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EP3898167A1 - Mold composition comprising a sugar component - Google Patents

Mold composition comprising a sugar component

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Publication number
EP3898167A1
EP3898167A1 EP19831731.5A EP19831731A EP3898167A1 EP 3898167 A1 EP3898167 A1 EP 3898167A1 EP 19831731 A EP19831731 A EP 19831731A EP 3898167 A1 EP3898167 A1 EP 3898167A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mold
sugar component
sugar
molding composition
molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19831731.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Roland Kalb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proionic GmbH
Original Assignee
Proionic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Proionic GmbH filed Critical Proionic GmbH
Publication of EP3898167A1 publication Critical patent/EP3898167A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • C04B2235/422Carbon
    • C04B2235/425Graphite
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    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602Making the green bodies or pre-forms by moulding

Definitions

  • the invention relates to a molding composition comprising at least one sugar component, a mold for a molding process from this molding composition, and a method for molding a workpiece with a mold.
  • Molds in particular lost molds, are used in the molding of workpieces in various molding processes, for example in the production of metallic, ceramic or polymeric workpieces by press, injection molding, casting, injection molding, powder injection molding or, in the case of fiber composite workpieces, by the laminating method .
  • the shape is typically a negative of at least part of the three-dimensional design of a workpiece.
  • shape denotes a model, in particular a lost shape, a lost core or a support structure.
  • Plastics are mainly processed in the injection molding process: Usually thermoplastic, but also thermosetting or elastomeric plastic powders, granules or pastes are heated and compressed to 150 - 300 ° C in a heated cylinder with a piston or rotating screw (extruder) until they are plasticized and then injected into a shaping, water-cooled, mostly steel, two-part cavity at pressures of 500 - 2000 bar. After cooling and curing or vulcanizing, the workpiece can pass through Opening of the cavity can be removed.
  • lost molds or mold cores are also used here: These cores are made on the one hand from low-melting metal alloys (melting alloys) such as Wood's metal or Roses metal by casting, which are removed from the injection molding by melting or consist, for example, of water-soluble polyacrylate polymers, which in turn were produced by injection molding. Melt-core injection molding can also be used to manufacture fiber-reinforced plastic workpieces, see, for example, EP 1 711 334 A2.
  • powder injection molding which is also known as metal injection molding for sinterable powders such as metallic powders (typically sintered ferrous and non-ferrous metals, hard metals, metal composite materials), ceramic powders (typically ceramics (cermets) , Oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics and functional ceramics) also called ceramic injection mol ding and special polymer powders such as Teflon are used.
  • sinterable powders such as metallic powders (typically sintered ferrous and non-ferrous metals, hard metals, metal composite materials), ceramic powders (typically ceramics (cermets) , Oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics and functional ceramics) also called ceramic injection mol ding and special polymer powders such as Teflon are used.
  • Injection molding compounds consisting of metallic, ceramic or polymeric particles (or mixtures of such particles), auxiliary substances such as lubricants and (organic) binders are used.
  • the so-called green compact is largely removed by dissolving the binder in water or suitable solvents or by thermal treatment.
  • the resulting, almost binder-free brown product is then sintered to the finished workpiece in a material-specific, thermal process.
  • special binders can also remain in the green compact in order to modify the properties of the workpiece.
  • Powder injection molding can also be used to manufacture composite materials, such as fiber composite materials.
  • Sinterable metallic, ceramic or polymeric powders can also be processed into workpieces by discontinuous pressing processes, whereby composite materials, e.g. Fiber composite materials can be produced.
  • molding compounds consisting of ceramic, metallic or polymeric particles, auxiliary materials such as e.g. Lubricants and (organic) binders are produced, which are introduced into press molds (press dies) made of wear-resistant steel or hard metals.
  • the molding compounds can be processed dry (dry pressing) or wet (wet pressing), cold (cold pressing), warm (hot pressing) or hot (pressure sintering).
  • the molding compound to be pressed - usually dry and powdery - is introduced into a closable elastic mold (e.g. made of polyurethane, silicone or rubber) and usually by shaking (vibration compaction) ) pre-compressed.
  • the mold is now introduced into the so-called recipient (a pressure-tight, closable container) filled with liquid (usually water, oil or oil-water mixtures), more rarely gas, which is closed.
  • the shape is then isostatically pressed due to the even distribution of pressure in the liquid or the gas, so that the compression does not take place axially, but from the outside inside.
  • the particles to be compressed cover a much shorter distance in isostatic pressing than in axial pressing methods.
  • the resulting green compact has its highest compression and thus, after sintering, the highest strength on the surface, where it is also used in the finished workpiece, whereby the density distribution and the resulting strength distribution have a much lower gradient than in axial pressing processes .
  • Isostatic pressing is usually done cold (cold isostatic pressing), but can be used when using gases as pressure medium such as argon and elastic Molds made of metal containers (so-called capsules) can also be carried out hot (hot isostatic pressing), in which case pressure sintering is already possible in the latter case.
  • hot isostatic pressing hot isostatic pressing
  • the excess pressure of the pressure medium is released and the green body is removed from the elastic form.
  • the further treatment to the sintered end product is carried out in the same way as in the second powder injection molding, with binders being removed by subsequent process steps or being able to remain in the green body in a targeted manner.
  • molds or mold cores made of water-soluble, meltable or burnable substances can also be used in uniaxial, coaxial or isostatic pressing in order to be able to produce workpieces with cavities and undercuts.
  • mold cores also come from e.g.
  • lost models of the workpiece are produced from special meltable or water-soluble waxes (e.g. based on polyethylene glycol or polyacrylate) or burn-out thermoplastic materials (e.g. from foamed polyurethane or polystyrene), for example using injection molding technology with aluminum or steel tools.
  • a model can additionally be provided with water-soluble, meltable or burnable lost cores.
  • slip a ceramic mass for the production of a molded shell, consisting of a refractory, fine powder and a binder, for example ethyl silicate.
  • the model wetted with slip is then sprinkled with sand and dried.
  • Modern fiber-plastic composites consist of a matrix (e.g. from thermosets such as synthetic resins, more rarely from thermoplastics) and several layers of fiber fabrics, scrims, knitted fabrics, mats, tiles etc. with different main fiber directions.
  • Particularly tear-resistant fibers are used, e.g. Glass fibers, carbon fibers (carbon fibers), ceramic fibers, polyaramid fibers, steel fibers, polyamide fibers, polyester fibers, cellulose fibers, etc.
  • the fibers are placed on a shaped body and impregnated with the not yet hardened / solidified matrix. The layer is compressed, deaerated and excess matrix removed by pressing with a roller. This process is repeated layer by layer until the desired material thickness is reached. The workpiece is then cured thermally at normal pressure or in a vacuum until the matrix material has cured.
  • Other automatable lamination processes are resin transfer molding (RTM), high pressure resin transfer molding (HD-RTM) and structural reaction injection molding (SRIM).
  • lost shapes are used for complex workpiece geometries with cavities and undercuts.
  • An example of this are CFRP mountain bike handlebars, which use the CAVUS project procedure (see http://www.polyurethanes.basf.de/pu/solutions/de/content/group/innovation/concepts/Cavus and http: //www.ktm-technologies.com/ête/cavus): lost molds and cores made from sand-binder mixtures are used here to be able to produce the extremely light but high-strength, complex-shaped and internally hollow mountain bike handlebars.
  • the lost mandrel is covered with a carbon fiber knitted tube and processed to the finished workpiece in a few minutes at 200 bar in an HD-RTM process.
  • lost core is then removed in a water bath, dissolving the water-soluble binder.
  • lost molds are formed in the prior art from metals or alloys with low melting temperatures, from thermoplastic materials or from waxes. These materials per se or in their processing have a number of disadvantages:
  • Melting alloys such as Wood's metal, Roses metal etc. are reusable to a limited extent, but are toxic due to the heavy metals they contain, such as lead and cadmium.
  • the relatively high density makes handling particularly difficult with large mold core volumes due to the high weight.
  • Modern, heavy metal-free melting alloys e.g. based on indium, bismuth and tin are not toxic, but their price is significantly higher in the order of magnitude.
  • Table 1 shows the mechanical properties of such melt alloys and some of their alloy components.
  • the pure metals lead, tin and indium are i as core materials because of their softness i.
  • A. Not suitable, pure indium is far too expensive.
  • Pure bismuth is significantly harder and therefore suitable for mold cores, but, as already mentioned, also relatively expensive; it is also relatively brittle and can break relatively easily.
  • the melting alloys listed show relatively good hardness, but are either toxic (alloy components Pb, Cd) or very expensive (alloy components In).
  • Bismuth-tin alloys seem to be relatively well suited (hardness, tensile strength, toxicity), but are also in the price range of 100 - 200 euros / L.
  • indium and bismuth are also classified as "Hazardous waste according to the Ordinance on Waste Catalogs (AVV)" (http://gestis.itrust.de) according to the GESTIS database of the German Institute for Occupational Safety and Health, and thus generate disposal costs .
  • melts of the metal alloys mentioned show maximum viscosities of a few mPa s, which, when the lost molds or mold cores are melted out, together with the high density, makes it easy to drain from cavities with narrow cross sections. Nevertheless, it can be expected that metallic residues cannot be avoided, which can lead to problematic metal and metal oxide vapors (especially in the case of alloys containing heavy metals) and also the end product at the required more or less high temperatures of the various shaping processes in processing strain.
  • lost molds and mold cores made of, for example, thermoplastic materials are orders of magnitude cheaper, so that, in contrast to metals, one-time use can be economical.
  • the density of suitable plastics is in the range of approx. 0.9 to 1.2 g / cm 3 (see table 2) and thus significantly lower than that of metal alloys, which makes handling large mold cores easier.
  • the thermal removal of the lost plastic mold cores requires the post-treatment of the resulting decomposition gases, which usually contain toxic components (e.g. NOx in polyurethanes, polycyclic aromatics, monomers, etc.).
  • toxic components e.g. NOx in polyurethanes, polycyclic aromatics, monomers, etc.
  • Molded cores made of water-soluble waxes (e.g. based on polyethylene glycol) or water-insoluble waxes (e.g. paraffins) can only be used to a very limited extent at low pressures, e.g. in investment casting.
  • the object is also achieved by a mold for a molding process, the mold being a compact three-dimensional structure made up of the mold composition according to the invention.
  • a mold composition according to the invention can be used as such (without further additives) to produce a mold.
  • the invention relates to a method for shaping a workpiece, comprising the steps
  • the at least one shape is a shape according to the invention, ie is a compact three-dimensional structure made up of a shape composition according to the invention.
  • the molding composition according to the invention comprises a sugar component as an essential component, preferably in terms of quantity as the main component.
  • the sugar component is understood to mean a mono-, di- or oligosaccharide (sugar / saccharides) or a sugar alcohol derived from such a saccharide, a hydrate of a sugar or a sugar alcohol or a mixture thereof.
  • Sugar and sugar alcohols have long been known, extremely inexpensive, non-toxic and readily available substances, which are widely used in the field of food production as sweeteners or in the production of pharmaceutical preparations as e.g. find tablettable matrices or other excipients ("Pharmaceutical excipients"; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmaceutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8).
  • a composition comprising a sugar component can be provided as a compact three-dimensional structure and as such is suitable as a mold for various molding processes, for example in the process according to the invention for molding a workpiece. Due to the glass-like surface, low porosity, high strength, low density and good formability, molds made from the mold composition according to the invention have proven to be suitable for transferring a three-dimensional contour when the mold comes into contact with a material to be molded, for example in the production of ceramic workpieces .
  • the shapes can be used in particular for imaging internal areas such as undercuts and cavities because they are easily melted out by the sugar component, burned out or soluble with hydrophilic solvents such as water. The shape is therefore preferably used as a lost shape.
  • the sugar components are also very inexpensive, readily available, non-toxic and easy to dispose of (commercial waste, sewage treatment plant).
  • the structure of the mold is achieved if the mold composition is provided as a (cooled) melt or a compressed material.
  • the mold composition can be shaped by melting the sugar component, mixing with the additive (or vice versa) and pouring the mold composition, e.g. by casting in appropriate silicone molds to obtain mechanically stable molds after cooling.
  • Other methods that are conceivable include injection molding, 3D printing or direct pressing without melting. These processes are known in food production (e.g. hard caramels) or in the pharmaceutical industry.
  • the mold composition according to the invention and the mold according to the invention further comprise at least one additive.
  • the additive has the surprising effect that the mold from the mold composition has an even higher mechanical strength.
  • the fracture formation and fracture continuation in a structure made from the sugar component could be reduced by adding a relatively small amount of an additive without impairing the formability or other advantageous properties compared to a shape consisting only of a sugar component.
  • sugar component is to be understood as meaning a mono-, di- or oligosaccharide (synonymously also sugar or saccharide), a sugar alcohol derived from such a saccharide, a hydrate of such a saccharide or a sugar alcohol or a mixture thereof.
  • sugar alcohols alditols
  • oligo denotes compounds that lie between dimers and higher polymers. Typically, oligomeric structures have 3 to 10 repeat units (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (The “Gold Book”). Compiled by AD McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
  • oligosaccharide is intended to include carbohydrates from 3 to 10 saccharide units.
  • the sugar component can therefore have 1-10 saccharide units.
  • sugars or sugar alcohols can be used as a compound of the general formula I.
  • n 1 to 10, preferably 1 or 2
  • a 4, 5 or 6
  • b is 0 or 1
  • c is n-1 or n
  • n 1, while in disaccharides or sugar alcohols derived from disaccharides n is 2. In oligosaccharides, depending on the number of repeat units, n is 3-10.
  • Variants include four carbon atoms (tetrose), five carbon atoms (pentose) and six carbon atoms (hexose), so a can be 4, 5 or 6, preferably 4 or 6, even more preferred 6. While the term sugar component also includes mixed di- and oligosaccharides with regard to the number of carbon atoms of the individual repeating units, formula I is only to be applied to the sugar components in which the repeating units have the same number of carbon atoms.
  • Sugar alcohols are derived from the respective sugar by reduction, which is formally expressed by two additional hydrogen atoms in the empirical formula.
  • b is therefore 1, while for sugars, i.e. ketoses or aldoses, b is 0.
  • a sugar component can be a hydrate of a saccharide or a sugar alcohol or a compound of the general formula I.
  • Sugars such as glucose occur as anhydrous forms (anhydrates) or as hydrates.
  • hydrate can mean both a variant that contains crystal water and an organic hydrate in which water is bound by an addition reaction, as can occur, for example, with aldoses.
  • the anhydrous forms of the sugar components or compounds of the formula F are preferred
  • the at least one sugar component can be a mixture of at least two saccharides or sugar alcohols or compounds of general formula I or their hydrates.
  • Isomalt is a hydrogenated isomaltulose (Palatinose ® ), which consists of approximately equal parts of 6-OaD-glucopyranosyl-D-glucite (GPS, isomaltitol) and 1-Oad-glucopyranosyl-D-mannitol (GPM).
  • Palatinose ® hydrogenated isomaltulose
  • GPS 6-OaD-glucopyranosyl-D-glucite
  • GPM 1-Oad-glucopyranosyl-D-mannitol
  • Mixtures are particularly preferred when the mixture has a low melting point compared to the individual sugar components, i.e. so-called eutectic mixtures.
  • a mono-, di-, oligosaccharide (saccharide), or a sugar alcohol derived from such a saccharide or a compound of the general formula I can typically be present in various stereoisomers (enantiomers) due to the asymmetrically substituted carbon atoms. From the general designation or all possible enantiomers are included, but the naturally occurring enantiomers are preferred in each case.
  • the at least one sugar component is selected from the group consisting of sucrose, D-fructose, D-glucose, D-trehalose, cyclodextrins, erythritol, isomalt, lactitol, maltitol, mannitol, xylitol and mixtures of these.
  • the at least one sugar component typically has a decomposition temperature range and / or a melting point.
  • decomposition temperature range describes a temperature range at which the sugar component softens under chemical decomposition, such as (strong) caramelization. When caramelizing, various reactions also occur between the individual molecules of the sugar component, such as condensation and polymerization and elimination of smaller molecules, so that the original sugar component is decomposed.
  • the end product of the thermal decomposition of a sugar component is CO2 and water under oxidative conditions and carbon under reductive conditions. In practice, there is often no distinction between the decomposition temperature range and the melting point and both values are often given in the literature as mp, for English melting point.
  • the melting point is to be defined here as the temperature range at which the sugar component changes from the solid to the liquid or gel state of aggregate without decomposition.
  • the melting point includes both the transition from a crystalline solid state to a liquid and the transition from a glassy solid state to a liquid (also known as a glass transition temperature).
  • a change in the viscosity of the sugar component therefore occurs at the melting point.
  • the viscosity drops by at least a power of ten when the sugar component is heated from a temperature below the melting point to a temperature above the melting point.
  • the at least one sugar component has a melting point and a decomposition temperature range, the melting point being below the decomposition temperature range.
  • sucrose has a real melting point of 185-186 ° C, with decomposition starting at around 160 ° C.
  • D-fructose mp 106 ° C
  • D-glucose mp 146 ° C
  • the melting points can be reduced by eutectic mixtures with one another to the extent that this problem can be solved, for example sucrose (30% w) - glucose (mp 137 ° C.), sucrose (30% w) - fructose (mp 97 ° C.), glucose (27% w) - Fructose (mp 93.2 ° C) (see J. Appl. Chem., 1967, Vol. 17, 125).
  • D-trehalose (mp 214-216 ° C) can e.g. melted without caramelizing and only decomposes at 284 ° C; most water-free sugar alcohols such as Erythritol (mp 122 ° C), isomalt (mp 145-150 ° C), lactitol (mp 144-146 ° C), maltitol (mp 148-151 ° C), mannitol (mp 165-168 ° C, Td 300 ° C) or xylitol (mp 93-94.5 ° C) show no thermal decomposition well beyond their melting point and can therefore be processed in accordance with the invention (“Pharmaceutical auxiliaries”; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmaceutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8).
  • the particularly preferred sugar components therefore include D-trehalose, isomalt, erythritol, lactitol, mannitol and eutectic mixtures of sucrose and D-glucose.
  • the molding composition is not hygroscopic or is hygroscopic only from a relative humidity of the ambient air of 80%.
  • the hygroscopic properties of the mold composition i.e. its property of absorbing water from the environment, is mainly determined by the sugar component, but can possibly be influenced by an additive.
  • Some sugars or sugar alcohols are highly hygroscopic, i.e. they already take off at a low relative humidity of the ambient air (RH). This property is mostly described in the literature or the person skilled in the art can determine it using common methods.
  • Hygroscopic sugar components are often less suitable for the application according to the invention, since the glass transition temperature drops with uncontrolled absorption of water (see https://de.wikipedia.org/wiki/Gordon-Taylor- equation; "Critical water activity of disaccharide / maltodextrin blends"; Sillick, Gregson, Carbohydrate Polymers 79 (2010) 1028-1033) and if the temperature falls below room temperature, the sugar or sugar alcohol changes from a glass to a plastically deformable and rubber-like state. As a result, the properties of a compact three-dimensional structure made from a mold composition containing such sugar components are less suitable for some applications. If the mold has a relatively large surface area, is exposed to moist air for a relatively short time or not at all, and / or if the application permits a tolerance, molding compositions with hygroscopic properties may also be suitable.
  • D-fructose, D-sorbitol and D-lactose and to a lesser extent D-glucose can be mentioned as examples of strongly hygroscopic sugars or sugar alcohols.
  • Weakly hygroscopic and therefore preferred are e.g. the sugars and sugar alcohols already mentioned, sucrose (from 85% RH), D-trehalose (from 92% RH), maltitol (from 80% RH) and xylitol (from 80% RH).
  • the sugar alcohols erythritol, lactitol, and mannitol are not hygroscopic.
  • Mixtures e.g. eutectic mixtures
  • hygroscopic sugars and / or sugar alcohols with non-hygroscopic sugars and / or sugar alcohols are not hygroscopic per se and can therefore be preferred.
  • the molding composition according to the invention further comprises water, preferably water in a weight fraction of at most 10% based on the weight of the molding composition.
  • the addition of small amounts of water to the mold composition already showed a significant improvement in the elastic properties, i.e. compared to the molds from the corresponding mold composition without water, the molds from the water-containing mold composition showed better resistance to impact or breakage after scoring (see Example 2).
  • the additive is preferably present in a weight fraction of at most 20%, preferably at most 10%, based on the weight of the molding composition.
  • Sugar component approximately 70% to approximately 99%, preferably approximately 85% to approximately 99%
  • Aggregate approximately 1% to approximately 20%, preferably approximately 1% to approximately 10%
  • Water 0% to approximately 10%, preferably approximately 0% to approximately 5%
  • a proportion by weight starting from a value of 0% includes that this component is not included in the composition (0%) or is included (> 0%).
  • the percentages by weight are in each case expressed as a percentage by weight of the total mass of the molding composition (m / m).
  • An additive can be in powder, fiber or other form, the additive preferably being solid and in pieces, for example as a fiber or powder, at room temperature.
  • the aggregate is preferably used with a fiber length or grain size ⁇ 5 mm, for example as a fiber of 0.2 mm to 3 mm in length. In such sizes, the aggregate can form well in the mold composition, i.e. uniform, to be distributed.
  • the at least one additive is powdery or fibrous.
  • the additive has a considerable effect on the mechanical properties of molds from the mold composition according to the invention (see examples 1 C and 1 D).
  • the aggregate prevents, among other things, the susceptibility to break typical of glass-like bodies or to bursting to sudden stress. The exact mechanism of how this effect is achieved remains unclear. Since both crystalline and amorphous areas are to be expected in the structure due to the sugar component, the mechanical properties can vary solely by influencing the distribution or the limits of these areas.
  • Example 1 C-D The inventors have tested various materials and shapes for the aggregate and the benefits are evident for a wide range of materials and shapes.
  • the inventors are expected to find that such materials, which are solid, have good mechanical properties (high compressive and / or tensile strength) and that they interact with the sugar component, such as electrostatic interactions (e.g. ion-dipole interactions) ) and / or hydrogen bonds, but also weak interactions such as Van der Waals interactions and hydrophobic interactions.
  • the additive is not soluble in the sugar component or is not dissolved during the manufacture of the mold.
  • the mold composition is therefore preferably a heterogeneous mixture, the additive being selected such that it can be uniformly distributed in the sugar component or in the melt of the sugar component.
  • both lipophilic materials such as carbon or polyethylene and hydrophilic materials such as cellulose are suitable as additives.
  • materials that are both hydrophobic and lipophobic such as perfluorinated polymers (e.g. polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride), have proven to be less suitable.
  • perfluorinated polymers e.g. polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride
  • the wetting angle between the material of the additive and the liquefied sugar component can be seen as a relevant criterion, which is preferably less than 160 °, more preferably less than 120 °.
  • the aggregate has good thermal stability.
  • the aggregate has a melting point or thermal decomposition point that is higher than that of the sugar component, which means that the Aggregate is solid even during the manufacture of a mold by means of melting and does not decompose thermally.
  • Suitable materials for the aggregate can be those which the person skilled in the art, for example, as a filler and / or reinforcing material in connection with plastics (for example described in DIN EN ISO 1043-2: 2012-03 plastics part 2: fillers and reinforcing materials) or as a fiber material in Fiber composites (e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faserverbundtechnikstoff) as fiber-plastic composite (e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faser-Kunststoff-Verbund) are known.
  • plastics for example described in DIN EN ISO 1043-2: 2012-03 plastics part 2: fillers and reinforcing materials
  • fiber material in Fiber composites e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faserverbundwerkstoff
  • fiber-plastic composite e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faser-Kunststoff-Verbund
  • Suitable fillers and reinforcing materials are selected, for example, from the group consisting of aramid, boron, carbon (crystalline, partially crystalline or amorphous, for example carbon fiber, graphite, carbon black, activated carbon, graphene), aluminum hydroxide, aluminum oxide, clay, glass, calcium carbonate, cellulose, metals, Mineral, organic natural substances such as cotton, sisal, hemp, flax etc., mica, silicate, synthetic organic substances (e.g. polyethylene, polyimide), thermosets, talc, wood, chalk, sand, diatomaceous earth, zinc oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, quartz, starch .
  • Known fibrous additives are selected, for example, from the group consisting of inorganic reinforcing fibers (such as basalt fibers, boron fibers, glass fibers, ceramic fibers, quartz fibers, silica fibers), metallic reinforcing fibers (eg steel fibers), organic reinforcing fibers (eg aramid fibers, carbon fibers, PBO fibers, Polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, polymethyl methacrylate fibers), and natural fibers (e.g. flax fibers, hemp fibers, wood fibers, sisal fibers, cotton fibers and products made from these fibers, which have been modified by chemical and / or physical treatment ).
  • inorganic reinforcing fibers such as basalt fibers, boron fibers, glass fibers, ceramic fibers, quartz fibers, silica fibers
  • metallic reinforcing fibers eg steel fibers
  • organic reinforcing fibers eg aramid fibers, carbon fibers, PBO fiber
  • the molding composition according to the invention preferably, only one additive is used in the molding composition according to the invention, i. H. a material in a form (e.g. powder or fiber).
  • a material in a form e.g. powder or fiber
  • the mold composition comprises several additives, for example additives made of different materials and / or in different forms.
  • the at least one additive is selected from the group consisting of cellulose, carbon, glass, aramid, aluminum oxide, Silicon dioxide and polyethylene, preferably cellulose and carbon, more preferably glass, cellulose and carbon fibers.
  • the mold according to the invention which is suitable for use in a molding process, is a compact three-dimensional structure made from the mold composition according to the invention.
  • the term compact three-dimensional structure is intended to express that the form forms a dimensionally stable body of a specific shape / geometry. This body is preferably formed uniformly, uniformly from the molding composition.
  • the heterogeneous character of the mold composition can also be recognized macroscopically or under the light microscope.
  • it is a heterogeneous (two-phase) structure in which the additive is present as a disperse phase in the sugar component (as a continuous phase or matrix).
  • the mold according to the invention which is a structure of the mold composition according to the invention, parts by weight are to be expected which correspond to those of the mold composition.
  • fluctuations between composition and shape can occur.
  • the proportion of water in the manufacture of the mold can decrease due to the evaporation of water compared to the mold composition and thus be lower in the mold.
  • the components of the molding composition are provided, mixed and molded into a three-dimensional body.
  • the final step in this method of making the mold can be achieved at least in two different ways.
  • the mold composition is preferably introduced as a melt into a further three-dimensional casting mold, which is a negative of the three-dimensional body, which the shape according to the invention is to take, and is cooled.
  • the melt is achieved by heating the mold composition to a temperature in the region of the melting point, preferably above the melting point, of the sugar component.
  • the liquefied mold composition can then be molded by casting.
  • Suitable molds for molding the melt are, for example, silicone molds, which due to their elasticity can also be removed from complex three-dimensional structures as soon as they have cooled and are therefore firm.
  • the structure is a cooled melt. Cooled melts of a sugar component are also called sugar glass.
  • Such methods for producing three-dimensional structures from cooled melts are known for example from food production (for example with hard caramels or sugar decorations) and, as shown here, can be used not only for sugar components but also for mold compositions which also contain an additive.
  • the mold composition can also be pressed into a three-dimensional structure.
  • sugar components can be molded into compact three-dimensional structures by means of pressure. In this case, the structure is compressed.
  • cohesive, adhesive forces, solid bridges or form-fitting bonds come into consideration (Bauer KH, Frömming K.-H., 5.3 C. Pharmaceutical Technology, 5th edition, 1997, Gustav Fischer Verlag, page 332 "Binding in tablets”).
  • the production of the mold by means of pressing will be preferred especially for molds which have a relatively simple three-dimensional shape.
  • the structure is a melt or a compact of the molding composition.
  • the types of molding processes (1-5) described above are known in principle.
  • the mold according to the invention which is a compact three-dimensional structure comprising the mold composition according to the invention, can replace the known molds, in particular the known lost molds, in these processes.
  • Embodiments with regard to the workpieces, the materials to be molded, hardness steps or possible post-treatments thus result in part from the prior art.
  • the material to be molded is preferably provided in a flowable, free-flowing or at least plastically deformable state for contacting the mold or, if appropriate, a plurality of molds, so that when the mold contacts, a positive fit between the material and the mold is achieved and the three-dimensional configuration of the mold during hardening of the material is transferred.
  • the hardening step is seen as the step in which the mold according to the invention permanently transfers its contour to the material to be molded.
  • additional steps for further processing of the initially obtained workpiece (green body) can also be provided, which can (also) be referred to as hardening steps, but are to be distinguished from the hardening step according to the invention.
  • the material can be hardened in different ways depending on the type of molding process.
  • the hardening is preferably carried out mechanically or mechanically-thermally.
  • the hardening is preferably carried out by exerting pressure on an arrangement of mold (s) and material to be molded, which arises when the mold contacts the material, as is the case, for example, in the course of a pressing process, in particular an isostatic pressing process.
  • a pressing process in particular an isostatic pressing process.
  • the material to be molded (polymer mass, feedstock or layered matrix material) is often provided at an elevated temperature so that it contacts the mold in the plastic state becomes.
  • the hardening is then also carried out by cooling (ie mechanical-thermal).
  • thermal hardening the person skilled in the art will note that preference is given to using those molds according to the invention in which Sugar component has a decomposition temperature range and / or a melting point that is not significantly lower than the temperatures used during contact with the material.
  • the structure of the mold is destroyed when the mold is removed.
  • the at least one mold according to the invention which is a compact three-dimensional structure comprising a mold composition according to the invention, is a so-called lost mold. At least it loses its three-dimensional design, shape or geometry), i.e. the structure after it has been transferred to the material.
  • the components of the mold composition are broken down when destroyed.
  • the at least one form of the process can be removed by various process steps due to the sugar component, which is an essential or the main component of the mold composition.
  • the shape can preferably be removed by
  • the structure of the mold is destroyed and the mold composition can be removed with the additive.
  • Solving and melting are preferred, in which the mold is removed in the liquid state.
  • Solving is preferred with workpieces that are thermally sensitive, since no elevated temperatures have to be used here.
  • removal of the mold by melting can be advantageous if the further processing of the workpiece already provides for thermal treatment.
  • a further thermal hardening step is often provided (sintering), which in the method according to the invention can be accompanied by the removal of the shape from the workpiece.
  • the decomposition of the sugar component usually requires a higher temperature compared to melting and is therefore less preferred, but can be used well to remove possible residues which have not yet been completely removed by melting.
  • the mold composition is at least partially removed in the gaseous state, ie it is also possible to remove it from cavities that are particularly difficult to access.
  • the at least one shape according to the invention is preferably used as an internal shape.
  • An internal shape is also referred to as a mold core or support structure and forms the inner product geometry of a workpiece to be molded.
  • an outer shape can also be used, which preferably consists of a different material than the shape according to the invention.
  • the outer shape can also be formed in several parts, for example a split permanent shape.
  • an arrangement is formed when the molds come into contact with the material, in which a large part, preferably more than 80%, of the entire outer surface of the mold is in contact with the material to be molded .
  • the shape according to the invention is therefore at least partially enclosed by the material when it comes into contact with the material. It forms a model of a cavity in the workpiece to be molded, while an additional external shape represents a negative external model of the workpiece to be molded.
  • the figures show stages of a method for forming a workpiece, showing in detail
  • FIG. 1 shows two forms, namely an inner form and an outer form in a side view
  • FIG. 2 in cross section the contacting of the forms with a material to be shaped before hardening (A), after hardening (B) and removal of the outer form, and after the post-curing (C) and the complete removal of the mold from the workpiece (D)
  • Fig. 3 shows the molded workpiece in side view.
  • Isomalt ST-M contains approx. 2.5% wt water and was melted at 155 ° C overnight in closed aluminum containers in order to keep the water content constant during the melting process.
  • the sucrose / glucose mixture was mixed with water in a ratio of 62% wt sucrose, 14% wt glucose and 24% wt water (known as "sugar boiling").
  • the sugar mixture was heated up to a temperature of 150 ° C. in a beaker (1000 ml, lower form) on a heatable laboratory magnetic stirrer with vigorous stirring (considerable amounts of water evaporate) and then the melt obtained was immediately further processed.
  • the melt thus obtained typically contains 2-3% wt water.
  • test bars measuring 4.7 cm x 2.5 cm x 1.0 cm (haptic tests) and 7.0 cm x 3 were subsequently produced , 8 cm x 3.5 cm (measurement of strength and V modulus), using commercially available silicone molds as the negative mold.
  • test specimens made from Isomalt ST-M showed very strong scattering with regard to the properties described, which could indicate thermal stresses.
  • test specimens produced were cooled once under ambient conditions (room temperature), once kept at 40 ° C (24 h) and once cured in the refrigerator (4 ° C, 24 h) to make the differences clear.
  • the hardness of the differently produced test specimens was evaluated haptically (breaking by hand, scratching the surface and breaking by hand, quick impact).
  • tempering the test specimens obviously had no positive influence on hardness and brittleness and the scatter of these properties of the test specimens examined.
  • Isomalt ST-M was melted in a closed vessel and mixed with water in order to obtain water contents of 5% wt and 10% wt.
  • Isomalt ST-M was melted in an open vessel to obtain a water content of 0% wt.
  • Test specimens were produced with the different Isomalt ST-M types (0, 2.5, 5, 10% wt water), which were then haptically assessed for their hardness.
  • the test specimens with the higher water contents were significantly softer than standard Isomalt ST-M, obviously no longer brittle, but unfortunately not strong enough either, because they could be deformed or broken relatively easily by hand .
  • the test specimens without water were extremely susceptible to impact or mechanical stress, which suggests increased brittleness.
  • sucrose / glucose test specimens were exposed after contact with the open one In the atmosphere, a sticky consistency was observed within a short time, which led to progressive plasticization of the surface of the test bodies within hours, so that they became unusable.
  • forms made from sucrose / glucose would have to be processed immediately or packaged airtight for storage, especially if the air humidity is high.
  • an appropriate amount of Isomalt ST-M was melted as described above, provided with the appropriate amount of additive and carefully distributed uniformly in a beaker with a glass rod.
  • the amount of the aggregate was max. 10% wt. limited, but some additives could only be distributed evenly in the sugar matrix in small amounts.
  • test bars were evaluated haptically in analogy to the method described above (breaking by hand, scratching the surface and breaking by hand, quick blow) and compared with the properties of the corresponding form from the sugar component alone (Table 5). Table 5. Results of the haptic-mechanical testing of sugar bars with various additives.
  • test bars (7.0 cm x 3.8 cm x 3.5 cm) were produced by some candidates who performed better in the haptic tests compared to the non-additive sugar matrix. Of these, compressive strength, flexural strength and V-modulus were measured. A test system from Form & Test für Instrumente (www.formtest.de) was used to determine the compressive strengths. Model: DigiMaxx C-20, max. Piston stroke 15 mm, max. Force 600 kN and feed pressure 1 MPa / s according to DIN EN 993-5 (1998). Test bars with the following dimensions were cast for the measurements: 7 cm ⁇ 3.8 cm ⁇ 3.5 cm.
  • a bending strength machine from Messphysik (www.messphysik.com, Model Midi 5) with a measuring cell up to 500 kN was used to determine the bending strength or the V-module.
  • a feed pressure of 0.15 MPa / s was used (according to DIN EN 993-6, 1995).
  • the V-module (also the deformability module) is related to the E-module and, like the E-module, is the first derivative of the stress after expansion or deformation.
  • the V-modulus is determined by creating a regression line in the area of the curve at e ßr / 2, where 8 ßr is the deformation that occurs when breaking.
  • the bending strength shows very high scatter, which indicates mechanical stresses within the mold.
  • the aggregates do not have a quantitative effect on the bending strength for all materials, but it was found that the scatter between different measurements was reduced.
  • the better reproducibility of the flexural strength represents an optimization of the mechanical properties of the molds compared to those without additives.
  • flexural strengths are achieved that are comparable in size to the tensile strengths of metallic melt alloys (see Table 1).
  • an additive shows different effects on the V-module depending on the sugar component.
  • the V-modulus tends to decrease, i.e. that the elasticity is increased, but in particular a reduction in the scatter is also achieved here.
  • sucrose / glucose the additive (10 wt% cellulose) has an opposite effect.
  • the V modulus achieved with aggregate is of the order of magnitude of the modulus of elasticity that is specified for plastics that are used as lost forms (see Table 2).
  • Example 2 Process for forming a ceramic workpiece
  • the mold according to the invention was used in such a method as an internal mold within the ceramic compact, which is to be described in more detail here with reference to the figures.
  • a mold 1 according to the invention as described in Example 1 was produced from a mold composition with isomalt STM as the sugar component and carbon fiber (ground carbon fiber) as an additive by means of melting and casting in a silicone mold.
  • the mold composition was brought to 160 ° C. in a controlled manner (5 hours), stirred with a simple laboratory mixer and poured into a new silicone mold (20th x 15x 120mm). After the melt has cooled, a high-strength and rigid cast is produced, ie the ingot-shaped mold 1.
  • an outer rubber mold 2 has been provided in which the mold according to the invention is arranged in the center.
  • a ceramic granulate 3 was filled into the outer mold as the material to be molded, so that an arrangement according to FIG. 2B resulted.
  • the outer shape is filled up to the edge.
  • the ceramic granulate was based on alumina graphite with a resin binder.
  • the rubber mold is closed with a mutual rubber mold and wrapped in a waterproof film. Then the arrangement was pressed using water pressure of 360 bar.
  • the rubber mold 2 could easily be removed due to its flexibility.
  • the ceramic mass 3 encloses the mold 1 after the pressing process without any visible deformation of the mold (FIG. 2B)
  • the arrangement In order to remove the mold 2, the arrangement is heated to 240 ° C. in a hardening furnace, the mold composition 4 incompletely flowing out of the workpiece 3 to be molded, with loss of the mold 2.
  • the residues can be dissolved in the water or only after the subsequent fire.
  • the final product 5 (see also FIG. 3) can have differently complex internal geometries through this technology.
  • the slight shrinkage of the resulting cavity is due to the shrinkage of the ceramic material used and not due to the deformation of the meltable tool. Therefore, the shrinkage can be taken into account when planning the final geometry in order to achieve precise geometry.

