DE1802338A1

DE1802338A1 - Formstoffmischung fuer Giessformen

Info

Publication number: DE1802338A1
Application number: DE19681802338
Authority: DE
Inventors: Gerhard Vitt
Original assignee: CORRECTA WERKE GmbH
Current assignee: CORRECTA WERKE GmbH
Priority date: 1968-10-10
Filing date: 1968-10-10
Publication date: 1971-02-11
Also published as: DE1802338B2

Description

" Fromstoffmischung für Gießformen " Die Erfindung bezieht sich auf eine Formstoffmischung für Gießformen oder Kerne, sowie Verfahren zu deren Herstellung und Gießformen.
Zum Herstellen von Gießformen wird ein Fromstoff, in der Regel Querzsand mit einem Bindemittel gemischt, wobei dann die Formstoffmischung am Modell zur Anlage gebracht und verdichtet wird. Als Bindemittel finden verschiedenartige Stoffe Anwendung. Den meisten Anteil haben dabei Bindemittel aus Ton, insbesondere dem Tonmineral Bentonit.
Um die Bindung zwischen den Körnchen des Formstoffes, insbesondere Quarzsant, mit den Tonteilchen zu erhalten, müssem Kollerhänge verwendet werden, die den Ton fein verteilen und die Körnchen des Formstoffes mit einem Tonfilm umgeben, der die Klebung zwischen den einzelnen Tonkörnchen ergibt und somit den Formsand plastisch macht. Um eine Bindefähigkeit des Tones zu erreichen, muß dem Formsand Wasser zugegeben werden. Kleiners Gußstücke lassen sich in grünem Formsand, d. h. Formsand mit einem Wassergehalt von 4 bis 6% gießen. Größere Formstücke müssen jedoch vor ihrem Abguß getrocknet worden. Neben Formsanden, die durch Tne gebunden sind, gibt es solche, die durch Zement gebunden sind, Daa Zementsandformverfahren eignet sich Jedoch nur für Formen tür große Gußstücke. Neben dem Zementsandformverfahren, bei dem dio Abbindung durch eine chemische Reaktion stattfindet, wird in manchen Fällen das CO²-Verfahren angewendet, das darin besteht, daß dem Formsand Wasserglas zugesetzt wird, das in Verbindung mit einem CO2-Gas zu eniem Silikat aushärtet und dadurch die Bindung wiederum auf chemischen Gebiet gibt.
Für Kerne werden vielfach Öle verwendet. Nachdem die Form hergestellt ist, wird diese mit dem Kernkasten in einen Trockenofen gebracht, wobei durch die Hitze des Trockenofens das Öl trocknet und zur Bindung führt. Daneben ist es zur Herstellung eines aushärtbaren Sandgemische, insbesondere zur Aufbereitung von Sand für die Herstellung von kaltaushärtenden Gießereikernen bekannt, den Sand mit einem Katalysator oder Härter und mit einem in Harz-oder Ölform vorliegenden Bindemittel, welches bei Vereinigung mit dem Katalysator oder Härter aushärtet, zu vermischen und dann zu verarbeiten. Dabei wurde bereits vorgeschlagen, daß man einen Teil des Sanders mit dem Katalysato bzw. Härter mischt, den verbleibenden Sand mit dem Bindemittel mischt und dann bei Bedarf an aushärtbarem Sandgemisch beide Teilgemische zusammengibt, mischt und in be!:annter Weise weiterverarbeitet. Dies. kaithärtenden Gießereiformen, bei denen ein duroplastischer Kunstharz in Verbindung adt eine Katalysator oder Härter verwendet wird, haben in jüngerer Zeit zunächst starke Anwendung gefunden. Das INteresse an Anwendung sinkt Jedoch, w.il die verwendeten Katalysatoren vielfach gasundheitsschädlich sind.
Alle bisher verwendeten Bindemittel, um Gießereiformstoffe herzustellen, haben und erfüllen nur die Aufgabe, die Bindung zwischen den Körnern des Formstoffes zu erreichen, Zusätzlich zu diesen Bindemitteln müssen somit den Formstoffen noch weitere Zusatzstoffe zugegeben werden, um ein Anbrennen der Metallschmelze an der Formwandung zu verhindern. Zu diesem Zwecke wird die Formwandung entweder alt einer Schlichte versehen oder es werden dei Formstoff ausrechende Mengen an hochvergasbaren Stoffen zugegeben, wie beispielsweise Steinkohlenstaub. Deswelteren ist es notwendig, der Formstoffmischung Stoffe zuzugeben, um die Gasdurchlässigkeit zu erhöhen. Um dies zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, den Formstoffmischungen Zusätze von verbrennbaren oder vergasbaren Substansen, wie s. B.
Kohle, Holzmehl und dgl. zuzugeben. Schließlich geht ein Vorschlag dahin, zur Erhöhung der Gasdurchlässigkeit und auch der Zerfallsneigung und bei Kernen der Zusammendrtickbarkeit beim Schwinden, der Formstoffmischung Kunststoffschaumteilchen zuzusetzen, wobei die Kunststoffschaumteilchen auch aus Polysterol-Schaumteilchen bestehen.
Wie dargelegt, orfolgt deren Zugabe Jedoch nur in Verbindung mit üblichen Bindemitteln.
