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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine zerfallbare Form und ein Verfahren
zu deren Herstellung.
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2. Beschreibung der einschlägigen
Technik
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Für
den Pressguss wurden vordem verschiedene Techniken entwickelt, um
ein Produkt mit einem Einstich zu gießen, bei dem ein zerfallbarer
Kern, der vorwiegend Sand oder Salz enthält, verwendet
wird, um das Produkt zu gießen, und der dann nach dem Gießen
aufgelöst und entfernt wird. Zu Zwecken der Verbesserung der
Zerfallfähigkeit des Kerns ist ein Verfahren bekannt, bei
dem eine bei Umsetzen mit Wasser aufquellende Erdalkalimetall-Verbindung
zu einem Material für einen Kern gegeben wird, das vorwiegend
einen wasserlöslichen Bestandteil wie ein Salz enthält
(siehe z. B.
JP 2006-7234
A ). Der durch Mischen von gelöschtem Kalk (Kalziumhydroxid),
gebranntem Kalk (Kalziumoxid) oder dergleichen als die Erdalkalimetall-Verbindung
hergestellte Kern muss jedoch in einem Feuchtigkeit-kontrollierten
Behälter gelagert werden. Dies geschieht, da ein durch
thermisches Zersetzen der Erdalkalimetall-Verbindung entstehendes
Erdalkalimetalloxid Feuchtigkeit der Atmosphäre absorbiert
und deshalb nach dem Formen aufquillt. Zudem wird der Kern selbst
bei Lagerung des Kerns in einer Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit
unvermeidlich Feuchtigkeit absorbieren und aufquellen. Aus diesem
Grund kann der Kern nicht für lange Zeit gelagert werden.
Hat der Kern außerdem einmal Feuchtigkeit absorbiert und
ist aufgequollen, so besteht ein Problem dergestalt, dass er eine
so raue Oberfläche besitzt, dass zum Zeitpunkt des Gießens
eine gute Gussoberfläche nicht erhalten werden kann. Darüber hinaus
bestehen bei einem solchen Kern auch andere Probleme, wie verminderte
Festigkeit und das Verursachen von Porosität in einem Gussteil
aufgrund des Wiederaustretens von Feuchtigkeit zum Zeitpunkt des
Gießens.
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Außerdem
werden Investmentgussverfahren, die Formen mit Keramikkokillen und
Formen mit Feststoffen umfassen, für einen Feinguss oder
einen Glasguss (im Folgenden als Wachsausschmelzform bezeichnet)
verwendet. Eines der entwickelten Verfahren zur Herstellung einer
Form für den Investmentguss umfasst das Formen unter Verwendung
einer Wachskopie eines Originalmodells (im Folgenden als Wachsausschmelzmodell
bezeichnet), eine Kalziumkarbonat als einen feuerfesten Stoff enthaltende
Formzusammensetzung, das Schmelzen in der Form und Auslaufenlassen
des Wachsmodells (Ausschmelzen) und Brennen der sich ergebenden
Formzusammensetzung (Grünform) bei einer Temperatur von
nicht weniger als der Zersetzungstemperatur des Kalziumkarbonats.
Wenn die durch dieses Verfahren hergestellte Form verwendet wird,
kann in der Form enthaltenes Kalziumoxid abgelöscht und
dann durch Eintauchen der Form in Wasser oder dem Stehenlassen der
Form an der Luft nach dem Gießen in Kalziumhydroxid umgewandelt
werden. Die Form zerfällt zu diesem Zeitpunkt durch eine
Zunahme des Formvolumens selbst und vereinfacht hierdurch das Entfernen
der Form von dem Gussteil.
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Zusätzlich
wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Form mit guter Luftpermeabilität
entwickelt, welches auf den Punkt abstellt, wo Kalziumkarbonat durch
das thermische Zersetzen zum Zeitpunkt des Brennens porös
wird. Es gibt zum Beispiel ein Verfahren zur Herstellung einer Wachsausschmelzform,
welches umfasst: Anfertigen einer nicht weniger als 10 Gew.-% Kalziumkarbonat
enthaltenden Form, und, nach einem Prozess des Entwachsens, Umwandeln
eines Teils des Kalziumkarbonats in Kalziumoxid durch Brennen der
Form bei einer Temperatur von nicht weniger als 850°C (siehe
z. B.
JP 49-2655 B ).
Außerdem ist ein Verfahren zum Herstellen einer Wachsausschmelzform
bekannt, bei dem fossile Muscheln als eine Kalziumkarbonatquelle verwendet
werden (siehe z. B.
JP
6-36954 B ). Da als Kalziumkarbonatquelle fossile Muscheln
verwendet werden, kann eine Form mit guter Zerfallfähigkeit
erhalten werden, selbst wenn die Form bei einer Brenntemperatur
von so wenig wie 760°C gebrannt wird.
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Weiter
ist ein Herstellungsverfahren bekannt, welches eine Mischung aus
Kalziumkarbonat oder Kalziumkarbonat und einem feuerfesten Stoff
als Füllmittel und Kolloid-Kieselerde als Bindemittel verwendet
(siehe z. B.
JP 3-281030
A ). Gemäß diesem Verfahren wird das Festwerden
einer aus der Mischung des Kalziumkarbonats oder des Kalziumkarbonates
mit einem feuerfesten Stoff hergestellten Aufschlämmung
für eine lange Zeitspanne verhindert. Dies erleichtert
das Abformen einer Form und bedingt gleichzeitig die Zerfallfähigkeit nach
dem Gießen. Weiterhin ist ein Herstellungsverfahren, das
ein Stuckmaterial gemischt mit 10 bis 80 Gew.-% Kalziumkarbonat
verwendet (siehe z. B.
JP 5-104199 )
und ein Verfahren zur Herstellung einer Form mit guter Zerfallfähigkeit
bekannt, welches Kalziumkarbonat in einem Teil einer Schicht aus
einem feuerfesten Stoff verwendet (siehe z. B.
JP 6-15407 A ).
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Jedoch
besteht bei den durch diese Verfahren hergestellten Formen ein Problem
dahingehend, das die Form aufquillt, da das Kalziumoxid, das durch
thermische Zersetzung des Kalziumkarbonats während des Brennens
der Form entsteht, Feuchtigkeit in der Atmosphäre absorbiert
und sich dann in Kalziumhydroxid umwandelt. Wenn die Form aufquillt,
nimmt die Oberflächenrauhigkeit zu, nimmt die Maßhaltigkeit
der Oberfläche ab und in einigen Fällen treten
Risse auf. Zudem wird die in der Form absorbierte Feuchtigkeit nicht
von der Form losgelöst, sofern die Form nicht auf eine
Temperatur von nicht weniger als 580°C erhitzt wird. Solange die
Form vor dem Gießprozess nicht auf oder über diese
Temperatur erhitzt wird, wird deshalb die Feuchtigkeit durch die
Hitze von geschmolzenem Metall zum Zeitpunkt des Gießens
losgelöst werden und deshalb in einigen Fällen
Porositäten verursachen. Entsprechend muss die Form zum
Gießen unmittelbar nach dem Brennen verwendet oder unter
ausreichender Kontrolle der Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Darüber
hinaus kann die Form nicht für eine lange Zeit gelagert
werden, da die Form zwangsläufig Feuchtigkeit absorbiert
und selbst in einer Umgebung mit geringer Luftfeuchtigkeit aufquillt.
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Zwischenzeitlich
ist eine Technik bekannt, um zu verhindern, dass eine Form aufgrund
der Absorption von Feuchtigkeit in der Atmosphäre aus sich
selbst heraus zerfällt, indem eine Kalziumkarbonat enthaltende Sicherungsdeckschicht
zwischen der äußersten Oberflächendeckschicht
und einer mit geschmolzenem Metall in Kontakt tretenden Kontaktdeckschicht
angeordnet wird (siehe z. B.
JP
2763970 B ). Da jedoch sowohl die äußerste
Oberflächendeckschicht als auch die Kontaktdeckschicht
für Luft durchlässig sind, wird die Feuchtigkeitsabsorption
durch die Form nicht ausreichend unterdrückt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der
zuvor genannten Probleme gemacht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine zerfallbare Form bereit zu stellen, die extrem
geringe Feuchtigkeitsabsorptions-Eigenschaften aufweist und dadurch
eine Änderung ihrer Oberflächeneigenschaften durch
Absorption von Feuchtigkeit und Aufquellen verhindert, und die für
eine lange Zeit lagerfähig ist, ohne dass Feuchtigkeitsabsorption
und Aufquellen auftreten. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Herstellungsverfahren für die zerfallbare
Form bereit zu stellen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die zuvor beschriebenen
Probleme zu adressieren.