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Abstract

The invention relates to a mold composition comprising at least one sugar component in a weight proportion of at least 20% in relation to the weight of the mold composition and at least one loading material, and to a mold for a molding method, the mold being a compact three-dimensional structure which consists of the mold composition. The invention also relates to a method for molding a workpiece by means of said mold.

Description

FORMZUSAMMENSETZUNG UMFASSEND EINE ZUCKERKOMPONENTE MOLD COMPOSITION COMPREHENSIVE OF A SUGAR COMPONENT

Die Erfindung betrifft eine Formzusammensetzung umfassend zumindest eine Zuckerkomponente, eine Form für ein Formverfahren aus dieser Formzusammensetzung, sowie ein Verfahren zum Formen eines Werkstücks mit einer Form. The invention relates to a molding composition comprising at least one sugar component, a mold for a molding process from this molding composition, and a method for molding a workpiece with a mold.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION

Formen, insbesondere verlorene Formen, werden beim Formen von Werkstücken in verschiedenen Formverfahren eingesetzt, beispielsweise in der Herstellung von metallischen, keramischen oder polymeren Werkstücken durch Press-, Spritzpress-, Guss-, Spritzguss, Pulverspritzguss- oder bei Faserverbund-Werkstücken durch Laminier-Verfahren. Dabei ist die Form typischerweise ein Negativ zumindest eines Teils der dreidimensionalen Ausgestaltung eines Werkstücks. Molds, in particular lost molds, are used in the molding of workpieces in various molding processes, for example in the production of metallic, ceramic or polymeric workpieces by press, injection molding, casting, injection molding, powder injection molding or, in the case of fiber composite workpieces, by the laminating method . The shape is typically a negative of at least part of the three-dimensional design of a workpiece.

Der Begriff„Form“ wie hierin verwendet bezeichnet ein Modell, insbesondere eine verlorene Form, einen verlorener Formkern oder eine Stützstruktur. The term “shape” as used herein denotes a model, in particular a lost shape, a lost core or a support structure.

Komplex geformte metallische, keramische oder polymere Werkstücke - z.B. mit Hohlräumen oder sog. Hinterschneidungen - lassen sich durch Pressverfahren oder Gussverfahren meist nicht mit entformbaren bzw. ausbaubaren Werkzeugen realisieren, weil innenliegende oder hinterschnittene Formteile aus mechanischen Gründen am Ende des Formprozesses nicht entfernt werden können. Um solche Werkstücke hersteilen zu können, werden in der Technik sogenannte verlorene Formen bzw. verlorene Formkerne verwendet, welche durch Auflösen in Wasser oder anderen Flüssigkeiten, durch Ausschmelzen oder durch thermische Zersetzung bzw. Verbrennen unter Bildung flüssiger, gasförmiger oder rieselfähiger, pulverförmiger Zersetzungsprodukte entfernt werden können. In anderen Fällen ist ein ausbaubares Werkzeug zwar technisch möglich aber im Vergleich zu einer verlorenen Form nicht wirtschaftlich. Complex shaped metallic, ceramic or polymer workpieces - e.g. with cavities or so-called undercuts - can usually not be achieved with molds or molds that can be demolded or removed by pressing processes or casting processes because internal or undercut molded parts cannot be removed for mechanical reasons at the end of the molding process. In order to be able to manufacture such workpieces, so-called lost molds or lost mold cores are used in the art, which are removed by dissolving in water or other liquids, by melting or by thermal decomposition or combustion to form liquid, gaseous or free-flowing, powdery decomposition products can. In other cases, a removable tool is technically possible, but not economical compared to a lost mold.

