DE102011102456A1 - Bindemittelsystem für thermoplastische Formmassen für Niederdruckspritzguss - Google Patents

Bindemittelsystem für thermoplastische Formmassen für Niederdruckspritzguss Download PDF

Info

Publication number
DE102011102456A1
DE102011102456A1 DE102011102456A DE102011102456A DE102011102456A1 DE 102011102456 A1 DE102011102456 A1 DE 102011102456A1 DE 102011102456 A DE102011102456 A DE 102011102456A DE 102011102456 A DE102011102456 A DE 102011102456A DE 102011102456 A1 DE102011102456 A1 DE 102011102456A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
binder system
injection molding
pressure injection
molding
waxes
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.)
Granted
Application number
DE102011102456A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011102456B4 (de
Inventor
Joachim Binder
Dr. Bauer Werner
Nicole Bohn
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.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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 Karlsruher Institut fuer Technologie KIT filed Critical Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority to DE102011102456.9A priority Critical patent/DE102011102456B4/de
Publication of DE102011102456A1 publication Critical patent/DE102011102456A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011102456B4 publication Critical patent/DE102011102456B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B22F3/1021—Removal of binder or filler
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C04B35/634—Polymers
    • C04B35/63448—Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/6346—Polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/638—Removal thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L91/00—Compositions of oils, fats or waxes; Compositions of derivatives thereof
    • C08L91/06—Waxes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J191/00—Adhesives based on oils, fats or waxes; Adhesives based on derivatives thereof
    • C09J191/06—Waxes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/20—Methods or devices for soldering, casting, moulding or melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3891—Silicides, e.g. molybdenum disilicide, iron silicide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6022—Injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittelsystem für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen, sowie ein Verfahren und die Verwendung. Der Grundgedanke der Erfindung liegt in einem Bindemittelssystem, dass mindestens zwei Wachse umfasst. Hierbei werden ein niedrigschmelzendes Wachs und ein hochschmelzendes Wachs verwendet. Das niedrigschmelzende Wachs stellt dabei den Hauptbestandteil der Bindemittelmischung dar. Die Entbinderung erfolgt bei Temperaturen zwischen der Schmelztemperatur des Wachses mit der niedrigeren Schmelztemperatur und die Schmelztemtur. Das Niederdruckspritzgießen mit dem erfindungsgemäßen Bindemittelsystem und Entbinderungsverfahren eignet sich besonders für Einzelabformungen und kleine Serien, wie sie zum Beispiel in der Dentaltechnik üblich sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittelsystem für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen, sowie ein Verfahren und die Verwendung.
  • Das Spritzgießen ist eine weitverbreitete Methode zur Herstellung von Bauteilen mit komplexer Bauteilgeometrie. Die Prozesskette setzt sich zusammen aus der Herstellung der Formmasse aus Pulver und Bindemittelsystem, der Formgebung, dem Entbindern und dem abschließenden Sintern.
  • Das Entbindern ist hierbei ein kritischer Verfahrensschritt, da das Bindemittel nur langsam aus dem Formteil entfernt werden darf, damit keine Deformationen, Defekte oder Risse entstehen.
  • Die wichtigsten Entbinderungsverfahren lassen sich in drei Gruppen einteilen: thermische Verfahren, Extraktionsverfahren und katalytische Verfahren. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Extraktions- bzw. katalytischen Verfahren meistens mit einem anschließenden thermischen Verfahren gekoppelt sind und somit aus einem zweistufigen Entbinderungsprozess bestehen.