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Genauer
ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung einer zerfallbaren Form, die wenigstens Kalziumoxid
oder Magnesiumoxid enthält, wobei das Verfahren einen Schritt
umfasst, die zerfallbare Form unmittelbar nach einem Schritt des
Brennens der zerfallbaren Form oder einem Schritt des Gießens
der zerfallbaren Form mit Kohlendioxid in Kontakt zu bringen. Der
zuvor genannte Schritt, die zerfallbare Form mit Kohlendioxid in
Kontakt zu bringen, findet bevorzugterweise nach dem Brennschritt oder
Gießschritt statt, während die Temperatur der
zerfallbaren Form bei 300°C oder höher gehalten
wird.
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In
einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer
zerfallbaren Form nach dem ersten Aspekt ist die zerfallbare Form
ein Salzkern und bevorzugterweise aus einem wenigstens Kalziumoxid,
Magnesiumoxid, Kalziumhydroxid oder Magnesiumhydroxid enthaltenden
Material hergestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung
einer zerfallbaren Form nach dem ersten Aspekt ist die zerfallbare
Form eine Wachsausschmelzform und bevorzugt aus einem wenigstens
Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat enthaltenden Material hergestellt.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine zerfallbare Form
und die zerfallbare Form wird durch das zuvor beschriebene Verfahren
hergestellt.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine wenigstens Kalziumoxid
oder Magnesiumoxid enthaltende zerfallbare Form. Bei der zerfallbaren
Form werden das Kalziumoxid und das Magnesiumoxid in deren Oberflächenschicht
zu Kalziumkarbonat bzw. Magnesiumkarbonat umgewandelt. Die Oberflächenschicht
der zerfallbaren Form bezieht sich auf einen Bereich eines Oberflächenteils
der zerfallbaren Form, wobei der Bereich eine Tiefe von 1 bis 50 μm,
oder weniger, von der Oberfläche der zerfallbaren Form
aufweist.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine zerfallbare
Form bereit zu stellen, die in der Lage ist, ihre Feuchtigkeitsabsorptions-Eigenschaften
zu unterdrücken, und die für eine längere
Zeitspanne gelagert werden kann, und eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften
eines Gussteils ermöglicht. Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann auch ein Verfahren zur Herstellung der
zerfallbaren Form bereitgestellt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die 1(a) bis 1(d) sind
Diagramme zur Veranschaulichung eines Ablaufs zur Herstellung eines Kerns
der vorliegenden Erfindung und der Verwendung des Kerns.
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2 ist
ein Diagramm zur Veranschaulichung der durch einen Kohlendioxidbehandlungsschritt
bedingten Veränderungen einer Oberflächenschicht
des zerfallbaren Kerns der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird eine detailliertere Beschreibung einer zerfallbaren
Form gemäß der vorliegenden Erfindung und eines
Verfahrens zu deren Herstellung gegeben. Es ist zu beachten, dass
die vorliegende Erfindung nicht durch die unten beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt ist.
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Das
Verfahren zur Herstellung einer zerfallbaren Form gemäß der
vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer wenigstens
Kalziumoxid oder Magnesiumoxid enthaltenden zerfallbaren Form. Das
Verfahren umfasst einen Schritt, der die zerfallbare Form unmittelbar
nach einem Schritt des Brennens oder einem Schritt des Gießens
der zerfallbaren Form mit Kohlendioxid in Kontakt bringt.
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Ausführungsform 1; Herstellungsverfahren
eines Salzkerns
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung
einer zerfallbaren Form gemäß der vorliegenden
Erfindung für einen Fall gegeben, in dem die zerfallbare
Form ein Salzkern ist. Das Verfahren zur Herstellung eines Salzkerns
umfasst die folgenden Schritte: Schmelzen und Herstellen einer Formzusammensetzung;
Gießen eines Salzkerns; und das in Kontaktbringen des Salzkerns
mit Kohlendioxid. Ein Salzkern wird gegossen durch die Schritte
des Schmelzens und Herstellens einer Formzusammensetzung; und Gießen
der Formzusammensetzung.
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Schmelzschritt und Herstellen
der Formzusammensetzung
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Bei
dem Schritt des Schmelzens und des Herstellens einer Formzusammensetzung
für einen Salzkern werden Materialien gemischt, die das
zu schmelzende Salz, eine Erdalkalimetall-Verbindung und einem feuerfester
Stoff enthalten. Als Erdalkalimetall-Verbindung sind Kalziumhydroxid,
Magnesiumhydroxid, Kalziumoxid und Magnesiumoxid bevorzugt.
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Als
das Salz kann ein Salz wie bspw. Natriumchlorid, Kaliumchlorid,
Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Natriumkarbonat, Kaliumkarbonat, Natriumnitrat,
Kaliumnitrat oder eine Mischung davon verwendet werden. Das Salz
wird so gemischt, dass es 60 bis 80 Vol.-% der Formzusammensetzung
ausmacht. Das Salz wird geschmolzen durch Erhitzen des Salzes auf
eine Temperatur von nicht weniger als eine zuvor gemessene Liquiduslinien-Temperatur
von gemischtem Salz. Für das Schmelzen des Salzes kann
ein Tiegel-Schmelzofen oder dergleichen verwendet werden. Die Erdalkalimetall-Verbindung,
der feuerfeste Stoff und andere Bestandteile können vor
dem Schmelzen des Salzes gemischt werden. Die von der Erdalkalimetall-Verbindung
verschiedenen Bestandteile können auch nach dem Schmelzen
des Salzes gemischt werden.
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Als
die Erdalkalimetall-Verbindung kann ein oder eine Mischung von mindestens
zwei von Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Kalziumhydroxid und Magnesiumhydroxid
verwendet werden. Das Kalziumoxid, Magnesiumoxid, Kalziumhydroxid
und Magnesiumhydroxid werden der Formzusammensetzung so beigemischt, dass
das nach der thermischen Zersetzung dieser Substanzen erzeugte Erdalkalimetalloxid
5 bis 20 Vol.-% der Formzusammensetzung ausmachen kann. Der Gehalt
an Erdalkalimetall-Verbindung von weniger als 5 Vol.-% kann in einigen
Fällen zu einer unzureichenden Zerfallfähigkeit
führen. Andererseits kann der Gehalt der Erdalkalimetall-Verbindung
von mehr als 20 Vol.-% manchmal das Entfernen des Kerns aus dem
Inneren des Produktes erschweren, da das Ausmaß des Aufquellens
des Kerns bei diesem Verhältnis signifikant ist.
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Als
der feuerfeste Stoff kann Mullit, Aluminiumoxid, Zirkon oder dergleichen
verwendet werden. Der feuerfeste Stoff wird der Formzusammensetzung
beigemischt, so dass die Summe des Gehaltes an feuerfestem Stoff
und des der Erdalkalimetall-Verbindung 20 bis 40 Vol.-% der Formzusammensetzung
betragen kann. Wenn die Summe des Gehaltes des feuerfesten Stoffes
und des der Erdalkalimetall-Verbindung weniger als 20 Vol.-% beträgt,
fehlt es dem Kern an Festigkeit und es kann sich in manchen Fällen
eine Falte auf dessen Oberfläche bilden. Andererseits wird
die Fluidität des geschmolzenen Salzes vermindert, wenn
die Summe des Gehaltes an feuerfestem Stoff und des der Erdalkalimetall-Verbindung
40 Vol.-% überschreitet, was in einigen Fällen
das Gießen des Kerns erschweren kann. Darüber
hinaus kann als ein zusätzlicher Bestandteil Kupfer- oder
Kupferlegierungspulver, Graphit und dergleichen der Formzusammensetzung
beigemischt werden. Eine allgemein übliche Menge dieser
zusätzlichen Bestandteile kann bestimmungsgemäß beigemischt werden,
sofern eine solche Beimischung die Ziele und Wirkungen der vorliegenden
Erfindung nicht beeinträchtigt. So kann zum Beispiel Graphit
der Formzusammensetzung beigemischt werden, so dass die Summe des Gehalts
des Graphits und jene, des feuerfesten Stoffs und der Erdalkalimetall-Verbindung
20 bis 40 Vol.-% der Formzusammensetzung betragen können.
