專利名稱::含碳水化合物的模制料混合物的制作方法含碳水化合物的模制料混合物
背景技術(shù):
本發(fā)明涉及一種用于制造金屬加工用的鑄型的模制料混合物,其包含至少一種具有流淌能力的耐火模制基料(Formgrundstoff)、基于水玻璃的粘結(jié)劑以及一定比例的粒狀金屬氧化物,所述粒狀金屬氧化物選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅。本發(fā)明另外涉及一種用于在應(yīng)用所述模制料混合物的情況下制備金屬加工用的鑄型的方法,以及利用所述方法獲得的鑄型。用于制備金屬體的鑄型基本上以兩種形式來制備。第一組形成所謂的芯或型(Form)。由它們組裝成鑄型,該鑄型基本上是待制備鑄件的陰模。第二組形成中空體,即所謂的進料器(Speiser),其起到平衡存儲器(Ausgleichsreservoir)的作用。它們?nèi)菁{液體金屬,并且通過相應(yīng)措施確保該金屬在液相中比存在于形成陰模的鑄型中的金屬保持更長時間。若金屬在陰模中凝固,可以從平衡存儲器中再流出液體金屬,由此平衡金屬凝固時發(fā)生的體積收縮。鑄型由耐火材料,例如石英砂組成,其顆粒在鑄型的脫模之后借助于適宜粘結(jié)劑粘結(jié)在一起,由此確保足夠的鑄型機械強度。也使用已用適宜粘結(jié)劑處理過的耐火的模制基料來制備鑄型。該耐火的模制基料優(yōu)選是具有流淌能力的形式,使得其可以充入適宜的中空模中并在其中凝結(jié)。通過該粘結(jié)劑在模制基料的顆粒之間產(chǎn)生牢固的粘結(jié),使得鑄型具有所需的機械穩(wěn)定性。鑄型必須滿足許多要求。在澆鑄過程本身中,它們首先必須具有足夠穩(wěn)定性和耐熱性,以便在由一個或多個的鑄型或鑄型部分形成的空腔中容納液體金屬。開始凝固過程之后,通過沿空腔壁形成的凝固金屬層,確保了該鑄型的機械穩(wěn)定性。該鑄型的材料此時必須在金屬釋放的熱的作用下分解,其分解方式使得其喪失其機械強度,即失去各個耐火材料顆粒之間的粘結(jié)。這點例如通過在熱作用下粘結(jié)劑的分解得以實現(xiàn)。冷卻之后,搖動凝固后的鑄件,在理想情形下鑄型的材料再崩解為可以從金屬成形體的空腔中倒出的細砂。為了制備鑄型,能夠使用可以在每種情形下通過冷或熱工藝進行固化的有機和無機粘結(jié)劑。術(shù)語"冷工藝"用于表示基本上在室溫下進行的工藝,無需加熱鑄型。該過程中,固化主要借助于化學(xué)反應(yīng)來進行,例如該固化過程通過將作為催化劑的氣體引導(dǎo)著穿過待固化的模具而引發(fā)。在熱工藝中,將模制料混合物在成形之后加熱到足夠高溫度,以便例如將粘結(jié)劑中含有的溶劑驅(qū)趕出或者引發(fā)用于(例如通過交聯(lián))而固化粘結(jié)劑的化學(xué)反應(yīng)。目前,經(jīng)常將這些有機粘結(jié)劑用于制備鑄型,即對于這些有機粘結(jié)劑,通過氣態(tài)催化劑促進固化反應(yīng)或者通過與氣態(tài)固化劑的反應(yīng)而固化。這些工藝稱作"冷芯盒(Cold-Box),,工藝。使用有機粘結(jié)劑制備鑄型的實例為所謂的Ashland冷芯盒工藝。其中,采用雙組份體系。第一組分由多元醇的溶液、通常為酚醛樹脂的溶液組成。第二組分為多異氰酸酯的溶液。由此,依據(jù)US3409579A,在成形之后通過使氣態(tài)叔胺引導(dǎo)著通過由模制基料和粘結(jié)劑組成的混合物,而使聚氨酯粘結(jié)劑的兩個組分進行反應(yīng)。聚氨酯粘結(jié)劑的固化反應(yīng)為加聚,即不存在分解出副產(chǎn)物如水的反應(yīng)。這種冷芯盒工藝的其它優(yōu)點包括良好生產(chǎn)率、鑄型的尺寸精確度和良好的技術(shù)性能如鑄型的強度、模制基料與粘結(jié)劑的混合物的處理時間等。熱固化有機工藝包括基于酚醛樹脂或呋喃樹脂的熱芯盒(Hot-Box)工藝、基于呋喃樹脂的溫芯盒(Warm-Box)工藝和基于酚醛清漆樹脂的克朗寧(Croning)工藝。在溫芯盒工藝和熱芯盒工藝二者中,將液體樹脂與僅在升高的溫度下才起作用的潛固化劑一起處理成模制料混合物。在Croning工藝中,使模制基料如石英砂、鉻鐵礦砂、鋯砂等在約100~160。C的溫度下被在該溫度下為液體的酚醛清漆樹脂所包裹。將六亞甲基四胺作為反應(yīng)試劑加入用于后續(xù)具中進行。無論固化機理如何,所有有機體系都可以在將液體金屬充入鑄型時熱分解且在該過程中釋放出有害物質(zhì)如苯、曱苯、二曱苯、苯酚、甲醛和更高級的、其中一些并未得到鑒別的分裂產(chǎn)物。雖然通過各種措施實現(xiàn)使這種排放最小化,但是在采用有機粘結(jié)劑時并不能徹底避免它們。在無機-有機雜化體系的情形下——該體系如在例如甲階酚醛樹脂-co2工藝中采用的粘結(jié)劑的情形中那樣,含有一定比例的有機化合物一一在金屬的澆鑄期間也發(fā)生這樣不期望的排放。為了避免澆鑄期間分解產(chǎn)物的排放,必須使用基于無機材料的或者含有至多極小比例的有機化合物的粘結(jié)劑。這種粘結(jié)劑體系公知已久。已開發(fā)出可以通過導(dǎo)入氣體而固化的粘結(jié)劑體系。這種體系描述于例如GB782205,其中將可以通過導(dǎo)入C02而固化的堿金屬水玻璃用作粘結(jié)劑。DE19925167描述了含有作為粘結(jié)劑的堿金屬硅酸鹽的放熱的進料器材料。另外,已開發(fā)出在室溫下自固化的粘結(jié)劑體系。這種基于磷酸和金屬氧化物的體系描述于例如US5582232。最后,在較高溫度下(例如在熱工具中)固化的無機粘結(jié)劑體系也是已知的。這種熱固化粘結(jié)劑體系例如公開于US5474606中,其中描述了由堿金屬水玻璃和鋁硅酸鹽組成的粘結(jié)劑體系。但是相對于有機粘結(jié)劑,無機粘結(jié)劑也存在缺陷。例如,釆用作為粘結(jié)劑的水玻璃制得的鑄型具有較低強度。這樣特別是在將鑄型從工具中取出時導(dǎo)致問題,因為鑄型可能斷裂。在這一時刻,良好強度恰好對于復(fù)雜、薄壁成形體的生產(chǎn)和安全地處理它們來說是特別重要的。低強度的原因首要在于,鑄型仍含有來自粘結(jié)劑的殘余水。在熱閉合工具中更長的停留時間僅有限程度地發(fā)揮作用,因為水蒸汽不可以充分程度地逸出。為了實現(xiàn)盡可能完全的鑄型千燥,W098/06522提出了使模制料混合物在脫模之后只是留在經(jīng)熱處理的芯盒(Kernkasten)中如此的一段時間,即,使得形成尺寸穩(wěn)定和具有承重能力的外緣殼。打開芯盒之后,取出模并隨后在微波的作用下徹底干燥。但是,額外的干燥是繁瑣的,延長了鑄型的生產(chǎn)時間且明顯導(dǎo)致(特別也是因為能量成本)使生產(chǎn)工藝更昂貴。迄今已知的無機粘結(jié)劑的另一弱點是,由其制得的鑄型對于高的空氣濕度具有低穩(wěn)定性。成形體的相對長時間的儲存(如有機粘結(jié)劑情形下常見的那樣)可能并非是可靠的。利用水玻璃作為粘結(jié)劑制造的鑄型在金屬鑄造之后通常顯示較差的崩解性。特別是,如果水玻璃通過用二氧化碳處理而固化,則粘結(jié)劑可以在熱金屬的影響下玻璃化,使得鑄型非常硬并且只有在很高成本下才可以從鑄件除去。因此,人們嘗試向模制料混合物中添加有機組分,其在熱金屬的影響下燃燒并且通過形成孔使得鑄造之后鑄型的崩解更容易。在DE2059538中描述了芯砂混合物和型砂混合物,它們包含珪酸鈉作為粘結(jié)劑。為了獲得在金屬鑄造之后改善的鑄型崩解性,向混合物中添加葡萄糖漿。被加工成鑄型的型砂混合物通過通入二氧化碳氣體而凝固(abgebunden)。所述型砂混合物包含1至3重量°/。的葡萄糖漿、2至7重量%的堿金屬硅酸鹽和足夠量的芯砂和型砂。在實施例中確定,包含葡萄糖漿的型和芯比包含蔗糖或純葡萄糖的型和芯具有更好的崩解特性。