  • Die gängigste Methode ist die thermische Entbinderung, bei der das Bindemittel unter Einwirkung von Wärme zunächst ausgeschmolzen und anschließend verdampft oder oxidiert wird. Zu Beginn der Entbinderung erfolgt die Austreibung des schmelzflüssigen Bindemittels über die Kapillarkräfte, gefolgt von der Verdampfung bzw. Zersetzung des ausgetriebenen Bindemittels auf der Probenoberfläche. Sind die Kapillarkräfte aufgrund der zunehmend längeren Diffusionswege nicht mehr ausreichend, um das Bindemittel auszutreiben, verdampft bzw. zersetzt sich dieses im Inneren der Probe und entweicht über die Gasphase. Der Prozess muss daher kontrolliert ablaufen, da eine abrupte und unkontrollierte Verdampfung bzw. Zersetzung des Bindemittels im Inneren des Formteils die Bildung von mechanischen Spannungen und damit eine Zerstörung des Bauteils zur Folge hat. Aus diesem Grund ist die thermische Entbinderung durch sehr lange Prozesszeiten von bis zu 100 Stunden gekennzeichnet. Nach der Entbinderung müssen die Formlinge einen Restbindemittelgehalt von 2% enthalten, um die mechanische Stabilität bis zum Dichtsintern der Bauteile zu gewährleisten. Diese Restmenge kann beim abschließenden Sinterprozess unkritisch ausgebrannt werden, wie in J. Kraus, „Spritzgießen nanoskaliger keramischer Pulver am Beispiel des Degussa Aluminiumoxid C", technische Fakultät der Universität des Saarlandes, Diss 1999 beschrieben ist.
  • Bei den Extraktionsverfahren wird ein Bestandteil des Bindemittelsystems in einem ersten Schritt mit Hilfe eines Extraktionsmittels, z. B. organisches Lösungsmittel, herausgelöst. Dabei muss, wie beschrieben, ein Restanteil des Binders zurückbleiben, um die mechanische Stabilität zu gewährleisten. Durch die so entstandene poröse Struktur wird im zweiten Schritt das restliche Bindemittel durch eine thermische Entbinderung beschleunigt ausgetrieben.
  • Beim Verfahren des katalytischen Entbinderns wird der Binder unterhalb des Schmelz- oder Erweichungspunktes des Bindemittelsystems katalytisch zersetzt und so eine beschleunigte Entbinderung erreicht.
  • Bei der Herstellung von Bauteilen über Spritzgussverfahren müssen, wie eingangs beschrieben häufig lange Entbinderungszeiten in Kauf genommen werden. Im Stand der Technik gibt es eine Vielzahl von Ansätzen, um die Entbinderungszeiten zu verringern.
  • Ein bekannter Ansatz basiert auf der Verwendung von mehrkomponenten Bindemittelsystemen. Die einzelnen Komponenten weisen dabei unterschiedliche chemische Strukturen auf, die gegenüber einem spezifischen Lösungsmittel eine unterschiedliche Löslichkeit aufweisen. Als Hauptkomponente bei diesen Bindemittelsystemen wird ein thermoplastisches Polymer verwendet, welches mit Wachsen zur Viskositätssenkung versetzt wird.
  • Die EP 124 252 2 B1 beschreibt zum Beispiel thermoplastische Formmassen, die ein Stylen-Vinylacetat Copolymer und Paraffin als Bindemittel enthalten. Als weitere Zusätze werden Carbonsäureamide als Dispergierhilfsmittel genannt. In EP 0 700 881 A1 werden Bindemittelzusammensetzungen aus Polystyrolcopolameren und Polyamiden beschrieben, wobei Stearinsäureamide und Wachse als weitere Zusätze genannt sind.
  • Die Zugabe von Thermoplasten führt beim Niedrigdruckspritzguss bereits in geringen Mengen zu einer unzulässig starken Viskositätserhöhung und deshalb werden derartige Eindemittelsysteme auch ausschließlich im Hochdruckspritzguss eingesetzt. Unter Niedrigdruckspritzguss werden üblicherweise beim Pulverspritzgießen Prozesse verstanden, die einem Einspritzdruck von unter einem MPa aufweisen. In der Fachwelt ist ebenso bekannt, dass die Viskosität des reinen Bindemittelsystems beim Niedrigdruckspritzgießen daher kleiner 100 mPas sein muss. Beim Hochdruckspritzguss beträgt die Viskosität des reinen Bindelmittels üblicherweise 10 Pas bis 100 Pas.
  • Die zum Niedrigdruckspritzgießen geeigneten Bindemittel basieren auf Wachse und Paraffinen, wobei Paraffine durch ihre Zusammensetzung, nämlich aus gesättigten Kohlenwasserstoffen definiert werden und Wachse durch ein Eigenschaftsprofil, das die Paraffine einschließt. Diese Wachse und Paraffine sind chemisch ähnlich aufgebaut und weisen vergleichbare Löslichkeiten gegenüber spezifischen Lösungsmitteln auf. Ein selektives Herauslösen einer einzelnen Komponente ist deshalb nicht möglich.
  • Ausgehend davon ist es die Aufgabe der Erfindung ein Bindemittelsystem anzugeben, das die genannten Nachteile und Einschränkungen vermeidet und es ermöglicht die Prozesszeiten bei der Entbinderung zu verkürzen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Entbinderungsverfahren mit dem Bindemittelmittelsystem und seine Verwendung anzugeben.
  • Gelöst wird die Aufgabe hinsichtlich des Bindemittels mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgaben gemäß Anspruch 5 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens an.
  • Der Grundgedanke der Erfindung liegt in einem Bindemittelssystem, dass mindestens zwei Wachse umfasst. Hierbei werden ein niedrigschmelzendes Wachs und ein hochschmelzendes Wachs verwendet. Das niedrigschmelzende Wachs stellt dabei den Hauptbestandteil der Bindemittelmischung dar. Als vorteilhaft haben sich Bindemittelsysteme mit niedrigschmelzenden Wachsanteilen von 60–90% erwiesen.