Weitere Vorschläge zur Verbesserung der Gebrauchzeigenschaften von !ormsand gehen dahin, neben üblichen Binde-Mitteln Stoffe zuzugeben, die aus Mischungen aus Substanzen bestehen, die Glanzkohlenstoff bilden und Stoffen, dio einen hohen Anteil an vergasbarer Substanz aufweisen, wie beispielsweise Torf. Diese Zuschlagstoffe haben die Aufgabe, neben der Erhöhung der Gasdurchlässigkeit bei der Beta-Alpha-Umwandlung von Quarzsand, die sich in einer Vergrdßerung der arzeandkörner ausdrückt, einen Ausgleich zu schaffen, um überhohe Druckspannungen im Formsand zu vermeiden.
Allen bisherigen Bindemitteln in der Gießereiindustrie, die die Bindekraft durch eine chemische Reaktion bringen, ist gemein, daß diese nur einmal verwendet werden können und eine Wiedergewinnung oder Wiederverwendung nach einer Aufbereitung nicht möglich ist. Andern liegt der Fall bei Bindemitteln, die auf der Basis von Ton bestehen.
Diese können wieder aufbereitet werden, wobei es nur aotwendig ist, die teilweise verbrauchten Bindemittel durch Zugabe neuer Dindemittel auf Tonbasis zu ersetzen. Notwendig sind dazu jedoch aufwendige Sandaufbereitungsanlagen.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Formstoffmischung zur Herstellung Von Gleßformen und Kernen zu schaffen, die die bisherigen Nachteile nicht aufweist und wcbei das Bindemittel zugleich alle Aufgaben erfüllt, die sn eine Formstoffmischung gestellt werden und somit nicht nur die Bindekraft zwischen den einzelnen Formstoffkörpern ergibt, sondern zugleich auch eine ausreichende Gazdurchlässigkeit und Zerfallsneigung ermöglicht sowie die Verbinderung des Eindringenz der Metallschmolze in die Formoberfläche. Daneben soll das Bindemittel in einfacher Weise mit dem Formstoff vermischt und wieder verwendbar sein bis auf jene Anteile, die durch unmittelbaren Einfluß der Hitze der Metallschmelze verloren gehen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird für eine Formstoffmischung zum Herstellen von Gießformen und Kernen erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Formstoff, insbesondere aus Quarzsand, als Bindemittel thermoplastischer Stoffe, insbesondere Kunststoffschaumteilchen, enthält. Als weitere Stoffe kommen in Frage sonstige thermoplastische Kunststoffe, die im feiner Form, z.B.
als Mehl, dem Formsand zugegeben werden. Anwendung rinden kann auch Zucker, weil Zucker ebenfalls bei einer Erhitzung thermoplastisch wird und somit Bindekraft verleiht.
Nach der Erfindung worden als Bindemittel Stoffe vorgeschlagen, insbesondere Kunststoffe, mit der Reaktion bei deren Erhitzung, daß Doppelbindungen im molekül aufgespalten werden und Kettenmoleküle entstehen, deren Kette den Charakter der einzelnen Kunststoffe bestimmt.
Dei Monomeren gehen hierbei in gesättigte Polymeren über, die auch bei nachträglicher Erwärmung unveränderlich sind, das hießt also, daß bei einer Erhitzung im Sand während das Gießens und danach keine Veränderungen in diesem Stoff auftreten. Anwendung findet besonderes vorteilhaft ein Styrol, dessen Strukturformel C6 H5-CH = CH2 ist. Das Polymerisat Polystrol hat die gleiche Formel, da bei der Polymerisation keine Abspaltungen von Wasser, Chlor oder sonstigen aruppen erfolgen.
Zu unterscheiden davon ist die Vergasung des Kunststoffen im unmittelbaren nahen Bereich der Gießschmelze und zu unterscheiden tat eine in einem geringen Abstand von der Gießschmelze erfolgende unvollkommene Verbrennung bei mangelndem Sauerstoff. Die Antelle der restlosen Vergasung oder der unvollkommenen Verbrennung sind jedoch vernaßlässigbar gering. Dies sind Reaktion im unmittelbaren Bereich der Gießschmelze und berühren nicht das Prinzip der Erfindung der Bindung der Formstoffkörper.
Der erfindungsgemäße Ender als Mehl, das vorzugsweise eine Partikelgröße von o,l bis 1,2 @@ hat, wird durch Zermahlen bzw. Zerreißen von geschäumten Polystrol hergestellt.
Die erfindungsgemäße Lösung, den Formstoff als Bindemittel thermoplastischer Stoffe, insbesondere Schaumkunststoffteilchen zuzugeben, bringt überraschende Vorteile mit sich. So lEBt sich der thermoplastische Kunststoff als Trockenmehl dem Formstoff zugesetzt, sehr leicht mit diesem mischen, eil nicht, wie das bisher bei der Anwendung von Ton als Bindemittel notwendig, mit dem Mischen zugleich eine innige Durchknetung notwendig ist, um die einzelnen Körnchen des Formstoffes mit einem Tonfilm zu unhUllen. Bei diesem bekannten Mischen und Knoten, wobei in der Regel Kollergänge verwendet werden, besteht vielfach die Gefahr, daß insbesondere die Quarzkörper zerrieben werden, wodurch des somit entstehende Quarzmahl die Gasdurchlässigkeit stark vormindert und auch die notwendige günstige Formgrößenzusammensetzung der Quarzkörper ungünstig beeinflußt wird. Der erfindungsgemäße Vorschlag.
als Binder thermoplastische Stoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe, zu verwenden, die fein verteilt, dem Formstoff zugegeben werden, nacht nunmehr die Zugabe von Wasser nicht notwendig, so daß stets die Vorteile trockner Gießformen vorhanden sind, die sich bisher bei Anwendung von Ton als Bindemittel nur durch erheblichen Energieaufwand Mit dem Trocknen der Formen in Trockenöfen erreichen ließen, sofern nicht eine Lufttrocknung erreicht wurde. die vielfach mehrere Tage in Anspruch nahm und die Gefahr in sich birgt, daß die Formen brüchig werden.