在EP0150745A2中描述了用于加固型砂的粘結(jié)劑混合物,其包含優(yōu)選硅酸鈉的堿金屬硅酸鹽、多元醇和其它添加劑組成,其中提供改性碳水化合物、非吸濕性淀粉、金屬氧化物和填充物作為添加劑。作為改性碳水化合物使用具有6至1W還原能力的非吸濕性淀粉水解產(chǎn)物,其可以作為粉末添加。非吸濕性淀粉和優(yōu)選氧化鐵的金屬氧化物以砂量的O.25至1重量%的量添加。任選地可以在粘結(jié)劑混合物中混入粉末形式或作為油的潤滑劑。粘結(jié)劑混合物優(yōu)選通過添加C02或化學(xué)催化劑來固化。在GB847,477中描述了用于制造鑄型的粘結(jié)劑組合物,其包含Si02/M20模數(shù)(Modul)為2.0至3.22的堿金屬硅酸鹽以及多羥基化合物。所述粘結(jié)劑為了制造鑄型而與耐火模制基料混合,并且在制得模具之后通過通入二氧化碳來固化。作為多羥基化合物使用例如單糖、二糖、三糖或四糖,其中沒有對這種化合物的純度提出高要求。在GB902,199中描述了用于制造鑄型的模制料混合物,其除了包含耐火模制基料之外還包含粘結(jié)劑組合物,所述粘結(jié)劑組合物包含由100份從谷物獲得的膠、2至20份糖和2至20份氫卣酸或氫囟酸的鹽組成的混合物。適合的鹽例如是氯化銨。通過淀粉部分水解來制備所述膠。為了制備鑄型,首先賦予模制料混合物所期望的形狀并隨后將其加熱到至少175至180'C的溫度。在GB1240877中描述了用于制造鑄型的模制料混合物,其除了包含耐火模制基料之外還包括含水粘結(jié)劑,所述含水粘結(jié)劑除了包含堿金屬硅酸鹽之外,還包含可與堿金屬硅酸鹽相容的氧化劑和以溶液計9至40重量%的易氧化的有機材料。作為氧化劑可以使用例如堿金屬的硝酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽、高錳酸鹽或氯酸鹽。作為易氧化的材料可以使用例如淀粉、糊精、纖維素、烴、諸如聚醚或聚苯乙烯的合成聚合物以及例如焦油的烴。所述模制料混合物可以通過加熱或通過通入二氧化碳來固化。在US4,162,238中描述了用于制造鑄型的模制料混合物,其除了包含耐火模制基料之外還包含基于堿金屬硅酸鹽,特別是水玻璃的粘結(jié)劑。所述粘結(jié)劑中添加了一定份額的無定形二氧化硅,所述份額對應(yīng)以粘結(jié)劑溶液計2至75%。所述無定形二氧化硅具有的粒度在約2至500認(rèn)范圍內(nèi)。另外,所述粘結(jié)劑具有3.5至10的SiO2/M2O模數(shù),其中M代表堿金屬。由于上面討論的在鑄造時出現(xiàn)的損害健康的排放問題,人們嘗試在制造甚至復(fù)雜幾何形狀的鑄型時通過無機粘結(jié)劑來替代有機粘結(jié)劑。然而,在此過程中即使在復(fù)雜的鑄型的情況下,在薄壁段內(nèi),不管是制造后立即從工具中取出還是在金屬鑄造時都必須保證鑄型足夠的強度。鑄型的強度在儲存過程中基本上不應(yīng)變差。鑄型因此必須具有對空氣濕度足夠的穩(wěn)定性。另外,鑄件在制造之后應(yīng)不需要對表面的過度后處理。鑄件的后處理要求在時間、勞動力和材料上的高消耗,并且因此在制造時成為基本的成本因素。因此,在立即從鑄型中取出之后,鑄件應(yīng)已經(jīng)具有高表面質(zhì)量。發(fā)明描述因此,本發(fā)明的目的在于,提供一種用于制造金屬加工用的鑄型的模制料混合物,其包含至少一種耐火的模制基料以及基于水玻璃的粘結(jié)劑,其中所述模制料混合物包含一定份額的顆粒狀金屬氧化物,其選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅,它們使得制造具有復(fù)雜幾何形狀的鑄型成為可能并且還可以具有薄壁段,其中在金屬鑄造之后得到的鑄件應(yīng)已經(jīng)具有高表面質(zhì)量。所述目的利用具有權(quán)利要求1特征的模制料混合物來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的模制料混合物的有利改進方案是從屬權(quán)利要求的主題。令人驚奇地發(fā)現(xiàn),通過向模制料混合物中添加碳水化合物可以制造基于無機粘結(jié)劑的鑄型,其不論是直接在制造后還是較長時間儲存時都具有高強度。另外,在金屬鑄造之后得到具有非常高的表面質(zhì)量的鑄件,從而在除去鑄型之后只需要對鑄件表面進行較少后處理。這是一個基本的優(yōu)點,因為以這種方式可以明顯降低制造鑄件的成本。在鑄造時,與例如丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚乙烯基酯或聚烷基化合物的其它有機添加劑相比,觀察到明顯較少的發(fā)煙,從而可以本質(zhì)上降低對在那里工作的人員的工作場所的負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的用于制造金屬加工用的鑄型的模制料混合物包含至少-耐火的模制基料;-基于水玻璃的粘結(jié)劑;以及--定比例的顆粒狀金屬氧化物,其選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅。根據(jù)本發(fā)明,所述模制料混合物包含碳水化合物作為其它組分。作為耐火模制基料,能夠使用常規(guī)的用于制備鑄型的材料。在金屬鑄造時主導(dǎo)的溫度下,耐火模制基料必須具有足夠的形狀穩(wěn)定性。由此,適宜的耐火模制基料具有高熔點的特征。該耐火模制基料的熔10點優(yōu)選地高于70o。c、更優(yōu)選地高于80or;、特別優(yōu)選地高于90trc、且更加特別優(yōu)選地高于iooo'c。適宜作為耐火模制基料的為例如石英砂或鋯砂。另外,纖維狀耐火模制基料如耐火粘土纖維(Schamottefasern)也是適宜的。其它適宜的耐火才莫制基料為例如橄欖石、鉻鐵礦砂、蛭石。還可以用作耐火模制基料的是合成的耐火模制基料,如硅酸鋁中空球體(所謂的微球)、玻璃珠、玻璃顆?;蚯蛐翁沾赡V苹?公知商品名為"Cerabeads"或"Carboaccucast")。這些合成的耐火模制基料是合成上制得的或者例如作為廢物在工業(yè)過程中形成的。這些球形陶瓷模制基料含有各種比例的例如作為礦物的莫來石、剛玉、P-方石英。它們含有作為主要組分的氧化鋁和二氧化硅。典型的組合物含有例如大約等比例的A1A和Si02。另外,也可以存在比例小于10%的其它成分,例如TiO"Fe203。該球形的耐火模制基料的直徑優(yōu)選地小于1000pm,特別地小于600nim。合成制得的耐火模制基料如莫來石(xA1203ySiO"其中x-23,y-l~2;理想式AhSiO》也是適宜的。這些合成的模制基料并非來自天然來源,且也可以歷經(jīng)特定的成形工藝,例如在制備硅酸鋁中空球、玻璃珠或球形陶瓷模制基料的情形下。例如在將化石燃料或其它可燃材料燃燒時產(chǎn)生硅酸鋁中空球,并且將它們從燃燒期間形成的灰分中分離。作為人造的耐火模制基料的中空球的特點是低的比重。這點歸因于這些人造耐火模制基料的結(jié)構(gòu),所述結(jié)構(gòu)包括氣體填充的孔隙。這些孔隙可以是開口或封閉的。優(yōu)選使用閉孔的人造耐火模制基料。使用開孔的人造耐火模制基料時,一部分基于水玻璃的粘結(jié)劑被吸納于孔隙中并隨后不再能夠發(fā)揮粘合作用。依據(jù)一種實施方式,使用玻璃材料作為合成的模制基料。特別地,它們以玻璃球或玻璃顆粒的形式使用。作為玻璃,能夠使用常規(guī)玻璃,優(yōu)選具有高熔點的玻璃。合適的是例如由碎玻璃制得的玻璃珠和/或玻璃顆粒。硼酸鹽玻璃同樣適用。下表中示例地顯示了這種玻璃的組成。表玻璃組成<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>M11:堿土金屬,例如Mg、Ca、BaM1:堿金屬,例如Na、K但是,除上表給出的玻璃之外,也能夠使用它的上述化合物的舍量在所示范圍之外的其它玻璃。同樣,也能夠使用除所示氧化物之外還含有其它元素或其氧化物的特種玻璃。