  • Die Entbinderung der Formteile erfolgt über ein Extraktionsverfahren mittels Lösungsmittel. Als geeignete Lösungsmittel haben sich Ethanol, Isopropanol, Ethylacetat, ätherisches Öl (sogenanntes Cleaning Fluid) oder auch Mischungen aus diesen gezeigt. Die Entbinderung bei einem Bindemittelsystem, das genau zwei Wachse umfasst, erfolgt bei Temperaturen zwischen der Schmelztemperatur des Wachses mit der niedrigeren Schmelztemperatur und die Schmelztemperatur des Wachses mit der höheren Schmelztemperatur. Bei Bindemittelsystemen mit mehr als zwei Wachsen erfolgt die Entbinderung bei einer Temperatur zwischen der Schmelztemperatur des Wachses mit der niedrigsten Schmelztemperatur und der Schmelztemperatur des Wachses mit der höchsten Schmelztemperatur. Die Auslagerungszeiten sind von den verwendeten Wachsen abhängig und können mit Hilfe von Angaben in der allgemeinen Fachliteratur bestimmt werden. Als Wachse eignen sich diverse kommerziell verfügbare Wachse, wie z. B. Sasol wax 4110, 6403, 7040, C80, 3279, 5006, 5203 oder Bienenwachs der Firma Fluka, oder Vestowax SH105, SH112 der Firma Degussa Evonik. Für diese Wachse liegen die typischen Auslagerungszeiten in Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie zwischen 15 und 120 Minuten.
  • Auf diese Weise wird das Wachs mit dem niedrigeren Schmelzpunkt herausgelöst, während die hochschmelzende Komponente im Formteil verbleibt und die Stabilität nach der Entbinderung gewährleistet. Dieser Restgehalt an Bindemittel kann dann unkritisch währen der Sinterung entfernt werden.
  • Durch die Vermeidung von Thermoplast- oder Duroplastkomponenten im Bindemittelsystem wird die Viskosität der gießfertigen Formmasse so stark reduziert, dass eine Formfüllung bereits bei Einspritzdrücken unter 1 MPa erfolgen kann. Aus diesem Grund können auch Werkzeuge verwendet werden, die bei höheren Einspritzdrücken zerstört werden würden. Da diese Werkzeuge schnell und kostengünstig gefertigt werden können, eignet sich ein Niederdruckspritzgießen mit dem erfindungsgemäßen Bindemittelsystem und Entbinderungsverfahren besonders für Einzelabformungen und kleine Serien, wie sie in der Dentaltechnik üblich sind.
  • Bei Pulvern mit spezieller Morphologie, wie z. B. intermetallischen Verbindungen können im Entbinderungsschritt beim Erwärmen der Formmasse im Lösungsmittelbad mechanische Spannungen auftreten, die zu Rissen im gesinterten Bauteil führen. Dies kann durch die getrennte Erwärmung des Formkörpers und des Lösungsmittelbades auf die Entbinderungstemperatur verhindert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1
  • Zur Formmassenherstellung werden 12,68 g Sasol wax 4110, 5,43 g Sasol wax C80 und 2,53 g eines Dispergierhilfsmittels bei 100°C im Trockenschrank vorgewärmt. 140,77 g Aluminiumoxidpulver werden ebenfalls in einem Trockenschrank bei 120°C vorgewärmt. Anschließend wird in einem evakuierbaren Dissolver das Aluminiumoxidpulver in das Bindemittelsystem aus dem Wachs/Dispergatorgemisch eingearbeitet. Im Anschluss daran wird die hergestellte Formmasse in Silikonformen blasenfrei abgeformt.
  • Die Entbinderung erfolgt mit Ethanol bei 70°C für 60 Minuten. Nach der Entbinderung werden die Proben für 60 Minuten getrocknet und anschließend bei 1600°C für 60 Minuten gesintert.
  • Beispiel 2
  • Für die Herstellung der Formmasse wird ein Pulver aus Zirkoniumtrialuminid, Zirkoniumdisilizid, Yttriumoxid und Magnesiumoxid hergestellt und in Isopropanol für 24 Stunden mischgemahlen. Nach dem Mahlprozess wird das Lösungsmittel entfernt und das Pulver bei 55°C für 16 Stunden in einem Trockenschrank nachgetrocknet.
  • Für die Formmassenaufbereitung werden zuerst 221 g des mischgemahlenen Pulvers bei 120°C im Trockenschrank vorgewärmt. Es werden 19,64 g Sasolwax 4110, 3,47 g Vestowax SH 105 abgewogen und mit 2,53 g Dispergierhilfsmittel hergestellt. Dieses Gemisch wird ebenfalls bei 120°C vorgewärmt. Die Massenaufbereitung erfolgt im evakuierbaren Dissolver.
  • Im Anschluss daran wird die hergestellte Formmasse in Silikonformen blasenfrei abgeformt. Die Entbinderung erfolgt in einem Ethanol/Cleaning-Fluid Gemisch, mit einem Mischungsverhältnis 85:15, bei 65°C für 30 Minuten. Die Formteile werden vor Zugabe des Lösungsmittels 15 Minuten thermisch entspannt. Nach der Entbinderung werden die Proben wie in Beispiel 1 getrocknet und anschließend bei 1500°C für 3 Stunden gesintert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1242522 B1 [0010]
    • EP 0700881 A1 [0010]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • J. Kraus, „Spritzgießen nanoskaliger keramischer Pulver am Beispiel des Degussa Aluminiumoxid C”, technische Fakultät der Universität des Saarlandes, Diss 1999 [0005]