Die Bindung des thermoplastischen Bindemittels mit den Körnern des Formstoffes, insbesondere Quarzsandes, erfolgt einfacher Weise durch Erhitzung entweder des Bindemittels oder des Formstoffes oder beider Komponenten, und zwar bei Temperaturen, bei denen der thermoplastische Kunststoff plastisch wird und seine Bindokraft durch Klebung erhält. Die Temperaturen, bei denen eine solche Bindung durch Verklebung der Foraatoffkörner , insbesondere Quarzkörner eintritt, liegt abhängig von der Wahl der themoplastischen Stoffe bei Temperaturen von etwa 80 bis 200° C. Es hat sich gezeigt, daß diese vergleichsweise geringen Temperaturen, um die Bindung zwischen den Körnern des Formstoffes zu erreichen, die Festigkeit der Gießformen den hohen Temperaturbeanspruchungen beim Einfüllen der Metallschmelzen, unter Metallschmelzen sind auch Stahllegierungen zu verstehen, nicht beeinflussen, weil die Hitze, die zum Plastifizieren des thermoplastischen Binders notwendig zum Zweck der Bildung der Formstoffkörper notwendig ist, in keinem ursächlichen Zusammenhand steht mit der Temperaturbelastung, die die Gießform unter dem Einfluß der eingegossenen Schmelze aushält.
Besonders vorteilhaft werden Kunststoffschaumteilchen verwendet, die besonders vorteilhaft aus dem Kunststoff Polysterol bestehen. Diese Kunststoffschaumteilchen haben den Vorteil, daß sie kugelig oder als Teil von Kugelschalen oder flockig ausgebildet sind, sehr dünnwandig eine vergleichsweise große Anlagefläche zwischen den einzelnen Körnern des Formstoffes haben und die Möglichkeit geben, zusammengedrückt werden zu können, so daß das Bindemittel nicht nur zugleich eine oohr hohe Gasdurchlässigkeit des Formstoffgemisches gibt, sondern zufolge seiner Zusammendrückbarkeit auch in hohem Maße geeignet ist, der Quarzausdehnung bei der Beta-Alpha-Umwandlung nachzugeben. Das thermoplastische Bindemittel schwindet bei seiner Erhitzung um ein geringes Maß, wobei diese Schwindung kompensiert wird durch die Volumenvergrößerung des Quarzsandes bei dessen Beta-Alpha-Umwandlung.
Bei Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen thermoplastischen Bindemittels in Gestalt von Flockenmehl oder kleinen Kügelchen brauoht nicht, wie du bisher bei der Anwendung von Ton als Bindemittel notwendig ist, die gesamte Oberfläche eine jeden Kornes mit einem bindefähigen nil umgehen zu sein, vielmehr geneigt es, daß nur Teile der Oberfläche der Formstoffkörner mit den thermoplastischen Bindemittel behaftet sind, um somit die Bindebrücke zu dem benachbarten Korn bzw. den benachbarten Körnern zu geben. Dadurch wird wiederum die Gasdurchlässigkeit des Formstoffgemisches erhöht und auch daß Mischen des thermoplastischen Bindemittels mit dem Formstoff im trocknen Zustand erheblich erleichtert.
Der erfindungsgemäße Vorschlag ergibt vielfache Möglichkeiten der Anwendung. So wird nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal vorgeschlagen, daß der Formstoff, insbesondere Quarzsand, und Bindemittel aus thermoplastischen Teilchen, insbesondere Schaumkunststoffteilchen bzw.
Schaumstoffmehl erhitzt an dem Modell zur Anlage gebracht werden. Dazu kann dem erhitzten Formstoff, insbesondere in Gestalt von Quarzsand, vor seiner Anlage am Modell der thermoplastische Bindestoff insbesondere aus feinen Schaumkunststoffteilchen, zugegeben werden.
t nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal auch möglich, daß der Formstoff und der thermoplastische Stort in kalten Zustand oder überwiegend kalten Zustand gemischt und dann kurz vor oder während der Anlage an den Modell erhitzt werden. Eine weitere erfindungsgemäße Abwandlung besteht darin, daß der Formstoff und der thermoplastische Binder innig gemischt und in kalten oder überwiegend kaltem Zustand an das Modell angelegt wird, dann durch Hitzeeinwirkung zur gegenseitigen Bindung gebracht werden.
Dazu kann die Erhitzung des Formstoffgemisches am Formstoff und thermoplastischem Bindemittel durch du erhitzte Modell und / oder durch den erhitzten Formkasten erfolgen.