玻璃球的直徑優(yōu)選為l~10Q0|am,優(yōu)選為5~500um且特別優(yōu)選為10~400pm。優(yōu)選地,僅僅一部分耐火模制基料是由玻璃材料形成的。選擇玻璃材料占耐火模制基料的比例優(yōu)選地小于35重量%,更優(yōu)選地小于25重量%,且更特別優(yōu)選地小于15重量%。在采用鋁的澆鑄實驗中已發(fā)現(xiàn),使用合成模制基料,特別是玻璃珠、玻璃顆?;虿Aе频奈⑶驎r,相對于使用純石英砂時在澆鑄之后更少的型砂保持粘著于金屬表面。由此,這種基于玻璃材料的合成模制基料的使用使得能夠產(chǎn)生光滑的鑄造表面,并且使得不需要或者至少也是顯著很小程度地需要通過噴射(Strahlen)的復(fù)雜后處理過程。為了獲得產(chǎn)生光滑澆鑄表面的所述效果,選擇玻璃材料占耐火模制基料的比例優(yōu)選地大于0.5重量%,更優(yōu)選地大于1重量%,特別優(yōu)選大于1.5重量%,且更加特別優(yōu)選地大于2重量%。整個耐火模制基料不必是由合成耐火模制基料組成的。合成模制基料的優(yōu)選比例為至少約3重量%,特別優(yōu)選為至少5重量%,特別是至少10重量%,優(yōu)選至少約15重量%,特別優(yōu)選至少約20重量%,基于該耐火模制基料的總量計。該耐火模制基料優(yōu)選地具有具備流淌能力的狀態(tài),從而使得本發(fā)明的模制料混合物可以在常規(guī)的芯模注入機中力口工。出于成本原因,使人造耐火模制基料的比例保持很小。人造耐火模制基料占耐火模制基料的比例優(yōu)選地小于80重量%,更優(yōu)選地小于75重量%,特別優(yōu)選地小于65重量%。作為另一組分,本發(fā)明的模制料混合物包含基于水玻璃的粘結(jié)劑。作為水玻璃,在此能夠使用如迄今用作模制料混合物中的粘結(jié)劑的常規(guī)水玻璃。這些水玻璃包含溶解的硅酸鈉或硅酸鉀,且可以通過將玻璃狀硅酸鉀和硅酸鈉溶解于水中來制備。該水玻璃具有的3102/%0模數(shù)范圍優(yōu)選為1.6~4.0,特別地為2.0~3.5,其中M為鈉和/或鉀。該水玻璃具有的固含量范圍優(yōu)選為30~60重量%。該固含量是基于水玻璃中含有的Si02和M20的量計的。該模制料混合物進一步包含一定比例的顆粒狀金屬氧化物,其選自二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦和氧化鋅。該顆粒狀金屬氧化物的平均初級粒徑可以為0.10pm~1iim。但是,由于初級顆粒的團聚,金屬氧化物的粒徑優(yōu)選地小于300jam,更優(yōu)選地小于200pm,特別優(yōu)選地小于100jum。優(yōu)選地范圍為5~90Mm,特別優(yōu)選為10~80|im,且非常特別優(yōu)選地范圍為15~50|am。粒徑可以通過例如篩分分析來確定。具有篩孔63jam的篩上的篩余物特別優(yōu)選地小于10重量%,更優(yōu)選地小于8重量%。作為顆粒狀金屬氧化物,特別優(yōu)選使用二氧化硅,其中特別優(yōu)選合成制備的無定形二氧化硅。作為顆粒狀的二氧化硅,優(yōu)選使用沉淀二氧化硅和/或熱解二氧化硅。沉淀二氧化硅通過堿金屬硅酸鹽水溶液與礦物酸的反應(yīng)獲得。將其中所獲的沉淀物隨后分離出來、干燥和研磨。熱解二氧化硅理解為是通過在高溫下從氣相中凝聚而獲得的硅酸。熱解二氧化硅可以例如通過四氯化硅的燃燒水解,或者在電弧爐中通過石英砂與焦炭或無煙13煤的還原反應(yīng)生成一氧化硅氣體并隨后氧化為二氧化硅來制備。通過電弧爐工藝制得的熱解二氧化硅可以仍含有碳。沉淀二氧化硅和熱解二氧化硅同樣適用于本發(fā)明的模制料混合物。這些硅酸在下文中將稱作"合成的無定形二氧化硅"。本發(fā)明者認(rèn)為,強堿性水玻璃可以與排布于合成的無定形二氧化硅表面上的硅烷醇基團反應(yīng),并且在水蒸發(fā)時在二氧化硅之間以及隨后在固體水玻璃產(chǎn)生強連接。根據(jù)本發(fā)明的模制料混合物包含碳水化合物作為重要的其它組分。在此,既可以使用單糖或二糖也可以使用更高分子量的寡糖或多混合物使用。對所用碳水化合物的純度本身沒有過度的要求。如果以干重計算,碳水化合物的純度大于80重量%,特別優(yōu)選大于90重量%,特別優(yōu)選大于95重量%就足夠了,均以干重計。碳水化合物的單糖單元本身可以任意鍵接。碳水化合物優(yōu)選具有線形結(jié)構(gòu),例如oc-或P-糖苷的l,4-鍵接。但是,碳水化合物還可以全部或部分是1,6-鍵接的,例如具有最高到6%的ot-l,6-鍵合的支鏈淀粉。碳水化合物的量優(yōu)選選擇相對較少。就本身而言,要爭取使模制料混合物中有機組分的份額保持盡可能低,從而盡可能遏制由于這種有機化合物的熱分解造成的發(fā)煙。因此,向模制料混合物中添加相對少量的碳水化合物,其中已經(jīng)可以觀察到鑄型的強度在鑄造前的明顯改善或鑄件表面質(zhì)量的明顯改善。碳水化合物的份額以耐火模制基料計優(yōu)選大于O.01重量%,更優(yōu)選大于O.02重量%,尤其優(yōu)選大于O.05重量%。高的碳水化合物份額對鑄型的強度或鑄件的表面質(zhì)量沒有進一步的改善作用。碳水化合物的量以耐火模制基料計優(yōu)選小于5重量%,更優(yōu)選小于2.5重量%,尤其優(yōu)選小于O.5重量%,特別優(yōu)選小于O.4重量%。對于工業(yè)應(yīng)用,在大于0.1重量%范圍內(nèi)的低碳水化合物份額產(chǎn)生明顯效果。對于工業(yè)應(yīng)用而言,碳水化合物占模制料混合物的份額以耐火模制基料計,優(yōu)選在O.l至O.5重量%、更優(yōu)選O.2至0.4重量%范圍內(nèi)。碳水化合物份額大于O.5重量%時,沒有再獲得明顯的性能改進,因此根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式,使用非衍生化形式的碳水化合物。這類碳水化合物可以有利地從天然來源,例如植物,如谷物或馬鈴薯獲得。這類從天然來源獲得的碳水化合物的分子量可以例如通過化學(xué)水解或酶水解來降低,從而例如改善在水中的可溶性。除了亦即只是由碳、氧和氫構(gòu)成的,非衍生化的碳水化合物之外,還可以使用衍生化的碳水化合物,其中例如部分或所有的羥基被例如烷基醚化。適合的衍生化的碳水化合物例如是乙基纖維素或羧甲基纖維素。本身還可以使用已經(jīng)是低分子量的碳氫化合物,例如單糖或二糖。例如葡萄糖或蔗糖。但是,特別是在應(yīng)用寡糖或多糖時觀察到了有利的效果。因此特別優(yōu)選使用寡糖或多糖作為碳水化合物。在這種情況下優(yōu)選所述寡糖或多糖具有在1000至100000g/mol范圍內(nèi),優(yōu)選2000和30000g/mol范圍內(nèi)的摩爾質(zhì)量。特別是碳水化合物具有在5000至20000g/mol范圍內(nèi)的摩爾質(zhì)量時,觀察到鑄型強度的明顯增強,從而在制備時可以易于從模具中取出和運輸鑄型。在長時間儲存時鑄型也顯示出非常好的強度,從而可以毫無問題地實現(xiàn)對于鑄件的成批生產(chǎn)所要求的鑄型的儲存,哪怕是在進入空氣濕氣的情況下歷經(jīng)多天的儲存。在水的作用下的耐受性也是非常好的,例如在鑄型上涂覆鑄型涂料(Schlichte)時所不可避免的水的作用。優(yōu)選多糖由葡萄糖單元構(gòu)成,其中尤其優(yōu)選它們是cx-或糖苷的l,4-鍵接形式的。然而,還可以使用除了包含葡萄糖還包含其它單糖的碳水化合物,例如半乳糖或果糖作為根據(jù)本發(fā)明的添加劑。適合的碳水化合物的實例是乳糖(由半乳糖和葡萄糖構(gòu)成的oc-或P-1,4-鍵接的二糖)和蔗糖(由oc-葡萄糖或p-果糖構(gòu)成的二糖)。特別優(yōu)選選自纖維素、淀粉和糊精以及這些碳水化合物的衍生物的碳水化合物。適合的衍生物是例如完全或部分地被烷基所醚化的衍生物。但是還可以進行其它衍生化作用,例如用無機酸或有機酸進行酯化。如果使用特殊的碳水化合物且在此特別優(yōu)選淀粉、糊精(淀粉的水解產(chǎn)物)及其衍生物作為模制料混合物的添加劑,則可以實現(xiàn)鑄型穩(wěn)定性以及鑄件表面的進一步最優(yōu)化。作為淀粉尤其可以使用天然來源的淀粉,例如馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、稻米淀粉、豌豆淀粉、香蕉淀粉、七葉樹淀粉或小麥淀粉。但是還可以使用改性淀粉,例如預(yù)糊化淀粉(QuellstSrke)、稀糊淀粉(dtinnkochendeSt3rke)、氧化淀粉、檸檬酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、淀粉醚、淀粉酯或者還有磷酸酯淀粉。對淀粉的選擇本身沒有限制。淀粉可以例如是低粘度的、中等粘度的或高粘度的,陽離子或陰離子的,可溶于冷水或可溶于熱水的。糊精尤其優(yōu)選選自馬鈴薯糊精、玉米糊精、黃糊精、白糊精、硼酸鹽糊精(Boraxdextrin)、環(huán)糊精和麥芽糊精。特別是在制造具有非常薄的壁段的鑄型時,所述模制料混合物優(yōu)選另外包含含磷化合物。在這種情況下,本身既可以使用無機磷化合物也可以使用有機磷化合物。為了在金屬鑄造時不引發(fā)不期望的副反應(yīng),還優(yōu)選,在含磷化合物中的磷優(yōu)選以V價氧化態(tài)存在。通過添加含磷化合物可以進一步提高鑄型的穩(wěn)定性。如果在金屬鑄造時液態(tài)金屬沖擊到傾斜面上并且在那里由于高金屬靜力學(xué)壓力而施加高的侵蝕作用,或者可以導(dǎo)致特別是鑄型的薄壁段變形,則這一點是特別重要的。在此,該含磷化合物優(yōu)選地以磷酸鹽(酯)(Phosphats)或磷氧化物的形式存在。其中,磷酸鹽可以以堿金屬磷酸鹽或堿土金屬磷酸鹽的形式存在,特別優(yōu)選堿金屬磷酸鹽,且其中特別優(yōu)選鈉鹽。本質(zhì)上也能夠使用磷酸銨或其它金屬離子的磷酸鹽。但是,作為優(yōu)選而提及的堿金屬磷酸鹽或者堿土金屬磷酸鹽是容易獲得的,且可以本質(zhì)上任意的量廉價地獲得。并不優(yōu)選多價金屬離子、特別是三價金屬離子的磷酸鹽。已發(fā)現(xiàn),使用多價金屬離子、特別是三價金屬離子的磷酸鹽時,模制料混合物的加工時間縮短。若該含磷化合物以磷氧化物的形式加到模制料混合物中,則該磷氧化物優(yōu)選地以磷的五氧化物形式存在。但是也能夠使用磷的三氧化物和磷的四氧化物。根據(jù)另一種實施方式,可以向模制料混合物中添加氟代磷酸的鹽16形式的含磷化合物。在此,特別優(yōu)選的是單氟代磷酸的鹽。特別優(yōu)選的是鈉鹽。依據(jù)一種優(yōu)選實施方式,向模制料混合物中添加作為含磷化合物的有機磷酸酯。在此,優(yōu)選磷酸烷基酯或磷酸芳基酯。此時烷基優(yōu)選地含有1~10個碳原子且可以是直鏈或支化的。芳基優(yōu)選地含有6~18個碳原子,且該芳基也可以被烷基取代。特別優(yōu)選的磷酸酯化合物為衍生自單體或聚合的碳水化合物(例如葡萄糖、纖維素或淀粉)的那些。將含磷有機組分用作添加劑在兩個方面是有利的。首先,通過磷組分可以獲得必要的鑄型熱穩(wěn)定性,其次通過該有機組分有利地影響相應(yīng)鑄件的表面質(zhì)量。作為磷酸鹽可以使用正磷酸鹽以及多磷酸鹽、焦磷酸鹽或偏磷酸鹽。磷酸鹽可以例如通過用相應(yīng)堿(例如堿金屬堿如NaOH,或是可能的堿土金屬堿)中和相應(yīng)酸來制備,其中磷酸根離子的全部負(fù)電荷不必由金屬離子使其飽和。不僅可以使用金屬磷酸鹽,而且也可以使用金屬磷酸氫鹽以及金屬磷酸二氫鹽,例如Na3P04、Na2HP04和NaH2P04。同樣可以使用無水磷酸鹽以及磷酸鹽的水合物。磷酸鹽既可以以晶體形式,也可以以無定形形式引入模制料混合物中。多磷酸鹽更特別地表示包含一個以上的磷原子的線性磷酸鹽,其中磷原子各自通過氧橋連接。通過使正磷酸鹽離子縮合(消去水)來獲得多磷酸鹽,由此獲得各自通過角度連接的P04四面體的線性鏈。多磷酸鹽具有通式(0(P03)n)("+2)-,其中II對應(yīng)于鏈長。多磷酸鹽可以包含高達幾百個PO,四面體。但是,優(yōu)選使用具有較短鏈長的多磷酸鹽。優(yōu)選地n值為2~100,更優(yōu)選地為5~50。也能夠使用較高程度縮合的多礴酸鹽,即其中P04四面體通過兩個以上的角度彼此連接的且由此顯示二維或三維上的聚合的多磷酸鹽。偏磷酸鹽理解為是由各自通過角度連接的PO,四面體構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。偏磷酸鹽具有通式((PO上;r,其中n為至少3。優(yōu)選地n值為3~10。不僅能夠使用單個的磷酸鹽(酯),而且也能夠使用不同磷酸鹽(酯)和/或磷氧化物組成的混合物。基于該耐火模制基料,含磷化合物的優(yōu)選比例為0.05~1.0重量%。在比例小于0.05重量%的情形下,發(fā)現(xiàn)對于鑄型的形狀穩(wěn)定性不存在明顯影響。當(dāng)磷酸鹽(酯)的比例超過1.0重量%時,鑄型的熱強度顯著降低。含磷化合物的比例優(yōu)選為0.10~0.5重量%。該含磷化合物優(yōu)選地含有0.5~90重量%的磷,以P20s計。若使用無機磷化合物,它們優(yōu)選地含有40~90重量%、更優(yōu)選50-80重量%的磷,以PA計。若使用有機磷化合物,它們優(yōu)選地含有0.5~30重量%、更優(yōu)選1~20重量%的磷,以P205i+。該含磷化合物本身可以以固體或溶解形式加到模制料混合物中。優(yōu)選地以固體形式將該含磷化合物加到模制料混合物中。若以溶解形式添加該含磷化合物,水是優(yōu)選的溶劑。作為將含磷化合物加到模制料混合物中以制備鑄型的另一優(yōu)點,已發(fā)現(xiàn),該模型在金屬鑄造之后顯示非常好的崩解。這點適用于需要較低澆鑄溫度的金屬,如輕金屬,特別是鋁。但是,在澆鑄鐵的情形下也發(fā)現(xiàn)了更好的鑄型崩解。在澆鑄鐵時,大于120(TC的較高溫度作用于鑄型上,從而存在增加的鑄型玻璃化的風(fēng)險以及由此帶來崩解性能劣化的風(fēng)險。在本發(fā)明者對于鑄型的穩(wěn)定性和崩解性進行的研究的范疇內(nèi),鐵氧化物也能考慮作為可能的添加劑。在將鐵氧化物加到模制料混合物中時,同樣在金屬鑄造時觀察到鑄型穩(wěn)定性的提高。同樣,通過加入鐵氧化物,同樣能夠潛在地實現(xiàn)改善鑄型薄壁段的穩(wěn)定性。但是,鐵氧化物的添加不會引起在金屬鑄造(特別是鐵鑄造)之后,在加入含磷化合物時所觀察到的那種鑄型崩解性能的改進。本發(fā)明的模制料混合物是至少所述組分的充分的混合物。在此,耐火模制基料的顆粒優(yōu)選地涂覆有粘結(jié)劑層。隨后可以通過粘結(jié)劑中存在的水(基于粘結(jié)劑重量為約40~70重量%)的蒸發(fā)實現(xiàn)耐火模制基料顆粒之間的牢固粘結(jié)。粘結(jié)劑,即水玻璃和顆粒狀金屬氧化物、特別是合成的無定形二18氧化硅,和碳水化合物在模制料混合物中含有的比例優(yōu)選地小于20重量%,特別優(yōu)選在i至15重量%的范圍內(nèi)。此時,粘結(jié)劑的比例與粘結(jié)劑的固含量相關(guān)。如果使用塊狀耐火模制基料,例如石英砂,那么粘結(jié)劑的存在比例優(yōu)選地小于10重量%、優(yōu)選地小于8重量%、特別優(yōu)選地小于5重量%。如果使用具有低密度的耐火模制基料(例如上述中空微球),粘結(jié)劑的比例相應(yīng)增加?;谡辰Y(jié)劑的總重,顆粒狀金屬氧化物、特別是合成的無定形二氧化硅的含有比例優(yōu)選為2~80重量%,更優(yōu)選地為3~60重量°/。,特別優(yōu)選地為4~50重量%。水玻璃與顆粒狀金屬氧化物、特別是合成的無定形二氧化硅的比例可以在寬范圍內(nèi)變化。