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Gießschritt
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Beim
Schritt des Gießens der Formzusammensetzung wird die in
der zuvor beschriebenen Weise geschmolzene Formzusammensetzung (bezeichnet
als 100 in 1) durch Gießen
in eine Gussform wie z. B. metallische Formen (bezeichnet als 101 in 1) gegossen. Wenn die Formzusammensetzung
erstarrt ist, wird das Formteil aus der Gussform entfernt. Der Gießschritt
für den Salzkern endet mit den zuvor genannten Schritten
(1, (a)).
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Auf
eine hohe Temperatur erhitzt zersetzt sich beim Gießschritt
Kalziumhydroxid zu Kalziumoxid und Magnesiumhydroxid zersetzt sich
zu Magnesiumoxid. Beispielsweise zersetzt sich Kalziumhydroxid zu
Kalziumoxid bei 580°C und Magnesiumhydroxid zersetzt sich
zu Magnesiumoxid zwischen 330 und 430°C. Entsprechend sind,
sofern Kalziumhydroxid und Magnesiumhydroxid auf oder über
die entsprechenden Zersetzungstemperaturen erhitzt werden, in dem
Salzkern nach dem Gießen etwa 100% des Kalziumhydroxids
zu Kalziumoxid zersetzt bzw. etwa 100% des Magnesiumhydroxids zu
Magnesiumoxid zersetzt. Kalziumoxid und Magnesiumoxid absorbieren
Feuchtigkeit und verursachen eine Volumenzunahme, wodurch die Form
aus sich selbst heraus zerfallbar wird und ein einfaches Entfernen
der Form von dem Gussteil erlaubt wird.
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Kohlendioxidbehandlungsschritt
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In
dem Schritt, bei dem der Salzkern nach dem Gießen mit Kohlendioxid
in Kontakt gebracht wird (im Folgenden Kohlendioxidbehandlungsschritt)
(siehe 1(b)), wird eine Behandlung
zum Reformieren der Oberflächenschicht des Salzkerns durchgeführt,
indem der durch das zuvor beschriebene Gießen erhaltene Salzkern
einer Kohlendioxid-haltigen Atmosphäre ausgesetzt wird
(bezeichnet durch Bezugszeichen 103 in 1(b)), während der Salzkern bei der hohen
Temperatur gehalten wird. Der Kohlendioxidbehandlungsschritt wird
unmittelbar nach dem Gießschritt durchgeführt.
Der gewählte Zeitpunkt unmittelbar nach dem Gießschritt
bezeichnet die Zeitspanne, während der der Salzkern bei
einer hohen Temperatur von nicht weniger als 300°C nach
dem Gießschritt gehalten wird, das heißt, nachdem
der erstarrte Salzkern aus der Gussform entfernt wird.
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Nach
dem Gießschritt wird der Kohlendioxidbehandlungsschritt
bevorzugt durchgeführt, während der Salzkern eine
Temperatur von nicht weniger als 300°C aufweist und wird
bevorzugterweise durchgeführt, während der Salzkern
eine Temperatur von 580 bis 650°C aufweist. Theoretisch
wird der Kohlendioxidbehandlungsschritt bevorzugterweise durchgeführt,
während der Salzkern eine Temperatur von nicht weniger
als 580°C besitzt, bei der die Entstehung von Kalziumhydroxid
in Folge der Absorption von Feuchtigkeit unmöglich ist,
oder während der Salzkern eine Temperatur von nicht weniger
als 330°C besitzt, bei der die Entstehung von Magnesiumhydroxid
durch Absorption von Feuchtigkeit unmöglich ist. Praktisch
ist jedoch selbst wenn die Temperatur unter 580°C fällt,
die Temperatur von nicht weniger als 300°C immer noch ausreichend
für die Reformierung der Oberflächenschicht des
Salzkerns, solange der Kohlendioxidbehandlungsschritt unmittelbar nach
dem Entfernen des Salzkerns aus der Gussform durchgeführt
wird, d. h. bevor der Salzkern Feuchtigkeit in der Atmosphäre
absorbiert. Dies wird aus der Tatsache gefolgert, dass die Temperatur
von unter 580°C immer noch ausreicht, um Kalziumkarbonat
und Magnesiumkarbonat zu bilden, solange der Kohlendioxidbehandlungsschritt
durchgeführt wird, bevor die Adsorption von Feuchtigkeit
in der Atmosphäre fortschreitet. Entsprechend kann, selbst
wenn die Temperatur des Salzkerns unter 580°C beträgt,
wenn der Salzkern aus der Gussform entfernt wird, der Salzkern dem
Kohlendioxidbehandlungsschritt unterzogen werden, solange der Salzkern
diesem Schritt vor der Absorption von Feuchtigkeit in der Luft zugeführt
wird, beispielsweise innerhalb einer Minute nach dem Entfernen aus
der Gussform. Selbst wenn Hydroxid während dieser Zeitspanne
erzeugt wird, kann das Hydroxid während des später
durchzuführenden Kohlendioxidbehandlungsschrittes karbonisiert
werden.
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Das
mit dem Salzkern in Kontakt zu bringende Kohlendioxid kann auf Raumtemperatur
eingestellt sein. Alternativ kann das Kohlendioxid eine Temperatur
von nicht weniger als den Taupunkt seiner Atmosphäre aufweisen.
Wenn das Kohlendioxid eine Temperatur von weniger als den Taupunkt
seiner Atmosphäre aufweist, kann das Kohlendioxid in einigen
Fällen Feuchtigkeit enthalten. Bevorzugterweise wird der
Kohlendioxidbehandlungsschritt für etwa eine Stunde durchgeführt.
Der Salzkern wird auf natürlichem Wege auf die Temperatur
des Kohlendioxids abgekühlt, während er mit dem
Kohlendioxid in Kontakt ist.
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Bei
dem Kohlendioxidbehandlungsschritt kann anstelle von Kohlendioxid
ein durch Mischen von trockenem Stickstoff oder dergleichen mit
Kohlendioxid erhaltenes Gas verwendet werden. Das Kohlendioxid wird
eingespritzt und in eine hitzebeständige Glovebox gefüllt
(bezeichnet mit Bezugszeichen 102 in 1B). Ein
Partialdruck des mit dem Salzkern in Kontakt zu bringenden Kohlendioxids
beträgt bevorzugterweise nicht weniger als 0,005 atm und
bevorzugtererweise 0,2 bis 0,5 atm. Wenn der Partialdruck des Kohlendioxids
unter 0,005 atm ist, kann die Oberflächenschicht des Salzkerns
in einigen Fällen nicht ausreichend durch das Kohlendioxid
reformiert werden. Umgekehrt kann, wenn der Partialdruck des Kohlendioxids
mehr als 0,5 atm beträgt, in einigen Fällen eine überschüssige
Menge an Kohlendioxid in die Atmosphäre entweichen.
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Gemäß dem
Kohlendioxidbehandlungsschritt werden in der Oberflächenschicht
des Salzkerns existierendes Kalziumoxid und Magnesiumoxid karbonisiert
und können in Kalziumkarbonat bzw. Magnesiumkarbonat umgewandelt
werden. Die auf diese Weise reformierte Oberflächenschicht
weist eine Stärke von 1 bis 50 μm auf. Kalziumkarbonat
und Magnesiumkarbonat besitzen die Eigenschaften, Feuchtigkeit nicht
zu absorbieren und bei den entsprechenden Zersetzungstemperaturen
oder niedrigeren Temperaturen stabil zu sein. Somit können
das Kalziumkarbonat und das Magnesiumkarbonat in der Oberflächenschicht
als ein Schutzfilm wirken, um zu verhindern, dass die Form Feuchtigkeit
absorbiert.
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2 zeigt Änderungen
in einem Teil der Oberflächenschicht des Salzkerns in Folge
des Kohlendioxidbehandlungsschrittes. Ein Salzkern 1 enthält
gebrannten Kalk 2, einen feuerfesten Stoff 3 und
Salz 4 als seine Bestandteile. Nach Durchführung
des Kohlendioxidbehandlungsschritts, wobei der Salzkern 1 mit
Kohlendioxid in Kontakt gebracht wird, reagieren der in der Oberflächenschicht
des Salzkerns 1 vorhandene gebrannte Kalk 2 und
das Kohlendioxid miteinander und es entsteht dann Kalziumkarbonat 5.
Entsprechend wird der gebrannte Kalk 2 in der Oberflächenschicht
des Salzkerns 1 in Kalziumkarbonat 5 umgewandelt
und ist im Salzkern 1 vorhanden.
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Unter
Bezugnahme auf 1(c) wird in dem Gießschritt
(1(c)) unter Verwendung des Kerns gemäß der
vorliegenden Erfindung ein in der zuvor beschriebenen Weise hergestellter
Kern 104 in eine Gussform 105 eingebracht. Anschließend
wird geschmolzenes Metall in einen in der Gussform 105 ausgebildeten
Hohlraum eingespritzt und anschließend die Gussform 105 unter
Druck gesetzt. Im Anschluss daran, nachdem ein Gussteil 106 aus
der Gussform 105 herausgenommen worden ist, wird ein den
Kern 104 aus dem Gussteil 106 (4(d))
entfernender Schritt durchgeführt. Der Kern 104 kann
durch Eintauchen in Wasser oder durch Absorption von Feuchtigkeit
in der Luft entfernt werden. Wenn der Kern 104 Feuchtigkeit
absorbiert, quillt der Kern 104 auf und zerfällt,
so dass der Kern 104 leicht aus dem Gussteil 106 entfernt
werden kann.
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Wie
in den 1(a) bis 1(d) dargestellt,
kann, da der Kohlendioxidbehandlungsschritt (1b) nach dem Kerngießschritt
(1a) durchgeführt wird, die für diese beiden Schritte
verwendete Ausrüstung raumsparend ausgestaltet sein. Darüber
hinaus kann, wenn eine Ausrüstung mit einem großen
Fassungsvermögen für den Kohlendioxidbehandlungsschritt
(1b) verwendet wird, die Ausrüstung auch für die
Lagerung des Kerns verwendet werden. In dieser Ausrüstung
können eine bestimmte Anzahl von Kernen, wie erforderlich,
während der Durchführung des Kohlendioxidbehandlungsschritts
gelagert werden. Entsprechend kann die für den Kohlendioxidbehandlungsschritt
(1b) verwendete Ausrüstung auch als ein Puffer dienen,
um Kerne zu lagern, bis die Kerne in dem Gießschritt verwendet
werden, wenn der Schritt des Gießens des Kerns (1a), der
Schritt der Kohlendioxidbehandlung (1b) und der Schritt des Gießens
unter Verwendung des Kerns (1c) in dieser Reihenfolge durchgeführt
werden. Wie oben beschrieben kann die für den Kohlendioxidbehandlungsschritt
(1b) verwendete Ausrüstung auch als Lagerraum verwendet
werden, so dass eine integrierte Fertigungsstraße erreicht
werden kann, wenn die Ausrüstung für den Schritt
des Gießens des Kerns (1a), den Schritt der Kohlendioxidbehandlung
(1b) und den Schritt des Gießens unter Verwendung des Kerns
(1c) benachbart zu einander angeordnet sind. Dies ermöglicht
eine erhöhte Produktionseffizienz.
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Ausführungsform 2; Wachsausschmelzform
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Als
Nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen
einer zerfallbaren Form gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung gegeben, in einem Fall, bei dem die
zerfallbare Form eine Wachsausschmelzform ist. Das Herstellungsverfahren
gemäß dieser Ausführungsform umfasst
die Schritte des Herstellens einer Formzusammensetzung, des Formens
der Formzusammensetzung, des Brennens eines Formteils und das Behandeln
des entstehenden Formteils mit Kohlendioxid.
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Schritt des Herstellens der
Formzusammensetzung
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In
dem Schritt des Herstellens der Formzusammensetzung werden einen
feuerfesten Stoff, ein Bindemittel und wenigstens Kalziumkarbonat
oder Magnesiumkarbonat enthaltende Materialien gemischt.
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Was
Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat anbelangt, so kann eine dieser
Substanzen oder eine Mischung dieser Substanzen verwendet werden.
Bevorzugterweise werden Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat so
gemischt, dass sie 5 bis 75 Gewichtsprozent der Formzusammensetzung
darstellen. Wenn der Gehalt an diesen Substanzen weniger als 5 Gewichtsprozente
beträgt, könnte eine ausreichende Zerfallfähigkeit
in einigen Fällen nicht erhalten werden. Wenn andererseits
der Gehalt an diesen Substanzen 75 Gewichtsprozente übersteigt,
könnte in einigen Fällen eine Maßhaltigkeit
aufgrund von Schrumpfen zum Zeitpunkt des Brennens verringert sein.
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Als
feuerfester Stoff können Schamotte, Mullit, Aluminiumoxid,
Siliciumoxid, Zirkon, stabilisiertes Zirkon oder dergleichen verwendet
werden. Als das Bindemittel kann Kolloid-Kieselerde, Ethylsilicat,
Zirkoniumoxidsol oder dergleichen verwendet werden. Das Bindemittel
kann mit einem Füllmittel vermischt werden, um eine geeignete
Viskosität zu erreichen, wobei das Füllmittel
ein Teil der Formzusammensetzung ist. Als ein zusätzlicher
Bestandteil kann der Formzusammensetzung darüber hinaus
Glasfaser, Gips, Chromoxid oder dergleichen beigemischt werden.
Der zusätzliche Bestandteil kann in allgemein üblicher
Konzentration bestimmungsgemäß beigemischt werden,
sofern eine solche Beimischung die Ziele und Wirkungen der vorliegenden Erfindung
nicht beeinträchtigt. Ein Suspensionsmischer oder dergleichen
kann bei der Herstellung einer aus der Formzusammensetzung gebildeten
Aufschlämmung verwendet werden.
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Formschritt
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Beim
Schritt des Formens der Formzusammensetzung wird die Formzusammensetzung
geformt, indem ein Rahmen um ein Wachsmodell angebracht wird, und
dann aus der Formzusammensetzung hergestellte Aufschlämmung
in den Rahmen gegossen wird und dann die Formzusammensetzung getrocknet
wird. Alternativ kann die Formzusammensetzung unter Verwendung anderer
allgemein üblicher Techniken geformt werden. In diesem
Schritt, kann ein Lost-Foam-Modell aus Polystyrol-Schaum, Styrol
oder dergleichen an Stelle des Wachsmodells verwendet werden.
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Zusätzlich
kann in diesem Schritt auch ein eine Deckschicht ausbildender Schritt
durchgeführt werden. Der Schritt des Ausbildens einer Deckschicht
wird mindestens zweimal durchgeführt. Der Schritt des Ausbildens
einer Deckschicht umfasst die Schritte des Ausbildens einer aus
der Formzusammensetzung um das Wachsmodell ausgebildeten Aufschlämmungsschicht,
des Anheftens eines Stuckmaterials an die Aufschlämmungsschicht,
und dann des Trocknens der Aufschlämmungsschicht. Der Schritt
des Ausbildens der Aufschlämmungsschicht wird beispielsweise
durch Eintauchen des Wachsmodells in die Aufschlämmung
durchgeführt.
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Alternativ
kann als ein weiterer Modus dieser Ausführungsform dieser
Schritt unter Verwendung von zwei Arten von Aufschlämmung
durchgeführt werden, umfassend: eine erste Aufschlämmung,
die wenigstens Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat enthält;
und eine zweite Aufschlämmung, die weder Kalziumkarbonat
noch Magnesiumkarbonat enthält. Genauer umfasst dieser
Schritt die Schritte des Ausbildens einer ersten Deckschicht und
des Ausbildens einer zweiten Deckschicht. Ein jeder der Schritte
des Ausbildens der ersten und zweiten Deckschicht wird wenigstens
einmal durchgeführt. In einem Fall, bei dem diese Schritte
mehrmals durchgeführt werden, ist es bevorzugt, die erste
Deckschicht als die innerste Schicht und die zweite Deckschicht
als die äußerste Schicht auszubilden. Der Schritt
des Ausbildens der ersten Deckschicht umfasst die Schritte des Ausbildens
einer ersten Aufschlämmungsschicht um das Wachsmodell,
und des Anheftens eines Stuckmaterials an die erste Aufschlämmungsschicht
und dann des Trocknens der ersten Aufschlämmungsschicht.
Der Schritt des Ausbildens der zweiten Deckschicht umfasst die Schritte
des Ausbildens einer zweiten Aufschlämmungsschicht um die
erste Deckschicht und des Anheftens eines Stuckmaterials an die
zweite Aufschlämmungsschicht und dann des Trocknens der
zweiten Aufschlämmungsschicht. In einem Fall, bei dem ein Stuckmaterial
an die zweite am weitesten außen ausgebildete Aufschlämmungsschicht
anhaftet, kann zum Zweck der Verhinderung des Ablösens
des Stuckmaterials ein Schritt durchgeführt werden, bei
dem die zweite Aufschlämmungsschicht ausgebildet wird und
die zweite Aufschlämmungsschicht getrocknet wird.
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Als
die erste Aufschlämmung kann eine einen feuerfesten Stoff,
wie beispielsweise Mullit, Kieselglas, Aluminiumoxid oder Zirkon,
ein Bindemittel wie bspw. Kolloid-Kieselerde oder Ethylsilikat,
und wenigstens Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat enthaltende
Formzusammensetzung verwendet werden. Die erste unter Verwendung
der ersten Aufschlämmung ausgebildete Deckschicht wird
zum Zeitpunkt des Gießens in direkten Kontakt mit geschmolzenem
Metall gebracht und bildet dann eine Gussoberfläche aus.
Die erste Deckschicht besitzt eine ausgezeichnete Luftdurchlässigkeit
und weist die Eigenschaften auf, nach dem Gießen Feuchtigkeit
zu absorbieren und zu quellen, wodurch ein einfacheres Entfernen
der Form ermöglicht wird. Als die zweite Aufschlämmung
kann eine einen feuerfesten Stoff, wie beispielsweise Mullit, Kieselglas,
Aluminiumoxid oder Zirkon und ein Bindemittel wie Kolloid-Kieselerde,
Ethylsilikat oder Zirkonylacetat enthaltende Formzusammensetzung
verwendet werden. Die zweite unter Verwendung der zweiten Aufschlämmung
ausgebildete Deckschicht besitzt eine ausgezeichnete Luftdurchlässigkeit
und weist Eigenschaften auf, um eine ausreichende Festigkeit bereitzustellen,
um die Beanspruchung während des Gießens auszuhalten.
Wie oben beschrieben, ergeben sich aus der Verwendung der zwei Arten
von Deckschichten vorteilhafte Wirkungen, einschließlich
Bereitstellen einer guten Fluidität von geschmolzenem Metall,
da die Schichten eine ausgezeichnete Luftdurchlässigkeit
zeigen; Ermöglichen einer leichteren Entfernung der Form
infolge des aus sich selbst heraus zerfallbaren Oberflächenteils
der Form; Bereitstellen von Resistenz gegenüber Abplatzen;
und Bereitstellen von Festigkeit, die ausreicht, um die Herstellung
eines großen Formteils zu verkraften.
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Darüber
hinaus kann in einigen Fällen in Folge der Eigenschaften
des Gussteils die zweite kein Kalziumkarbonat oder dergleichen enthaltende
Deckschicht als die innerste Schicht ausgebildet werden, die in
direkten Kontakt mit der Oberfläche des Gussteils kommt.
Eine Form zum Gießen von Titanlegierungen kann beispielsweise
kein Silizium, das mit Titan reagiert, enthalten, da seine innerste
Schicht mit dem Gussteil in Kontakt kommt. Entsprechend, wird anstelle
eines Silizium enthaltenden Bindemittels, wie bspw. Kolloid-Kieselerde
oder Ethylsilicat, bevorzugterweise ein Bindemittel, das kein Silizium
enthält, wie bspw. Zirkonylacetat bei der Herstellung einer
Aufschlämmung zum Ausbilden der innersten Schicht verwendet.
Wenn jedoch Zirkonylacetat mit Kalziumkarbonat gemischt wird, löst
sich das Kalziumkarbonat unter Bildung von Kalziumdioxid auf, und
in der Zwischenzeit präzipitiert Zirkoniumverbindung, so
dass sich die Viskosität der Aufschlämmung signifikant
erhöht. Aus diesem Grund, ist Zirkonylacetat für
das Kalziumkarbonat enthaltende Bindemittel der Aufschlämmung
nicht geeignet. Hinsichtlich der Form zum Gießen von Titaniumlegierungen
ist es entsprechend bevorzugt, dass kein Kalziumkarbonat in die
Aufschlämmung zum Ausbilden der innersten Schicht gemischt
wird, und deshalb wird die zweite Aufschlämmung, die kein
Kalziumkarbonat oder dergleichen enthält, zum Ausbilden
der innersten Schicht verwendet. Zusätzlich ist Titaniumlegierung
bei einer hohen Temperatur hoch reaktiv und könnte somit
in einigen Fällen mit Kalziumoxid reagieren. Entsprechend
könnte in einem Fall, in dem Kalziumkarbonat in der innersten
Schicht der Form zum Gießen von Titaniumlegierung enthalten
ist, die Form nicht aufquellen, selbst wenn in einigen Fällen
die Form nach dem Gießen mit Feuchtigkeit in Kontakt gebracht
wird. Dies geschieht, da Kalziumoxid, das aufgrund des Brennens
der Form entsteht, mit Titanium im geschmolzenen Metall reagiert
und sich in eine andere Substanz umwandelt. Auch aus diesem Grund
ist es bevorzugt, dass kein Kalziumkarbonat in die Aufschlämmung zum
Ausbilden der innersten Schicht der Form zum Gießen von
Titaniumlegierung gemischt wird. Die erste Kalziumkarbonat oder
dergleichen enthaltende Aufschlämmung kann zum Ausbilden
einer äußeren Seitenschicht verwendet werden,
die nicht in direkten Kontakt mit dem Gussteil kommt. Die Verwendung
von Kalziumkarbonat in der äußeren Seitenschicht,
kann eine Zerfallbarkeit der Form aus sich selbst heraus bereit
stellen. Es ist anzumerken, dass bei Verwendung von Zirkonylacetat
als das Bindemittel für die innerste Schicht, das Zirkonylacetat
thermisch zersetzt wird und aufgrund des Brennens porös
wird, so dass Luftdurchlässigkeit der innersten Schicht
sichergestellt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass das
Konzept des als „Form zum Gießen von Titaniumlegierung” beschriebenen
Ausdrucks in der Aussage dieser Beschreibung und dem Schutzbereich
der Ansprüche eine Form zum Gießen von reinem
Titanium nicht ausschließt.
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Ausschmelzschritt
-
Ein
Schritt zum Entfernen (Ausschmelzen) eines Lost Foam-Modells, wie
bspw. einem Wachsmodell, wird nach dem Schritt des Formens der Formzusammensetzung
durchgeführt. Der Ausschmelzschritt kann durch ein allgemein übliches
Verfahren durchgeführt werden und ist nicht besonders eingeschränkt.
Der Ausschmelzschritt wird beispielsweise durchgeführt
durch Schmelzen des Wachsmodells in der Form und Abfließen
lassen des Wachsmodells durch unter Druck setzen und Erhitzen des
Wachsmodells mit Wasserdampf unter Verwendung eines Autoklaven,
oder durch Einbringen des Lost Foam-Modells in einen Hochtemperaturofen
und anschließendem Brennen des Lost Foam-Modells.
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Brennschritt
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Der
Brennschritt wird durch Erhitzen eines Formteils der Formzusammensetzung
auf eine Temperatur von 800 bis 1200°C ausgeführt.
Die Erwärmdauer kann ein bis zwei Stunden betragen. Der
Brennschritt wird bevorzugterweise in der Luftatmosphäre
durchgeführt. Zum Brennen kann ein Brennofen oder dergleichen
verwendet werden. Im Brennschritt zersetzen sich Kalziumkarbonat
und Magnesiumkarbonat thermisch zu Kalziumoxid bzw. Magnesiumoxid.
Da Kalziumoxid und Magnesiumoxid Feuchtigkeit absorbieren und dann
eine Volumenexpansion hervorrufen, wird Zerfallbarkeit der Form
aus sich selbst heraus bereit gestellt, und dadurch ein leichteres
Entfernen der Form ermöglicht.
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Kohlendioxidbehandlungsschritt
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Bei
dem Kohlendioxidbehandelungsschritt wird ein Schritt durchgeführt,
der die Oberflächenschicht der Form reformiert, indem die
gebrannte Form mit einer hohen Temperatur einer Kohlendioxid-Atmosphäre ausgesetzt
wird. Der Kohlendioxidbehandlungsschritt wird unmittelbar nach dem
Brennschritt durchgeführt. Der Zeitpunkt unmittelbar nach
dem Brennschritt bezeichnet die Zeitspanne, während der
die Form nach dem Brennschritt bei einer hohen Temperatur von nicht
weniger als 300°C gehalten wird. Der Kohlendioxidbehandlungsschritt
wird bevorzugterweise durchgeführt, wenn die Temperatur
der Form nach dem Brennschritt nicht weniger als 300°C
beträgt. Der Kohlendioxidbehandlungsschritt wird bevorzugtererweise
durchgeführt, wenn die Temperatur der Form zwischen 580
und 650°C beträgt. Normalerweise wird der Brennschritt
für eine Wachsausschmelzform in vielen Fällen
bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 800°C
durchgeführt. Wenn das Verfahren unmittelbar nach dem Brennschritt
zum Kohlendioxidbehandlungsschritt übergeht, kann entsprechend
die Kohlendioxidbehandlung durchgeführt werden, während
die Form auf einer hohen Temperatur nicht weniger als 580°C
gehalten wird. Dadurch kann eine ausreichende Reformierung der Oberflächenschicht durchgeführt
werden.
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Gemäß dem
Kohlendioxidbehandlungsschritt kann in der Oberflächenschicht
vorhandenes Kalziumoxid und Magnesiumoxid zu Kalziumkarbonat bzw.
Magnesiumkarbonat umgewandelt werden. In einem Fall, bei dem ein
Stuckmaterial an die Oberfläche der Form anhaftet, wird
die Oberflächenschicht der Schicht reformiert, die als
ein Ergebnis des Brennens der Aufschlämmungsschicht, an
der das Stuckmaterial anhaftet, ausgebildet wurde. Die auf diese
Art reformierte Oberflächenschicht hat eine Stärke
von 1 bis 50 μm. Das Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat
in der Oberflächenschicht fungieren als ein Schutzfilm
zur Verhinderung von Feuchtigkeitsabsorption durch die Form und
erlaubt eine Langzeitlagerung der Form, während der die
Zerfallfähigkeit der Form aus sich selbst heraus erhalten
bleibt.
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Eigenschaften einer zerfallbaren
Form
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Die
zerfallbare Form der vorliegenden Erfindung, hergestellt in der
zuvor beschriebenen Art und Weise, ist vorwiegend zusammengesetzt
aus wenigstens Kalziumoxid oder Magnesiumoxid und ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Kalziumoxid und Magnesiumoxid in der Oberflächenschicht
karbonisiert ist und in Kalziumkarbonat bzw. Magnesiumkarbonat umgewandelt
ist. Die Stärke der Oberflächenschicht ist innerhalb
eines Bereiches von 1 bis 50 μm. Wenn die Stärke
der Oberflächenschicht weniger als 1 μm beträgt,
ist die Funktion der Oberflächenschicht als der Schutzfilm
nicht ausreichend, so dass in manchen Fällen Absorption
von Feuchtigkeit von der zerfallbaren Form nicht verhindert werden
kann. Die zerfallbare Form der vorliegenden Erfindung als ein fertiges
Produkt enthält 5 bis 75 Gewichtsprozent Kalziumoxid und
Magnesiumoxid. Ist der Gehalt des Kalziumoxids und Magnesiumoxids
weniger als 5 Gewichtsprozent, so kann die Zerfallfähigkeit
der Form in manchen Fällen nicht ausreichend sein. Wenn
der Gehalt des Kalziumoxid und Magnesiumoxid andererseits 75 Gewichtsprozente übersteigt,
könnte die Maßhaltigkeit der Form in manchen Fällen
aufgrund des Schrumpfens der Form während der Brennzeit
vermindert sein. Die zerfallbare Form kann wenigstens Kalziumoxid
oder Magnesiumoxid oder beides enthalten.
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Die
zerfallbare Form der vorliegenden Erfindung als ein fertiges Produkt
enthält 25 bis 95 Gewichtsprozente feuerfesten Stoffes
wie Mullit, Quarzgut, Aluminiumoxid oder Zirkon. Der Gehalt des
feuerfesten Stoffes von weniger als 25 Gewichtsprozenten könnte
in manchen Fällen hinsichtlich einer Verminderung der Maßhaltigkeit
und unzureichender Festigkeit der Form nachteilig sein. Übersteigt
der Gehalt des feuerfesten Stoffes andererseits 95 Gewichtsprozente,
so könnte dies in manchen Fällen hinsichtlich
unzureichender Zerfallfähigkeit der Form nachteilig sein.
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Die
zerfallbare Form kann in manchen Fällen als einen weiteren
strukturellen Bestandteil Glassfaser, Kalziumsulfat, Chromoxid oder
dergleichen enthalten.
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Die
zerfallbare Form der vorliegenden Erfindung ist ein zerfallbarer
Kern oder eine zerfallbare Form und quillt durch Absorbieren von
Feuchtigkeit auf und zerfällt sodann. Die zerfallbare Form
gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich
zu einem Salzkern und einer Wachsausschmelzform eine Form für
das Formen mit Feststoffen sein.
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In
der zerfallbaren Form der vorliegenden Erfindung sind das Kalziumoxid
und Magnesiumoxid in der Oberflächenschicht karbonisiert
und zu Kalziumkarbonat bzw. Magnesiumkarbonat umgewandelt, so dass
das Kalziumoxid und Magnesiumoxid, das innerhalb der Form existiert,
davon abgehalten wird mit der Atmosphäre in Kontakt zu
kommen. Somit fungiert das in der Oberflächenschicht der
Form existierende Kalziumkarbonat und Magnesiumkarbonat als der
Schutzfilm, so dass das in der Form existierende Kalziumoxid und
Magnesiumoxid daran gehindert wird, Feuchtigkeit in der Atmosphäre
zu absorbieren. Entsprechend ist Absorption von Feuchtigkeit durch
die Form unterdrückt, wodurch eine Langzeit-Konservierung
der Form ermöglicht wird.
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Zusätzlich
quillt Erdalkalimetalloxid wie Kalziumoxid, das in der Form enthalten
ist, aufgrund von Absorption von Feuchtigkeit während der
Lagerzeit nicht auf. Entsprechend tritt keine Erhöhung
der Rauhigkeit der Formoberfläche auf, wodurch eine gute
Gussoberfläche erreicht wird. Darüber hinaus treten
keine Risse aufgrund von Absorption von Feuchtigkeit und Aufquellen
der Form auf, so dass die Festigkeit der Form aufrecht erhalten
werden kann. Darüber hinaus wird auch eine Porosität
aufgrund Wiederaustretens von, von der Form absorbierter Feuchtigkeit
zum Zeitpunkt des Gießens nicht auftreten.
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Nachstehend
wird eine spezifische Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit
Beispielen und Vergleichsbeispielen gegeben. Jedoch ist die zerfallbare
Form und das Verfahren zu deren Herstellung gemäß der
vorliegenden Erfindung nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.
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Beispiele
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Gießen des Kerns; Salzkern
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Eine
Formzusammensetzung wurde durch Mischen von 27,8 Gewichtsprozent
NaCl, 34,7 Gewichtsprozent KCl, 11,2 Gewichtsprozent Mullit und
26,3 Gewichtsprozent Löschkalk hergestellt. Die Formzusammensetzung
wurde durch Erhitzen auf 750°C geschmolzen und anschließend
in die Gussform für Formkerne gegossen. Die Kerne wurden
aus der Gussform entfernt und Kohlendioxid-Atmosphären
bei Temperaturen von 500°C, 400°C bzw. 300°C
ausgesetzt. Dann wurden die Kerne in den Atmosphären auf
natürlichem Wege auf Raumtemperatur abgekühlt.