Auch ist die Erhitzung des Formstoffgemisches aus Formstoff und thermoplastischem Bindemittel durch äußere Hitzeeinwirkung möglich, insbesondere durch eine brennende Flamme oder die Hitzeeinwirkung in einem Erh#zungsofen.
Schließlich ist die Erhitzung nach einem weitoren erfindungsgemäßen Merkmal gegeben durch Durchblassen noch erhit:ten Oues, inebenondere von Luft. Schließlich ist eine Erhitzung durch induktionsrotor Hochfrequenzstrahlung möglich.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen, daß an das Modell eine Schicht aus den thermoplastischen Bindemittel aufgebracht und dann der Formstoff, insbesondere in Gestalt von Quarzsand angelegt und durch eine Erhitzung des Formstoffes und/oder des Bindemittels die Bindung des Formstoffgamisches erfolgt. Dazu kann an die am Modell anliegende Schicht aus dem thermoplastischen Bindemittel der erhitzte Formstoff angelegt werden.
Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal wird vorgeschlagen, daß als Modell ein solches aus Schaumkunststoff verwendet wird, wobei dieses besonders vorteilhaft mti einer Abdeckungsschicht, insbesondere als Isolationsschicht, versehen wird, und dann der Formstoff mit dem theraoplasti -sehen Bindemittel an diese Schicht angelegt wird. Die Isolationsschicht am Modell aus Schaumkunststoff kann dabei flüssig aufgebracht werden, z.B. durch Aufstreichen oder durch Tauschen des Schaumkunststoffmodells in eine Flüssigleit. Di. Isolationsschicht kann aber auch durch Aufkleben einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere einer Folie aus Schaumkunststoff, erfolgen. In vielen Fällen ist es Jedoch besonders vorteilhaft, daß als Isolationsschicht am Modell aus Schaumkunststoff eine feuerfeste Schicht dient. die insbesondere einen keramischen Aufbau hat.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausbildungsformen, vielmehr sind weiterre, im Rahmen der Erfindung liegende Abwandlungen möglich. Es zeigen: Fig.1 bis 6 Gießformen in schematischer Darstellung und vertikalen Schnitt, Fig.7 in vertikalen Schnitt des Aufbringen einer erfindungsgemäßen Formstoffmischung an ein Modell aus Schaumkunststoff, Fig.8 in vertikalem Schnitt einen Formkasten mit einem Modell aus Schaumkunststoff und erfindungsgemäßer Formstoffmischung, Fig.9 in perspektivischer Darstellung eine aus Metall bestehende gegossene Büchse, Fig. 10 in perspektivischer Darstellung und zugleich vertikalen Schnitt die Gießform zum Gießen der Büchse nach Fig.9, Fig.11 in vertikales Schnitt die Form zus Herstellen der Gießform nach Fig.10.
Nach Fig.1 ruht der Oberkasten 10 auf einer Arbeitsplatte 11. Auf der Arbeitsplatte ist zugleich das aus Holz bestehende Modell 12 mit dem Modell 13 aus Holz angebracht, das für den Hohlraum dienen soll, um das Oußstück mit einem Trichter zu versehen. Un das Holzmodell ist eine Formstoffschicht 14 angelegt, die die erfindungsgemäße Zusammensetzung hat und somit aus Formstoffkörnern besteht, die durch einen thermoplastischen Binder, besonders vorteilhaft aus Schaumkunststoffteilchen in Flocken- oder Mehlform, gebunden sind. Um die Bindung zu erreichen, ist eine erhitzte Düse 15 vorhanden, die am Ende eines biegsamen Schlauches 16 angebracht ist, so daß die Düse 15, gegebenenfalls von Hand geführt, alle Stellung einnehmen kann, um das Modell 12, 13 von allen Seiten mit Formstoff umgeben zu können. Innerhalb der Düse wird der Formstoff in Gestalt von Quarzkörnern erhitzt. Zugleich erfolgt innerhalb der Düse 15 oder in einem Bereich vor dieser die Zugabe des thermoplastischen Binders, vorzugsweise in Gestalt von Schaumkunststoffmehl oder Flocken. Beide Formstoffkomponenten treten erhitzt aus der Düse aus und durch die Erhitzung erfolgt dei Bindung der Formstoffkörnehen untereinander durch das thermoplastische Bindemittel. Da aus der Düse die beiden Formstoffkomponenten mit einem Druck austreten, erfolgt zugleich eine ausreichende Verdichtung. Sobald du Modell mit einer ausreichenden Menge von verdichtetem Formstoff umgeben ist, wird das Modell 13 Nr den Trichter in bekannter Weise nach oben abgezogen, dann der Oberkanten 10 in bekannter Weise gewendet und du Modell 12 ebenfalls ausgehoben. Da die erfindungsgemäße Formstoffmischung sehr hochwertig ist, braucht nicht der gesamte Formkasten mit dieser Formstoffmischung ausgefüllt zu sein. Vielmehr ist es zweckmäßig, in an sich bekannter Weise die Teile des Formkästens, die nicht nich beansprucht sind, mit Hinterfüllsand auszufüllen, der aber ebenfalls auch die erfindungsgemäße Formstoffmischung sein kann.