Claims (9)

  1. Bindemittelsystem für thermoplastische Formmassen für Niederdruckspritzguss dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem mindestens zwei Wachse umfasst, dass die mindestens zwei Wachse unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen und dass das Bindemittelsystem eine Viskosität von kleiner 100 mPas aufweist.
  2. Bindemittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittelsystem ein Dispergiermittel für keramische oder metallische Pulver umfasst.
  3. Bindemittelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied zwischen den Schmelzpunkten der Wachse in einem Bereich von 10°C bis 100°C liegt.
  4. Bindemittelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs mit dem höheren Schmelzpunkt ein Gewichtsanteil von mindestens 2% aufweist.
  5. Verfahren zur Entbinderung einer Formmasse, die ein Bindemittelsystem nach Anspruch 1 umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Auslagern der Formmasse in einem Lösungsmittel, b) Erwärmen der Formmasse und des Lösungsmittels auf eine Temperatur in einem Bereich, wobei die untere Grenze des Bereichs durch die Schmelztemperatur des Wachses mit der niedrigsten Schmelztemperatur gebildet wird und die obere Grenze des Bereichs durch die Schmelztemperatur des Wachses mit der höchsten Schmelztemperatur, c) Auslagern der Formmasse im Lösungsmittel bei einer im Schritt b) genannten Temperatur, d) Entnehmen der Formmasse nach dem Auslagern.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Verfahrensschritt a) entfällt und im Schritt b) das Erwärmen der Formmasse und des Lösungsmittels getrennt voneinander erfolgt.
  7. Verwendung des Bindemittelsystems nach Anspruch 1 für die Herstellung von Feedstocks für den Niederdruckspritzguss zur Herstellung von keramischen Bauteilen.
  8. Verwendung des Bindemittelsystems nach Anspruch 1 für die Herstellung von Feedstocks für den Niederdruckspritzguss zur Herstellung von metallischen Bauteilen.
  9. Verwendung des Bindemittelsystems nach Anspruch 1 zur Herstellung von Dentalkomponenten.
DE102011102456.9A 2011-05-25 2011-05-25 Verfahren für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen Expired - Fee Related DE102011102456B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011102456.9A DE102011102456B4 (de) 2011-05-25 2011-05-25 Verfahren für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011102456.9A DE102011102456B4 (de) 2011-05-25 2011-05-25 Verfahren für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011102456A1 true DE102011102456A1 (de) 2012-11-29
DE102011102456B4 DE102011102456B4 (de) 2014-03-06

Family

ID=47140320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011102456.9A Expired - Fee Related DE102011102456B4 (de) 2011-05-25 2011-05-25 Verfahren für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011102456B4 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404166A (en) * 1981-01-22 1983-09-13 Witec Cayman Patents, Limited Method for removing binder from a green body
EP0700881A1 (de) 1994-09-08 1996-03-13 Bayer Ag Bindemittel für keramische Massen, thermisch verarbeitbare Masse sowie Verfahren zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen
US5602197A (en) * 1989-05-30 1997-02-11 Corning Incorporated Reversible polymer gel binders for powder forming
WO1997038811A1 (en) * 1996-04-13 1997-10-23 Apv Uk Plc Injection moulding processes, especially metal injection moulding processes
EP0639417B1 (de) * 1993-03-09 1998-12-09 Citizen Watch Co. Ltd. Verfahren zur herstellung von werkstücken mittels pulverspritzen
DE10149793A1 (de) * 2001-10-05 2003-04-10 Thomas Hesse Plastische Formmassen auf Basis von Fettsäureestern, Paraffin, Lösungsmittel und sinterfähigen Pulvern
EP1242522B1 (de) 1999-12-03 2006-04-12 Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinnützige GmbH Spritzgussversätze aus nanoskaligen pulvern
DE102004062645A1 (de) * 2004-12-21 2006-06-29 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Herstellung von keramischen Formkörpern auf Basis sinterfähiger Pulver