這點提供了如下優(yōu)點可以改進鑄型的初始強度(即從熱工具中取出之后即時的強度)和耐濕性,并且相對于沒有無定形二氧化硅的水玻璃粘結(jié)劑,不會顯著影響最終強度(即鑄型冷卻之后的強度)。這些在輕金屬鑄造中是具有特別大興趣的。一方面,為了能夠在鑄型制備之后毫無問題地運輸它們或者與其它鑄型組裝,高初始強度是期望的;但是另一方面為了避免澆鑄之后粘結(jié)劑崩解的困難(即澆鑄之后模制基料能夠毫無問題地從鑄型的空腔中除去),固化之后的最終強度不應(yīng)當(dāng)過高。本發(fā)明的一種實施方式中,本發(fā)明模制料混合物中含有的模制基料可以包含至少一定比例的空微球。該中空微球的直徑通常范圍為5-500jam,優(yōu)選地范圍為10~350Mm,且殼厚度通常范圍為微球直徑的5~15%。這些微球具有極低的比重,使得采用中空微球制得的鑄型具有輕的重量。中空微球的隔離作用是特別有利的。因此特別是在鑄型應(yīng)具有增強的隔離作用時,將該中空微球用于制備鑄型。這種鑄型例如是開始部分中描述的進料器,其作為平衡存儲器發(fā)揮作用且含有液體金屬,其中應(yīng)使金屬保持在液態(tài)下一段時間,直到充入中空模中的金屬凝固。含有中空微球的鑄型的另一區(qū)域是,例如,對應(yīng)于成品鑄型的特別薄的壁段的鑄型部分。中空微球的隔離作用確保了金屬不會在薄壁段中過早地凝固且由此阻塞鑄型內(nèi)的路徑。如果使用中空微球,則由于這些中空微球的低密度,粘結(jié)劑的使用比例優(yōu)選地小于20重量%,特別優(yōu)選地比例為10~18重量%。這些數(shù)值是基于粘結(jié)劑的固含量計的。中空微球優(yōu)選地具有足夠熱穩(wěn)定性,使得它們在金屬鑄造中不會過早地軟化和喪失它們的形狀。中空微球優(yōu)選地由硅酸鋁構(gòu)成。這些硅酸鋁中空微球優(yōu)選地具有大于20重量%的氧化鋁含量,但是也可以具有大于40重量%的含量。這種中空孩吏球例如由OmegaMineralsGermanyGmbH,Norderstedt,以商品名Omega-SpheresSG(氧化鋁含量為約28~33%)、Omega-SpheresWSG(氧化鋁含量為約35~39%)和E-Spheres⑧(氧化鋁含量為約43%)銷售。相應(yīng)產(chǎn)品可從PQCorporation(USA)以商品名"Extendospheres"獲得。另一實施方式中,由玻璃構(gòu)成的中空微球用作耐火模制基料。根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式,該中空微球由硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。該硼硅酸鹽玻璃具有大于3重量%比例的硼,以8203計。中空孩i球的比例優(yōu)選地小于20重量%,基于該模制料混合物計。使用硼硅酸鹽玻璃中空微球時,優(yōu)選地選擇低比例。優(yōu)選低于5重量%,更優(yōu)選地低于3重量%,且特別優(yōu)選地范圍為0.01-2重量%。如上所述,在一個優(yōu)選實施方式中,本發(fā)明模制料混合物含有至少一定比例的作為耐火模制基料的玻璃顆粒和/或玻璃珠。也能夠?qū)⒃撃V屏匣旌衔镏瞥衫邕m用于制備放熱進料器的放熱模制料混合物。為此,該模制料混合物含有可氧化的金屬和適宜的氧化劑?;谀V屏匣旌衔锏目傊兀裳趸饘賰?yōu)選地構(gòu)成為15~35重量%的比例。氧化劑的添加比例優(yōu)選為20~30重量%,基于模制料混合物計。適宜的可氧化的金屬為例如鋁或鎂。適宜的氧化劑為例如鐵氧化物或硝酸鉀。含有水的粘結(jié)劑與基于有機溶劑的粘結(jié)劑相比,賦予模制料混合物較差的流動性。顆粒狀金屬氧化物的添加可以進一步惡化模制料混合物的流動能力。這就意味著,具有窄通道和多個彎曲的模制工具只能較差地填充。其結(jié)果是,鑄型存在有著不充分凝固的部分,其又可以導(dǎo)致鑄造時的澆鑄缺陷。根據(jù)一個有利的實施方式,本發(fā)明模制料混合物含有一定比例的潤滑劑,優(yōu)選片狀潤滑劑,特別是石墨、MoS2、滑石和/或葉蠟石。已令人吃驚地發(fā)現(xiàn),加入這種潤滑劑、特別是石墨時,甚至可以制得具有薄壁段的復(fù)雜模具,其中該鑄型普遍具有均勻的高密度和高強度,使得在鑄造時基本上觀察不到澆鑄缺陷。片狀潤滑劑、特別是石墨的添加量優(yōu)選為0.05~1重量%,基于該耐火模制基料計。除了上述組分之外,本發(fā)明的模制料混合物還可以包含其它添加劑。例如,能夠加入內(nèi)脫模劑,其有助于鑄型從模制工具中脫離。適宜的內(nèi)脫模劑為例如硬脂酸鉤、脂肪酸酯、蠟、天然樹脂或特定的醇酸樹脂。另外,也可以將硅烷加到本發(fā)明的模制料混合物中。如此,在一個優(yōu)選實施方式中,本發(fā)明的模制料混合物含有熔點范圍為40~180°C、優(yōu)選為50~175°C(即室溫下為固體)的有機添加劑。在此,有機添加劑理解為是其分子骨架主要由碳原子構(gòu)成的化合物,即例如,有機聚合物。有機添加劑的添加能使鑄件的表面質(zhì)量進一步得到改進。有機添加劑的作用機理并不清楚。但是,并不期望受到這種理論的束縛,本發(fā)明者認(rèn)為,至少一部分有機添加劑在鑄造過程期間燃燒且在液體金屬與形成鑄型的壁的模制基料之間產(chǎn)生薄的氣體緩沖,由此防止了液體金屬與模制基料之間的反應(yīng)。另外,本發(fā)明者認(rèn)為,一部分有機添加劑在鑄造期間主導(dǎo)的還原性氣氛下,形成所謂光亮碳(Glanzkohlenstoff)的薄層,這同樣防止了金屬與模制基料之間的反應(yīng)。添加有機添加劑可以實現(xiàn)的另一有利作用是固化之后鑄型強度的增加。有才幾添加劑的添加量優(yōu)選為0.01~1.5重量%,特別地為0.05~1.3重量%,特別優(yōu)選為0.1~1.0重量%,每種情形下基于該耐火模制料計。為了避免金屬鑄造期間形成濃的煙霧,通常選擇有機添加劑的比例小于0.5重量%。已令人吃驚地發(fā)現(xiàn),借助于各種不同的有機添加劑可以實現(xiàn)鑄件表面的改進。適宜的有機添加劑為,例如,酚-甲醛樹脂如酚醛清漆,環(huán)氧樹脂如雙酚A環(huán)氧樹脂、雙酚F環(huán)氧樹脂或環(huán)氧化的酚醛清漆,多元醇如聚乙二醇或聚丙二醇,聚烯烴如聚乙烯或聚丙烯,烯烴如乙烯或丙烯與其它共聚單體如乙酸乙烯酯的共聚物,聚酰胺如聚酰胺-6、聚酰胺-12或聚酰胺-6,6,天然樹脂如香脂樹脂(Balsamharz),脂肪酸如硬脂酸,脂肪酸酯如棕櫚酸鯨蠟酯,脂肪酸酰胺如乙二胺雙硬脂酰胺,以及金屬皂如單價至三價金屬的硬脂酸鹽或油酸鹽。有機添加劑可以以純物質(zhì)或是以各種有機化合物的混合物形式含有。根據(jù)另一優(yōu)選實施方式,本發(fā)明的模制料混合物含有至少一種硅烷組分。適宜的硅烷為,例如,氨基硅烷、環(huán)氧基硅烷、巰基硅烷、羥基硅烷、曱基丙烯?;柰?、脲基硅烷和聚硅氧烷。適宜硅烷的實例為Y-氨基丙基三甲氧基硅烷、Y-羥基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、Y-巰基丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、P-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)-三曱氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三曱氧基硅烷和N-P-(氨基乙基)-Y-氨基丙基三甲氧基硅烷?;陬w粒狀金屬氧化物,典型地使用約5~50重量%的硅烷,優(yōu)選約7~45重量%,特別優(yōu)選約10-40重量%。盡管采用依據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑可以實現(xiàn)高強度,但是采用本發(fā)明模制料混合物制得的鑄型、特別是芯和型,令人吃驚地在鑄造之后顯示出良好的崩解性,特別是在鋁鑄造的情形下。