Fig.2 zeigt die Abwandlung, daß du Modell 12a, 13a nicht aus Holz, sondern aus Schaumkunststoff besteht. Die Zugabe der Formstoffmischung und deren Erhitzung erfolgt nach Fig.2 in prinzipiell gleicher Weise, wie das zu Fig.1 beschrieben worden ist. Das Modell 12a, 13a aus Schaumkunststoff, insbesondere unter der Markenbezeichnung "Poresta-Gießschaum" ist mit einer Isolationsschicht 17 umgeben, die aus einer dünnen Folie besteben kann, die aufgeklebbt sein kann. Die Folie 17 kann auch aus Schaumkunststoff sein. 1.
ist Jedoch auch möglich, die Beschichtung 17 durch Aufstreichen zu erreichen, oder durch Bintauchen des Modells 12a, 13a in eine entsprechende Tauchflüssigkeit. Dies geschieht, bevor das Modell 12a, 13a in den Formkasten 10 eingesetzt wird. Eine Beschichtung 17 besteht besonders vorteilhaft aus einem aufgestrichenen Epoxydharz. In vielen Fällen ist es besonders vorteilhaft, eine feuerfeste Beschichtung zu wMhlen, die auf keramischer Basis aufgebaut ist. s.B. aber auch eine Beschichtung, die sich aus Zirkonmehl mit Kunstharzbindern zusammensetzt. Diese Beschichtung, die sehr dünnwandig sein kann, hat die Aufgabe, daß die erhitzte Formstoffmischung, die auch unter Druck durch die Düse 15 an dem Schaumkunststoffmodell 12a, 13a angebracht wird, nicht zu einer teilweisen Verbrennung der Oberflache des Schaumkunststoffmodells oder einer Deformation beitragen kann. Die Schioht 17 schützt vor solchen Einflüssen, hat aber zugleich die Aufgabe, später eine glatte Gußoberfläche zu geben. Zum Herstellen des Gußstückes wird in an sioh bekannter Weise die Motallsobielze in das Modell 12a, 13a eingegossen, wobei unter dem Einfluß der Hitze der Schmelze der Schaumkunststoff vergut und der dadurch freiwerdende Raun durch die Schmelze eingenommen wird. Die Hitze des Gießmetalls vermag ebenfalls durch Erhitzung der erfindungsgemäßen Formstoffmischung deren Bindung zu geben.
Fig.3 zeigt ein Gußmodell 12, 13 das wiederum aus Holz besteht. Zur Füllung des Pormkastens 10 wird über eine Rutsche 8 das vorher erhitzte Formstoffgemisch aus Quarzkörnern und thermoplastischem Binder mit Temperaturen von etwa 80 bis 2000 eingefüllt.
Sofern die Temperatur des erhitzten erfindungsgemäßen Formstoffgemisches auf eine Temperatur gesunken ist, die unterhalb der Plastifizierungsgrenze des theruoplastisch.n Blnders liegt, ist die Form sofort gebrauchtsfähig. Diese sofortige Gebrauchsfertigkeit hat den Vorteil, daß entsprechend wenige Formkästen erforderlich sind um mit großer Leistung arbeiten zu können. Die sofortige Gebrauchsfertigkeit bei einer Temperatur der Gießform unterhalb der Plastifizierungsgrenze bringt weitere erheblich Vorteile. Die Schmelze, die in eine warme Form eingefüllt wird, gießt sich ruhiger und erleidet keine starke Abschreckung. Dadurch können bedeutend einfacher dünnwandige Gußstücke gegossen werden. Das Auftreten von sogenannten Pinholes wird ebenfalls vermieden. Die sofortige Gebrauchsfähigkeit bei einer noch warmen Gießform, jedoch einer Temperatur unterhalb der Plastifizierungsgrenze, hat weiterhin Vorteile beim Gießen von Metall in Schaumkunststoffmodelle, wie das zu Fig.2 beschrieben ist. Durch die noch warme Formstoffmischung wird eine verbesserte Vergasbarkeit des Schaumkunststoffes des Modells erreicht und zugleich eine Repolymerisation in gewissen Bereichen nahe des Formhohlraumes vermieden. Dadurch ist zugleich die Gasdurchlässigkeit der Form erhöht, weil die Repolymerisation, sofern sie auftritt, einen Rückstau ergibt. Bisher machte das Gießen in Schaumkunststoffmodellen Schwierigkeiten, weil die Repolymerisationsprodukte zu einer Nachvergasung führten, die die noch flüssige oder teigige Gußstückoberlfäche nachteilig beeinflußte. Diese Schwierigkeit ist bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung nunmehr ebenfalls vermieden.
Es ist bereits Stand der Technik, ein Modell aus Schaumkunststoff in einem Quarzsand ohne Bindemittel einzubetten und die Bindung des Quarzsandes durch den durch die Metallschmelze bewirkten vorgasenden Schaumkunststoff des Modells zu erreichen. Eine wesentliche Verbesserung wird dabei erreicht, sofern der Formstoff aus dem erfindungsgemäßen Gemisch mit dem thermoplastischen Binder, vorzugsweise aus dem gleichen Schaumkunststoff, wie das Modell besteht.
Die Hitze der Schmelze und die Hitze der dabei auftretenden Gase erhitzen die im Formsand eingelagerten Schaumkunststoffteilchen und führen somit zu einer Bindung. Der Anteile der Schaumkunststoffteilchen im Formsand kann bei einer Vergasung des verlorenen Modells au aus Schaumkunststoff entsprechend geringer sein.
Fig.4 zeigt wiederum in einem Oberkasten ein Holzmodell 12, 13. Dieses ist umgeben von einer losen Schüttung aus Schaumkunststoffmehr. Anschließend wird der Formstoff, besonders vorteilhaft loser erhitzer Silbersand, eingefüllt.
Die Körner vermischen sich mit dem thermoplastischen Binder in Gestalt von Mehl oder Flocken aus Schaumkunststoff und da der Sand heiß ist, tritt ebenfalls eine Bindung ein.
Die Durchmischung wird begünstigt durch das an sich bekannte Rütteln.
Fig.5 zeigt in einem Oberkanten 10 die Anordnung eines Modells aus Schaumkunststoff 12a, das mit einer Isolationsschicht 17 auf feuerfester keramischer Basis umgeben ist, wie das auch zu Fig.2 beschrieben worden ist. Die Hitze des durch die DUse 15 eingebrachten Formstoffgemisches mit dem thermoplastischen Binder bewirkt, daß diese durch die Beschichtung 17 gelangend, zu einer Schrumpfung des Schaum -kunststoffmodells 12 führt, so daß zwischen der Isolationsschicht 17 und der Oberfläche des Schaumkunststoffmodells 12a auf ganzer oder überwiegender Fläche ein Spalt 19 gebildet ist. Sofern der Oberkasten 10 nach Flg.5 gewendet wird, die erfolgte Wendung ist in Fig.6 dargestellt, dann kann das Schaumkunststoffmodell 12a in einfacher Weise herausgenommen werden, so daß der Formhohlraum gebildet ist, ohne mit der Metallschmelze durch Vergasung des Schaumkunststoffmodells diesen zu bilden.
Fig.7 zeigt, daß auf einer Arheitsplatte 11 ruhend du Schaumkunststoffmodell 12a, 13a mit einem Trichter in Gestalt von Kugelform mit einer Schale 14 umgeben ist, die aus der erfindungsgemäßen Formstoffmischung besteht, wobei wiederum erhitzter Quarzsand und erhitzte Schaumkunststoffteilchen durch die Düse 15 aufgebracht werden. Diese Art des Aufbringens ermöglicht, daß der Formstoff zonenweise aufgebracht wird nach Art einer Spritzpistole durch Aufschießen oder Aufsprühen. Die Formstoffmischung erhärtet in eine. Zeitraum kurz nach dem Auftreffen, so daß die Schichtdicke der gebildeten Schale beliebig einstellbar ist durch die Zelt der Einwirkungsdauer des Spritzstrahls. Durob dieses Verfahren wird eine erhebliche Vereinfachung erreicht. Es brauchen nicht ganze Formkästen ausgefüllt zu werden. Bin Stampfen und Mitteln ist nicht mehr erforderlich. Dieses Aufspritzen des Formstoffes mit dessen sofortigen oder kurzfristigen Bindung läßt nunmehr zu, daß auch großflächige und groß dimensionierte Formen mit einem sehr hochwertigen Formstoff umgeben werden, der eine Gute hat, die den Formstoffen kunstharzgebundener Sande zumindest gleichwertig ist. Kunstharzgebundene Sande einer solchen Güte waren bisher nur in Spritzautomaten und somit eine hohen Aufwand maschineller Einrichtungen möglich, wobei die Größe der herzustellenden Formen begrenzt war, weil die nur so groß bemessen sein konnten, so daß sie in Kernschießmaschinen untergebracht werden konnten. Sofern nach Fig.7 eine ausreichende Dicke der Schale vorhanden ist, wird das Modell mit der Schale gewendet, um auch die Unterseite mit einer entsprechenden Schale zu versehen. Die erfindungsgemässe Lösung hat den Vorteil, daß auch nachträglich zu Jeder Zeit die Dicke der Schale vergrößert werden kann. Du Aufbringen der Formstoffschicht ist somit nicht in der Weise durch eine frist gebunden, wie das bei kaltaushärtenden Kunstharzen mit chemisch wirkenden Härtemitteln mit Katalisatoren notwendig ist. Dort muß die Form zügig in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
Fig.8 zeigt die Anordnung eines Modells 12a aus Schaumkunststoff in einem Formkasten 10. Du Modell ist zunächst eingebettet in der trockenen losen Mischung von Formstoffkörnern und thermoplastischen Bindemitteln. Nachdem das Modell 12a von dieser losen trockenen Schüttung uneben ist, wird der Kasten entweder in einen Trockenofen geschoben oder die Gasamtanordnung wird, wie durch die Preile symbolisch angegeben ist, einer sonstigen Erhitzung ausgesetzt. Durch die Erhitzung backen die thermoplastischen Teilchen des Bindemittels die Quarzkörner zusammen. Erhalten wird, da keine Verdichtung des Formstoffes notwendig ist, eine aieform hoher Gasdurchlässigkeit, die insbesondere vorteilhaft ist beim Gießen von Metall in das Schaumkunststoffmodell 12a. Dieses kann aber auch gugleich mit der Erhitzung der Form zum Zwecke der Bindung des Formstoffgemisches vergast werden.