1. Schmelzkern-Spritzguss (lost core injection molding) 1.Melt core injection molding

Im Spritzgussverfahren werden vor allem Kunststoffe (Polymere) verarbeitet: Meist thermoplastische aber auch duroplastische oder elastomere Kunststoff-Pulver, Granulate oder Pasten werden in einem beheizten Zylinder mit Kolben oder rotierender Schnecke (Extruder) bis zur Plastifizierung auf 150 - 300 °C erhitzt, komprimiert und dann bei Drücken von 500 - 2000 bar in einen formgebenden, wassergekühlten, meist stählernen, zweiteiligen Hohlraum gespritzt. Nach dem Abkühlen und Aushärten oder Vulkanisieren kann das Werkstück durch Öffnen des Hohlraums entnommen werden. Um Werkstücke mit Hohlräumen oder Hinterschneidungen erzeugen zu können, kommen auch hier verlorene Formen bzw. Formkerne zum Einsatz: Diese Kerne werden einerseits aus niederschmelzenden Metalllegierungen (Schmelzlegierungen) wie z.B. Woodsches Metall oder Roses Metall durch Guss hergestellt, welche durch Ausschmelzen aus dem Spritzguss entfernt werden oder bestehen z.B. aus wasserlöslichen Polyacryl at-Polymeren, welche ihrerseits durch Spritzguss erzeugt wurden. Der Schmelzkern-Spritzguss kann auch zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Werkstücken herangezogen werden, siehe z.B. die EP 1 711 334 A2. Beim Ausschmelzen von Schmelzlegierungen muss darauf geachtet werden, dass der metallische Formkern bei der gewählten Spritzgusstemperatur lange genug stabil und bildsam ist und dass später das Kunststoff-Werkstück bei der notwendigen Ausschmelztemperatur nicht thermisch in Mitleidenschaft gezogen wird (Michaeli, W.; Greif, H.; Kretzschmar, G.; Ehrig, F., Technologie des Spritzgießens, 3. Aufl.; Hanser: München, 2009). Plastics (polymers) are mainly processed in the injection molding process: Mostly thermoplastic, but also thermosetting or elastomeric plastic powders, granules or pastes are heated and compressed to 150 - 300 ° C in a heated cylinder with a piston or rotating screw (extruder) until they are plasticized and then injected into a shaping, water-cooled, mostly steel, two-part cavity at pressures of 500 - 2000 bar. After cooling and curing or vulcanizing, the workpiece can pass through Opening of the cavity can be removed. In order to be able to produce workpieces with cavities or undercuts, lost molds or mold cores are also used here: These cores are made on the one hand from low-melting metal alloys (melting alloys) such as Wood's metal or Roses metal by casting, which are removed from the injection molding by melting or consist, for example, of water-soluble polyacrylate polymers, which in turn were produced by injection molding. Melt-core injection molding can also be used to manufacture fiber-reinforced plastic workpieces, see, for example, EP 1 711 334 A2. When melting out melting alloys, care must be taken to ensure that the metal mold core is stable and malleable for long enough at the selected injection molding temperature and that the plastic workpiece is not subsequently thermally affected at the required melting temperature (Michaeli, W .; Greif, H. ; Kretzschmar, G .; Ehrig, F., Injection Molding Technology, 3rd ed .; Hanser: Munich, 2009).

2. Pulverspritzguss (powder injection molding) 2. Powder Injection Molding

Eine Weiterentwicklung des weiter oben beschriebenen Spritzgussverfahrens für Kunststoffe ist der sog. Pulverspritzguss, welcher für sinterbare Pulver wie metallische Pulver (typischerweise gesinterte Eisen- und Nichteisenmetalle, Hartmetalle, Verbundwerkstoffe aus Metall) auch metal injection molding genannt, keramische Pulver (typischerweise Keramik (Cermets), Oxidkeramiken, Nitridkeramiken, Carbidkeramiken und Funktionskeramiken) auch ceramic injection mol ding genannt und spezielle polymere Pulver wie z.B. Teflon Anwendung findet. Dabei kommen Spritzgussmassen bestehend aus metallischen, keramischen oder polymeren Partikeln (oder Gemischen solcher Partikel), Hilfsstoffen wie z.B. Schmierstoffen und (organischen) Bindern zum Einsatz. Nach dem Spritzguss wird der sog. Grünling durch Auflösen des Binders in Wasser oder geeigneten Lösungsmitteln oder durch thermische Behandlung größtenteils entfernt. Der so entstandene, nahezu Binder-freie Bräunling wird abschließend in einem materialspezifischen, thermischen Prozess zum fertigen Werkstück gesintert. In einer Abwandlung dieses Verfahrens können spezielle Binder auch gezielt im Grünling verbleiben, um die Eigenschaften des Werkstückes zu modifizieren. Mittels Pulverspritzguss lassen sich auch Verbundwerkstoffe, z.B. Faserverbundwerkstoffe hersteilen. Analog zum zugrundeliegenden normalen Spritzguss - wie weiter oben beschrieben - können auch im Pulverspritzguss verlorene Formen bzw. Formkerne zum Einsatz kommen, um Werkstücke mit Hohlräumen und Hinterschneidungen produzieren zu können („Powder injection molding“; Volker Piotter et al., Wiley Encyclopedia of Composites, 2nd Edition (2012), 4, 2354-2367;„Recent Advances in CIM Technology“; B. S. Zlatkov et al., Science of Sintering, 40, 2008, 185-195). 3. Pressen A further development of the injection molding process for plastics described above is the so-called powder injection molding, which is also known as metal injection molding for sinterable powders such as metallic powders (typically sintered ferrous and non-ferrous metals, hard metals, metal composite materials), ceramic powders (typically ceramics (cermets) , Oxide ceramics, nitride ceramics, carbide ceramics and functional ceramics) also called ceramic injection mol ding and special polymer powders such as Teflon are used. Injection molding compounds consisting of metallic, ceramic or polymeric particles (or mixtures of such particles), auxiliary substances such as lubricants and (organic) binders are used. After the injection molding, the so-called green compact is largely removed by dissolving the binder in water or suitable solvents or by thermal treatment. The resulting, almost binder-free brown product is then sintered to the finished workpiece in a material-specific, thermal process. In a modification of this method, special binders can also remain in the green compact in order to modify the properties of the workpiece. Powder injection molding can also be used to manufacture composite materials, such as fiber composite materials. Analogous to the underlying normal injection molding - as described above - lost molds or mold cores can also be used in powder injection molding in order to be able to produce workpieces with cavities and undercuts ("powder injection molding"; Volker Piotter et al., Wiley Encyclopedia of Composites , 2nd Edition (2012), 4, 2354-2367; "Recent Advances in CIM Technology"; BS Zlatkov et al., Science of Sintering, 40, 2008, 185-195). 3. Pressing

Sinterbare metallische, keramische oder polymere Pulver, z.B. wie in 2. Pulver Spritzguss beschrieben, können auch durch diskontinuierliche Pressverfahren zu Werkstücken verarbeitet werden, wobei auch Verbundwerkstoffe, z.B. Faserverbundwerkstoffe hergestellt werden können. Dazu werden analog Pressmassen bestehend aus keramischen, metallischen oder polymeren Partikeln, Hilfsstoffen wie z.B. Schmierstoffen und (organischen) Bindern erzeugt, welche in Pressformen (Pressmatritzen) aus verschleißfestem Stahl oder Hartmetallen eingebracht werden. Die Pressmassen können trocken (Trockenpressen) oder nass (Nasspressen), kalt (Kaltpressen), warm (Warmpressen) oder heiß (Drucksintem) verarbeitet werden. Durch Rütteln (Vibrationsverdichten) kann eine gleichmäßige Verteilung - besonders wichtig bei komplexen Formen - und erste Verdichtung der Pressmasse erzielt werden. Durch einen Pressstempel (uniaxiales Pressen) oder mehrere Pressstempel (koaxiales Pressen) wird bei Drücken von einigen 100 bar bis zu 10.000 bar aus der Pressmasse ein Grünling erzeugt. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten breitet sich der Druck dabei nicht gleichmäßig in alle Richtungen aus und der laterale Materialfluss ist gering; die resultierende Verdichtung des Grünlings nimmt dabei durch innere Reibungskräfte und Reibung mit der Pressform mit zunehmendem Abstand von dem oder den Pressstempel(n) ab. Sinterable metallic, ceramic or polymeric powders, e.g. as described in 2.Powder Injection Molding, can also be processed into workpieces by discontinuous pressing processes, whereby composite materials, e.g. Fiber composite materials can be produced. For this purpose, molding compounds consisting of ceramic, metallic or polymeric particles, auxiliary materials such as e.g. Lubricants and (organic) binders are produced, which are introduced into press molds (press dies) made of wear-resistant steel or hard metals. The molding compounds can be processed dry (dry pressing) or wet (wet pressing), cold (cold pressing), warm (hot pressing) or hot (pressure sintering). By shaking (vibration compaction) an even distribution - particularly important with complex shapes - and first compression of the molding compound can be achieved. With a press stamp (uniaxial pressing) or several press stamps (coaxial pressing) a green body is produced at pressures from a few 100 bar up to 10,000 bar. In contrast to liquids, the pressure does not spread evenly in all directions and the lateral material flow is low; the resulting compaction of the green body decreases due to internal frictional forces and friction with the press mold with increasing distance from the press stamp (s).

Um diesen Nachteil zu umgehen, kommt zunehmend auch das sog. isostatische Pressen zur Anwendung: Dabei wird die zu pressende Formmasse - meist trocken und pulverförmig - in eine verschließbare elastische Form (z.B. aus Polyurethan, Silikon oder Gummi) eingebracht und meist durch Rütteln (Vibrationsverdichten) vorverdichtet. Die Form wird nun in den mit Flüssigkeit (meist Wasser, Öl, oder Öl-Wasser-Mischungen), seltener Gas gefüllten sog. Rezipienten (ein druckfestes, verschließbares Gefäß) eingebracht, welcher verschlossen wird. Durch Erhöhung des Drucks im Rezipienten mittels Hydrauliksystem (Kompressoren bei Gas) auf einige 100 bis einige 1.000 bar wird dann die Form aufgrund der in der Flüssigkeit oder dem Gas gleichmäßigen Druckverteilung von allen Seiten isostatisch gepresst, sodass die Verdichtung nicht axial stattfindet, sondern von außen nach innen. Weiters legen die zu verdichtenden Partikel beim isostatischen Pressen einen wesentlich kürzeren Weg zurück, als bei axialen Pressmethoden. Dies hat zur Folge, dass der entstehende Grünling seine höchste Verdichtung und somit nach dem Sintern auch höchste Festigkeit an der Oberfläche hat, wo sie beim fertigen Werkstück auch gebraucht wird, wobei die Dichteverteilung und daraus resultierende Festigkeitsverteilung einen wesentlich geringeren Gradienten aufweist als bei axialen Pressverfahren. Das isostatische Pressen erfolgt meist kalt (kaltisostatisches Pressen), kann aber bei Verwendung von Gasen als Druckmedium wie z.B. Argon und elastischen Formen aus Metallcontainem (sog. Kapseln) auch heiß (heißisostatisches Pressen) ausgeführt werden, wobei im letzteren Fall auch bereits ein Drucksintern möglich ist. Nach dem isostatischen Pressvorgang wird der Überdruck des Druckmediums abgelassen und der Grünling aus der elastischen Form entnommen. Die weitere Behandlung zum gesinterten Endprodukt erfolgt analog zu 2. Pulverspritzguss, wobei auch hier Binder durch nachfolgende Prozessschritte entfernt werden oder gezielt im Grünling verbleiben können. To avoid this disadvantage, so-called isostatic pressing is increasingly being used: The molding compound to be pressed - usually dry and powdery - is introduced into a closable elastic mold (e.g. made of polyurethane, silicone or rubber) and usually by shaking (vibration compaction) ) pre-compressed. The mold is now introduced into the so-called recipient (a pressure-tight, closable container) filled with liquid (usually water, oil or oil-water mixtures), more rarely gas, which is closed. By increasing the pressure in the recipient using a hydraulic system (compressors for gas) to a few 100 to a few 1,000 bar, the shape is then isostatically pressed due to the even distribution of pressure in the liquid or the gas, so that the compression does not take place axially, but from the outside inside. Furthermore, the particles to be compressed cover a much shorter distance in isostatic pressing than in axial pressing methods. As a result, the resulting green compact has its highest compression and thus, after sintering, the highest strength on the surface, where it is also used in the finished workpiece, whereby the density distribution and the resulting strength distribution have a much lower gradient than in axial pressing processes . Isostatic pressing is usually done cold (cold isostatic pressing), but can be used when using gases as pressure medium such as argon and elastic Molds made of metal containers (so-called capsules) can also be carried out hot (hot isostatic pressing), in which case pressure sintering is already possible in the latter case. After the isostatic pressing process, the excess pressure of the pressure medium is released and the green body is removed from the elastic form. The further treatment to the sintered end product is carried out in the same way as in the second powder injection molding, with binders being removed by subsequent process steps or being able to remain in the green body in a targeted manner.

Analog zu den weiter oben beschrieben Verfahren, können auch beim uniaxialen, koaxialen oder isostatischen Pressen verlorene Formen bzw. Formkerne aus wasserlöslichen, ausschmelzbaren oder ausbrennbaren Substanzen zum Einsatz kommen, um Werkstücke mit Hohlräumen und Hinterschneidungen produzieren zu können. Je nach den Erfordernissen des Pressverfahrens (Druck, Temperatur), den verwendeten Sintermaterialien, der Form des Werkstückes usw. kommen auch hier Formkerne aus z.B. niederschmelzenden Metallen, Salzen, Wachsen, geschäumten oder kompakten Kunststoffen oder anderen disintegrierbaren Materialien zur Anwendung („Einführung in die Pulvermetallurgie; Verfahren und Produkte“; 6. Auflage, 2010; Broschüre der European Powder Metallurgy Association (EPMA), SY2 6LG Shrewsbury, United Kingdom; erhältlich bei Fachverband Pulvermetallurgie e.V., 58093 Hagen, Deutschland; www.pulvermetallurgie.com). Analogous to the processes described above, molds or mold cores made of water-soluble, meltable or burnable substances can also be used in uniaxial, coaxial or isostatic pressing in order to be able to produce workpieces with cavities and undercuts. Depending on the requirements of the pressing process (pressure, temperature), the sintered materials used, the shape of the workpiece, etc., mold cores also come from e.g. low-melting metals, salts, waxes, foamed or compact plastics or other disintegrable materials for use ("Introduction to powder metallurgy; processes and products"; 6th edition, 2010; brochure of the European Powder Metallurgy Association (EPMA), SY2 6LG Shrewsbury, United Kingdom; available from Fachverband Pulvermetallurgie eV, 58093 Hagen, Germany; www.pulvermetallurgie.com).

4. Feinguss (Investment Casting) 4. Investment casting

Beim Feingussverfahren werden verlorene Modelle des Werkstücks aus speziellen ausschmelzbaren oder wasserlöslichen Wachsen (z.B. auf Polyethylenglycol- oder Polyacrylat-Basis) oder ausbrennbaren thermoplastischen Kunststoffen (z.B. aus geschäumtem Polyurethan oder Polystyrol) z.B. in Spritzgusstechnik mit Aluminium- oder Stahlwerkzeugen erzeugt. Um Hohlräume oder Hinterschneidungen zu erzeugen, kann ein solches Modell zusätzlich mit wasserlöslichen, ausschmelzbaren oder ausbrennbaren verlorenen Kernen versehen werden. Das Modell wird dann in sog. Schlicker getaucht, eine keramische Masse zur Herstellung einer Formschale, bestehend aus einem feuerfesten, feinen Pulver und einem Bindemittel, z.B. Ethylsilikat. Das mit Schlicker benetzte Modell wird dann mit Sand berieselt und getrocknet. Das Tauchen und Besanden wird so oft wiederholt, bis die feuerfeste Formschale die benötigte Stabilität erreicht hat. Wasserlösliche Kerne werden nun im Wasserbad herausgelöst, ausschmelzbare Kerne durch thermische Behandlung z.B. mit Wasserdampf entfernt. Die Formschalen werden nun bei ca. 750 - 1200 °C gebrannt, wobei ausbrennbare Kerne oder Kemrückstände restlos entfernt werden. Danach erfolgt der eigentliche Metallguss (z.B. Stähle und Legierungen auf Eisen-, Aluminium-, Nickel-, Kobalt-, Titan-, Kupfer-, Magnesium- oder Zirkoniumbasis) in die keramische Formschale und das nachbearbeiten des erkalteten Werkstücks. Die so erhaltenen Gussstücke zeichnen sich durch Detailstärke, Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität aus. Der Feinguss bedient eher Nischenmärkte im Hochleistungssegment mit kleineren Stückzahlen („Feinguss: Herstellung, Eigenschaften, Anwendung“; Broschüre Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie, 2015, www.kug.bdguss.de; Giessereilexikon. 19. Auflage, Stephan Hasse, 2007; Verlag Schiele und Schön, ISBN 978-3794907533). In the investment casting process, lost models of the workpiece are produced from special meltable or water-soluble waxes (e.g. based on polyethylene glycol or polyacrylate) or burn-out thermoplastic materials (e.g. from foamed polyurethane or polystyrene), for example using injection molding technology with aluminum or steel tools. In order to create cavities or undercuts, such a model can additionally be provided with water-soluble, meltable or burnable lost cores. The model is then dipped in so-called slip, a ceramic mass for the production of a molded shell, consisting of a refractory, fine powder and a binder, for example ethyl silicate. The model wetted with slip is then sprinkled with sand and dried. Diving and sanding are repeated until the fireproof molded shell has reached the required stability. Water-soluble cores are now removed in a water bath, meltable cores are removed by thermal treatment, for example with steam. The molded shells are now fired at approx. 750 - 1200 ° C, whereby burnable cores or core residues are completely removed. Then the actual metal casting (e.g. steels and alloys based on iron, aluminum, nickel, cobalt, titanium, copper, magnesium or zirconium) takes place in the ceramic molded shell and reworking the cooled workpiece. The castings obtained in this way are characterized by their level of detail, dimensional accuracy and surface quality. Investment casting tends to serve niche markets in the high-performance segment with smaller quantities ("Investment casting: production, properties, application"; brochure Bundesverband der Deutschen Gießerei-Industrie, 2015, www.kug.bdguss.de; Giessereilexikon. 19th edition, Stephan Hasse, 2007; Verlag Schiele and Schön, ISBN 978-3794907533).

5. Laminieren von Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen 5. Laminating fiber-plastic composites

Moderne Faser-Kunststoff- Verbundwerkstoffe bestehen aus einer Matrix (z.B. aus Duroplasten wie z.B. Kunstharzen, seltener aus Thermoplasten) und mehreren übereinander gelegten Schichten aus Faser-Geweben, Gelegen, Gestricken, Matten, Fliesen etc. mit unterschiedlichen Hauptfaserrichtungen. Es kommen dabei besonders reißfeste Fasern zum Einsatz wie z.B. Glasfasern, Carbonfasern (Kohlenstofffasern), Keramikfasem, Polyaramidfasern, Stahlfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Cellulosefasern usw. Bei der Hand-Laminiertechnik werden die Fasern auf einen Formkörper aufgelegt und mit der noch nicht ausgehärteten / verfestigten Matrix getränkt. Durch Anpressen mit einer Rolle wird die Schicht verdichtet, entlüftet und überschüssige Matrix entfernt. Dieser Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, bis die gewünschte Material stärke erreicht ist. Danach wird das Werkstück thermisch bei Normaldruck oder im Vakuum ausgehärtet, bis das Matrixmaterial ausgehärtet ist. Andere automatisierbare Laminierverfahren sind Resin Transfer Molding (RTM), Hochdruck-Resin Transfer Mol ding (HD-RTM) und Structural Reaction Injection Molding (SRIM). Modern fiber-plastic composites consist of a matrix (e.g. from thermosets such as synthetic resins, more rarely from thermoplastics) and several layers of fiber fabrics, scrims, knitted fabrics, mats, tiles etc. with different main fiber directions. Particularly tear-resistant fibers are used, e.g. Glass fibers, carbon fibers (carbon fibers), ceramic fibers, polyaramid fibers, steel fibers, polyamide fibers, polyester fibers, cellulose fibers, etc. In the hand-laminating technique, the fibers are placed on a shaped body and impregnated with the not yet hardened / solidified matrix. The layer is compressed, deaerated and excess matrix removed by pressing with a roller. This process is repeated layer by layer until the desired material thickness is reached. The workpiece is then cured thermally at normal pressure or in a vacuum until the matrix material has cured. Other automatable lamination processes are resin transfer molding (RTM), high pressure resin transfer molding (HD-RTM) and structural reaction injection molding (SRIM).

Auch hier kommen bei komplexen Werkstück-Geometrien mit Hohlräumen und Hinter schnei düngen verlorene Formen zum Einsatz. Ein Beispiel dafür sind CFK- Mountainbike-Lenker, welche nach dem Verfahren des CAVUS-Projekts (siehe http://www.polyurethanes.basf.de/pu/solutions/de/content/group/innovation/concepts/Cavus und http://www.ktm-technologies.com/projekte/cavus) produziert werden: Hier werden verlorene Formen und Formkerne aus Sand-Binder-Gemischen eingesetzt, um die extrem leichten aber hochfesten, komplex geformten und innen hohlen Mountainbike-Lenker erzeugen zu können. Dabei wird der verlorene Formkern mit einem Carbonfaser- Strickschlauch überzogen und bei 200 bar in einem HD-RTM-Prozess in wenigen Minuten zum fertigen Werkstück verarbeitet. Der verlorene Kern wird dann in einem Wasserbad entfernt, wobei der wasserlösliche Binder aufgelöst wird. Je nach Verfahren (1.-5.) werden verlorene Formen im Stand der Technik also aus Metallen oder Legierungen mit niedrigen Schmelztemperaturen geformt, aus thermoplastischen Kunststoffen oder aus Wachsen. Diese Materialen haben per se oder in ihrer Verarbeitung eine Reihe von Nachteilen: Here too, lost shapes are used for complex workpiece geometries with cavities and undercuts. An example of this are CFRP mountain bike handlebars, which use the CAVUS project procedure (see http://www.polyurethanes.basf.de/pu/solutions/de/content/group/innovation/concepts/Cavus and http: //www.ktm-technologies.com/projekte/cavus): lost molds and cores made from sand-binder mixtures are used here to be able to produce the extremely light but high-strength, complex-shaped and internally hollow mountain bike handlebars. The lost mandrel is covered with a carbon fiber knitted tube and processed to the finished workpiece in a few minutes at 200 bar in an HD-RTM process. The lost core is then removed in a water bath, dissolving the water-soluble binder. Depending on the process (1-5), lost molds are formed in the prior art from metals or alloys with low melting temperatures, from thermoplastic materials or from waxes. These materials per se or in their processing have a number of disadvantages:

Niederschmelzende Legierungen wie z.B. Woodsches Metall, Roses Metall usw. sind zwar beschränkt wiederverwendbar, aber aufgrund der enthaltenen Schwermetalle wie Blei und Cadmium giftig. Die relativ hohe Dichte macht das Handling vor allem bei großen Formkern- Volumina wegen des hohen Gewichts schwierig. Moderne, schwermetallfreie Schmelzlegierungen z.B. auf Basis von Indium, Bismut und Zinn sind zwar nicht giftig, liegen aber im Preis deutlich höher in Größenordnungen. Melting alloys such as Wood's metal, Roses metal etc. are reusable to a limited extent, but are toxic due to the heavy metals they contain, such as lead and cadmium. The relatively high density makes handling particularly difficult with large mold core volumes due to the high weight. Modern, heavy metal-free melting alloys e.g. based on indium, bismuth and tin are not toxic, but their price is significantly higher in the order of magnitude.