Darüber hinaus wurde ein weiterer Kern, der zur selben
Zeit dem Gießen unterzogen wurde, in der Atmosphäre
auf natürlichem Wege abgekühlt und danach einer
Kohlendioxid-Atmosphäre bei Raumtemperatur ausgesetzt.
Diese Kerne wurden in einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur,
40% Luftfeuchtigkeit) für 2 Tage oder 30 Tage gelagert.
Danach wurden die Oberflächenzustände der Kerne
unter Verwendung eines Stereomikroskops verglichen.
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Das
Ergebnis des Vergleiches ist in Tabelle 1 gezeigt. In dem Fall,
in dem der Kohlendioxidbehandlungsschritt bei Raumtemperatur durchgeführt
wurde, konnte auf der Kernoberfläche nach 30-tägiger
Lagerung eine Veränderung in Form eines feinen, aufgrund
des Aufquellens des Kalziumoxids auftretenden Risses beobachtet
werden, und somit wurde bestätigt, dass der Kern Feuchtigkeit
absorbiert hatte. Im Gegensatz hierzu konnte in dem Fall, bei dem
der Kohlendioxidbehandlungsschritt bei den Temperaturen 300°C,
400°C und 500°C durchgeführt wurde, selbst
nach 30-tägiger Lagerung keine Veränderung der
Kernoberfläche beobachtet werden, und es wurde somit bestätigt,
dass der Kern keine Feuchtigkeit absorbiert hatte. Wie beschrieben
wurde bestätigt, dass das Durchführen des Kohlendioxidbehandlungsschritts
bei einer Temperatur von nicht weniger als 300°C die Wirkung
der Verhinderung von Feuchtigkeitsabsorption bedingt. Tabelle 1
Temperatur der Kohlendioxidbehandlungs | Absorption
von Feuchtigkeit auf Kernoberfläche |
2-tägige
Lagerung | 30-tägige
Lagerung |
500°C | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
400°C | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
300°C | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
Raumtemperatur | nicht
beobachtet | beobachtet |
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Genaugussform 1, Form für Aluminiumlegierung
-
Eine
Mischung von 70 Gewichtsprozent Pulver fossiler Muscheln mit einer
Körnung von 325 Mesh oder weniger und 30 Gewichtsprozent
als Füllmaterial dienenden Mullits wurden mit Kolloid-Kieselerde
gemischt. Hierdurch wurden eine primäre Aufschlämmung
und eine sekundäre Aufschlämmung hergestellt.
Die primäre Aufschlämmung wurde so hergestellt,
dass sie eine Viskosität von 40 bis 50 Sekunden aufweist
(Zahn cup #5). Die sekundäre Aufschlämmung wurde
so hergestellt, dass sie eine Viskosität von 25 bis 330
Sekunden (Zahn cup #4) aufweist.
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Ein
entfettetes Wachsmodell wurde in die primäre Aufschlämmung
eingetaucht. Dann wurden fossile Muscheln mit einer Körnung
von 10 bis 48 Mesh als Stuckmaterial an das Wachsmodell angehaftet,
das mit der Aufschlämmung beschichtet worden war, und anschließend
wurde die primäre Aufschlämmung getrocknet. Als
Nächstes wurde das Wachsmodell in die sekundäre
Aufschlämmung eingetaucht und fossile Muscheln wurden als
ein Stuckmaterial an das Wachsmodell angehaftet, und anschließend
wurde die sekundäre Aufschlämmung getrocknet.
Nachdem drei Schichten durch Wiederholen dieses Schrittes ausgebildet
wurden, wurde es in die sekundäre Aufschlämmung
eingetaucht. Dann wurde Schamotte mit einer Körnung von
10 bis 48 Mesh als Stuckmaterial an die sekundäre Aufschlämmung
angehaftet und die Aufschlämmung anschließend
getrocknet. Anschließend wurden drei Schichten durch Wiederholen
dieses Schrittes ausgebildet. Nachdem die Aufschlämmung
getrocknet war, wurde es weiter in die sekundäre Aufschlämmung
eingetaucht und anschließend getrocknet. Damit war das
Beschichten beendet.
-
Als
nächstes wurde das Wachsmodell entfernt, indem es unter
Verwendung eines Autoklaven geschmolzen und drainiert wurde. Danach
wurden die so ausgebildeten Formen für zwei Stunden bei
einer Temperatur von 850°C gebrannt. Danach wurde die Form
unmittelbar in einen mit Kohlendioxid mit einer Temperatur von etwa
40°C gefüllten Behälter gegeben und wurde
dann auf natürlichem Wege für etwa eine Stunde auf
Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wurde die
Form in einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit)
gelagert. Zusätzlich wurde eine weitere zur selben Zeit
gebrannte Form in der Atmosphäre auf Raumtemperatur abgekühlt
und anschließend wurde die Form einer Kohlendioxid-Atmosphäre
ausgesetzt. Danach wurde die Form in einer Niedrigfeuchtkammer gelagert
(Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit). Tabelle 2 zeigt das Ergebnis
des Vergleiches zwischen den Oberflächenbeschaffenheiten
von Gussteilen hergestellt durch Vorerhitzen der in der jeweils
zuvor beschriebenen Art und Weise hergestellten Formen auf eine
Temperatur von etwa 300°C und durch Gießen geschmolzenen
Aluminiums (AC4C) bei einer Temperatur von etwa 700°C unter
Verwendung der Formen.
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In
dem Fall, bei dem die Form der Kohlendioxidbehandlung unmittelbar
nach dem Brennen unterzogen wurde, wurde keine Porosität
in den Oberflächen der beiden für 2 Tage und für
30 Tage gelagerten Gussteilen beobachtet. Andererseits wurde in
dem Fall, bei dem die Form nach dem Brennen auf Raumtemperatur abgekühlt
und dann der Kohlendioxidbehandlung unterzogen wurde, bestätigt,
dass Porositäten auf der Oberfläche des Gussteils
auftreten, wenn die für 30 Tage gelagerte Form verwendet
wurde. Wie beschrieben, kann die Ausführung der Kohlendioxidbehandlung
unmittelbar nach dem Brennen die Absorption von Feuchtigkeit der Form
unterdrücken und Porositäten auf der Oberfläche
des Gussteils verhindern. Tabelle 2
| Porosität
auf Oberfläche des Gussteils |
2-tägige
Lagerung | 30-tägige
Lagerung |
Durchführung
der Kohlendioxidbehandlung unmittelbar nach dem Brennen | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
Durchführung
der Kohlendioxidbehandlung nach Abkühlen der Form auf Raumtemperatur | nicht
beobachtet | beobachtet |
-
Genaugussform 2; Glassgussform
-
Eine
primäre Aufschlämmung wurde unter Verwendung von
Chromdioxid mit einer Körnung von 325 Mesh oder weniger
als Füllmittel und durch Mischen von Zirkonylacetat mit
dem Chromdioxid hergestellt. Eine sekundäre Aufschlämmung
wurde unter Verwendung einer Mischung aus 70 Gewichtsprozenten eines
Pulvers aus fossilen Muscheln mit einer Körnung von 325
Mesh oder weniger und 30 Gewichtsprozent Mullit als Füllmittel
und durch Mischen von Kolloid-Kieselerde mit der Mischung hergestellt.
Die primäre Aufschlämmung wurde so hergestellt,
dass sie eine Viskosität von 40 bis 50 Sekunden (Zahn cup
#5) besitzt. Die sekundäre Aufschlämmung wurde
so hergestellt, dass sie eine Viskosität von 25 bis 330
Sekunden (Zahn cup #4) besitzt.
-
Nachdem
ein entfettetes Wachsmodell in die primäre Aufschlämmung
eingetaucht und anschließend getrocknet wurde, wurde das
Wachsmodell nochmals in die primäre Aufschlämmung
eingetaucht. Dann wurden fossile Muscheln mit einer Körnung
von 10 bis 48 Mesh als Stuckmaterial an das mit Aufschlämmung
beschichtete Wachsmodell angehaftet, das im Anschluss getrocknet
wurde. Als nächstes wurde das Wachsmodell in die sekundäre
Aufschlämmung eingetaucht und fossile Muscheln als Stuckmaterial
an das Wachsmodell angehaftet, das im Anschluss getrocknet wurde.
Durch Wiederholen des zuvor beschriebenen Schritts wurden zwei Schichten
ausgebildet. Anschließend wurden zwei Schichten durch Wiederholen
des Schrittes des Anheftens von Aluminiumoxid mit einer Körnung
von 10 bis 48 Mesh als Stuckmaterial an das Wachsmodell nach Eintauchen
des Wachsmodells in die sekundäre Aufschlämmung
ausgebildet. Dann, nach dem Trocknen, wurde das Wachsmodell weiter
in die sekundäre Aufschlämmung eingetaucht und
wurde dann getrocknet. Somit war der Beschichtungsschritt beendet.
Als Nächstes wurde das Wachsmodell durch Schmelzen unter
Verwendung eines Autoklaven entfernt. Dann wurden die so hergestellten
Formen für zwei Stunden bei 850°C gebrannt. Danach
wurde die Form unmittelbar in einen mit Kohlendioxid bei einer Temperatur
von etwa 40°C gefüllten Behälter eingebracht.
Anschließend wurde die Form auf natürlichem Wege
für etwa eine Stunde auf Normaltemperatur abgekühlt.
Danach wurde die Form in einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur,
40% Luftfeuchtigkeit) gelagert. Zusätzlich wurde eine weitere,
zur selben Zeit gebrannte Form in der Atmosphäre auf Normaltemperatur
abgekühlt und anschließend einer Kohlendioxid-Atmosphäre
ausgesetzt. Dann wurde die Form in einer Niedrigfeuchtkammer gelagert.
Die auf die obige Art und Weise hergestellten Formen wurden in einer
Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit) gelagert.
Tabelle 3 zeigt das Ergebnis des Vergleiches zwischen den Oberflächenbeschaffenheiten
der Formen unter Verwendung eines Stereomikroskops.
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In
der Form, die unmittelbar nach dem Brennen der Kohlendioxidbehandlung
unterzogen wurde, konnten selbst nach 30-tägiger Lagerung
keine aufgrund von Absorption von Feuchtigkeit der Form entstandenen Risse
beobachtet werden. Im Gegensatz hierzu wurden in der Form, die nach
dem Brennen auf normale Temperatur abgekühlt und anschließend
der Kohlendioxidbehandlung unterzogenen wurde, Risse auf der Formoberfläche
beobachtet. Wie beschrieben kann die Durchführung der Kohlendioxidbehandlung
unmittelbar nach dem Brennschritt einen Riss in einer Form aufgrund
von Absorption von Feuchtigkeit durch die Form verhindern. Tabelle 3
| Reißen
von Form aufgrund Feuchtigkeitsabsorption |
2-tägige
Lagerung | 30-tägige
Lagerung |
Durchführung
von Kohlendioxidbehandlung unmittelbar nach dem Brennen | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
Durchführung
von Kohlendioxidbehandlung nach Abkühlen der Form auf Raumtemperatur | nicht
beobachtet | beobachtet |
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Genaugussform 3; Gussform für
Titaniumlegierung
-
Eine
primäre Aufschlämmung wurde unter Verwendung von
Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkoniumoxid mit einer Körnung
von 325 Mesh oder weniger als Füllmittel und durch anschließendes
Mischen von Zirkonylacetat mit dem Yttriumoxid-stabilisierten Zirkoniumoxid
hergestellt. Eine sekundäre Aufschlämmung wurde
unter Verwendung einer Mischung aus 70 Gewichtsprozenten Pulver
fossiler Muscheln mit einer Körnung von 325 Mesh oder weniger
und 30 Gewichtsprozenten Mullit als Füllmittel und Mischen
von Kolloid-Kieselerde mit der Mischung hergestellt. Die primäre
Aufschlämmung wurde so hergestellt, dass sie eine Viskosität
von 40 bis 50 Sekunden (Zahn cup #5) besitzt. Die sekundäre
Aufschlämmung wurde so hergestellt, dass sie eine Viskosität
von 25 bis 330 Sekunden (Zahn cup #4) besitzt.
-
Ein
entfettetes Wachsmodell wurde in die primäre Aufschlämmung
eingetaucht und dann wurde als Stuckmaterial Yttriumoxid-stabilisiertes
Zirkoniumoxid mit einer Körnung von 10 bis 48 Mesh an das
mit Aufschlämmung bedeckte Wachsmodell angehaftet und dann getrocknet.
Nachdem durch Wiederholen des zuvor beschriebenen Schritts drei
Schichten ausgebildet wurden, wurden drei Schichten durch Eintauchen
des Wachsmodells in die sekundäre Aufschlämmung
und Verwenden von Aluminiumoxid mit einer Körnung von 10 bis
48 Mesh als Stuckmaterial ausgebildet. Dann wurde das Wachsmodell
getrocknet. Anschließend wurde das Wachsmodell weiter in
die sekundäre Aufschlämmung eingetaucht und dann
getrocknet. Hierdurch war der Beschichtungsschritt beendet. Als
nächstes wurde das Wachsmodell entfernt, indem es unter
Verwendung eines Autoklaven geschmolzen wurde. Dann wurden so ausgebildete
Formen für zwei Stunden bei einer Temperatur von 1100°C
gebrannt. Unmittelbar danach wurde die Form auf natürlichem
Wege für etwa eine Stunde auf Normaltemperatur abgekühlt
in einem Behälter, der mit Kohlendioxid bei einer Temperatur
von 40°C gefällt war. Dann wurde diese Form in
einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit)
gelagert. Zusätzlich wurde eine weitere, zur selben Zeit
gebrannte Form in der Atmosphäre auf normale Temperatur
abgekühlt und anschließend bei Normaltemperatur
einer Kohlendioxid-Atmosphäre ausgesetzt. Danach wurde die
Form in einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit)
gelagert. Die in der obigen Art und Weise hergestellten Formen wurden
in einer Niedrigfeuchtkammer (Raumtemperatur, 40% Luftfeuchtigkeit)
gelagert. Tabelle 4 zeigt das Ergebnis des Vergleiches zwischen
den Oberflächenbeschaffenheiten der Formen unter Verwendung
eines Stereomikroskops.
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Auf
der Form, die der Kohlendioxidbehandlung unmittelbar nach dem Durchführen
des Brennschrittes bei 1100°C unterzogen wurde, wurden
selbst nach 30-tägiger Lagerung keine aufgrund von Absorption
von Feuchtigkeit durch die Form entstandene Risse beobachtet. Im
Gegensatz dazu wurden in der Form, die nach dem Brennen auf Normaltemperatur
abgekühlt und dann der Kohlendioxidbehandlung unterzogen
wurde, nach 30-tägiger Lagerung Risse aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption
der Form auf der Oberfläche beobachtet. Wie beschrieben
kann die Durchführung der Kohlendioxidbehandlung unmittelbar
nach dem Brennen Risse in der Titanlegierungsgussform in Folge von
Feuchtigkeitsabsorption verhindern. Tabelle 4
| Reißen
der Form aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption |
2-tägige
Lagerung | 30-tägige
Lagerung |
Durchführung
der Kohlendioxidbehandlung unmittelbar nach dem Brennen | nicht
beobachtet | nicht
beobachtet |
Durchführung
der Kohlendioxidbehandlung nach Abkühlen der Form auf Raumtemperatur | nicht
beobachtet | beobachtet |
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Die
zerfallbare Form und das Verfahren zu deren Herstellung gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine zerfallbare Form bereitstellen,
die Änderungen ihrer Oberflächeneigenschaften
aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption und Aufquellen verhindert,
und die auch über eine lange Zeitspanne lagerbar ist, ohne
dass Feuchtigkeitsabsorption und Aufquellen auftreten.
-
Die
gesamten in der Beschreibung, den Zeichnungen, der Zusammenfassung
und dem Schutzumfang der Ansprüche der
Japanischen Patent Anmeldung No. 2009-079286 beschriebenen
Inhalte werden hierin durch Bezugnahme als ein Teil dieser Beschreibung
aufgenommen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2006-7234
A [0002]
- - JP 49-2655 B [0004]
- - JP 6-36954 B [0004]
- - JP 3-281030 A [0005]
- - JP 5-104199 [0005]
- - JP 6-15407 A [0005]
- - JP 2763970 B [0007]
- - JP 2009-079286 [0068]