Neben der Erhitzung in eine. Erhitzungsofen oder der Brhitzung durch die unmittelbare Einwirkung von Flammen ist besonders vorteilhaft nach einer Ausführungsform nach Fig.8, eine Strahlungsquelle 24 vorzusehen, die besonders vorteilhaft, oberhalb des Formkastens anzubringen ist und beispielsweise aus Qaurzstrahlern besteht. Die Strahlungsquelle kann jedoch auch Elemente enthalten, die durch Hochfrequenzstrahlung eine Erhitzung der thermoplastischen Bindemittelteilchen ergeben. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch auch eine Erhitzung der thermoplastischen Bindemittelteilchen zum Zwecke ihrer Kittung mit den Formstoffkörnern durch induktive Brhit:ung erfolgen. Duu sind vorhanden Mqnetspulen 28 und 29, die den Formkasten 10 umgeben, damit durch induktive Erhitzung innerhalb kurzer Frist eine Plastifizierung der Schaumkunststoffteilchen stattfindet, damit dieser Formstoffkörnchen verschweißen. Eine Erhitzung kann auch erfolgen durch Heißluft, die durch die leitung 31 und an 30 eingeleitet, das Formstoffgemisch durchströmt.
Fig.9 zeigt eine aus Metall bestehende herzustellende Büchse 20. Fig.10 den zylindrischen Formhohlraum 21, in den das Metall einzugießen ist. Fig. 11 zeigt die Kernkasteneinrichtung, bestehend aus dem Zylinder 22, der unten einen Boden 23 aufweist. An einer Kopfplatte 24 ist mittig der Vollzylinder 25 vorhanden, der im Abstand von einem Zylinderring 26 umgeben ist. Die trockene Mischung zwischen Formtstoffkörnern und thermoplastischem Bindemittel wird los eingefüllt. Die vorgenannten Teile 22, 23, 25 und 26 des Kernkastens werden erhitzt, beispielsweise durch in diesen Teilen vorhandenen elektrischen Widerstandsdrähte.
Die Erhitzung kann aber auch in einer Erhitzungskammer erfolgen. Durch die Erhitzung erfolgt die Bindung zwischen thermoplastischem Bindemittel und Formstoff. Nach dem diese Bindung erreicht ist, werden die Bauteile 2* bis 26 abgezogen und der Xern aus dem rnkasten 22 herausgenommen.
Die erfindungsgemäße Lösung hat nicht nur den Vorteil, daß das thermoplastische Bindemittel zugleich jede Eigenschaften hat, die auch zur Erhöhung der Gasdurchlässigkeit der Form erwUnsoht sbrtd und die Zerfallsneigung der Form begünstigt sowie ein Anbrennen der Form durch die Gußschmelze verhindert, sondern die erfindungsgemäße Lösung, als Bindemittel thermoplastische Teilchen, insbesondere aus Schaumkunststoffbasis, zu verwenden, bringt den großen Vorteil mit sich, daß nunmehr nur noch vergleichsweise sehr geringe Mengen an Bindemitteln erforderlich sind. Es ist; nicht notwendig, daß das erfindungsgemäße Bindemittel die Formstoffkörnchen ganz umhüllt, wie das bei bisherigen Bindern stets angestrebt und als notwendig angesehen wurde, vielmehr genügt es, sofern nur ein Teil der Oberfläche der Formstoffkörnchen mit dem Bindemittel behaftet ist, um die Verschweißung der Formstoffkörnchen untereinander zu gew1(hrleisten, weil diese Verschweißung sehr intensiv und Mit höherer Bindekraft erfolgt, als dies durch Binder auf der Basis von Ton zu erreichen wäre.
Der erfindungsgemäße Binder ist ohne jegliche Aufbereitung wieder verwendbar. Schädliche Rückstände verbleiben nicht.
Der Binder in unmittelbarem Bereich der Formoberfläche, die mit der Schmelze in Verbindung kommt, vergazt rückstandsfrei.
Die geringe Menge zur Bildung von Kohlenstoff bzw. Graphit ist nicht schädlich, sondern begünstigt viel-hr die An.
wendung des erfindungsgemäßen thermoplastischen Bindemittels.
Vielfach kann es zweckmäßig sein, vor oder während der Erhitzung den Formkasten leicht zu rütteln, damit eine gute Anlage des Formstoffes am Modell vorhanden ist. Das leichte Rüttelb begünstigt dabei auch die Wirksamkeit der Verklebung und führt zu eine geringeren notwendigen Gehalt an Bindemittel, weil Bindemittelteilchen in Räumen zwischen Formstoffkörnern durch leichte Vibration an diese herangebrachte werden.
Ansprüche:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : 1. Formstoffmischung zur Herstellung von Gießformen und Kernen, d a d u r c h g e k e n n 5 e i c h n e t, daß der Formstoff, insbesondere aus Quarzsand, als Bindemittel thermoplastische Stoffe, insbesondere Kunststoffschaumteilchen enthltlt, bei dem bei einer Erhitzung im Sand und danach keine Veränderungen in diesem Stoff auftreten.
2. Formstoffmischung nach Anspruch 1, d a d u r c h g o -k e n n s C t o h n e t, daß er als Bindemittel ausschließlich thermoplastische Stoffe, insbesondere Kunststoffschaumteilchen, enthält.
3. Formstoffmischung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a -d u r c h g e k e n n s e i e h n e t, daß die Kunststoffschaumteilchen als Bindemittel aus Polystrol-Schaumteilchen bzw. Polystrol-Schaumwehl bestehen.