Tabelle 1 : Eigenschaften von niederschmelzenden Metallen und Schmelzlegierungen Table 1: Properties of melting metals and alloys

Quellen: http://www.matweb.com; Journal of Biomechanical Engineering, 2006, 128, 161; https://www.azom. com/properties. aspx?ArticleID=590; Sources: http://www.matweb.com; Journal of Biomechanical Engineering, 2006, 128, 161; https: //www.azom. com / properties. aspx? ArticleID = 590;

Properties of Lead-Free Solders, NIST Database Release 4.0, 2002: Properties of Lead-Free Solders, NIST Database Release 4.0, 2002:

https://www.msed.nist.gov/solder/NIST_LeadfireeSolder_v4.pdf Tabelle 1 zeigt mechanische Eigenschaften solcher Schmelzlegierungen und einiger ihrer Legierungsbestandteile. Die reinen Metalle Blei, Zinn und Indium sind als Formkern- Materialien aufgrund ihrer Weichheit i. A. nicht geeignet, reines Indium ist viel zu teuer. Reines Bismut ist deutlich härter und daher für Formkerne geeignet, aber wie bereits erwähnt ebenfalls relativ teuer; es ist weiters relativ spröde und kann verhältnismäßig leicht brechen. Die aufgeführten Schmelzlegierungen zeigen schon relativ gute Härten, sind aber entweder giftig (Legierungsbestandteile Pb, Cd) oder sehr teuer (Legierungsbestandteile In). Bismut- Zinn Legierungen scheinen relativ gut geeignet zu sein (Härte, Zugfestigkeit, Toxizität), liegen aber auch im Preisbereich von 100 - 200 Euro/L. Neben Blei und Cadmium sind auch Indium und Bismut laut der GESTIS Datenbank des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen, Gesetzlichen Unfallversicherungen als „Gefährlicher Abfall nach Abfallverzeichnis- Verordnung (AVV)“ klassifiziert (http://gestis.itrust.de) und erzeugen somit Entsorgungskosten. Wie dem Fachmann bekannt ist, zeigen Schmelzen der genannten Metalllegierungen maximale Viskositäten von wenigen mPa s, was beim Ausschmelzen der verlorenen Formen bzw. Formkerne zusammen mit der hohen Dichte das Abrinnen auch aus Hohlräumen mit engen Querschnitten einfach gestaltet. Dennoch ist zu erwarten, dass metallische Rückstände nicht vermieden werden können, welche bei den erforderlichen mehr oder weniger hohen Temperaturen der verschiedenen Formgebungs- Verfahren in der Verarbeitung zu problematischen Metall- und Metalloxiddämpfen führen können (insbesondere bei Schwermetall-haltigen Legierungen) und auch das Endprodukt belasten. https://www.msed.nist.gov/solder/NIST_LeadfireeSolder_v4.pdf Table 1 shows the mechanical properties of such melt alloys and some of their alloy components. The pure metals lead, tin and indium are i as core materials because of their softness i. A. Not suitable, pure indium is far too expensive. Pure bismuth is significantly harder and therefore suitable for mold cores, but, as already mentioned, also relatively expensive; it is also relatively brittle and can break relatively easily. The melting alloys listed show relatively good hardness, but are either toxic (alloy components Pb, Cd) or very expensive (alloy components In). Bismuth-tin alloys seem to be relatively well suited (hardness, tensile strength, toxicity), but are also in the price range of 100 - 200 euros / L. In addition to lead and cadmium, indium and bismuth are also classified as "Hazardous waste according to the Ordinance on Waste Catalogs (AVV)" (http://gestis.itrust.de) according to the GESTIS database of the German Institute for Occupational Safety and Health, and thus generate disposal costs . As is known to the person skilled in the art, melts of the metal alloys mentioned show maximum viscosities of a few mPa s, which, when the lost molds or mold cores are melted out, together with the high density, makes it easy to drain from cavities with narrow cross sections. Nevertheless, it can be expected that metallic residues cannot be avoided, which can lead to problematic metal and metal oxide vapors (especially in the case of alloys containing heavy metals) and also the end product at the required more or less high temperatures of the various shaping processes in processing strain.

Im Vergleich zu den vorgenannten Metallen sind verlorene Formen und Formkerne aus z.B. thermoplastischen Kunststoffen um Größenordnungen kostengünstiger, sodass im Gegensatz zu Metallen eine einmalige Verwendung ökonomisch sein kann. Die Dichte von geeigneten Kunstoffen liegt im Bereich von ca. 0,9 bis 1,2 g/cm3 (siehe Tabelle 2) und somit wesentlich unter der von Metalllegierungen, was das Handling großer Formkerne erleichtert. Compared to the aforementioned metals, lost molds and mold cores made of, for example, thermoplastic materials are orders of magnitude cheaper, so that, in contrast to metals, one-time use can be economical. The density of suitable plastics is in the range of approx. 0.9 to 1.2 g / cm 3 (see table 2) and thus significantly lower than that of metal alloys, which makes handling large mold cores easier.

Tabelle 2: Eigenschaften (Richtwerte) von ausgewählten Kunststoffen Table 2: Properties (guide values) of selected plastics

Quellen: https://www.kern.de/de/richtwerttabelle Sources: https://www.kern.de/de/richtwerttabelle

Zugfestigkeiten von Kunststoffen liegen tendenziell höher als die von Metalllegierungen, das E-Modul zeigt mit um zwei Zehnerpotenzen geringeren Werten eine deutlich bessere Elastizität an, was bei anisotropen Druckverhältnissen während des Abformens eines Formteils in den vorbeschriebenen Verfahren einerseits zu höherer mechanischer Stabilität des verlorenen Formkerns führt (weniger leichtes Abreißen von Strukturen durch Scherkräfte), andererseits aber zu größeren Abweichungen von der Sollgeometrie des Werkstücks führen kann. Im Gegensatz zu metallischen verlorenen Formkernen ist das bloße Aufschmelzen und Abrinnen zur Entfernung desselben aus dem Werkstück nicht möglich, da die naturgemäß hohen Viskositäten von Kunststoffschmelzen (hohe Molekulargewichte) mit ca. 100 bis einigen 1000 Pa· s um 5 - 6 Zehnerpotenzen über denen von vorbeschriebenen Metallen liegen (Kunststoff-Taschenbuch; Oberbach, Saechtling, 28. Auflage, Hanser München 2001, ISBN 978-3-446-21605-1). Um daher Formkerne aus Kunststoff restlos entfernen zu können müssen diese a.) entweder in einem Lösungsmittel auflösbar sein oder b.) bei hohen Temperaturen vollständig in gasförmige Bestandteile zersetzt (Schutzgas, z.B. beim Sintern von Kohlenstoff-haltigen Keramiken oder Carbiden notwendig; gelingt oft nicht, da Verkohlung stattfindet) oder verbrannt (Luft) werden. Damit das Auflösen von wasserlöslichen Kunststoffen oder anderen Kunststoffen in organischen Lösungsmitteln wirtschaftlich sein kann, muss dieses rasch genug vonstattengehen und die Entsorgungskosten oder Wiederaufbereitungskosten der entstandenen Lösung müssen sich in akzeptablen Grenzen halten. Da auch die Lösungen von Kunststoff-Polymeren hohe Viskositäten besitzen, ist der Auflösevorgang erwartungsgemäß relativ langsam, insbesondere dann, wenn dieser nicht mehr durch mechanisch erzeugte turbulente Strömung oder thermisch erzeugte turbulente Konvektion beschleunigt werden kann. Dies gilt auch wenn das Material beim Auflösen und Auslösen aus dem Hohlraum mehrere Richtungswechsel vollziehen muss. Bei Hohlraum- oder Hinterschneidungs- Strukturen des herzustellenden Werkzeuges, welche z.B. tief innenliegend sind, also eine große Distanz zur Oberfläche oder sehr geringe Querschnitte haben, wird der Auflösevorgang immer mehr diffusionskontrolliert und daher immer langsamer. Tensile strengths of plastics tend to be higher than those of metal alloys, the modulus of elasticity shows a much better elasticity with values lower by two powers of ten, which, on the one hand, leads to higher mechanical stability of the lost mold core when anisotropic pressure conditions are used when molding a molded part in the processes described above (less easy tearing of structures due to shear forces), but on the other hand it can lead to larger deviations from the target geometry of the workpiece. In contrast to metallic lost mold cores, it is not possible to simply melt and drain them to remove them from the workpiece, since the naturally high viscosities of plastic melts (high molecular weights) with approx. 100 to a few 1000 Pa · s are 5-6 powers of ten above those of metals described above (plastic paperback; Oberbach, Saechtling, 28th edition, Hanser Munich 2001, ISBN 978-3-446-21605-1). In order to be able to remove plastic cores completely, they must either a.) Be soluble in a solvent or b.) Completely decompose into gaseous components at high temperatures (protective gas, e.g. necessary when sintering carbon-containing ceramics or carbides; often does not succeed , because charring takes place) or burned (air). In order for the dissolving of water-soluble plastics or other plastics in organic solvents to be economical, this must take place quickly enough and the disposal costs or reprocessing costs of the resulting solution must be within acceptable limits. As the solutions of plastic polymers also have high viscosities, the dissolving process is, as expected, relatively slow, especially when it can no longer be accelerated by mechanically generated turbulent flow or thermally generated turbulent convection. This also applies if the material has to make several changes of direction when it is released and released from the cavity. In the case of cavity or undercut structures of the tool to be produced, which are, for example, deeply located, that is, one have a large distance to the surface or very small cross sections, the dissolution process is more and more diffusion controlled and therefore slower and slower.

Das thermische Zersetzen oder Verbrennen von Kunststoff-Formkernen gelingt nur dann, wenn das Werkstück die dafür notwendige Temperatur, Dauer und Atmosphäre (oxidativ, inert, reduktiv) verträgt. Beim Zersetzungsvorgang selbst entstehen naturgemäß große Mengen an heißen Gasen, welche aus den Hohlräumen oder Hinterschneidungen des Werkstücks frei entweichen können müssen, da ansonsten der entstehende Druck zur Beschädigung oder Zerstörung des Werkstücks führen kann. Durch die hohe Viskosität der vor der thermischen Zersetzung entstehenden Polymerschmelze kann es in engen und/oder verwinkelten oder komplexen, miteinander kommunizierenden Hohlraum- oder Hinterschneidungs-Strukturen des herzustellenden Werkzeuges dann zu Problemen kommen, wenn der Austritt der Gase durch blockierende, noch schmelzflüssige Bereiche erschwert oder verhindert wird. The thermal decomposition or burning of plastic mold cores is only successful if the workpiece can withstand the necessary temperature, duration and atmosphere (oxidative, inert, reductive). During the decomposition process itself, large quantities of hot gases are naturally generated, which must be able to escape freely from the cavities or undercuts of the workpiece, since otherwise the pressure generated can damage or destroy the workpiece. Due to the high viscosity of the polymer melt that arises before thermal decomposition, problems can arise in narrow and / or angled or complex, communicating cavity or undercut structures of the tool to be produced if the escape of the gases is made difficult by blocking, still molten areas or is prevented.

Prinzipiell besteht bei der thermischen Entfernung der verlorenen Kunststoff-Formkerne die Notwendigkeit der Nachbehandlung der entstehenden Zersetzungsgase, welche meist giftige Komponenten enthalten (z.B. NOx bei Polyurethanen, polyzyklische Aromaten, Monomere, etc.). In principle, the thermal removal of the lost plastic mold cores requires the post-treatment of the resulting decomposition gases, which usually contain toxic components (e.g. NOx in polyurethanes, polycyclic aromatics, monomers, etc.).

Formkerne aus wasserlöslichen Wachsen (z.B. auf Polyethylenglykol basierend) oder wasserunlöslichen Wachsen (z.B. Paraffine) sind aufgrund ihrer Weichheit nur sehr beschränkt bei niedrigen Drücken anwendbar, z.B. im Feinguss. Molded cores made of water-soluble waxes (e.g. based on polyethylene glycol) or water-insoluble waxes (e.g. paraffins) can only be used to a very limited extent at low pressures, e.g. in investment casting.

Es stellt sich also die Aufgabe eine Zusammensetzung bereitzustellen, die die vorbeschriebenen Nachteile überwindet und in verschiedenen Verfahren als verlorene Form eingesetzt werden kann. Das bedeutet, dass aus der Zusammensetzung eine Form hergestellt werden kann, die sowohl gute mechanische Stabilität mit gleichzeitig bester Entfernbarkeit aufweist. It is therefore the task of providing a composition which overcomes the disadvantages described above and can be used as a lost form in various processes. This means that a shape can be produced from the composition that has both good mechanical stability and at the same time best removability.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Formzusammensetzung umfassend The object is achieved by a mold composition comprising

- zumindest eine Zuckerkomponente in einem Gewichtsanteil von mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 80 %, bezogen auf das Gewicht der Formzusammensetzung und - At least one sugar component in a weight fraction of at least 20%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 80%, based on the weight of the molding composition and

- zumindest einen Zuschlagstoff. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Form für ein Formverfahren, wobei die Form ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung ist. Das bedeutet, dass eine erfindungsgemäße Formzusammensetzung als solches (ohne weitere Zusätze) zur Herstellung einer Form eingesetzt werden kann. - at least one aggregate. The object is also achieved by a mold for a molding process, the mold being a compact three-dimensional structure made up of the mold composition according to the invention. This means that a mold composition according to the invention can be used as such (without further additives) to produce a mold.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Formen eines Werkstücks, umfassend die Schritte In a further aspect, the invention relates to a method for shaping a workpiece, comprising the steps

- Bereitstellen zumindest einer Form, Providing at least one form,

- Kontaktieren der Form mit einem zu formenden Werkstoff, Contacting the mold with a material to be molded,

- Härten des zu formenden Werkstoffs, um das Werkstück zu erlangen, - hardening of the material to be shaped in order to obtain the workpiece,

- Entfernen der Form vom Werkstück, - removing the shape from the workpiece,

dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Form eine erfindungsgemäße Form ist, also ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus einer erfindungsgemäßen Formzusammensetzung ist. characterized in that the at least one shape is a shape according to the invention, ie is a compact three-dimensional structure made up of a shape composition according to the invention.

Die erfindungsgemäße Formzusammensetzung umfasst als wesentlichen Bestandteil, bevorzugt mengenmäßig als Hauptbestandteil, eine Zuckerkomponente. The molding composition according to the invention comprises a sugar component as an essential component, preferably in terms of quantity as the main component.

Unter der Zuckerkomponente wird ein Mono-, Di- oder Oligosaccharid (Zucker/Saccharide) bzw. ein von einem solchen Saccharid abgeleiteter Zuckeralkohol, ein Hydrat eines Zuckers oder eines Zuckeralkohols oder ein Gemisch davon verstanden. Zucker und Zuckeralkohole sind lange bekannte, äußerst preisgünstige, ungiftige und gut verfügbare Substanzen, welche breite Anwendung im Bereich der Lebensmittelerzeugung als Süßstoffe oder in der Produktion pharmazeutischer Präparate als z.B. tablettierbare Matrizen oder als andere Hilfsstoffe finden („Pharmazeutische Hilfsstoffe“; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmazeutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8). The sugar component is understood to mean a mono-, di- or oligosaccharide (sugar / saccharides) or a sugar alcohol derived from such a saccharide, a hydrate of a sugar or a sugar alcohol or a mixture thereof. Sugar and sugar alcohols have long been known, extremely inexpensive, non-toxic and readily available substances, which are widely used in the field of food production as sweeteners or in the production of pharmaceutical preparations as e.g. find tablettable matrices or other excipients ("Pharmaceutical excipients"; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmaceutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8).

Es wurde nun gefunden, dass eine Zusammensetzung umfassend eine Zuckerkomponente als kompaktes dreidimensionales Gefüge bereitgestellt werden kann und als Solches als Form für verschiedene Formverfahren, beispielsweise im erfindungsgemäßen Verfahren zum Formen eines Werkstücks, geeignet ist. Formen aus der erfindungsgemäß Formzusammensetzung haben sich auf Grund der glasartigen Oberfläche, niedrigen Porosität, hohe Festigkeit, geringe Dichte und guten Bildbarkeit als geeignet für die Übertragung einer dreidimensionalen Kontur beim Kontaktieren der Form mit einem zu formenden Werkstoff erwiesen, beispielsweise in der Herstellung von keramischen Werkstücken. Die Formen können insbesondere für die Abbildung von innenliegenden Bereichen, wie Hinterschneidungen und Hohlräumen genutzt werden, da sie durch die Zuckerkomponente leicht ausgeschmolzen, ausgebrannt oder mit hydrophilen Lösungsmitteln wie Wasser lösbar sind. Bevorzugt wird die Form also als verlorene Form eingesetzt. Die Zuckerkomponenten sind außerdem sehr kostengünstig, gut verfügbar, ungiftig und leicht entsorgbar (Gewerbemüll, Kläranlage). It has now been found that a composition comprising a sugar component can be provided as a compact three-dimensional structure and as such is suitable as a mold for various molding processes, for example in the process according to the invention for molding a workpiece. Due to the glass-like surface, low porosity, high strength, low density and good formability, molds made from the mold composition according to the invention have proven to be suitable for transferring a three-dimensional contour when the mold comes into contact with a material to be molded, for example in the production of ceramic workpieces . The shapes can be used in particular for imaging internal areas such as undercuts and cavities because they are easily melted out by the sugar component, burned out or soluble with hydrophilic solvents such as water. The shape is therefore preferably used as a lost shape. The sugar components are also very inexpensive, readily available, non-toxic and easy to dispose of (commercial waste, sewage treatment plant).

Das Gefüge der Form wird erreicht, wenn die Formzusammensetzung als eine (erkaltete) Schmelze oder ein Komprimat bereitgestellt wird. Die Formzusammensetzung kann in Form gebracht werden, in dem die Zuckerkomponente geschmolzen wird, mit dem Zuschlagstoff gemischt wird (oder anders herum) und die Formzusammensetzung gegossen werden, z.B. durch Guss in entsprechende Silikonformen, um nach Auskühlen mechanisch stabile Formen zu erhalten. Weitere Verfahren die denkbar sind beinhalten den Spritzguss, den 3D-Druck oder auch das direkte Pressen ohne vorheriges Aufschmelzen. Diese Verfahren sind in der Lebensmittelerzeugung (z.B. Hartkaramellen) oder der pharmazeutischen Industrie bekannt. The structure of the mold is achieved if the mold composition is provided as a (cooled) melt or a compressed material. The mold composition can be shaped by melting the sugar component, mixing with the additive (or vice versa) and pouring the mold composition, e.g. by casting in appropriate silicone molds to obtain mechanically stable molds after cooling. Other methods that are conceivable include injection molding, 3D printing or direct pressing without melting. These processes are known in food production (e.g. hard caramels) or in the pharmaceutical industry.

Die erfmdungsgemäße Formzusammensetzung und die erfindungsgemäß Form umfassen weiters zumindest einen Zuschlagstoff. The mold composition according to the invention and the mold according to the invention further comprise at least one additive.

Der Zuschlagstoff hat den überraschenden Effekt, dass die Form aus der Formzusammensetzung eine noch höhere mechanische Festigkeit aufweist. Insbesondere die Bruchbildung und Bruchfortsetzung in einem Gefüge aus der Zuckerkomponente konnte durch die Zugabe einer verhältnismäßig geringen Menge eines Zuschlagstoffes reduziert werden, ohne dass Bildbarkeit oder andere vorteilhafte Eigenschaften gegenüber einer Form nur aus einer Zuckerkomponente verschlechtert wurden. The additive has the surprising effect that the mold from the mold composition has an even higher mechanical strength. In particular, the fracture formation and fracture continuation in a structure made from the sugar component could be reduced by adding a relatively small amount of an additive without impairing the formability or other advantageous properties compared to a shape consisting only of a sugar component.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Der Begriff Zuckerkomponente ist erfindungsgemäß so zu verstehen, dass er ein Mono-, Di- oder Oligosaccharid (synonym auch Zucker oder Saccharid), ein von einem solchen Saccharid abgeleiteter Zuckeralkohol, ein Hydrat eines solchen Saccharids oder eines Zuckeralkohols oder ein Gemisch davon beschreibt. Diese Verbindungen können als Subgruppe der Kohlenhydrate zusammengefasst werden, die in ihrer generischen Bezeichnung sowohl Saccharide als auch die durch Reduktion der Carbonylgruppe abgeleiteten Zuckeralkohole (Alditole) einschließen (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nie, J. Jirat, B. Kosata; Updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. „carbohydrates“; doi: 10.1351/goldbook.C00820). Mit der Vorsilbe oligo werden Verbindungen bezeichnet, die zwischen Dimeren und höheren Polymeren liegen. Typischerweise haben oligomere Strukturen mit 3 bis 10 Wiederholungseinheiten (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nie, J. Jirat, B. Kosata; Updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8.,„oligo“ doi: 10.1351/goldbook.O04282) und auch hier soll der Begriff Oligosaccharid Kohlenhydrate aus 3 bis 10 Saccharideinheiten umfassen. Die Zuckerkomponente kann also 1-10 Saccharideinheiten haben. According to the invention, the term sugar component is to be understood as meaning a mono-, di- or oligosaccharide (synonymously also sugar or saccharide), a sugar alcohol derived from such a saccharide, a hydrate of such a saccharide or a sugar alcohol or a mixture thereof. These compounds can be summarized as a subgroup of carbohydrates, the generic name of which includes both saccharides and the sugar alcohols (alditols) derived from reduction of the carbonyl group (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (The "Gold Book"). Compiled by AD McNaught and A. Wilkinson, Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997), XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nie, J. Jirat, B. Kosata ; Updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8. "Carbohydrates"; doi: 10.1351 / goldbook.C00820). The prefix oligo denotes compounds that lie between dimers and higher polymers. Typically, oligomeric structures have 3 to 10 repeat units (IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (The "Gold Book"). Compiled by AD McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: http://goldbook.iupac.org (2006-) created by M. Nie, J. Jirat, B. Kosata; updates compiled by A. Jenkins. ISBN 0-9678550-9-8., "oligo" doi: 10.1351 / goldbook.O04282) and also here the term oligosaccharide is intended to include carbohydrates from 3 to 10 saccharide units. The sugar component can therefore have 1-10 saccharide units.

Die Zucker bzw. Zuckeralkohole lassen sich als Verbindung der allgemeinen Formel I The sugars or sugar alcohols can be used as a compound of the general formula I.

C(n*a) H(n*a*2) +2b-2c 0(n*a)-c (I), worin C (n * a) H (n * a * 2) + 2b-2c 0 (n * a) -c (I), wherein

n gleich 1 bis 10, bevorzugt 1 oder 2 ist, n is 1 to 10, preferably 1 or 2,

a gleich 4, 5 oder 6 ist, a is 4, 5 or 6,

b gleich 0 oder 1 ist, und b is 0 or 1, and

c gleich n-1 oder n ist, c is n-1 or n,

beschreiben. describe.

In Monosacchariden oder von Monosacchariden abgeleiteten Zuckeralkohol ist n gleich 1, während in Disacchariden oder von Disacchariden abgeleiteten Zuckeralkoholen n gleich 2 ist. In Oligosaccharide je nach Zahl der Wiederholungseinheiten n gleich 3-10. In monosaccharides or sugar alcohol derived from monosaccharides, n is 1, while in disaccharides or sugar alcohols derived from disaccharides n is 2. In oligosaccharides, depending on the number of repeat units, n is 3-10.

Für die jeweiligen Wiederholungseinheiten sind als Varianten vier C-Atomen (Tetrose), mit fünf C-Atomen (Pentose) und mit sechs C-Atomen (Hexose) eingeschlossen, daher kann a gleich 4, 5 oder 6 sein, bevorzugt 4 oder 6, noch mehr bevorzugt 6. Während der Begriff Zuckerkomponente auch hinsichtlich der C-Atomzahl der einzelnen Wiederholungseinheiten gemischte Di- und Oligosaccharide einschließt, ist Formel I nur auf die Zuckerkomponenten anzuwenden, in denen die Wiederholungseinheiten die gleiche Zahl C-Atome aufweisen. Variants include four carbon atoms (tetrose), five carbon atoms (pentose) and six carbon atoms (hexose), so a can be 4, 5 or 6, preferably 4 or 6, even more preferred 6. While the term sugar component also includes mixed di- and oligosaccharides with regard to the number of carbon atoms of the individual repeating units, formula I is only to be applied to the sugar components in which the repeating units have the same number of carbon atoms.

In Di- und Oligossachariden ist/sind durch die Kondensation formal ein oder mehrere Wassermolekül(e) abgespaltet. Für jede Kondensation sind zwei H und ein O weniger in der Summenformel, was in Formel I reflektiert wird, weil in Di- und Oligossachariden n größer 1 ist und sich damit durch c gleich n-1 ein Wert für c größer gleich 1 ergibt. Es folgt der formale Abzug eines FFO-Moleküls pro Kondensation in Formel I. Cy clodextrine sind eine Gruppe der Oligosaccharide mit 6-8 Glucoseeinheiten, die a-1,4- glycosidisch verknüpft sind und einen Ring bilden. Durch die Ringbildung wird ein weiteres Wassermolekül abgespalten. Bei zyklischen Oligosacchariden ist daher c gleich n. a- Cyclodextrin mit 6 Glucoseeinheiten hat die Summenformel C36H60O30, entspricht also Formel I mit n gleich 6, a gleich 6, b gleich 0 und c gleich n gleich 6. In di- and oligosaccharides, one or more water molecules are formally split off by the condensation. For each condensation there are two H and one O less in the sum formula, which is reflected in formula I, because in di- and oligosaccharides n is greater than 1 and thus a value for c greater than or equal to 1 results from c equal to n-1. The formal deduction of an FFO molecule per condensation follows in formula I. Cyclodextrins are a group of oligosaccharides with 6-8 glucose units that are linked a-1,4-glycosidically and form a ring. Another water molecule is split off by the ring formation. In the case of cyclic oligosaccharides, c is therefore n. A - Cyclodextrin with 6 glucose units has the empirical formula C36H60O30, i.e. corresponds to formula I with n = 6, a = 6, b = 0 and c = n = 6.

Zuckeralkohole sind von dem jeweiligen Zucker durch Reduktion abgeleitet, was sich formal durch zwei zusätzliche Wasserstoffatome in der Summenformel ausdrückt. Für Zuckeralkohole ist in der Formel I daher b gleich 1, während bei den Zuckern, also Ketosen oder Aldosen, b gleich 0 ist. Sugar alcohols are derived from the respective sugar by reduction, which is formally expressed by two additional hydrogen atoms in the empirical formula. For sugar alcohols in formula I, b is therefore 1, while for sugars, i.e. ketoses or aldoses, b is 0.

Außerdem kann eine Zuckerkomponente ein Hydrat eines Saccharids oder eines Zuckeralkohols bzw. einer Verbindung der allgemeinen Formel I sein. Zucker wie beispielsweise Glucose treten als wasserfreie Formen (Anhydrate) oder als Hydrate auf. Der Begriff“Hydrat” kann dabei sowohl eine Variante bezeichnen, die Kristall wasser enthält, als auch ein organisches Hydrat, bei dem Wasser durch eine Additionsreaktion gebunden ist, wie dies beispielsweise bei Aldosen Vorkommen kann. Bevorzugt sind die wasserfreien Formen der Zuckerkomponenten oder Verbindungen der Formel F In addition, a sugar component can be a hydrate of a saccharide or a sugar alcohol or a compound of the general formula I. Sugars such as glucose occur as anhydrous forms (anhydrates) or as hydrates. The term “hydrate” can mean both a variant that contains crystal water and an organic hydrate in which water is bound by an addition reaction, as can occur, for example, with aldoses. The anhydrous forms of the sugar components or compounds of the formula F are preferred

Ebenfalls kann die zumindest eine Zuckerkomponente ein Gemisch aus zumindest zwei Sacchariden oder Zuckeralkoholen sein bzw. Verbindungen der allgemeinen Formel I oder ihren Hydraten. Likewise, the at least one sugar component can be a mixture of at least two saccharides or sugar alcohols or compounds of general formula I or their hydrates.

Isomalt ist eine hydrierte Isomaltulose (Palatinose®), die aus etwa gleichen Teilen 6-O-a-D- Glucopyranosyl-D-glucit (GPS, Isomaltit) und 1-O-a-d-Glucopyranosyl-D-mannitol (GPM) besteht. Es handelt sich hier also um ein bevorzugtes Gemisch aus zwei Zuckeralkoholen, die jeweils von einem Disaccharid abgeleitet sind. Isomalt is a hydrogenated isomaltulose (Palatinose ® ), which consists of approximately equal parts of 6-OaD-glucopyranosyl-D-glucite (GPS, isomaltitol) and 1-Oad-glucopyranosyl-D-mannitol (GPM). This is a preferred mixture of two sugar alcohols, each derived from a disaccharide.

Gemische sind insbesondere dann bevorzugt, wenn das Gemisch im Vergleich zu den einzelnen Zuckerkomponenten einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist, d.h. sogenannte eutektische Gemische. Mixtures are particularly preferred when the mixture has a low melting point compared to the individual sugar components, i.e. so-called eutectic mixtures.

Ein Mono-, Di-, Oligosaccharid (Saccharid), oder ein von einem solchen Saccharid abgeleiteter Zuckeralkohol bzw. eine Verbindung der allgemeinen Formel I kann typischerweise auf Grund der asymmetrisch-substituierten Kohlenstoffatome in verschiedenen Stereoisomeren (Enantiomeren) vorliegen. Von der allgemeinen Bezeichnung bzw. Formel sind alle denkbaren Enantiomere umfasst, aber die natürlich vorkommenden Enantiomere sind jeweils bevorzugt. A mono-, di-, oligosaccharide (saccharide), or a sugar alcohol derived from such a saccharide or a compound of the general formula I can typically be present in various stereoisomers (enantiomers) due to the asymmetrically substituted carbon atoms. From the general designation or all possible enantiomers are included, but the naturally occurring enantiomers are preferred in each case.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Zuckerkomponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Saccharose, D-Fructose, D-Glucose, D-Trehalose, Cyclodextrine, Erythritol, Isomalt, Lactitol, Maltitol, Mannitol, Xylitol und Gemische aus diesen. In a preferred embodiment, the at least one sugar component is selected from the group consisting of sucrose, D-fructose, D-glucose, D-trehalose, cyclodextrins, erythritol, isomalt, lactitol, maltitol, mannitol, xylitol and mixtures of these.

Die zumindest eine Zuckerkomponente hat typischerweise einen Zersetzungstemperaturbereich und/oder einen Schmelzpunkt. Der Begriff Zersetzungstemperaturbereich beschreibt einen Temperaturbereich, bei dem die Zuckerkomponente unter chemischer Zersetzung, wie beispielsweise (starkem) Karamellisieren erweicht. Beim Karamellisieren treten verschiedene Reaktionen auch zwischen den einzelnen Molekülen der Zuckerkomponente auf, wie auch Kondensationen und Polymerisation und Abspaltung kleinerer Moleküle, so dass die ursprüngliche Zuckerkomponente zersetzt wird. Das Endprodukt der thermischen Zersetzung einer Zuckerkomponente ist unter oxidativen Bedingungen CO2 und Wasser, unter reduktiven Bedingungen Kohlenstoff. Praktisch wird oft nicht zwischen Zersetzungstemperaturbereich und Schmelzpunkt unterscheiden und beide Wert in der Literatur oft mit mp, für Englisch melting point, angegeben. Hierin soll als Schmelzpunkt der Temperaturbereich definiert sein, bei dem die Zuckerkomponente ohne Zersetzung vom festen in den flüssigen bzw. gelförmigen Aggregatszustand übergeht. Der Schmelzpunkt, wie hierin benutzt, schließt sowohl den Übergang von einem kristallinen festen Zustand zu einer Flüssigkeit als auch den Übergang von einem glasförmigen festen Zustand zu einer Flüssigkeit (auch als Glasübergangstemperatur bekannt) ein. Am Schmelzpunkt tritt also eine Veränderung der Viskosität der Zuckerkomponente auf. Typischerweise sinkt die Viskosität um zumindest eine Zehnerpotenz, wenn die Zuckerkomponente von einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts erwärmt wird. The at least one sugar component typically has a decomposition temperature range and / or a melting point. The term decomposition temperature range describes a temperature range at which the sugar component softens under chemical decomposition, such as (strong) caramelization. When caramelizing, various reactions also occur between the individual molecules of the sugar component, such as condensation and polymerization and elimination of smaller molecules, so that the original sugar component is decomposed. The end product of the thermal decomposition of a sugar component is CO2 and water under oxidative conditions and carbon under reductive conditions. In practice, there is often no distinction between the decomposition temperature range and the melting point and both values are often given in the literature as mp, for English melting point. The melting point is to be defined here as the temperature range at which the sugar component changes from the solid to the liquid or gel state of aggregate without decomposition. The melting point, as used herein, includes both the transition from a crystalline solid state to a liquid and the transition from a glassy solid state to a liquid (also known as a glass transition temperature). A change in the viscosity of the sugar component therefore occurs at the melting point. Typically, the viscosity drops by at least a power of ten when the sugar component is heated from a temperature below the melting point to a temperature above the melting point.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zumindest eine Zuckerkomponente einen Schmelzpunkt und einen Zersetzungstemperaturbereich auf, wobei der Schmelzpunkt unterhalb des Zersetzungstemperaturbereichs liegt. In a preferred embodiment, the at least one sugar component has a melting point and a decomposition temperature range, the melting point being below the decomposition temperature range.

Viele Zucker in ihrer wasserfreien Form zersetzen sich bereits unterhalb ihres Schmelzpunktes stark und karamellisieren dabei. Saccharose hat einen echten Schmelzpunkt von 185-186 °C, wobei die Zersetzung ab ca. 160 °C eintritt. Auch D-Fructose (mp 106 °C) oder D-Glucose (mp 146 °C) können nicht durch Schmelzen verarbeitet werden und sind daher als Zuckerkomponente nicht bevorzugt. Durch eutektische Mischungen miteinander können die Schmelzpunkte soweit gesenkt werden, dass dieses Problem gelöst werden kann, z.B. Saccharose (30%w) - Glucose (mp 137 °C), Saccharose (30%w) - Fructose (mp 97 °C), Glucose (27%w) - Fructose (mp 93.2 °C) (siehe J. Appl. Chem., 1967, Vol. 17, 125). Many sugars in their anhydrous form decompose strongly below their melting point and caramelize. Sucrose has a real melting point of 185-186 ° C, with decomposition starting at around 160 ° C. D-fructose (mp 106 ° C) or D-glucose (mp 146 ° C) cannot be processed by melting and are therefore considered Sugar component not preferred. The melting points can be reduced by eutectic mixtures with one another to the extent that this problem can be solved, for example sucrose (30% w) - glucose (mp 137 ° C.), sucrose (30% w) - fructose (mp 97 ° C.), glucose (27% w) - Fructose (mp 93.2 ° C) (see J. Appl. Chem., 1967, Vol. 17, 125).

D-Trehalose (mp 214 - 216 °C) kann z.B. geschmolzen werden, ohne zu karamellisieren und zersetzt sich erst bei 284 °C; auch die meisten wasserfreien Zuckeralkohole wie z.B. Erythritol (mp 122 °C), Isomalt (mp 145-150 °C), Lactitol (mp 144-146 °C), Maltitol (mp 148-151 °C), Mannitol (mp 165-168 °C, Td 300 °C) oder Xylitol (mp 93-94,5 °C) zeigen weit über ihren Schmelzpunkt hinaus keine thermische Zersetzung und können daher erfmdungsgemäß verarbeitet werden („Pharmazeutische Hilfsstoffe“; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmazeutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8). D-trehalose (mp 214-216 ° C) can e.g. melted without caramelizing and only decomposes at 284 ° C; most water-free sugar alcohols such as Erythritol (mp 122 ° C), isomalt (mp 145-150 ° C), lactitol (mp 144-146 ° C), maltitol (mp 148-151 ° C), mannitol (mp 165-168 ° C, Td 300 ° C) or xylitol (mp 93-94.5 ° C) show no thermal decomposition well beyond their melting point and can therefore be processed in accordance with the invention (“Pharmaceutical auxiliaries”; Schmidt, Lang, 2013, Govi-Verlag Pharmaceutischer Verlag GmbH, Eschborn, ISBN 978-3-7741-1298-8).

Zu den besonders bevorzugten Zuckerkomponenten gehören daher D-Trehalose, Isomalt, Erythritol, Lactitol, Mannitol und eutektische Gemische aus Saccharose und D-Glucose. The particularly preferred sugar components therefore include D-trehalose, isomalt, erythritol, lactitol, mannitol and eutectic mixtures of sucrose and D-glucose.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Formzusammensetzung nicht hygroskopisch oder ist erst ab einer relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft von 80 % hygroskopisch. In a preferred embodiment, the molding composition is not hygroscopic or is hygroscopic only from a relative humidity of the ambient air of 80%.

Die hygroskopischen Eigenschaften der Formzusammensetzung, also ihre Eigenschaft Wasser aus der Umgebung aufzunehmen, wird hauptsächlich durch die Zuckerkomponente bestimmt, kann aber ggf. durch einen Zuschlagstoff beeinflusst werden. Manche Zucker oder Zuckeralkohole sind stark hygroskopisch, d.h. sie nehmen bereits bei einer geringen relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft (rF). Diese Eigenschaft ist meist in der Literatur beschrieben bzw. kann der Fachmann diese mit gängigen Methoden bestimmen. The hygroscopic properties of the mold composition, i.e. its property of absorbing water from the environment, is mainly determined by the sugar component, but can possibly be influenced by an additive. Some sugars or sugar alcohols are highly hygroscopic, i.e. they already take off at a low relative humidity of the ambient air (RH). This property is mostly described in the literature or the person skilled in the art can determine it using common methods.

Für die erfmdungsgemäße Anwendung sind hygroskopische Zuckerkomponente oft weniger geeignet, da mit unkontrollierter Aufnahme von Wasser die Glasübergangstemperatur sinkt (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Gordon-Taylor-Gleichung; „Critical water activity of disaccharide/maltodextrin blends“; Sillick, Gregson, Carbohydrate Polymers 79 (2010) 1028- 1033) und bei Unterschreitung unter Raumtemperatur der Zucker oder der Zuckeralkohol von einem Glas in einen plastisch verformbaren und gummiartigen Zustand übergeht. Dadurch sind die Eigenschaften eines kompakten dreidimensionalen Gefüges aus einer Formzusammensetzung enthaltend solche Zuckerkomponenten für manche Anwendungen weniger gut geeignet. Wenn die Form eine verhältnismäßig große Oberfläche hat, relativ kurz oder gar nicht feuchter Luft exponiert ist und/oder die Anwendung eine Toleranz erlaubt, können gegebenenfalls auch Formzusammensetzung mit hygroskopischen Eigenschaften geeignet sein. Hygroscopic sugar components are often less suitable for the application according to the invention, since the glass transition temperature drops with uncontrolled absorption of water (see https://de.wikipedia.org/wiki/Gordon-Taylor- equation; "Critical water activity of disaccharide / maltodextrin blends"; Sillick, Gregson, Carbohydrate Polymers 79 (2010) 1028-1033) and if the temperature falls below room temperature, the sugar or sugar alcohol changes from a glass to a plastically deformable and rubber-like state. As a result, the properties of a compact three-dimensional structure made from a mold composition containing such sugar components are less suitable for some applications. If the mold has a relatively large surface area, is exposed to moist air for a relatively short time or not at all, and / or if the application permits a tolerance, molding compositions with hygroscopic properties may also be suitable.

Als Beispiele für stark hygroskopische Zucker oder Zuckeralkohole können D-Fructose, D- Sorbitol und D-Lactose und in weniger starkem Ausmaß auch D-Glucose genannt werden. Schwach hygroskopisch und daher bevorzugt sind z.B. die bereits erwähnten Zucker und Zuckeralkohole Saccharose (ab 85% rF), D-Trehalose (ab 92 % rf), Maltitol (ab 80% rf) und Xylitol (ab 80% rF). Die Zuckeralkohole Erythritol, Lactitol, und Mannitol sind nicht hygroskopisch. Gemische (z.B. eutektische Mischungen) von hygroskopischen Zuckern und/oder Zuckeralkoholen mit nicht hygroskopischen Zuckern und/oder Zuckeralkoholen sind nicht per se hygroskopisch und können daher bevorzugt sein. D-fructose, D-sorbitol and D-lactose and to a lesser extent D-glucose can be mentioned as examples of strongly hygroscopic sugars or sugar alcohols. Weakly hygroscopic and therefore preferred are e.g. the sugars and sugar alcohols already mentioned, sucrose (from 85% RH), D-trehalose (from 92% RH), maltitol (from 80% RH) and xylitol (from 80% RH). The sugar alcohols erythritol, lactitol, and mannitol are not hygroscopic. Mixtures (e.g. eutectic mixtures) of hygroscopic sugars and / or sugar alcohols with non-hygroscopic sugars and / or sugar alcohols are not hygroscopic per se and can therefore be preferred.

Tabelle 3: Eigenschaften für verschiedene Zuckerkomponente Table 3: Properties for various sugar components

* Schmelzpunkt oder Zersetzungsbereich. * Melting point or range of decomposition.

1 Molecules 2008, 73(8), 1773-1816. 1 Molecules 2008, 73 (8), 1773-1816.

2 G. Kumaresan, R. Velraj and S. Iniyan, 2011. Thermal Analysis of D-mannitol for Use as Phase Change Material for Latent Heat Storage. Journal of Applied Sciences , 11 : 3044-3048. 3 https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/20064Xabgerufen im Dezember 2018). 2 G. Kumaresan, R. Velraj and S. Iniyan, 2011. Thermal Analysis of D-mannitol for Use as Phase Change Material for Latent Heat Storage. Journal of Applied Sciences, 11: 3044-3048. 3 https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/20064X accessed December 2018).

4Römpp Online 4.0, https://roempp.thieme.de (abgerufen im Dezember 2018). 4 Römpp Online 4.0, https://roempp.thieme.de (accessed December 2018).

5 B. J. Donnelly, J. C. Fruin, and B. L. Scallet. 1973 Reactions of Oligosaccharides. III. Hygroscopic Properties. Cereal Chem 50:512 - 519. 5 BJ Donnelly, JC Fruin, and BL Scallet. 1973 Reactions of Oligosaccharides. III. Hygroscopic Properties. Cereal Chem 50: 512-519.

6 Peter C. Schmidt, Siegfried Lang, Pharmazeutische Hilfsstoffe 2013: Smp 223 °C (reine wasserfreie alpha-Lactose), Smp 252,2 °C (reine wasserfreie beta-Lactose), Smp 232,0 °C 6 Peter C. Schmidt, Siegfried Lang, Pharmaceutical auxiliaries 2013: mp 223 ° C (pure anhydrous alpha-lactose), mp 252.2 ° C (pure anhydrous beta-lactose), mp 232.0 ° C

(typisches Handelsprodukt). In einer weiteren Ausführungsform ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Formzusammensetzung weiters Wasser umfasst, bevorzugt Wasser in einem Gewichtsanteil von höchsten 10 % bezogen auf das Gewicht der Formzusammensetzung. (typical commercial product). In a further embodiment, it is preferred that the molding composition according to the invention further comprises water, preferably water in a weight fraction of at most 10% based on the weight of the molding composition.

Insbesondere bei der Herstellung der Form aus einer erkalteten Schmelze zeigte die Zugabe von geringen Mengen Wasser zur Formzusammensetzung bereits eine deutliche Verbesserung der elastischen Eigenschaften, d.h. gegenüber den Formen aus den korrespondierenden Formzusammensetzung ohne Wasser zeigten die Formen aus wasserhaltiger Formzusammensetzung eine bessere Resistenz gegenüber Schlag oder Bruch nach Anritzen (s. Beispiel 2). In particular when producing the mold from a cooled melt, the addition of small amounts of water to the mold composition already showed a significant improvement in the elastic properties, i.e. compared to the molds from the corresponding mold composition without water, the molds from the water-containing mold composition showed better resistance to impact or breakage after scoring (see Example 2).

Ein weiterer Bestandteil der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung ist der Zuschlagstoff. Bevorzugt ist der Zuschlagstoff in einem Gewichtsanteil von höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 %, bezogen auf das Gewicht der Formzusammensetzung umfasst. Another component of the molding composition according to the invention is the additive. The additive is preferably present in a weight fraction of at most 20%, preferably at most 10%, based on the weight of the molding composition.

Für die erfindungsgemäße Formzusammensetzung ergeben sich für die Gewichtsanteile der drei beschriebenen Bestandteile unter anderem folgende Zusammensetzungen: For the molding composition according to the invention, the following compositions, inter alia, result for the weight fractions of the three constituents described:

Zuckerkomponente: circa 70 % bis circa 99 %, bevorzugt circa 85 % bis circa 99%Sugar component: approximately 70% to approximately 99%, preferably approximately 85% to approximately 99%

Zuschlagstoff: circa 1 % bis circa 20 %, bevorzugt circa 1 % bis circa 10%Aggregate: approximately 1% to approximately 20%, preferably approximately 1% to approximately 10%

Wasser: 0 % bis circa 10 %, bevorzugt circa 0% bis circa 5% Water: 0% to approximately 10%, preferably approximately 0% to approximately 5%

Ein Gewichtsanteil beginnend ab einem Wert von 0 % schließt ein, dass diese Komponente in der Zusammensetzung nicht umfasst ist (0 %) oder umfasst ist (> 0 %). Die Gewichtsanteile in % sind jeweils als Gewichtsanteil an der Gesamtmasse der Formzusammensetzung angegeben (m/m). A proportion by weight starting from a value of 0% includes that this component is not included in the composition (0%) or is included (> 0%). The percentages by weight are in each case expressed as a percentage by weight of the total mass of the molding composition (m / m).

Ein Zuschlagstoff kann pulver-, faser- oder andersförmig sein, wobei der Zuschlagstoff bevorzugt bei Raumtemperatur fest und stückig vorliegt, also beispielsweise als Faser oder Pulver, bereitgestellt werden kann. Bevorzugt wird der Zuschlagstoff mit einer Faserlänge oder Korngröße < 5 mm, beispielsweise als Faser von 0,2 mm bis 3 mm Länge, eingesetzt. In solchen Größen kann der Zuschlagstoff in der Formzusammensetzung gut, d.h. gleichförmig, verteilt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Zuschlagstoff pulverförmig oder faserförmig. An additive can be in powder, fiber or other form, the additive preferably being solid and in pieces, for example as a fiber or powder, at room temperature. The aggregate is preferably used with a fiber length or grain size <5 mm, for example as a fiber of 0.2 mm to 3 mm in length. In such sizes, the aggregate can form well in the mold composition, i.e. uniform, to be distributed. In a preferred embodiment, the at least one additive is powdery or fibrous.

Der Zuschlagstoff hat bereits in geringen Mengen einen beachtlichen Effekt auf die mechanischen Eigenschaften von Formen aus der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung (siehe Beispiele 1 C und 1 D). Der Zuschlagstoff unterbindet unter anderem die für glasartige Körper typische Anfälligkeit zu brechen bzw. auf schlagartige Beanspruchung zu zerspringen. Der genaue Mechanismus, wie dieser Effekt erreicht wird, bleibt unklar. Da im Gefüge durch die Zuckerkomponente sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche zu erwarten sind, können die mechanischen Eigenschaften allein durch einen Einfluss auf die Verteilung bzw. die Grenzen dieser Bereiche variieren. Even in small quantities, the additive has a considerable effect on the mechanical properties of molds from the mold composition according to the invention (see examples 1 C and 1 D). The aggregate prevents, among other things, the susceptibility to break typical of glass-like bodies or to bursting to sudden stress. The exact mechanism of how this effect is achieved remains unclear. Since both crystalline and amorphous areas are to be expected in the structure due to the sugar component, the mechanical properties can vary solely by influencing the distribution or the limits of these areas.

Die Erfinder haben verschiedene Materialien und Formen für den Zuschlagstoff geprüft und die Vorteile zeigen sich für eine breite Auswahl an Materialien und Formen (Beispiel 1 C - D). The inventors have tested various materials and shapes for the aggregate and the benefits are evident for a wide range of materials and shapes (Example 1 C-D).

Im Allgemeinen wird von den Erfindern erwartet, dass sich insbesondere solche Materialien gut als Zuschlagstoff eigenen, die als Feststoff vorliegen, gute mechanische Eigenschaften aufweisen (hohe Druck- und/oder Zugfestigkeit) und mit der Zuckerkomponente Wechselwirkungen wie elektrostatische Wechselwirkungen (z.B. Ion-Dipol Wechselwirkungen) und/oder Wasserstoffbrückenbindungen, aber auch schwache Wechselwirkungen wie Van-der-Waals-Wechselwirkungen und hydrophobe Wechselwirkungen eingehen. In general, the inventors are expected to find that such materials, which are solid, have good mechanical properties (high compressive and / or tensile strength) and that they interact with the sugar component, such as electrostatic interactions (e.g. ion-dipole interactions) ) and / or hydrogen bonds, but also weak interactions such as Van der Waals interactions and hydrophobic interactions.

Es ist bevorzugt, dass der Zuschlagstoff nicht in der Zuckerkomponente löslich ist bzw. während der Herstellung der Form nicht gelöst wird. Die Formzusammensetzung ist also bevorzugt eine heterogene Mischung, wobei der Zuschlagstoff so gewählt ist, dass er sich in der Zuckerkomponente bzw. der Schmelze der Zuckerkomponente gleichförmig verteilen lässt. It is preferred that the additive is not soluble in the sugar component or is not dissolved during the manufacture of the mold. The mold composition is therefore preferably a heterogeneous mixture, the additive being selected such that it can be uniformly distributed in the sugar component or in the melt of the sugar component.

Geeignet sind dabei als Zuschlagstoff sowohl lipophile Materialien wie Kohle oder Polyethylen als auch hydrophile Materialien wie Cellulose. Als wenig geeignet haben sich hingegen Materialien erwiesen, die sowohl hydrophob als auch lipophob sind, wie perfluorierte Polymere (z.B. Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid). Für solche Materialien sind keine bis kaum Wechselwirkungen mit einer Zuckerkomponente zu erwarten. Als relevantes Kriterium kann beispielsweise der Benetzungswinkel zwischen dem Material des Zuschlagstoffs und der verflüssigten Zuckerkomponente gesehen werden, welcher bevorzugt kleiner 160 °, mehr bevorzugt kleiner 120 ° ist. Both lipophilic materials such as carbon or polyethylene and hydrophilic materials such as cellulose are suitable as additives. In contrast, materials that are both hydrophobic and lipophobic, such as perfluorinated polymers (e.g. polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride), have proven to be less suitable. For such materials, no or hardly any interactions with a sugar component are to be expected. For example, the wetting angle between the material of the additive and the liquefied sugar component can be seen as a relevant criterion, which is preferably less than 160 °, more preferably less than 120 °.

Bevorzugt ist auch, dass der Zuschlagstoff eine gute thermische Stabilität aufweist. In einer Ausführungsform weist der Zuschlagstoff einen Schmelzpunkt oder thermischen Zersetzungspunkt auf, der höher ist, als der der Zuckerkomponente, was bedeutet, dass der Zuschlagstoff auch während des Herstellens einer Form mittels Schmelzen fest ist und sich thermisch nicht zersetzt. It is also preferred that the aggregate has good thermal stability. In one embodiment, the aggregate has a melting point or thermal decomposition point that is higher than that of the sugar component, which means that the Aggregate is solid even during the manufacture of a mold by means of melting and does not decompose thermally.

Geeignete Materialien für den Zuschlagstoff können solche sein, die dem Fachmann beispielsweise als Füllstoff und/oder Verstärkungsstoff im Zusammenhang mit Kunststoffen (z.B. in DIN EN ISO 1043-2:2012-03 Kunststoffe Teil 2: Füllstoffe und Verstärkungsstoffe beschrieben) bzw. als Fasermaterial in Faserverbundstoffen (z.B. in https://de.wikipedia.org/wiki/Faserverbundwerkstoff beschrieben) wie Faser-Kunststoff- Verbund (z.B. in https://de.wikipedia.org/wiki/Faser-Kunststoff-Verbund beschreiben) bekannt sind. Suitable materials for the aggregate can be those which the person skilled in the art, for example, as a filler and / or reinforcing material in connection with plastics (for example described in DIN EN ISO 1043-2: 2012-03 plastics part 2: fillers and reinforcing materials) or as a fiber material in Fiber composites (e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faserverbundwerkstoff) as fiber-plastic composite (e.g. described in https://de.wikipedia.org/wiki/Faser-Kunststoff-Verbund) are known.

Bekannte Füllstoffe und Verstärkungsstoffe sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aramid, Bor, Kohlenstoff (kristallin, teilkristallin oder amorph, z.B. Kohlefaser, Graphit, Ruße, Aktivkohle, Graphen), Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Ton, Glas, Calciumcarbonat, Cellulose, Metalle, Mineral, organische Naturstoffe wie Baumwolle, Sisal, Hanf, Flachs etc., Glimmer, Silikat, synthetische organische Stoffe (z.B. Polyethylen, Polyimide), Duroplaste, Talk, Holz, Kreide, Sand, Kieselgur, Zinkoxid, Titandioxid, Zirkondioxid, Quarz, Stärke. Known fillers and reinforcing materials are selected, for example, from the group consisting of aramid, boron, carbon (crystalline, partially crystalline or amorphous, for example carbon fiber, graphite, carbon black, activated carbon, graphene), aluminum hydroxide, aluminum oxide, clay, glass, calcium carbonate, cellulose, metals, Mineral, organic natural substances such as cotton, sisal, hemp, flax etc., mica, silicate, synthetic organic substances (e.g. polyethylene, polyimide), thermosets, talc, wood, chalk, sand, diatomaceous earth, zinc oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, quartz, starch .

Bekannte faserförmige Zuschlagstoffe sind beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus anorganische Verstärkungsfasern (wie z.B. Basaltfasem, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasem, Quarzfasern, Kieselsäurefasern), metallische Verstärkungsfasern (z.B. Stahl- Fasern), organische Verstärkungsfasern (z.B. Aramidfasern, Kohlenstofffasem, PBO-Fasem, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern Polymethylmethacrylat-Fasern), und Naturfasern (z.B. Flachs-Fasern, Hanf-Fasern, Holzfasern, Sisalfasern, Baumwollfasern sowie Produkte aus diesen Fasern, welche durch chemische und/oder physikalische Behandlung modifiziert worden sind). Known fibrous additives are selected, for example, from the group consisting of inorganic reinforcing fibers (such as basalt fibers, boron fibers, glass fibers, ceramic fibers, quartz fibers, silica fibers), metallic reinforcing fibers (eg steel fibers), organic reinforcing fibers (eg aramid fibers, carbon fibers, PBO fibers, Polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, polymethyl methacrylate fibers), and natural fibers (e.g. flax fibers, hemp fibers, wood fibers, sisal fibers, cotton fibers and products made from these fibers, which have been modified by chemical and / or physical treatment ).

Bevorzugt wird in der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung nur ein Zuschlagstoff eingesetzt, d. h. ein Material in einer Form (z.B. Pulver oder Faser). Es ist allerdings nicht ausgeschlossen, dass die Formzusammensetzung mehrere Zuschlagstoffe umfasst, also beispielsweise Zuschlagstoffe aus verschieden Materialien und/oder in verschiedenen Formen. Preferably, only one additive is used in the molding composition according to the invention, i. H. a material in a form (e.g. powder or fiber). However, it is not excluded that the mold composition comprises several additives, for example additives made of different materials and / or in different forms.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Zuschlagstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulose, Kohle (Carbon), Glas, Aramid, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und Polyethylen, bevorzugt Cellulose und Kohle, noch bevorzugter Glas-, Cellulose- und Kohlefasern. In a preferred embodiment, the at least one additive is selected from the group consisting of cellulose, carbon, glass, aramid, aluminum oxide, Silicon dioxide and polyethylene, preferably cellulose and carbon, more preferably glass, cellulose and carbon fibers.

Die erfmdungsgemäße Form, die sich für die Anwendung in einem Formverfahren eignet, ist ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung. Der Begriff kompaktes dreidimensionales Gefüge soll zum Ausdruck bringen, dass die Form einen formstabilen Körper einer spezifischen Gestalt/Geometrie bildet. Dieser Körper ist bevorzugt gleichförmig, einheitlich aus der Formzusammensetzung gebildet. The mold according to the invention, which is suitable for use in a molding process, is a compact three-dimensional structure made from the mold composition according to the invention. The term compact three-dimensional structure is intended to express that the form forms a dimensionally stable body of a specific shape / geometry. This body is preferably formed uniformly, uniformly from the molding composition.

In der erfindungsgemäßen Form kann durch den heterogenen Charakter der Formzusammensetzung auch makroskopisch oder unter dem Lichtmikroskop erkennbar sein. In einer Ausführungsform handelt es sich um ein heterogenes (zweiphasiges) Gefüge, in dem der Zuschlagstoff als disperse Phase verteilt in der Zuckerkomponente (als kontinuierliche Phase oder Matrix) vorliegt. In the mold according to the invention, the heterogeneous character of the mold composition can also be recognized macroscopically or under the light microscope. In one embodiment, it is a heterogeneous (two-phase) structure in which the additive is present as a disperse phase in the sugar component (as a continuous phase or matrix).

Für die erfmdungsgemäße Form, die ein Gefüge aus der erfindungsgemäß Formzusammensetzung ist, sind Gewichtsanteile zu erwarten, die denen der Formzusammensetzung entsprechen. Dabei können naturgemäß Schwankungen zwischen Zusammensetzung und Form auftreten. Beispielsweise kann der Wasseranteil bei der Herstellung der Form durch Verdunsten von Wasser gegenüber der Formzusammensetzung sinken und somit in der Form niedriger sein. For the mold according to the invention, which is a structure of the mold composition according to the invention, parts by weight are to be expected which correspond to those of the mold composition. Naturally, fluctuations between composition and shape can occur. For example, the proportion of water in the manufacture of the mold can decrease due to the evaporation of water compared to the mold composition and thus be lower in the mold.

Um ein Gefüge zu erhalten, werden die Bestandteile der Formzusammensetzung bereitgestellt, gemischt und in einen dreidimensionalen Körper geformt. Der letzte Schritt dieses Verfahrens zur Herstellung der Form kann zumindest durch zwei verschiedenen Arten erzielt werden. In order to obtain a structure, the components of the molding composition are provided, mixed and molded into a three-dimensional body. The final step in this method of making the mold can be achieved at least in two different ways.

Bevorzugt wird die Formzusammensetzung als Schmelze in eine weitere dreidimensionale Gussform eingebracht, die ein Negativ des dreidimensionalen Körpers darstellt, den die erfmdungsgemäße Form annehmen soll, und abgekühlt. Die Schmelze wird erreicht, in dem die Formzusammensetzung erhitzt wird auf eine Temperatur im Bereich des Schmelzpunkts, bevorzugt über dem Schmelzpunkt, der Zuckerkomponente. Die verflüssigte Formzusammensetzung kann dann durch Guss geformt werden. Zum Formen der Schmelze eignen sich als Gussform beispielsweise Silikonformen, die auf Grund ihrer Elastizität auch von komplexen dreidimensionalen Gefügen wieder entfernt werden können, sobald diese erkaltet und damit fest sind. Das Gefüge ist in diesem Fall eine erkaltete Schmelze. Erkaltete Schmelzen einer Zuckerkomponente werden auch als Zuckerglas bezeichnet. Solche Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Gefügen aus erkalteten Schmelzen sind beispielsweise aus der Lebensmittelherstellung (z.B. bei Hartkaramellen oder Zuckerdekor) bekannt und wie hier gezeigt nicht nur für Zuckerkomponente, sondern auch für Formzusammensetzung anwendbar, die weiters einen Zuschlagstoff enthalten. The mold composition is preferably introduced as a melt into a further three-dimensional casting mold, which is a negative of the three-dimensional body, which the shape according to the invention is to take, and is cooled. The melt is achieved by heating the mold composition to a temperature in the region of the melting point, preferably above the melting point, of the sugar component. The liquefied mold composition can then be molded by casting. Suitable molds for molding the melt are, for example, silicone molds, which due to their elasticity can also be removed from complex three-dimensional structures as soon as they have cooled and are therefore firm. In this case, the structure is a cooled melt. Cooled melts of a sugar component are also called sugar glass. Such methods for producing three-dimensional structures from cooled melts are known for example from food production (for example with hard caramels or sugar decorations) and, as shown here, can be used not only for sugar components but also for mold compositions which also contain an additive.

Weitere Abwandlungen, in denen ein aus einer Schmelze bestehendes Gefüge mittels Spritzguss oder 3 -Druck aus der Formzusammensetzung hergestellt wird, sind für den Fachmann denkbar. Further modifications in which a structure consisting of a melt is produced from the mold composition by means of injection molding or 3 pressure are conceivable for the person skilled in the art.

Alternativ kann die Formzusammensetzung auch mittels Pressen in ein dreidimensionales Gefüge gebracht werden. Aus der pharmazeutischen Industrie ist zum Beispiel bekannt, dass Zuckerkomponenten mittels Druck in kompakte dreidimensionale Gefüge geformt werden können. Das Gefüge ist diesem Fall ein Komprimat. Für den Zusammenhalt im Komprimat bzw. dem Pressling kommen Kohäsions-, Adhäsionskräfte, Feststoffbrücken oder formschlüssige Bindungen in Betracht (Bauer K. H., Frömming K.-H., Führer C. Pharmazeutische Technologie, 5. Auflage, 1997, Gustav Fischer Verlag, Seite 332„Bindung in Tabletten“). Die Herstellung der Form mittels Pressen wird vor allem bei Formen bevorzugt werden, die eine verhältnismäßig einfache dreidimensionale Form aufweisen. Alternatively, the mold composition can also be pressed into a three-dimensional structure. For example, it is known from the pharmaceutical industry that sugar components can be molded into compact three-dimensional structures by means of pressure. In this case, the structure is compressed. For the cohesion in the compressed or the compact, cohesive, adhesive forces, solid bridges or form-fitting bonds come into consideration (Bauer KH, Frömming K.-H., Führer C. Pharmaceutical Technology, 5th edition, 1997, Gustav Fischer Verlag, page 332 "Binding in tablets"). The production of the mold by means of pressing will be preferred especially for molds which have a relatively simple three-dimensional shape.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist für die erfindungsgemäße Form und auch die im Verfahren zum Formen eines Werkstücks, das Gefüge eine Schmelze oder ein Komprimat der Formzusammensetzung ist. In a preferred embodiment, for the mold according to the invention and also for the process for molding a workpiece, the structure is a melt or a compact of the molding composition.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Formen eines Werkstücks, umfassend die SchritteThe method according to the invention for shaping a workpiece, comprising the steps

- Bereitstellen zumindest einer erfindungsgemäßen Form, Providing at least one form according to the invention,

- Kontaktieren der Form mit einem zu formenden Werkstoff, Contacting the mold with a material to be molded,

- Härten des zu formenden Werkstoffs, um das Werkstück zu erlangen, - hardening of the material to be shaped in order to obtain the workpiece,

- Entfernen der Form vom Werkstück. - Remove the shape from the workpiece.

In einer Ausführungsform kann das Verfahren zum Formen eines Werkstücks im RahmenIn one embodiment, the method of forming a workpiece in the frame

1. eines Schmelzkern-Spritzgussverfahrens, 1. a melt core injection molding process,

2. eines Pulverspritzgussverfahrens, 2. a powder injection molding process,

3. eines Pressverfahrens, 3. a pressing process,

4. einer Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs mittels Laminierem oder 4. a production of a fiber-plastic composite material by means of laminators or

5. einer Herstellung einer keramischen Formschale für den Feinguss 5. a production of a ceramic molded shell for the investment casting

eingesetzt werden. Die weiter oben bereits beschriebenen Arten von Formverfahren (1.-5.) sind prinzipiell bekannt. Die erfindungsgemäße Form, die ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus der erfindungsgemäßen Formzusammensetzung ist, kann in diesen Verfahren die bekannten Formen, insbesondere die bekannten verlorenen Formen, ersetzten. Ausführungsformen bezüglich der Werkstücke, der zu formenden Werkstoffen, Härte schritten bzw. möglicher Nachbehandlungen ergeben sich somit teilweise aus dem Stand der Technik. be used. The types of molding processes (1-5) described above are known in principle. The mold according to the invention, which is a compact three-dimensional structure comprising the mold composition according to the invention, can replace the known molds, in particular the known lost molds, in these processes. Embodiments with regard to the workpieces, the materials to be molded, hardness steps or possible post-treatments thus result in part from the prior art.

Der zu formende Werkstoff wird für das Kontaktieren mit der Form bzw. gegebenenfalls mehreren Formen bevorzugt in fließ-, rieselfähigem oder zumindest plastisch verformbaren Zustand bereitgestellt, damit beim Kontaktieren der Form ein Formschluss zwischen Werkstoff und Form erreicht wird und die dreidimensionale Ausgestaltung der Form beim Härten des Werkstoffs übertragen wird. The material to be molded is preferably provided in a flowable, free-flowing or at least plastically deformable state for contacting the mold or, if appropriate, a plurality of molds, so that when the mold contacts, a positive fit between the material and the mold is achieved and the three-dimensional configuration of the mold during hardening of the material is transferred.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Härtungsschritt als der Schritt gesehen, in dem die erfindungsgemäße Form ihre Kontur dauerhaft auf den zu formenden Werkstoff überträgt. In bevorzugten Ausführungsformen, wie beispielsweise beim Pressen und auch beim Pulverspritzguss, können auch zusätzliche Schritte zum weiteren Bearbeiten des initial erhaltenen Werkstücks (Grünling) vorgesehen sein, die ebenfalls als Härtungsschritte bezeichnet werden (können), aber vom erfindungsgemäßen Härtungsschritt zu unterscheiden sind. In the method according to the invention, the hardening step is seen as the step in which the mold according to the invention permanently transfers its contour to the material to be molded. In preferred embodiments, such as in pressing and also in powder injection molding, additional steps for further processing of the initially obtained workpiece (green body) can also be provided, which can (also) be referred to as hardening steps, but are to be distinguished from the hardening step according to the invention.

Das Härten des Werkstoffs kann je nach Art des Formverfahren auf verschiedene Weisen erfolgen. Bevorzugt erfolgt das Härten mechanisch oder mechanisch-thermisch. The material can be hardened in different ways depending on the type of molding process. The hardening is preferably carried out mechanically or mechanically-thermally.

In dieser Ausführungsform erfolgt das Härten bevorzugt durch Ausüben von Druck auf eine Anordnung aus Form(en) und zu formenden Werkstoff, die beim Kontaktieren der Form mit dem Werkstoff entsteht, wie dies beispielsweise im Rahmen eines Pressverfahrens, insbesondere eines isostatischen Pressverfahrens. Beim Härten durch Druck kommen die vorteilhaften mechanischen Eigenschaften der Formzusammensetzung besonders zum Tragen. In this embodiment, the hardening is preferably carried out by exerting pressure on an arrangement of mold (s) and material to be molded, which arises when the mold contacts the material, as is the case, for example, in the course of a pressing process, in particular an isostatic pressing process. When hardening by pressure, the advantageous mechanical properties of the mold composition are particularly effective.

Bei Formverfahren wie Schmelzkern-Spritzgussverfahren, Pulverspritzgussverfahren oder Verfahren zur Herstellung von Faser-Kunststoff- Verbundwerkstoffen mittels Laminieren wird der zu formende Werkstoff (Polymermasse, Feedstock oder schichtweise aufgetragenes Matrixmaterial) oft mit einer erhöhten Temperatur bereitgestellt, damit dieser im plastischen Zustand mit der Form kontaktiert wird. Das Härten erfolgt dann auch durch abkühlen (d.h. mechanisch-thermisch). Beim thermischen Härten wird der Fachmann beachten, dass bevorzugt solche erfindungsgemäßen Formen einzusetzen sind, bei denen die Zuckerkomponente einen Zersetzungstemperaturbereich und/oder einen Schmelzpunkt aufweist, der nicht wesentlich niedriger ist als die während des Kontaktieren mit dem Werkstoff eingesetzten Temperaturen. In molding processes such as melt-core injection molding, powder injection molding or processes for the production of fiber-plastic composites by means of lamination, the material to be molded (polymer mass, feedstock or layered matrix material) is often provided at an elevated temperature so that it contacts the mold in the plastic state becomes. The hardening is then also carried out by cooling (ie mechanical-thermal). In the case of thermal hardening, the person skilled in the art will note that preference is given to using those molds according to the invention in which Sugar component has a decomposition temperature range and / or a melting point that is not significantly lower than the temperatures used during contact with the material.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Gefüge der Form beim Entfernen der Form zerstört. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the structure of the mold is destroyed when the mold is removed.

In dieser Ausführungsform handelt sich bei der zumindest einen erfindungsgemäßen Form, die ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus einer erfindungsgemäßen Formzusammensetzung ist, also um eine sogenannte verlorene Form. Sie verliert zumindest ihre dreidimensionale Ausgestaltung, Form, oder Geometrie), also das Gefüge, nachdem diese auf den Werkstoff übertragen wurden. Optional werden auch die Bestandteile der Formzusammensetzung beim Zerstören zersetzt. Die zumindest eine Form des Verfahrens kann auf Grund der Zuckerkomponente, die einen wesentlichen bzw. den Hauptbestandteil der Formzusammensetzung darstellt, durch verschiedene Verfahrensschritte entfernt werden. In this embodiment, the at least one mold according to the invention, which is a compact three-dimensional structure comprising a mold composition according to the invention, is a so-called lost mold. At least it loses its three-dimensional design, shape or geometry), i.e. the structure after it has been transferred to the material. Optionally, the components of the mold composition are broken down when destroyed. The at least one form of the process can be removed by various process steps due to the sugar component, which is an essential or the main component of the mold composition.

Die Form kann bevorzugt entfernt werden durch The shape can preferably be removed by

Lösen der Formzusammensetzung mit einem hydrophilen Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, Dissolving the mold composition with a hydrophilic solvent, preferably water,

Schmelzen der Zuckerkomponente durch Erhitzen und ggf. Abgießen der Formzusammensetzung, Melting the sugar component by heating and, if appropriate, pouring off the mold composition,

Zersetzen der Zuckerkomponente durch Erhitzen und ggf. Ausschütteln der Decompose the sugar component by heating and, if necessary, shaking out the

Formzusammensetzung (vergasen), Mold composition (gasification),

oder einer Kombination dieser Maßnahmen. or a combination of these measures.

In allen Fällen wird das Gefüge der Form zerstört und die Formzusammensetzung kann mit dem Zuschlagstoff entfernt werden. Bevorzugt sind Lösen und Schmelzen, bei denen die Form im flüssigen Zustand entfernt wird. Das Lösen ist bevorzugt mit Werkstücken die thermisch empfindlich sind, da hier keine erhöhten Temperaturen angewendet werden müssen. Anderseits kann die Entfernung der Form durch Schmelzen von Vorteil sein, wenn die weitere Verarbeitung des Werkstücks ohnehin eine thermische Behandlung vorsieht. So ist bei keramischen und metallischen Werkstücken nach dem initialen Härten, also dem Herstellen eines Grünlings, oft ein weiterer thermischer Härtungsschritt vorgesehen (Sintern), der im erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Entfernen der Form vom Werkstücks einhergehen kann. Das Zersetzen der Zuckerkomponente erfordert im Vergleich zum Schmelzen meist eine höhere Temperatur und ist daher weniger bevorzugt, kann aber gut angewendet werden, um mögliche Reste zu entfernen, die mittels Schmelzen noch nicht vollständig entfernt wurden. Beim Zersetzen wird die Formzusammensetzung zumindest teilweise im gasförmigen Zustand entfernt, d.h. hiermit ist auch eine Entfernung aus besonders schwer zugänglichen Hohlräumen möglich. In all cases, the structure of the mold is destroyed and the mold composition can be removed with the additive. Solving and melting are preferred, in which the mold is removed in the liquid state. Solving is preferred with workpieces that are thermally sensitive, since no elevated temperatures have to be used here. On the other hand, removal of the mold by melting can be advantageous if the further processing of the workpiece already provides for thermal treatment. In the case of ceramic and metal workpieces, after the initial hardening, that is to say the production of a green compact, a further thermal hardening step is often provided (sintering), which in the method according to the invention can be accompanied by the removal of the shape from the workpiece. The decomposition of the sugar component usually requires a higher temperature compared to melting and is therefore less preferred, but can be used well to remove possible residues which have not yet been completely removed by melting. During decomposition, the mold composition is at least partially removed in the gaseous state, ie it is also possible to remove it from cavities that are particularly difficult to access.

In den erfindungsgemäßen Verfahren wird die zumindest eine erfindungsgemäße Form bevorzugt als innenliegend Form eingesetzt. Eine innenliegende Form wird auch als Formkern oder Stützstruktur bezeichnet und bildet die innere Produktgeometrie eines zu formenden Werkstücks. In the method according to the invention, the at least one shape according to the invention is preferably used as an internal shape. An internal shape is also referred to as a mold core or support structure and forms the inner product geometry of a workpiece to be molded.

In dieser Ausführungsform kann zusätzlich eine äußere Form eingesetzt werden, die bevorzugt aus einem anderen Material besteht als die erfindungsgemäße Form. Die äußere Form kann auch mehrteilig ausgebildet sein, zum Beispiel eine geteilte Dauerform. In der Ausführung des Verfahrens, in der eine weitere Form eingesetzt wird, wird beim Kontaktieren der Formen mit dem Werkstoff eine Anordnung gebildet, bei der ein Großteil, bevorzugt mehr als 80%, der gesamten Außenfläche der Form im Kontakt mit dem zu formenden Werkstoff ist. Die erfindungsgemäße Form wird beim Kontaktieren mit dem Werkstoff also zumindest zum Teil vom Werkstoff eingeschlossen. Sie bildet ein Modell eines Hohlraums im zu formenden Werkstück, während eine zusätzliche äußere Form ein negatives Außenmodell des zu formenden Werkstücks darstellt. In this embodiment, an outer shape can also be used, which preferably consists of a different material than the shape according to the invention. The outer shape can also be formed in several parts, for example a split permanent shape. In carrying out the method in which a further mold is used, an arrangement is formed when the molds come into contact with the material, in which a large part, preferably more than 80%, of the entire outer surface of the mold is in contact with the material to be molded . The shape according to the invention is therefore at least partially enclosed by the material when it comes into contact with the material. It forms a model of a cavity in the workpiece to be molded, while an additional external shape represents a negative external model of the workpiece to be molded.

Im Folgenden werden Experimente gezeigt, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen veranschaulichen und/oder für das Verständnis der Erfindung hilfreich sind. Es versteht sich, das die Ausführungsvarianten beispielhaft sind. Experiments are shown below which illustrate compositions according to the invention and / or are helpful for understanding the invention. It goes without saying that the design variants are exemplary.

Die Figuren zeigen Etappen eines Verfahren zum Formen eines Werkstücks, im Detail zeigt The figures show stages of a method for forming a workpiece, showing in detail

Fig. 1 zwei Formen, nämlich eine innenliegende Form und eine äußere Form in Seitenansicht, Fig. 2 im Querschnitt das Kontaktieren der Formen mit einem zu formenden Werkstoff vor dem Härten (A), nach dem Härten (B) und Entfernen der äußeren Form, sowie nach dem Nachhärten (C) und dem vollständigen Entfernen der Form vom Werkstück (D), und Fig. 3 das geformte Werkstück in Seitenansicht. 1 shows two forms, namely an inner form and an outer form in a side view, FIG. 2 in cross section the contacting of the forms with a material to be shaped before hardening (A), after hardening (B) and removal of the outer form, and after the post-curing (C) and the complete removal of the mold from the workpiece (D), and Fig. 3 shows the molded workpiece in side view.

Beispiel 1 - Herstellung und Charakterisierung von Formen Example 1 - Production and characterization of shapes

A. Herstellung von Formen (Testbarren) A. Production of molds (test bars)

Es wurden zwei unterschiedliche Arten von Zuckern für die Testmessungen verwendet. Zum einen kommerziell erhältliches Isomalt („Isomalt ST-M“, Beneo GmbH) und zum anderen wurde eine Mischung aus Saccharose („Wiener Feinkristallzucker“, Agrana Zucker GmbH) und Glucose („Dextropur“, Dextro Energy GmbH & Co. KG) verwendet. Two different types of sugar were used for the test measurements. On the one hand, commercially available isomalt ("Isomalt ST-M", Beneo GmbH) and on the other a mixture of sucrose ("Wiener Feinkristallzucker", Agrana Zucker GmbH) and glucose ("Dextropur", Dextro Energy GmbH & Co. KG) was used.

Isomalt ST-M enthält ca. 2,5 %wt Wasser und wurde bei 155 °C über Nacht in geschlossenen Aluminiumgebinden aufgeschmolzen, um den Wassergehalt während des Schmelzprozesses konstant zu halten. Die Saccharose/Glucose Mischung wurde mit Wasser in einem Verhältnis von 62 %wt Saccharose, 14 %wt Glucose und 24 %wt Wasser angemischt (bekannt als „Zuckerkochen“). Das Zuckergemisch wurde bis zu einer Temperatur von 150 °C in einem Becherglas (1000 ml, niedere Form) auf einem beheizbaren Labormagnetrührer unter starkem Rühren erhitzt (wobei erhebliche Mengen an Wasser verdampfen) und dann die erhaltene Schmelze sofort weiterverarbeitet. Die so erhaltene Schmelze enthält typischerweise 2 - 3 %wt Wasser. Isomalt ST-M contains approx. 2.5% wt water and was melted at 155 ° C overnight in closed aluminum containers in order to keep the water content constant during the melting process. The sucrose / glucose mixture was mixed with water in a ratio of 62% wt sucrose, 14% wt glucose and 24% wt water (known as "sugar boiling"). The sugar mixture was heated up to a temperature of 150 ° C. in a beaker (1000 ml, lower form) on a heatable laboratory magnetic stirrer with vigorous stirring (considerable amounts of water evaporate) and then the melt obtained was immediately further processed. The melt thus obtained typically contains 2-3% wt water.

Auf Basis dieser beiden Zucker-Schmelzen („Isomalt ST-M“ und Saccharose/Glucose) wurden nun in Folge Testbarren der Dimensionen 4,7cm x 2,5 cm x 1,0 cm (haptische Versuche) und 7,0 cm x 3,8 cm x 3,5 cm (Messung von Festigkeiten und V-Modul) erzeugt, wobei handelsübliche Siliconformen als Negativform verwendet wurden. On the basis of these two sugar melts ("Isomalt ST-M" and sucrose / glucose), test bars measuring 4.7 cm x 2.5 cm x 1.0 cm (haptic tests) and 7.0 cm x 3 were subsequently produced , 8 cm x 3.5 cm (measurement of strength and V modulus), using commercially available silicone molds as the negative mold.

B. Charakterisierung von Formen ohne Zuschlagstoff B. Characterization of forms without aggregate

Es wurde festgestellt, dass insbesondere Isomalt ST-M nach dem Gießen und Ab kühlen sehr spröde war, sodass die Testkörper zwar offensichtlich sehr hohe Festigkeit aufwiesen (brechen von Hand nicht möglich) aber nach Anritzen oder punktueller Verletzung der Oberfläche mit einem scharfen Gegenstand konnte der Testkörper sehr leicht gebrochen werden; weiters zersprang der Testkörper nach kurzem, schnellen Schlag mit einem harten Gegenstand (z.B. mit einem Schraubenzieher) wie Glas in zahlreiche Stücke. Es wurde dabei auch beobachtet, dass Testkörper aus Isomalt ST-M bezüglich dieser beschriebenen Eigenschaften sehr starke Streuungen aufwiesen, was auf thermische Spannungen hinweisen könnte. It was found that Isomalt ST-M in particular was very brittle after pouring and cooling, so that the test specimens obviously had very high strength (breaking by hand not possible), but after scratching or punctiform damage to the surface with a sharp object, the test specimen could Test specimens are broken very easily; furthermore, the test specimen burst into numerous pieces after a short, quick blow with a hard object (e.g. with a screwdriver) such as glass. It was also observed that test specimens made from Isomalt ST-M showed very strong scattering with regard to the properties described, which could indicate thermal stresses.

Daher wurde nun versucht, diese Spannungen durch Tempern zu entfernen. Dafür wurden die produzierten Testkörper einmal unter Umgebungsbedingungen (Raumtemperatur) abgekühlt, einmal auf 40 °C (24 h) gehalten und einmal im Kühlschrank (4 °C, 24 h) ausgehärtet, um die Unterschiede deutlich zu machen. Die Härte der unterschiedlich produzierten Testkörper wurde haptisch evaluiert (brechen von Hand, anritzen der Oberfläche und brechen von Hand, schneller Schlag). Tempern der Testkörper hatte aber offensichtlich keinen positiven Einfluss auf Härte und Sprödheit sowie der Streuung dieser Eigenschaften der untersuchten Testkörper. In einer weiteren Versuchsserie wurde Isomalt ST-M in einem geschlossenen Gefäß aufgeschmolzen und mit Wasser vermengt um Wassergehalte von 5 %wt bzw. 10 %wt zu erhalten. Des Weiteren wurde Isomalt ST-M in einem offenen Gefäß aufgeschmolzen um einen Wassergehalt von 0 %wt zu erhalten. Mit den unterschiedlichen Isomalt ST-M Typen (0, 2.5, 5, 10 %wt Wasser) wurden Testkörper produziert, die anschließend wiederum haptisch auf ihre Härte beurteilt wurden. Die Testkörper mit den höheren Wassergehalten (5 %wt bzw. 10 %wt) waren signifikant weicher als Standard Isomalt ST-M, offensichtlich nicht mehr spröde, aber leider auch nicht mehr ausreichend fest, denn sie konnten per Hand relativ leicht verformt oder gebrochen werden. Die Testkörper ohne Wasser waren extrem anfällig gegen Schläge bzw. mechanische Belastung, was auf eine erhöhte Sprödheit schließen lässt. Therefore, attempts have now been made to remove these tensions by annealing. For this purpose, the test specimens produced were cooled once under ambient conditions (room temperature), once kept at 40 ° C (24 h) and once cured in the refrigerator (4 ° C, 24 h) to make the differences clear. The hardness of the differently produced test specimens was evaluated haptically (breaking by hand, scratching the surface and breaking by hand, quick impact). However, tempering the test specimens obviously had no positive influence on hardness and brittleness and the scatter of these properties of the test specimens examined. In a further test series, Isomalt ST-M was melted in a closed vessel and mixed with water in order to obtain water contents of 5% wt and 10% wt. In addition, Isomalt ST-M was melted in an open vessel to obtain a water content of 0% wt. Test specimens were produced with the different Isomalt ST-M types (0, 2.5, 5, 10% wt water), which were then haptically assessed for their hardness. The test specimens with the higher water contents (5% wt or 10% wt) were significantly softer than standard Isomalt ST-M, obviously no longer brittle, but unfortunately not strong enough either, because they could be deformed or broken relatively easily by hand . The test specimens without water were extremely susceptible to impact or mechanical stress, which suggests increased brittleness.

In einer weiteren, analogen Testserie mit Saccharose/Glucose Mischung, wurde der gleiche Effekt bzw. Trend wie bei Isomalt ST-M beobachtet. In another, analog test series with a sucrose / glucose mixture, the same effect or trend as with Isomalt ST-M was observed.

Des Weiteren konnte beim Arbeiten und Lagern von Testkörpem aus Isomalt ST-M versus Saccharose/Glucose Mischungen bezüglich der Hygroskopizität deutliche Unterschiede festgestellt werden: Während erstere in der Praxis vernachlässigbare Tendenz zur Wasseraufnahme zeigten, wurde an Saccharose/Glucose-Testkörpern nach Kontakt mit der offenen Atmosphäre binnen kurzer Zeit eine klebrige Konsistenz beobachtet, welche innerhalb von Stunden zu einer fortschreitenden Plastifizierung der Oberfläche der Testkörper führte, sodass diese unbrauchbar wurden. In der Praxis müssten Formen aus Saccharose/Glucose insbesondere bei erhöhter Luftfeuchtigkeit daher sofort verarbeitet oder zur Lagerung luftdicht verpackt werden. Furthermore, when working and storing test specimens made from isomalt ST-M versus sucrose / glucose mixtures, clear differences were found with regard to hygroscopicity: While the former showed negligible tendency to absorb water, sucrose / glucose test specimens were exposed after contact with the open one In the atmosphere, a sticky consistency was observed within a short time, which led to progressive plasticization of the surface of the test bodies within hours, so that they became unusable. In practice, forms made from sucrose / glucose would have to be processed immediately or packaged airtight for storage, especially if the air humidity is high.

C. Haptische Beschreibung von Formen aus Formzusammensetzung mit ZuschlagstoffC. Haptic description of molds from mold composition with aggregate

In einer Versuchsserie wurden die verschiedenen Zuschlagstoffe (Tabelle 4) mit Isomalt ST- M und Saccharose-Glucose (wie weiter oben beschrieben) als Matrix (Zuckerkomponente) untersucht. In a series of experiments, the various additives (Table 4) with isomalt ST-M and sucrose-glucose (as described above) were examined as a matrix (sugar component).