如前所闡釋的,也發(fā)現(xiàn)采用本發(fā)明的模制料混合物可以制得在鐵澆鑄中也具有極佳崩解的鑄型,使得該模制料混合物可以在澆鑄之后毫無困難地甚至從鑄型的狹窄的和有角度的部分中再傾倒出來。因此,由本發(fā)明模制料混合物制得的成形體的使用并非局限于輕金屬鑄造。該鑄型通常適用于金屬的澆鑄。這種金屬例如是有色金屬如黃銅或青銅,以及鐵族金屬(Eisenmetalle)。本發(fā)明進一步涉及了制備金屬加工用鑄型的方法,其中使用本發(fā)明的模制料混合物。本發(fā)明方法包括以下步驟-制備上述的模制料混合物;22-成型(Formen)該模制料混合物;-通過加熱所述模制料混合物使該經(jīng)成型的模制料混合物固化,從而獲得經(jīng)固化的鑄型。在制備根據(jù)本發(fā)明的模制料混合物時通常如下進行,即,首先預(yù)置入耐火模制基料,隨后在攪拌下添加粘結(jié)劑。在此,可以按任意順序添加水玻璃以及顆粒狀金屬氧化物,特別是合成的無定形二氧化硅,和碳水化合物。碳水化合物可以以干燥形式添加,例如以淀粉粉末形式。但也可以以溶解形式添加碳水化合物。在此,優(yōu)選碳水化合物的水溶液。當(dāng)例如在葡萄糖漿的情況下由于制備工藝水溶液已經(jīng)作為溶液而提供時,則施用水溶液是尤其有利的。碳水化合物的溶液還可以在添加到耐火模制基料之前與水玻璃混合。碳水化合物優(yōu)選以固體形式添加到耐火模制基料中。根據(jù)另一實施方式,通過使適合的載體,例如其它添加劑或耐火模制基料被相應(yīng)的碳水化合物溶液所包封,可以將碳水化合物引入模制料混合物中。作為溶劑可以使用水或者有機溶劑。但優(yōu)選施用水作為溶劑。為了使碳水化合物殼與栽體更好的復(fù)合并且除去溶劑,在涂敷之后可以進行千燥步驟。這可以例如在干燥爐中或者在微波輻射作用下進行。上述添加劑本身可以以各種形式添加到模制料混合物中。所述添加劑可以單獨或作為混合物形式計量添加。它們可以固體形式添加,但也可以以溶液、膏劑或分散體形式添加。如果作為溶液、骨劑或分散體形式添加,則優(yōu)選使用水作為溶劑。作為粘結(jié)劑使用的水玻璃同樣可以被用作添加劑的溶解介質(zhì)或分散介質(zhì)。根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式,提供作為雙組分體系形式的粘結(jié)劑,其中第一液體組分包含水玻璃且第二固體組分包含顆粒狀金屬氧化物。固體組分可以另外包含例如磷酸鹽(酯)以及任選地優(yōu)選是片狀的潤滑劑。如果碳水化合物以固態(tài)形式添加到模制料混合物中,則其同樣可以被加入到固體組分中。在模制料混合物的制備中,將耐火模制基料預(yù)置入混合器中,并隨后優(yōu)選地首先加入粘結(jié)劑的一種或多種固體組分且使其與耐火模制基料混合。選擇混合的持續(xù)時間,使得耐火模制基料與固體粘結(jié)劑組分緊密混合?;旌系某掷m(xù)時間取決于將制得的模制料混合物的量,以及使用的混合設(shè)備。優(yōu)選地,所選的混合持續(xù)時間為15分鐘。優(yōu)選地在進一步使該混合物運動的同時,隨后加入粘結(jié)劑的液體組分,且繼續(xù)混合該混合物,直到在耐火模制基料的顆粒之上形成均勻的粘結(jié)劑層。在此,混合持續(xù)時間也取決于將制得的模制料混合物的量,以及所用的混合設(shè)備。優(yōu)選地選擇混合過程的持續(xù)時間為15分鐘。液體組分應(yīng)理解為不同液體組分的混合物和所有液態(tài)單個組分的整體,其中后者也可以單個地添加。同樣,固體組分應(yīng)理解為單個或所有上述固體組分的混合物以及所有固態(tài)單個組分的整體,其中后者可以共同地或者依次地向模制料混合物中添加。依據(jù)另一實施方式,也可以首先將粘結(jié)劑的液體組分加到耐火模制基料之中,隨后才向混合物中導(dǎo)入固體組分。依據(jù)另一實施方式,首先將0.05~0.3%的水(基于模制基料的重量)加到耐火模制基料中,且隨后才加入粘結(jié)劑的固體和液體組分。對于這種實施方式,能夠在模制料混合物的加工時間方面獲得令人吃驚的積極效果。本發(fā)明人認(rèn)為,以此方式降低了粘結(jié)劑固體組分的除水效果,由此延緩了固化過程。隨后將模制料混合物制成期望的形狀。在此釆用傳統(tǒng)方法用于模制成型。例如,可以將模制料混合物借助于壓縮空氣通過芯模注入機注入模制工具中。隨后通過導(dǎo)入熱量使模制料混合物固化,以使粘結(jié)劑中含有的水蒸發(fā)。加熱時,從模制料混合物中除去水。猜測,通過水的去除也引發(fā)了硅烷醇基團之間的縮合反應(yīng),使得水玻璃開始交聯(lián)。在現(xiàn)有技術(shù)所述的冷固化工藝中,例如通過二氧化碳的導(dǎo)入或者通過多價金屬陽離子,而致使難溶性化合物沉淀且由此使得鑄型凝固。模制料混合物的加熱例如可以在模制工具中進行。能夠使鑄型在模制工具中即已徹底固化。但是也能夠僅使鑄型只是在其邊緣區(qū)域被固化,使得其具有足以從模制工具中取出的強度。隨后可以通過從中進一步排除水而使鑄型徹底固化。這點例如可以在爐中進行。水的排除也可以例如通過在減壓下使水蒸發(fā)來進行。鑄型的固化可以通過將經(jīng)加熱的空氣吹入模制工具中來得以促進。該方法的這種實施方式中,實現(xiàn)了粘結(jié)劑中含有的水的快速去除,由此使得在適用于工業(yè)應(yīng)用的時間段之內(nèi)該鑄型被凝固了。吹入的空氣的溫度優(yōu)選為100~1S0'C,特別優(yōu)選為120~150°C。優(yōu)選地設(shè)定經(jīng)加熱的空氣的流速,使得在適應(yīng)于工業(yè)應(yīng)用的時間段內(nèi)進行鑄型的固化。該時間段取決于所制得的鑄型的尺寸。努力使得在小于5分鐘、優(yōu)選小于2分鐘的時間內(nèi)固化。但是,在極大鑄型的情形下,也可能需要更長的時間段。從模制料混合物中除去水也可以通過微波輻射加熱該模制料混合物來進行。但是,微波輻射優(yōu)選地在從模制工具中取出鑄型之后進行。但是,鑄型必須為此已經(jīng)具有了足夠的強度。如上所述,這點可以例如通過在模制工具中至少固化鑄型的外殼來實現(xiàn)。通過采用水的除去使模制料混合物進行熱固化,避免了在金屬鑄造期間鑄型后凝固的問題。在現(xiàn)有技術(shù)所述的冷固化工藝中一一其中引導(dǎo)著使二氧化碳從模制料混合物中通過一一碳酸鹽會從水玻璃中沉淀出來。但是在固化后的鑄型中,保持有較大量的被束縛的水,其隨后在金屬鑄造期間被驅(qū)趕出且導(dǎo)致極高水平的鑄型凝固。另外,通過二氧化碳的引入而凝固的鑄型不能達到通過除去水而熱固化的鑄型的穩(wěn)定性。碳酸鹽的形成破壞了粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu),使得其由此喪失強度。由此,采用基于水玻璃的冷固化鑄型,并不能夠制得鑄型(如果合適其也可能具有復(fù)雜幾何形狀)的薄部分。由此,通過二氧化碳的引入而冷固化的鑄型并不適用于制備具有非常復(fù)雜幾何形狀和有著多個轉(zhuǎn)向的窄通道(如內(nèi)燃機中的油路)的鑄件,因為該鑄型并沒有達到必需的穩(wěn)定性,并且該鑄型在金屬鑄造之后只能以非常高的成本從鑄件中完全除去。在熱固化期間,從鑄型中很大程度地除去水,且在金屬鑄造時,觀察到顯著更低的鑄型的后固化。在金屬鑄造之后,該鑄型相對于通過引入二氧化碳而固化的鑄型顯示出顯著更好的崩解性。由于熱固化,甚至能夠制得適用于制作具有高度復(fù)雜幾何形狀和窄通道的鑄件的鑄型。如上所述,通過加入優(yōu)選是片狀的潤滑劑、特別是石墨和/或MoS2和/或滑石,可以改進本發(fā)明模制料混合物的流動能力。類似于滑石的礦物如葉蠟石也可以改進模制料混合物的流動能力。