4. Verfahren zu. Erzeugen von Gießformen und/oder Kernen, d a d u r o h 8 e k e n n z e i c h n e t, daß der Formstoff, insbesondere Quarzsand, und Bindemittel aus thermoplastischen Teilchen, insbesondere Schaumkunststoffteilchen bzw. Schaumkunststoffmehl erhitzt an dem Modell zur Anlage gebracht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß des erhitzten Formstoff, insbesondere in Gestalt von Quarssand vor seiner Anlage am Modell der thermoplastische Bindestoff, insbesondere aus feinen Schaumkunststoffteilchen, zugegeben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Formstoff, insbesondere aus Quarzsand und feinem thermoplastischen Stoff, aus Schaumkunststoffteilchen, in kaltem Zustand oder überwiegend kaltem Zustand gemischt und dann kurz vor oder während der Anlage an dem Modell erhitzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Formstoff, insbesondere aus Quarzsand und der thermoplastische Binder, insbesondere aus feinen Schaumkunststoffteilchen einander innig gemischt und in kaltem oder überwiegend kaltem Zustand an das Modell angebracht und dann durch Hitzeeinwirkung zur Bindung gebracht werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, d a d u r c h g e k e n n 1 C i o h n t, das die Erhitzung des Form.

stoffgemisches aus Formstoff und thermoplastischem Bindemittel durch das erhitzte Modell und/oder den erhitzten Formkasten erfolgt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, d a d u r o h g e k e n n 2 C i b h n e t, daß die Erghitzung des Formstoffgemisches aus Formstoff und thermoplastischem Bindemittel durch äußere Hitzeeinwirkung erfolgt, insbesondere durch eine brennende Flamme oder die Hitzeeinwirkung in einem Erhitzungsofen.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 7 und 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n 0 t, daß die Erhitung des Formstoffgemisches aus Formstoff und thermoplastischem Bindemittel durch Durchleiten eines hocherhitzten Gases, insbesondere von HeiSluft, erfolgt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 7, d a d u r c h g e k e n n 5 e 1 o h n e t, daß die Erhitzung des Formstoffgemisches durch Induktion oder durch Strahlung, insbesondere Hochfrequenzstrahlung, erfolgt.
12. Verfahren nach den Ansprüchen X und 7, d a d u r o h g e k e n n t e i o b n e t, daß die Erhitzung des Formstoffes durch die eingefüllte Gießschmelze erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch X, d a d u r o h g e k e n n -z e i o h n e t, daß an das Modell eine Schioht aus dem thermoplastischen Bindemittel aufgebracht und dann der Formstoff, insbesondere in Gestalt von Quarzsand, angelegt und durch eine Erhitzung des Formstoffes und/oder Bindemittels die Bindung des Formstoffgemisches erfolgt.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 13, d a d u r o h g e k e n n s e i o h n t, daß an die am Modell anliegende Schicht aus dem thermoplastischen Bindemittel der erhitzte Formstoff, insbesondere in Gestalt von Quarzsand, angebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 4 und einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche, d a d u r o h g e -k e n n s e i o h n e t, daß als Modell ein solches aus Schaumkunststoff verwendet wird.
16. Verfahren nach den Ansprüchen X und 15, d a d u r o h g e k e n n 1 C i o h n t, daß das Modell aus Schaumkunststoff mit einer Abdeckungsschicht, insbesondere als Isolationsschicht versehen und dann der Formstoff mit dem thermoplastischen Bindemittel an diese Schicht angelegt wird.
17. Verfahren nach den Ansprüchen b, 15 und 16, d a d u r c h g e k e n n z e i o h n e t, daß die Isolationsschicht an das Modell aus Schaumkunststoff flüssig aufgebracht wird.
18. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 15 und 16, d a d u r o h g e k e n n t e i c h n e t, daß die Isolationsschicht durch Aufkleben einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Schaumkunststoff, auf das Modell aus Schaumkunststoff aufgebracht wird.
19. Verfahren nach den Ansprüchen X, 15 und 16, d a d u r c h 6 e k e n n t e i c h n e t, daß als Isolationsschicht auf du Modoll aus Schaumkunststoff eine feuerfeste Schicht aufgebracht wird.
20. Verfahren nach den Ansprüchen 4, , 15 und 16, d a d u r c h g e k e n n s e i O h n e t, daß der Formstoff in olner Mischung mit dem thermoplastischen Bindemittel erhitzt auf das Modell aus Schaumkunststoff mit dessen Isolationsschicht aufgebracht wird.
21. Gießform aus einer Formstoffmischung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r o h g e k e n n z e i a h n e t, daß sie als Bindemittel zwei oder mehrere mit verschiedenen Anteilen an thermoplastischen Bindemitteln, insbesondere Kunststoffschaumteilchen zusammengesetzten Gewichten aufgebaut ist.
22. Gießform nach Anspruch 21, d a d u r o h g e -k e n n 5 e i o h n e t, daß als Bindemittel die Formstoffmischung mit dem geringsten Anteil an Kunststoffschaum und/oder kleinerer Teilchengröße des Schaums in der der Formoberfläche am nächsten liegenden Schicht angeordnet ist.
23. Gießform nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Modell aus Schaumkunststoff mit einer feuerfesten Beschichtung aus Formstoff, insbesondere Quarzsand und thermoplastischem fein verteiltem Bindemittel, insbesondere Schaumkunststoffmehl, umgeben ist.

L e e r s e i t e