Tabelle 4: Untersuchte Zuschlagstoffe Table 4: Investigated aggregates

1 Bestellt über Sigma-Aldrich, Inc. 1 Ordered via Sigma-Aldrich, Inc.

Zur Herstellung der Formzusammensetzung wurde eine entsprechende Menge Isomalt ST-M wie weiter oben beschrieben aufgeschmolzen, mit der entsprechenden Menge Zuschlagstoff versehen und in einem Becherglas mit einem Glasstab sorgfältig gleichförmig verteilt. Die Menge des Zuschlagstoffes wurde mit max. 10 %wt. begrenzt, einige Zuschlagstoffe konnten jedoch nur in geringerer Menge noch gleichmäßig in der Zuckermatrix verteilt werden. To produce the molding composition, an appropriate amount of Isomalt ST-M was melted as described above, provided with the appropriate amount of additive and carefully distributed uniformly in a beaker with a glass rod. The amount of the aggregate was max. 10% wt. limited, but some additives could only be distributed evenly in the sugar matrix in small amounts.

Um ein vorzeitiges Aushärten des Materials zu verhindern, wurde die hergestellte Mischung zügig in entsprechende Silikonformen gegossen und kleine Testbarren hergestellt (4,7 cm x 2,5 cm x 1 cm). Die mechanischen Eigenschaften der Prüfbarren wurden analog zum weiter oben beschriebenen Verfahren haptisch evaluiert (brechen von Hand, anritzen der Oberfläche und brechen von Hand, schneller Schlag) und verglichen mit den Eigenschaften der korrespondierenden Form aus der Zuckerkomponente alleine (Tabelle 5). Tabelle 5. Ergebnisse der haptisch-mechanischen Prüfung von Zuckerbarren mit diversen Zuschlagstoffen. To prevent premature curing of the material, the mixture was quickly poured into appropriate silicone molds and small test bars (4.7 cm x 2.5 cm x 1 cm). The mechanical properties of the test bars were evaluated haptically in analogy to the method described above (breaking by hand, scratching the surface and breaking by hand, quick blow) and compared with the properties of the corresponding form from the sugar component alone (Table 5). Table 5. Results of the haptic-mechanical testing of sugar bars with various additives.

D. Mechanische Beschreibung von Formen aus Formzusammensetzung mit Zuschlagstoff D. Mechanical description of molds with aggregate

Von einigen Kandidaten, die im Vergleich zur nicht additiviertem Zuckermatrix in den haptischen Versuchen besser abgeschnitten haben, wurden größere Prüfbarren (7,0 cm x 3,8 cm x 3,5 cm) hergestellt. Von diesen wurde jeweils beschrieben Druck-, Biegefestigkeit und V-Modul gemessen. Für die Bestimmung der Druckfestigkeiten wurde ein Prüfsystem der Firma Form&Test Prüfsysteme verwendet (www.formtest.de). Model: DigiMaxx C-20, max. Kolbenweg 15 mm, max. Kraft 600 kN und Vorschubdruck 1 MPa/s laut DIN EN 993-5 (1998). Für die Messungen wurden Testbarren mit folgenden Abmessungen gegossen: 7 cm x 3,8 cm x 3,5 cm. Zur Bestimmung der Biegefestigkeit bzw. des V-Moduls wurde eine Biegefestigkeitsmaschine der Firma Messphysik (www.messphysik.com, Model Midi 5) mit einer Messzelle bis 500 kN eingesetzt. Hier wurde mit einem Vorschubdruck von 0,15 MPa/s gearbeitet (laut DIN EN 993-6, 1995). Der V-Modul (auch Verformbarkeitsmodul) steht im Zusammenhang mit dem E-Modul und ist wie der E-Modul die erste Ableitung der Spannung nach der Dehnung bzw. Deformation. Das V-Modul wird dabei ermittelt, in dem eine Regressionsgerade im Bereich der Kurve bei eßr/2 erstellt wird, wobei 8ßr die Deformation ist, die beim Bruch auftritt. Larger test bars (7.0 cm x 3.8 cm x 3.5 cm) were produced by some candidates who performed better in the haptic tests compared to the non-additive sugar matrix. Of these, compressive strength, flexural strength and V-modulus were measured. A test system from Form & Test Prüfsysteme (www.formtest.de) was used to determine the compressive strengths. Model: DigiMaxx C-20, max. Piston stroke 15 mm, max. Force 600 kN and feed pressure 1 MPa / s according to DIN EN 993-5 (1998). Test bars with the following dimensions were cast for the measurements: 7 cm × 3.8 cm × 3.5 cm. A bending strength machine from Messphysik (www.messphysik.com, Model Midi 5) with a measuring cell up to 500 kN was used to determine the bending strength or the V-module. Here a feed pressure of 0.15 MPa / s was used (according to DIN EN 993-6, 1995). The V-module (also the deformability module) is related to the E-module and, like the E-module, is the first derivative of the stress after expansion or deformation. The V-modulus is determined by creating a regression line in the area of the curve at e ßr / 2, where 8 ßr is the deformation that occurs when breaking.

Die Ergebnisse der entsprechenden Messungen sind in der folgenden Tabelle 6 dargestellt: The results of the corresponding measurements are shown in Table 6 below:

Tabelle 6. Ergebnisse für Druck- bzw. Biegefestigkeit und V-Modul (± Standardabweichung absolut und relativ) für verschiedene Formzusammensetzungen (gemessen als Barren) Table 6. Results for compressive or flexural strength and V-modulus (± standard deviation absolute and relative) for different mold compositions (measured as bars)

4-fach Bestimmungen, Isomalt ST-M 10-fach Bestimmung Es wurde beobachtet, dass gegenüber der reinen Zuckerkomponente - aber auch gegenüber einer Formzusammensetzung aus Zuckerkomponente und Wasser - die Druckfestigkeit für alle untersuchten Zuschlagstoff bzw. Zuckerkomponenten erhöht wird. Damit eignen sich die erfindungsgemäß Formzusammensetzung besser für Verfahren, in denen eine hohe Druckfestigkeit gefordert ist. 4-fold determinations, Isomalt ST-M 10-fold determination It was observed that compared to the pure sugar component - but also compared to a mold composition made up of sugar component and water - the compressive strength is increased for all the aggregate or sugar components examined. The molding compositions according to the invention are therefore more suitable for processes in which a high compressive strength is required.

Die Biegefestigkeit zeigt für Formen aus Isomalt eine sehr hohe Streuung, was auf mechanische Spannungen innerhalb der Form hindeutet. Durch die Zuschlagstoffe wird bei der Biegefestigkeit zwar nicht für alle Materialien ein quantitativer Effekt erreicht, allerdings wurde festgestellt, dass die Streuung zwischen verschiedenen Messungen reduziert wurde. Die bessere Reproduzierbarkeit der Biegefestigkeit stellt eine Optimierung der mechanischen Eigenschaften der Formen im Vergleich zu denen ohne Zuschlagstoff dar. Für einige Formzusammensetzung (mit Cellulose und pulverisierten Kohlefasern) werden Biegefestigkeiten erreicht, die von der Größenordnung her vergleichbar sind mit den Zugfestigkeiten von metallischen Schmelzlegierungen (vergleiche Tabelle 1). For isomalt molds, the bending strength shows very high scatter, which indicates mechanical stresses within the mold. The aggregates do not have a quantitative effect on the bending strength for all materials, but it was found that the scatter between different measurements was reduced. The better reproducibility of the flexural strength represents an optimization of the mechanical properties of the molds compared to those without additives. For some mold compositions (with cellulose and pulverized carbon fibers), flexural strengths are achieved that are comparable in size to the tensile strengths of metallic melt alloys (see Table 1).

Auf den V-Modul zeigt die Zugabe eines Zuschlagstoffs je nach Zuckerkomponente unterschiedliche Effekte. Für Isomalt sinkt der V-Modul tendenziell, d.h. dass die Elastizität erhöht wird, insbesondere wird hier aber auch eine Reduktion der Streuung erreicht. Für Saccharose/Glucose hat der Zuschlagstoff (10 wt% Cellulose), einen gegenteiligen Effekt. In beiden Fällen aber ist der erreichte V-Modul mit Zuschlagstoff in der Größenordnung des E- Moduls, der für Kunststoffe angegeben wird, die als verlorene Formen eingesetzt werden (vergleiche Tabelle 2). The addition of an additive shows different effects on the V-module depending on the sugar component. For isomalt, the V-modulus tends to decrease, i.e. that the elasticity is increased, but in particular a reduction in the scatter is also achieved here. For sucrose / glucose, the additive (10 wt% cellulose) has an opposite effect. In both cases, however, the V modulus achieved with aggregate is of the order of magnitude of the modulus of elasticity that is specified for plastics that are used as lost forms (see Table 2).

Beispiel 2 - Verfahren zum Formen eines keramischen Werkstücks Example 2 - Process for forming a ceramic workpiece

Technische Keramik wird oft mittels isostatischen Pressen hergestellt (siehe auch Punkt 3. oben). Technical ceramics are often manufactured using isostatic presses (see also point 3 above).

Die erfindungsgemäß Form wurde in einem solchen Verfahren als innenliegende Form innerhalb des keramischen Presslings eingesetzt, was hier unter Bezug auf die Figuren genauer beschrieben werden soll. The mold according to the invention was used in such a method as an internal mold within the ceramic compact, which is to be described in more detail here with reference to the figures.

Zunächst (Figur 1) wurde eine erfindungsgemäße Form 1 wie in Beispiel 1 beschreiben aus einer Formzusammensetzung mit Isomalt STM als Zuckerkomponente und Carbonfaser (gemahlene Kohlefaser) als Zuschlagstoff mittels Schmelzen und Guß in eine Siliconform hergestellt. Die Formzusammensetzung wurde kontrolliert auf 160°C gebracht (5 Stunden) mit einem einfachen Labormischer durchgerührt und in eine neue Siliconform abgegossen (20 x 15x 120mm). Nach dem Abkühlen der Schmelze entstehen hochfester und steifer Abguss, d.h. die barrenförmige Form 1. Außerdem wurde eine äußere Gummiform 2 bereitgestellt, in der die erfindungsgemäß Form mittig angeordnet wird. First (FIG. 1), a mold 1 according to the invention as described in Example 1 was produced from a mold composition with isomalt STM as the sugar component and carbon fiber (ground carbon fiber) as an additive by means of melting and casting in a silicone mold. The mold composition was brought to 160 ° C. in a controlled manner (5 hours), stirred with a simple laboratory mixer and poured into a new silicone mold (20th x 15x 120mm). After the melt has cooled, a high-strength and rigid cast is produced, ie the ingot-shaped mold 1. In addition, an outer rubber mold 2 has been provided in which the mold according to the invention is arranged in the center.

Im zweiten Schritt (Figur 2 A) wurde ein keramisches Granulat 3 als zu formender Werkstoff in die äußere Form eingefüllt, so dass sich eine Anordnung gemäß Fig. 2B ergab. Die äußere Form wird bis zum Rand aufgefüllt Das keramische Granulat basierte auf Alumina-Graphit mit einem Harzbinder. In the second step (FIG. 2A), a ceramic granulate 3 was filled into the outer mold as the material to be molded, so that an arrangement according to FIG. 2B resulted. The outer shape is filled up to the edge. The ceramic granulate was based on alumina graphite with a resin binder.

Die Gummiform wird mit einer gegenseitigen Gummiform abgeschlossen und in einer wasserdichten Folie eingepackt. Danach wurde die Anordnung mittels Wasserdruck von 360 Bar gepresst. The rubber mold is closed with a mutual rubber mold and wrapped in a waterproof film. Then the arrangement was pressed using water pressure of 360 bar.

Die Gummiform 2 konnte auf Grund ihrer Flexibilität einfach entfernt werden. Die keramische Masse 3 umschließt die Form 1 nach dem Pressvorgang ohne sichtbare Deformation der Form (Figur 2 B) The rubber mold 2 could easily be removed due to its flexibility. The ceramic mass 3 encloses the mold 1 after the pressing process without any visible deformation of the mold (FIG. 2B)

Um die Form 2 zu entfernen, wird die Anordnung in einem Härteofen auf 240°C erhitzt, dabei fließt die Formzusammensetzung 4 unter Verlust der Form 2 aus dem zu formenden Werkstück 3 unvollständig heraus. Die Rückstände können im Wasser aufgelöst werden oder erst nach dem nachfolgenden Brand. In order to remove the mold 2, the arrangement is heated to 240 ° C. in a hardening furnace, the mold composition 4 incompletely flowing out of the workpiece 3 to be molded, with loss of the mold 2. The residues can be dissolved in the water or only after the subsequent fire.

Nach dem Härten folgt der Brand wo das Produkt auf 1000°C unter reduzierenden Bedingung erhitzt wird. Dabei verdampfen zum größten Teil alle Rückstände und nur geringe Mengen an Asche verbleiben im Produkt 5 (Figur 2 D). Diese können leicht mittels Wasserstrahl entfernt werden. After curing, the fire follows where the product is heated to 1000 ° C under reducing conditions. Most of the residues evaporate and only small amounts of ash remain in product 5 (FIG. 2D). These can be easily removed using a water jet.

Das finale Produkt 5 (siehe auch Figur 3) kann durch diese Technologie unterschiedlich komplexe innere Geometrie bekommen. Die geringfügige Schrumpfung des entstandenen Hohlraums ist bedingt durch die Schrumpfung von eingesetzten keramischen Masse und nicht durch die Deformation von ausschmelzbaren Werkzeugs. Deshalb kann die Schrumpfung bei der Planung der finalen Geometrie berücksichtig werden um präzise Geometrie zu erzielen. The final product 5 (see also FIG. 3) can have differently complex internal geometries through this technology. The slight shrinkage of the resulting cavity is due to the shrinkage of the ceramic material used and not due to the deformation of the meltable tool. Therefore, the shrinkage can be taken into account when planning the final geometry in order to achieve precise geometry.

Claims

Ansprüche Expectations 1. Formzusammensetzung umfassend 1. Comprising mold composition - zumindest eine Zuckerkomponente in einem Gewichtsanteil von mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 80 %, bezogen auf das Gewicht der Formzusammensetzung und - At least one sugar component in a weight fraction of at least 20%, preferably at least 50%, particularly preferably at least 80%, based on the weight of the molding composition and - zumindest einen Zuschlagstoff. - at least one aggregate. 2. Formzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine2. The molding composition according to claim 1, wherein the at least one Zuckerkomponente aus gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Monosaccharide, Disaccharide, Oligosacchariden, von einem Monosaccharid, einem Disaccharid oder einem Oligosaccharid abgeleitete Zuckeralkohole, Hydrate davon und Gemische davon. Sugar component is selected from the group consisting of monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, sugar alcohols derived from a monosaccharide, a disaccharide or an oligosaccharide, hydrates thereof and mixtures thereof. 3. Formzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die zumindest eine3. A molding composition according to claim 1, wherein the at least one Zuckerkomponente eine Verbindung der allgemeinen Formel I Sugar component is a compound of general formula I. C(n*a) H(n*a*2) +2b-2c 0(n*a)-c (I), worin C (n * a) H (n * a * 2) + 2b-2c 0 (n * a) -c (I), wherein n gleich 1 bis 10, bevorzugt 1 oder 2 ist, n is 1 to 10, preferably 1 or 2, a gleich 4, 5 oder 6 ist, a is 4, 5 or 6, b gleich 0 oder 1 ist, und b is 0 or 1, and c gleich n-1 oder n ist, c is n-1 or n, ein Hydrat einer Verbindung der allgemeinen Formel I, oder ein Gemisch aus zumindest zwei Verbindungen der allgemeinen Formel I und/oder deren Hydraten ist. is a hydrate of a compound of general formula I, or a mixture of at least two compounds of general formula I and / or their hydrates. 4. Formzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest eine Zuckerkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Saccharose, D- Fructose, D-Glucose, D-Trehalose, Cyclodextrine, Erythritol, Isomalt, Lactitol, Maltitol, Mannitol, Xylitol und Gemische aus diesen, besonders bevorzugt D-Trehalose, Isomalt, Erythritol, Lactitol, Mannitol und eutektische Gemische aus Saccharose und D- Glucose. 4. Molding composition according to one of claims 1 to 3, wherein the at least one sugar component is selected from the group consisting of sucrose, D-fructose, D-glucose, D-trehalose, cyclodextrins, erythritol, isomalt, lactitol, maltitol, mannitol, xylitol and mixtures of these, particularly preferably D-trehalose, isomalt, erythritol, lactitol, mannitol and eutectic mixtures of sucrose and D-glucose. 5. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zumindest eine Zuckerkomponente einen Schmelzpunkt und einen Zersetzungtemperaturbereich aufweist, wobei der Schmelzpunkt unterhalb des Zersetzungtemperaturbereichs liegt, 5. The molding composition according to claim 1, wherein the at least one sugar component has a melting point and a decomposition temperature range, the melting point being below the decomposition temperature range. 6. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die6. Molding composition according to one of claims 1 to 5, wherein the Formzusammensetzung weiters Wasser umfasst, bevorzugt Wasser in einem Gewichtsanteil von höchsten 10 % bezogen auf das Gewicht derMolding composition further comprises water, preferably water in a weight fraction of at most 10% based on the weight of the Formzusammensetzung. Mold composition. 7. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei die zumindest eine Zuckerkomponente nicht hygroskopisch ist oder erst ab einer relativen Feuchtigkeit von 80 % hygroskopisch ist. 7. Molding composition according to one of claims 1 to 6, wherein the at least one sugar component is not hygroscopic or is hygroscopic only from a relative humidity of 80%. 8. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zumindest eine Zuschlagstoff in einem Gewichtsanteil von höchstens 20 %, bevorzugt höchstens 10 %, bezogen auf das Gewicht der Formzusammensetzung umfasst ist. 8. Molding composition according to one of claims 1 to 7, wherein the at least one additive is present in a weight fraction of at most 20%, preferably at most 10%, based on the weight of the molding composition. 9. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zumindest eine Zuschlagstoff pulverförmig oder faserförmig ist. 9. Molding composition according to one of claims 1 to 8, wherein the at least one additive is powdery or fibrous. 10. Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der zumindest eine Zuschlagstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Cellulose, Kohle, Glasfaser, Aramid, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid und Polyethylen, bevorzugt Cellulose und Kohle. 10. Molding composition according to one of claims 1 to 9, wherein the at least one additive is selected from the group consisting of cellulose, carbon, glass fiber, aramid, aluminum oxide, silicon dioxide and polyethylene, preferably cellulose and carbon. 11. Form für ein Formverfahren, wobei die Form ein kompaktes dreidimensionales Gefüge aus einer Formzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist. 11. A mold for a molding process, the mold being a compact three-dimensional structure composed of a molding composition according to one of claims 1 to 10. 12. Form nach Anspruch 11, wobei das Gefüge eine Schmelze oder ein Komprimat der Formzusammensetzung ist. 12. The mold of claim 11, wherein the structure is a melt or a compressed of the mold composition. 13. Form nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Form ein heterogenes Gefüge ist, in dem der Zuschlagstoff als disperse Phase verteilt in der Zuckerkomponente vorliegt. 13. A mold according to claim 11 or 12, wherein the shape is a heterogeneous structure in which the additive is present as a disperse phase in the sugar component. 14. Verfahren zum Formen eines Werkstücks, umfassend die Schritte 14. A method of forming a workpiece comprising the steps - Bereitstellen zumindest einer Form gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, Providing at least one mold according to one of claims 11 to 13, - Kontaktieren der Form mit einem zu formenden Werkstoff, Contacting the mold with a material to be molded, - Härten des zu formenden Werkstoffs, um das Werkstück zu erlangen, - hardening of the material to be shaped in order to obtain the workpiece, - Entfernen der Form vom Werkstück. - Remove the shape from the workpiece. 15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Gefüge der Form beim Entfernen zerstört wird. 15. The method according to claim 14, wherein the structure of the mold is destroyed when removed. 16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Zerstören des Gefüges der Form erfolgt durch16. The method according to claim 15, wherein the destruction of the structure of the mold is carried out by Schmelzen der Zuckerkomponente durch Erhitzen und Entfernen, insbesondere Ab gießen, der Formzusammensetzung, Melting the sugar component by heating and removing, in particular pouring off, the mold composition, Lösen der Formzusammensetzung mit einem hydrophilen Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, Dissolving the mold composition with a hydrophilic solvent, preferably water, Zersetzen der Zuckerkomponente durch Erhitzen und optional Entfernen von Decompose the sugar component by heating and optionally removing Resten der Formzusammensetzung, Remnants of the mold composition, oder einer Kombination dieser Maßnahmen. or a combination of these measures. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die zumindest eine Form beim Kontaktieren innerhalb des zu formenden Werkstoffs zu liegen kommt, und optional eine weitere Form von außen mit dem zu formenden Werkstoff kontaktiert wird. 17. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein the at least one shape comes to lie within the material to be molded during contacting, and optionally a further shape is contacted from the outside with the material to be molded. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Verfahren zum Formen eines Werkstücks im Rahmen 18. The method according to any one of claims 14 to 17, wherein the method for forming a workpiece in the frame - einer Herstellung einer keramischen Formschale für den Feinguss, - a production of a ceramic molded shell for the investment casting, - eines Schmelzkern-Spritzgussverfahrens, - a melt core injection molding process, - eines Pulverspritzgussverfahrens, - a powder injection molding process, - eines Pressverfahrens, oder - a pressing process, or - einer Herstellung eines Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs mittels Laminieren eingesetzt wird. - A production of a fiber-plastic composite material is used by means of lamination. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Härten um das Werkstück zu erlangen mechanisch erfolgt, bevorzugt durch Ausüben von Druck auf eine Anordnung aus Form und zu formenden Werkstoff, die beim Kontaktieren der Form mit dem Werkstoff entsteht. 19. The method according to any one of claims 14 to 17, wherein the hardening to obtain the workpiece is carried out mechanically, preferably by exerting pressure on an arrangement of mold and material to be formed, which arises when the mold contacts the material.
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