在制備中,可以將片狀潤滑劑、特別是石墨和/或滑石,與兩種粘結(jié)劑組分分開地加到模制料混合物中。但是,同樣能夠?qū)⑵瑺顫櫥瑒⑻貏e是石墨,與顆粒狀金屬氧化物、特別是合成的無定形二氧化硅預(yù)先混合,隨后才與水玻璃和耐火模制基料混合。除了碳水化合物之外,該模制料混合物如上所述還可以包含其它有機添加劑。這種其它有機添加劑的加入本身可以在制備模制料混合物的各個時刻進行。有機添加劑在此可以以物質(zhì)本體的形式或者以溶液形式進行添加。然而,有機添加劑的量優(yōu)選選擇很小,特別優(yōu)選以耐火模制基料計小于O.5重量%。有機添加劑的總量,亦即包括碳水化合物在內(nèi),優(yōu)選為以耐火模制基料計小于O.5重量%。水溶性有才幾添加劑可以以水溶液形式4吏用。如果該有機添加劑可溶于粘結(jié)劑,且在其中穩(wěn)定達數(shù)月而不分解,則也可以將它們?nèi)芙庥谡辰Y(jié)劑中并由此與其一起加到模制基料中。不溶于水的添加劑可以以分散體或骨劑形式使用。該分散體或青劑優(yōu)選地含有水作為分散劑。有機添加劑的溶液或青劑本身也可以在有機溶劑中制備。但是,如果為了添加有機添加劑而使用溶劑,則優(yōu)選使用水。有機添加劑優(yōu)選地以粉末或短纖維形式添加,優(yōu)選地選擇平均粒徑或纖維長度,使得其不超過耐火模制基料顆粒的尺寸。有機添加劑特別優(yōu)選地可以通過篩孔寬約0.3mm的篩子篩選。為了減少加到耐火模制基料中的組分?jǐn)?shù)量,優(yōu)選地并不將顆粒狀金屬氧化物和有機添加劑或多種添加劑分開地加到型砂中,而是將其預(yù)先混合。如果模制料混合物含有硅烷或硅氧烷,通常如此地將它們添加到模型中,即實現(xiàn)將它們引入粘結(jié)劑中。但也可以將硅烷或硅氧烷作為單獨組分加到模制基料中。但是,特別有利的是使顆粒狀金屬氧化物硅烷化,即將金屬氧化物與硅烷或硅氧烷混合,使得其表面具有薄硅烷層或薄硅氧烷層。若使用如此預(yù)處理過的顆粒狀金屬氧化物,則發(fā)現(xiàn)相對于未處理過的金屬氧化物具有增加的強度以及改進的抗高空氣濕度性能。如果,如所述的,將有機添加劑加到模制料混合物或者顆粒狀金屬氧化物之中,則有利地使其在硅烷化之前進行。本發(fā)明的方法本身適用于制備所有用于金屬鑄造的常規(guī)的鑄型,即例如芯和型。在此,特別有利地也可以制備包含極薄壁段的鑄型。特別是添加絕熱耐火模制基料或者添加放熱材料到本發(fā)明的模制料混合物中時,本發(fā)明的方法適用于制備進料器。由本發(fā)明模制料混合物或者借助于本發(fā)明方法制得的鑄型在將它們制得之后立刻具有高強度,并且固化之后鑄型的強度不會變得如此高,使得制得鑄件之后在除去該鑄型時產(chǎn)生困難。在此已發(fā)現(xiàn),該鑄型在輕金屬鑄造、特別是鋁澆鑄中,以及在鐵澆鑄中具有非常好的崩解性能。另外,這些鑄型在提高的空氣濕度下具有高穩(wěn)定性,即該鑄型可以令人吃驚地也毫無問題地儲存更長時間。作為另一優(yōu)點,該鑄型具有在機械負(fù)荷下極高的穩(wěn)定性,使得也可以實現(xiàn)鑄型的薄壁段,同時它們在澆鑄過程期間不會由于金屬靜力學(xué)壓力而變形。本發(fā)明的進一步內(nèi)容因此在于通過上述的本發(fā)明方法獲得的鑄型。本發(fā)明的鑄型通常適用于金屬鑄造、特別是輕金屬鑄造。在鋁澆鑄中獲得特別有利的結(jié)果。下面根據(jù)實施例詳細說明本發(fā)明。實施例實施例1合成制得的無定形二氧化硅和含磷組分對含有石英砂作為模塑基料的成形體的強度的影響。1.制備和測試模制料混合物。為了測試模制料混合物,制得所謂的Georg-Fischer-測試梁(Priifriegel)。Georg-Fischer-測試梁理解為是具有尺寸150mmx22.36mmx22.36mm的長方體形的測試梁。表l中給出了模制料混合物的組成。為了制備該Georg-Fischer-測試梁,采用如下工序?qū)⒈?中所示的組分在實驗室葉片式攪拌機(來自Vogel&SchemmannAG,Hagen,DE)中混合。為此,首先預(yù)置入石英砂并在攪拌的同時加入水玻璃。使用含有鉀組分的鈉水玻璃作為水玻璃。由此,下表中顯示了Si02:M20比例,其中M為鈉和鉀的總和。將該混合物攪拌1分鐘之后,繼續(xù)攪拌的同時加入無定形二氧化硅(如果使用)和/或碳水化合物。隨后再攪拌混合物1分鐘;將才莫制料混合物轉(zhuǎn)移至寸R6perwerk—GiePereimaschinenGmbH,Viersen,DE公司的H2.5熱芯盒芯模注入機(已將其模塑工具加熱到20(TC)的!i&存料槽中;借助于壓縮空氣(5巴)將模制料混合物引入模塑工具中,并再保持在該模塑工具中35秒鐘;為了加速混合物的固化,在最后20秒鐘內(nèi)引導(dǎo)著熱空氣(2巴,在工具入口處為12(TC)通過該模塑工具;打開該模塑工具并取出測試梁。為了測量抗彎強度,將測試梁置入配備有3點彎曲裝置的Georg-Fischer強度測試儀中(DISAIndustrieAG,Schaffhausen,CH)上并測量導(dǎo)致測試梁斷裂的力。依據(jù)如下模式測量抗彎強度-取出之后IO秒鐘(熱強度)-取出之后1小時(冷強度)-使冷卻后的芯儲存在3(TC和75%相對空氣濕度的空氣調(diào)節(jié)箱內(nèi)3小時。28表l模制料混合物的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>Si02:M20模數(shù)為約2.3的堿金屬水玻璃ElkemMicrosilica971(熱解二氧化硅;在電弧爐中制備)黃色馬鈴薯糊精(Cerestaiy^司),作為固體添加乙基纖維素(Ethocel,Dow乂^司),作為固體添加馬鈴薯淀粉衍生物(EmdexGDH43,Emsland-StarkeGmbH),作為固體添加41抗彎強度<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>結(jié)果所添加的碳水化合物的影響實施例l.l示出,不添加無定形二氧化硅或碳水化合物不可能達到足夠的熱強度。利用模制料混合物l.l制備的芯的儲存穩(wěn)定性也示出,以其不可能有工藝可靠的芯的批量制造。通過添加無定形二氧化硅可以提高熱強度(實施例l.2和1.3),使得芯具有足夠的強度,從而在制造芯之后直接對其進一步加工。添加無定形二氧化硅改善了芯的儲存穩(wěn)定性,特別是在較高的相對空氣濕度下。添加碳水化合物,特別是糊精化合物(實施例l.4)令人驚奇地產(chǎn)生了與無定形二氧化硅情況類似的熱強度的改善。另外,與模制料混合物l.l相比,也表明所制造的芯的儲存穩(wěn)定性的改善。無定形二氧化硅和糊精的組合添加(實施例l.5)顯示出特別高的瞬時強度(SofortfesUgkeiten)和進一步優(yōu)化的儲存穩(wěn)定性。相對于其它混合物,最終強度也明顯升高。乙基纖維素(實施例1.6)或馬鈴薯淀粉衍生物(實施例1.7)與無定形二氧化硅的結(jié)合應(yīng)用同樣使得工藝可靠地制造芯成為可能。即使只添加0.1%的馬鈴薯糊精(混合物1.8)也對芯的瞬時強度和儲存穩(wěn)定性起到積極作用(對照混合物1.3)。實施例2合成制備的無定形二氧化硅和不同碳水化合物對利用上述模制料混合物(表l)的成型體制備的鑄件的鑄造表面的影響將模制料混合物l.l至l.8的Georg-Fischer測試梁這樣裝入砂型鑄造模型(Sandgiepform)中,使得鑄造過程中,三個或四個縱向側(cè)與鑄造金屬連接。利用鋁合金Typ226在735X:的澆鑄溫度下澆鑄。鑄型冷卻之后,利用高頻錘擊將鑄件從砂型中取出。評價鑄件上殘留的砂的附著性(Sandanhaftung)?;旌衔飈.l的免鑄斷面(Gussausschnitt)與混合物l.2和1.3—樣,顯示出非常強的砂附著性。含有碳水化合物的模制料混合物(混合物1.4)對鑄造表面質(zhì)量有積極影響。混合物1.5、1.6和1.7的澆鑄斷面同樣顯示出幾乎沒有砂附著,由此在這種情況下也證實了碳水化合物(在此是糊精和乙基纖維素形式)對鑄造表面質(zhì)量的積極影響。即使只是添加O.1%糊精(混合物l.8),相對于不含碳水化合物的對比例(混合物1.3)也對表面質(zhì)量起到明顯的改善作用。權(quán)利要求1、一種用于制造金屬加工用的鑄型的模制料混合物,其至少包含-耐火的模制基料;-基于水玻璃的粘結(jié)劑;-一定比例的顆粒狀金屬氧化物,其選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅;其特征在于,所述模制料混合物中添加了碳水化合物。2、如權(quán)利要求l所述的模制料混合物,其特征在于,選擇所述碳水化合物的比例以所述耐火模制基料計在O.01至5重量%的范圍內(nèi),優(yōu)選0.02至2.5重量°/。的范圍,特別優(yōu)選O.05至2.5重量°/。的范圍,尤其優(yōu)選O.1至O.4重量%的范圍。3、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述碳水化合物是寡糖或多糖。4、如權(quán)利要求4所述的模制料混合物,其特征在于,所述寡糖或多糖的摩爾質(zhì)量在1000至100000g/mol范圍內(nèi),優(yōu)選在2000和30000g/mo1的范圍內(nèi)。5、如權(quán)利要求4或5所述的模制料混合物,其特征在于,所迷多糖由葡萄糖單元構(gòu)建。6、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述碳水化合物選自纖維素、淀粉和糊精以及所述碳水化合物的衍生物。7、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述碳水化合物是非衍生化的的碳水化合物。8、如權(quán)利要求6所述的模制料混合物,其特征在于,所述糊精選自馬鈴薯糊精、玉米糊精、黃糊精、白糊精、硼酸鹽糊精、環(huán)糊精和麥芽糊精。9、如權(quán)利要求6所述的模制料混合物,其特征在于,所述淀粉選自馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、稻米淀粉、豌豆淀粉、香蕉淀粉、七葉樹淀粉或小麥淀粉。10、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制料混合物中添加磷酸鹽和/或磷酸酯。11、如權(quán)利要求10所述的模制料混合物,其特征在于,所述含磷化合物是正磷酸鹽、偏磷酸鹽或多磷酸鹽。12、如權(quán)利要求10所述的模制料混合物,其特征在于,所述磷酸酯是有機磷酸酯,其優(yōu)選衍生自磷酸烷基酯、磷酸芳基酯或含碳水化合物的磷酸酯。13、如權(quán)利要求10至12之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述含磷化合物的份額以所述耐火模制基料計在O.05和1.0重量%之間選擇。14、如權(quán)利要求10至13之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述含磷化合物具有O.5至90重量%的磷含量,按照P20s計算。15、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述顆粒狀金屬氧化物選自沉淀二氧化硅和熱解二氧化硅。16、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述水玻璃具有在1.6至4.0,特別是2.0至3.5范圍內(nèi)的Si02/M20模數(shù),其中M表示鈉離子和/或鉀離子。17、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述水玻璃具有在30至60重量%范圍內(nèi)的Si02和M20固含量。18、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述粘結(jié)劑包含在所述模制料混合物中的份額小于20重量%。19、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述顆粒狀金屬氧化物以基于所述粘結(jié)劑計為2至80重量y。的份額含有。20、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制基料包含至少一定比例的空心微球。21、如權(quán)利要求20所述的模制料混合物,其特征在于,所述空心微球是硅酸鋁空心微球和/或玻璃空心微球。22、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制基料包含至少一定比例的玻璃顆粒、玻璃珠和/或球形陶瓷成形體。23、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制基料包含至少一定比例的莫來石、鉻鐵礦砂和/或橄欖石。24、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制料混合物中添加可氧化金屬和氧化劑。25、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制料混合物包含一定比例的片狀潤滑劑。26、如權(quán)利要求24所述的模制料混合物,其特征在于,所述片狀潤滑劑選自石墨、硫化鉬、滑石和/或葉蠟石。27、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制料混合物包含一定比例的至少一種在室溫下是固體的有機添加劑。28、如前述權(quán)利要求之一所述的模制料混合物,其特征在于,所述模制料混合物包含至少一種硅烷或硅氧烷。29、一種用于制備金屬加工用的鑄型的方法,其包括下列步驟-制造如權(quán)利要求1至28之一所述的模制料混合物;-成型所述的模制料混合物;-通過加熱經(jīng)成型的模制料混合物而使其固化,由此得到經(jīng)固化的鑄型。30、如權(quán)利要求29所述的方法,其特征在于,所述模制料混合物被加熱到100至300X:范圍內(nèi)的溫度。31、如權(quán)利要求29或30之一所述的方法,其特征在于,為了固化將加熱的空氣吹入所述經(jīng)模制的模制料混合物中。32、如權(quán)利要求29至31之一所述的方法,其特征在于,所述模制料混合物的加熱通過微波的作用來實現(xiàn)。33、如權(quán)利要求29至32之一所述的方法,其特征在于,所述鑄型是給料器。34、一種根據(jù)權(quán)利要求29至33之一的方法獲得的鑄型。35、如權(quán)利要求34所述的鑄型用于金屬鑄造,特別是輕金屬鑄造的用途。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于制造金屬加工用的鑄型的模制料混合物,一種用于制備鑄型的方法,利用所述方法獲得的鑄型及其用途。使用耐火的模制基料以及基于水玻璃的粘結(jié)劑來制造鑄型。所述粘結(jié)劑中添加一定比例的顆粒狀金屬氧化物,其選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦和氧化鋅,其中特別優(yōu)選合成的無定形二氧化硅。所述模制料混合物包含碳水化合物作為其它的重要成分。通過添加碳水化合物可以改善鑄型的機械強度以及鑄件的表面質(zhì)量。文檔編號B22C1/18GK101600524SQ200780044583公開日2009年12月9日申請日期2007年10月19日優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日發(fā)明者D·克馳,J·科施根,J·米勒,M·佛羅恩,S·施雷肯貝格申請人:阿什蘭德-南方化學(xué)-中堅有限公司