【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于分层构造模具和型芯的方法，所述模具和型芯包含耐火成型基材、作为固体的疏水化金属氧化物和至少含有含水碱金属硅酸盐溶液形式的水玻璃的粘合剂。为了在3d印刷中分成地生产模具和型芯而需要：分层施加耐火成型基材，并且分别借助粘合剂选择性地进行印刷。本专利技术还涉及如此生产的模具或型芯。
技术介绍
1、铸模主要由型芯和模具组成，所述型芯和模具为要生产的铸件的阴模。在此，所述型芯和模具由耐火材料、例如石英砂和合适的粘合剂构成，所述粘合剂在从模制工具取出之后为铸模给予足够的机械强度。为了简化，型芯和模具在下文中将统称为铸模。因此，为了生产铸模，使用设有合适的粘合剂的耐火成型基材。耐火成型基材优选以可浇注的形式存在，使得其可以填充到合适的中空模具中。由于粘合剂，在成型基材的颗粒/晶粒之间产生牢固的内聚力，使得铸模获得所需的机械稳定性。
2、铸模必须满足不同的要求。在铸造过程本身中，所述铸模首先必须具有足够的强度和耐温性，以便能够将液态金属接收到由一个或多个(部分)铸模形成的空腔中。在凝固过程开始后，铸件的机械稳定性通过沿着铸模壁构成的凝固金属层来确保。
3、铸模的材料现在必须在由金属发出的热量的影响下以如下方式分解：即所述材料失去其机械强度，即消除在耐火材料的各个颗粒/晶粒之间的内聚力。在理想的情况下，铸模再次分解成细砂，所述细砂可以毫不费力地从铸件去除。
4、将表述“快速原型制作”已知为用于通过分层构造生产三维本体的各种方法。所述方法的优点是如下可行性：也生产由一件式构成的、具有底切和空
5、通过3维印刷方法对粘合剂提出新的要求，当应通过印刷头的喷嘴施加粘合剂或粘合剂组分时，所述粘合剂将铸模聚集在一起。粘合剂于是在金属铸造之后不仅必须产生足够的强度水平而且产生良好的崩解特性，以及具有足够的热稳定性和储存稳定性，而且现在还必须是“可印刷的”，即印刷头的喷嘴一方面不得因粘合剂而粘固，而另一方面粘合剂也不应直接从印刷头流出，而应形成单独的小液滴。
6、此外，越来越多地要求：在铸模的生产期间以及在铸造和冷却期间不形成co2或碳氢化合物形式的排放，以保护环境和限制通过碳氢化合物(主要通过芳香烃)对环境造成的气味滋扰。为了满足这些要求，近年来开发或进一步开发了无机粘合体系，其使用使得在金属模具的生产时可以避免或至少显著最小化co2和碳氢化合物的排放。
7、ep 1802409 b1公开一种无机粘合剂体系，借助所述无机粘合剂体系可以生产具有足够稳定性的铸模。当然，该粘合剂体系特别适合于射芯机中的热固化，在所述射芯机中借助压力将预先混合的成型材料混合物(至少由耐火材料和粘合剂构成的混合物)输送到加热的模制工具中。
8、wo 2012/175072 a1公开一种用于模型的分层构造的方法，在所述方法中使用无机粘合剂体系。分层施加的颗粒形材料在此包括颗粒形的建造材料和喷雾干燥的碱金属硅酸盐溶液。固化的选择性激活借助于经由印刷头添加的含水溶液进行。在此，公开了纯水以及含有流变添加剂的改性水。作为流变添加剂，示例性提及增稠剂，例如甘油、乙二醇或层状硅酸盐，其中特别强调层状硅酸盐。wo 2012/175072 a1没有公开含水的碱金属硅酸盐溶液的使用。粘合剂或水玻璃溶液不经由印刷头配量，而是已经以固体形式作为碱金属硅酸盐包含在分层施加的颗粒材料中。根据wo 2012/175072a1，借助于粘合剂层施加的材料的选择性润湿或凝固因此只能以迂回方式完成，而不是直接借助于含水的碱金属硅酸盐溶液完成。通过wo 2012/175072 a1中描述的方法，粘合剂、喷雾干燥的碱金属硅酸盐溶液不仅位于所设的目的地处，而且还位于不需要其的区域中。因此，粘合剂被不必要地消耗。
9、de 102011053205 a1公开一种用于以沉积技术来生产构件的方法，其中出其他之外，除了许多其他选择之外，使用水玻璃作为压力流体。因此，水玻璃可以借助于印刷头配量，并且可以施加到相应最上层的预设的子区域上。当然，de 102011053205 a1不包括关于可以使用哪些水玻璃组合物的信息。
10、本领域技术人员也没有获得关于所使用的水玻璃的物理特性的任何信息，所述信息可以以推断出化学组合物的结论。仅在所描述的现有技术中非常笼统地提及无机粘合剂(即例如能流动的水玻璃)，所述无机粘合剂通常含有大量水分——仅说明直至按重量计60％的水作为示例。大的水量(例如直至按重量计60％的水)被评价为是不利的，因为所述水会难以操作。
11、wo 2013/017134 a1公开一种在20℃下粘度为45mpas或以下的含水的碱金属硅酸盐溶液，所述碱金属硅酸盐溶液相对于碱金属硅酸盐的固体含量为按重量计39％。将sio2和m2o(m2o为na2o或k2o)之间的比说明为重量比。所述重量比的最窄界限位于1.58和3.30之间。在wo 2013/017134a1的实施例中公开了一种方法，借助所述方法似乎可以借助于球磨机降低水玻璃粘合剂的粘度。当然，这种方法非常耗费且成本密集。
12、de 102014118577 a1描述一种用于分层构造铸模的方法，所述铸模包含耐火成型基材和粘合剂，所述粘合剂至少包含含水的碱金属硅酸盐溶液还有磷酸盐或硼酸盐或两者。所公开的粘合剂应是非常良好“可印刷的”，即，印刷头的喷嘴不应由于所公开的粘合剂而快速粘固。可以同时非常精细地施加粘合剂。印刷头的喷嘴堵塞会导致印刷结果差。没有关于会如何防止底物上粘合剂的流体迁移以便能够更好地维持几何规格的信息。
13、de 102018200607 a1描述一种用于借助于3d印刷产生铸模的方法，所述铸模适合于生产由金属或塑料构成的铸件或纤维复合材料本体并且由颗粒成型基材和多组分粘合剂构成，其中颗粒成型基材接责护至少一种硅有机化合物预处理，所述有机硅化合物具有极性亲水端基和非极性疏水端基。
14、在由预处理的粒状成型基材构成层之后，将粘合剂或粘合剂的至少一种组分以液体形式施加到该层上。成型基材和硅有机化合物可以是构成用于执行该方法的组的组分。de 102018200607 a1的目的是：最小化底物上粘合剂的流体迁移，以便能够更好地保持几何规格并以最佳可能的方式避免粘合剂的“伸展”。根据该申请重要的是：该组必须包括至少一种具有极性亲水端基的硅有机化合物。说明必须与成型基材混合的液体组分作为对此的示例。这导致如下风险：即建造材料混合物结块——特别是在额外使用细粉末添加剂(如该申请中所说明)的情况下，并且由此导致在分层构造上时的困难。作为该组的替代方案公开：可以借助具有极性亲水端基的硅有机化合物预处理成型基材。但是，使用这种预处理的成型基材似乎是昂贵的事情，因为成型基材占据建造材料混合物的非常高的含量，并且成型基材必须用硅有机化合物均匀地润湿。在水玻璃结合的型芯的情况下，还必须考虑所生产的铸模的防潮性。此外本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分层构造本体的方法，所述方法至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物由包括所述金属氧化物的底物构造，其中，所述底物的表面用所述硅有机化合物疏水化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物的金属氧化物选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛的组或来自该组的混合氧化物，并且特别是或包括无定形二氧化硅。
4.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物利用所述金属氧化物的表面上的OH基团进行化学转化。
5.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物选自：硅烷、硅氧烷、硅氮烷，特别是C1至C6烷基硅氮烷、C1至C6烷基硅烷，并且更优选为六甲基二硅氮烷或氯(C1至C6)烷基硅烷。
6.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物在表面上包括C1至C6烷基甲硅烷氧基基团，特别优选三甲基甲硅烷氧基基团和/或二甲基甲硅烷氧基基团。
7.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物不具有任何
8.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，在将所述建造材料混合物铺展成层之前，将所述疏水化金属氧化物作为粉末、悬浮液或凝胶、特别是粉末添加到所述建造材料混合物。
9.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物的所述金属氧化物或底物包括合成无定形二氧化硅或由合成无定形二氧化硅构成，特别是包含热解二氧化硅或沉淀二氧化硅或由热解二氧化硅或沉淀二氧化硅构成。
10.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物由以下特征中的一项或多项表征：
11.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，基于所述耐火成型基材，以按重量计大于0.001％至按重量计小于0.2％并且更优选按重量计大于0.005％至按重量计小于0.1％使用所述疏水化金属氧化物。
12.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，还包括：特别地借助温度升高，优选由微波和/或红外光引起的固化印刷区域的步骤。
13.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，还包括以下步骤：
14.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，在每种情况下也彼此独立地：
15.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，基于所述成型基材，使用含量在按重量计0.5％至按重量计7％之间、优选按重量计0.75％至按重量计6％之间并且特别优选按重量计1％至按重量计5.0％之间的包括溶剂/稀释剂的所述水玻璃。
16.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述印刷借助具有多个喷嘴的印刷头进行；其中
17.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述建造材料混合物还包含颗粒状无定形二氧化硅，在每种情况下，基于所述耐火成型基材，所述颗粒状无定形二氧化硅优选在按重量计0.1％至按重量计2％之间并且特别优选按重量计0.1％至按重量计1.5％之间并且优选具有小于300μm、优选小于200μm、更优选小于100μm的粒度。
18.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述粘合剂由以下特征中的一项或多项表征：
19.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述粘合剂具有按重量计大于20％至小于42％、优选按重量计大于24％至小于38％、优选按重量计大于27％至小于37％的固体含量。
20.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述粘合剂中的任何颗粒
21.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述粘合剂还包含特别是在按重量计0.01％至4.0％之间、优选按重量计0.1％至3.0％之间的表面活性物质、优选表面活性剂。
22.一种能够根据权利要求1至21中至少任一项生产的模具或型芯，所述模具或型芯用于金属铸造、特别是用于铁铸造、钢铸造、铜铸造或铝铸造。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于分层构造本体的方法，所述方法至少包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物由包括所述金属氧化物的底物构造，其中，所述底物的表面用所述硅有机化合物疏水化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物的金属氧化物选自二氧化硅、氧化铝、二氧化钛的组或来自该组的混合氧化物，并且特别是或包括无定形二氧化硅。
4.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物利用所述金属氧化物的表面上的oh基团进行化学转化。
5.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物选自：硅烷、硅氧烷、硅氮烷，特别是c1至c6烷基硅氮烷、c1至c6烷基硅烷，并且更优选为六甲基二硅氮烷或氯(c1至c6)烷基硅烷。
6.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物在表面上包括c1至c6烷基甲硅烷氧基基团，特别优选三甲基甲硅烷氧基基团和/或二甲基甲硅烷氧基基团。
7.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述硅有机化合物不具有任何带有亲水端基的取代基。
8.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，在将所述建造材料混合物铺展成层之前，将所述疏水化金属氧化物作为粉末、悬浮液或凝胶、特别是粉末添加到所述建造材料混合物。
9.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物的所述金属氧化物或底物包括合成无定形二氧化硅或由合成无定形二氧化硅构成，特别是包含热解二氧化硅或沉淀二氧化硅或由热解二氧化硅或沉淀二氧化硅构成。
10.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，所述疏水化金属氧化物由以下特征中的一项或多项表征：
11.根据前述权利要求中至少任一项所述的方法，其中，基于所述耐火成型基材，以按重量计大于0.001％至按重量计小于0.2％并且更优选按重量计大于0.005％至按重量计小于0.1％使用所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·阿佩尔特，海因茨·德特斯，多米尼克·波尔萨基维奇，卡塔琳娜·斯科滕韦尔特，亨宁·朱潘，
申请(专利权)人：ASK化学品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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