppe bestehend aus - Kern-Hülle-Partikel, vorzugsweise aufweisend einen Glaskern und eine feuerfeste Hülle, besonders bevorzugt mit einer Schüttdichte im Bereich von 470 bis 500 g/L, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2008/113765; - Spheres, vorzugsweise Spheres aus Flugasche; - Kompositpartikel, wie beschrieben im Dokument WO 2017/093371 A1; - Perlit, vorzugsweise geblähter Perlit, besonders bevorzugt geschlossenporige Mikro-Kugeln aus expandiertem Perlit, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2017/174826; - Reisschalenasche, vorzugsweise wie beschrieben im Dokument WO 2013/014118; - Blähglas, - Glashohlkugeln, und - keramische Hohlkugeln, vorzugsweise Hohlkugelkorund.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - das Verhältnis - der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren zu - der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff im Bereich von 0,2 : 100 bis 13 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,3 : 100 bis 10 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 : 100 bis 9 : 100, und/oder - das Verhältnis der Summe - der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend ein oder mehrere aliphatische Polymere (a) und - der Gesamtmasse der eingesetzten wässrigen Mischung umfassend eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren (b), zu - der Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff im Bereich von 1 : 100 bis 50 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 1,5 : 100 bis 40 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 2 : 100 bis 35 : 100; und/oder - das Verhältnis - der Gesamtmasse an eingesetzten Säuren und/oder hitzelabilen Säure-Präkursoren zu - der Gesamtmasse an eingesetzten aliphatischen Polymeren im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 50, vorzugsweise im Bereich von 1 : 10 bis 1 : 50, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 20 bis 1 : 40 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 25 bis 1 : 35, liegt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eine oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, besonders bevorzugt einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen, - organische Protonen-Säuren, vorzugsweise einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure, - Lewis-Säuren, vorzugsweise wasserlösliche Lewis-Säuren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bortrifluorid und den Chloriden und Bromiden von Bor, Aluminium, Phosphor, Antimon, Arsen, Eisen, Zink und Zinn, und - thermisch zu Säuren zersetzbaren Salze (hitzelabile Säure-Präkursoren), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - Ammoniumsalze von Mineralsäuren wie NH₄NO₃, vorzugsweise NH₄Cl, - Sulfate und Chloride 3-wertiger Metallionen, vorzugsweise FeCl₃, AlCl₃, Fe₂(NO₃)₃, Al₂(NO₃)₃, Fe₂(SO₄)₃ und Al₂(SO₄)₃ und - schwefelsaure Salze von Alkanolaminen, vorzugsweise von Monoethanolamin.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, vorzugsweise nach Anspruch 8, wobei die eine oder mehreren Säuren und/oder die einen oder mehreren hitzelabilen Säure-Präkursoren, vorzugsweise die eine oder wenigstens eine der mehreren Säuren, ausgewählt sind - aus der Gruppe bestehend aus anorganischen, vorzugsweise wasserlöslichen, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen und/oder - aus der Gruppe bestehend aus Phosphorsäure und Schwefelsäure.
10. Verfahren (i) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit folgendem zusätzlichen Schritt: - Kontaktieren des ausgehärteten Formteils mit einem Gießmetall zur Herstellung eines metallischen Gussstücks, wobei das Gießmetall vorzugsweise in Kontakt mit dem ausgehärteten Formteil erstarrt.
11. Verfahren (i) nach einem der vorstehenden Ansprüche, vorzusweise nach Anspruch 10, wobei - das Gießmetall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Aluminium, Magnesium, Zinn, Zink und deren Legierungen und/oder - die Temperatur des Gießmetalls beim Abguss nicht höher ist als 900 °C und vorzugsweise die Temperatur des Gießmetalls beim Abguss im Bereich von 600 °C bis 900 °C liegt.
12. Verwendung eines durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymers jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), vorzugsweise eines entsprechend vernetzten Polyvinylalkohols, als Bindemittel eines Formteils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, beim Gießen von metallischen Gussstücken.
13. Formteil ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, (das Formteil) umfassend: - mindestens einen Formgrundstoff und - ein ausgehärtetes Bindemittel umfassend oder bestehend aus einem durch Veretherung vernetzten aliphatischen Polymer, jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), vorzugsweise umfassend oder bestehend aus einem durch Veretherung vernetzten Polyvinylalkohol, wobei vorzugsweise das Verhältnis - der Gesamtmasse an ausgehärtetem Bindemittel zur - Gesamtmasse an eingesetztem Formgrundstoff im Bereich von 0,2 : 100 bis 13 : 100 liegt, vorzugsweise im Bereich von 0,3 : 100 bis 10 : 100, besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 : 100 bis 9 : 100.
14. Ausgehärtetes Formteil, vorzugsweise nach Anspruch 13, hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren (ii) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
15. Formstoffmischung zur Herstellung eines ausgehärteten Formteils, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gussform, Kern und Speiser, zur Verwendung beim Gießen von metallischen Gussstücken, umfassend: - mindestens einen Formgrundstoff, - ein oder mehrere aliphatische Polymere jeweils umfassend Hydroxygruppen enthaltende Struktureinheiten der Formel (I) -CH₂-CH(OH)- (I), - eine oder mehrere Säuren und/oder einen oder mehrere hitzelabile Säure-Präkursoren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: - anorganische, vorzugsweise wasserlösliche, Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, besonders bevorzugt einen pKs-Wert ≤ 3 aufweisen, - einprotonige organische Protonen-Säuren, welche einen pKs-Wert ≤ 7, vorzugsweise einen pKs-Wert ≤ 5, aufweisen, und besonders bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methansulfonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure und Ascorbinsäure, - Lewis-Säuren, vorzugsweise wasserlösliche Lewis-Säuren, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bortrifluorid und den Chloriden und Bromiden von Bor, Aluminium, Phosphor, Antimon, Arsen, Eisen, Zink und Zinn, und - thermisch zu Säuren zersetzbaren Salze (hitzelabile Säure-Präkursoren), vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus - Ammoniumsalze von Mineralsäuren wie NH₄NO₃, vorzugsweise NH₄Cl, - Sulfate und Chloride 3-wertiger Metallionen, vorzugsweise FeCl₃, AlCl₃, Fe₂(SO₄)₃ und Al₂(SO₄)₃ und - schwefelsaure Salze von Alkanolaminen, vorzugsweise von Monoethanolamin, und - Wasser.

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