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404166A (en) * 1981-01-22 1983-09-13 Witec Cayman Patents, Limited Method for removing binder from a green body
US5602197A (en) * 1989-05-30 1997-02-11 Corning Incorporated Reversible polymer gel binders for powder forming
EP0639417B1 (de) * 1993-03-09 1998-12-09 Citizen Watch Co. Ltd. Verfahren zur herstellung von werkstücken mittels pulverspritzen
EP0700881A1 (de) 1994-09-08 1996-03-13 Bayer Ag Bindemittel für keramische Massen, thermisch verarbeitbare Masse sowie Verfahren zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen
WO1997038811A1 (en) * 1996-04-13 1997-10-23 Apv Uk Plc Injection moulding processes, especially metal injection moulding processes
EP1242522B1 (de) 1999-12-03 2006-04-12 Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinnützige GmbH Spritzgussversätze aus nanoskaligen pulvern
DE10149793A1 (de) * 2001-10-05 2003-04-10 Thomas Hesse Plastische Formmassen auf Basis von Fettsäureestern, Paraffin, Lösungsmittel und sinterfähigen Pulvern
DE102004062645A1 (de) * 2004-12-21 2006-06-29 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Verfahren zur Herstellung von keramischen Formkörpern auf Basis sinterfähiger Pulver

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Kraus, "Spritzgiebetaen nanoskaliger keramischer Pulver am Beispiel des Degussa Aluminiumoxid C", technische Fakultät der Universität des Saarlandes, Diss 1999

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011102456B4 (de) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3854547T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Teilen aus pulverförmigem Material.
DE69907385T2 (de) Matrizenzusammensetzungen und Formkörper mit verbesserter Leistung zum Giessen von Gasturbinenbauteilen
DE1758845C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Prazisions gießformen fur reaktionsfähige Metalle
DE202014005691U1 (de) Bindemittel für eine Spritzgusszusammensetzung
DE2624641A1 (de) Sinterkeramischer koerper und verfahren zu seiner herstellung
DE3887140T2 (de) Herstellung von komplexen keramischen und metallischen hochleistungsformkörpern.
DE102011101661A1 (de) Verfahren zur Dotierung oder zum Einfärben von Keramik, Glaskeramik oder Glas
EP2699342B1 (de) Poröses aluminiumoxid
EP0431165A1 (de) Verfahren zur herstellung keramischen kompositmaterials
DE4129952A1 (de) Formmassen zur herstellung von anorganischen sinterformteilen sowie verfahren zur herstellung von anorganischen sinterformteilen
EP0428999A1 (de) Binder für Metall- oder Keramikpulver
DE2715563C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Teilen aus partikelförmigem Material
EP2321076B1 (de) Bindemittel für die herstellung gesinterter formteile
DE102011082484A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Pulverspritzguss-Verbundbauteils
DE102011013894A1 (de) Verfahren zur endformnahen Herstellung von Bauteilen
DE69006153T2 (de) Herstellung eines Sinterkörpers aus Zirkoniumoxid.
DE102011102456B4 (de) Verfahren für die Entbinderung von thermoplastischen Massen beim Niederdruckspritzgießen
EP1759682A2 (de) Verfahren zur Herstellung metallischer Bauteile, entsprechende metallische Bauteile sowie Kit zur Durchführung des Verfahrens
DE10149793B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Sinterkörpern aus einer plastischen Formmasse enthaltend Pulver, Wachs und Lösungsmittel
DE4407760C2 (de) Thermoplastische Formmassen sowie deren Verwendung
DE102005029039B4 (de) Herstellungsverfahren für Kokille mit Antihaftbeschichtung
DE102012005088A1 (de) Feuerfestwerkstoff für Hochtemperaturanwendungen, Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
WO2013017140A1 (de) Bindemittelmischung für die herstellung von formteilen mittels spritzverfahren
EP3173392B1 (de) Verfahren zur herstellung von keramikteilen
DE102008062155A1 (de) Keramische Masse

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20141209

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee