DE19754051A1

DE19754051A1 - Thermoplastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells und deren Verwendung im Feinguß

Info

Publication number: DE19754051A1
Application number: DE1997154051
Authority: DE
Inventors: William F P Neill; Michael A Stradling
Original assignee: DUSSEK CAMPBELL Ltd
Current assignee: DUSSEK CAMPBELL Ltd
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1998-06-25
Also published as: JPH10277700A; FR2757527A1; FR2757527B1; GB2321461A; GB9626528D0

Description

Die Erfindung betrifft eine thermoplastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells und deren Verwendung in einem Feingußverfahren.

Feingußverfahren, die auch als "Wachsguß"-Verfahren bezeichnet werden, sind seit vielen Jahren bekannt. Bei einem Feingußverfahren wird üblicherweise durch Erhitzen und Schmelzen einer ein Modell bildenden thermoplastischen Zusam mensetzung, Einführen der beweglichen Zusammensetzung in eine Form und anschließendes Abkühlen des Materials bis zur Ver festigung und Bildung eines positiven Modells ein Feingußteil hergestellt. Das positive Modell wird dann aus der Form entnommen und mit einem eine Form bildenden Material ummantelt, normalerweise mit einem keramischen Material. Das eine Form bildende Material läßt man um das thermoplastische positive Modell herum eine Schale oder ein Formstück bilden. Ein Hauptteil des thermoplastischen Modells wird dann durch Schmelzen der Zusammensetzung bei einer mäßig erhöhten Tempe ratur von der Schale entfernt. Jedes thermoplastische Material, das nach dieser Stufe in der Schale zurückbleibt, wird durch eine wesentlich höhere Temperatur, die ein Verdampfen, Verbrennen oder beides verursacht, beseitigt, so daß mit Ausnahme irgendeines Ascherestes die Innenoberfläche der Schale sauber ist. Die Schale kann dann zur Herstellung eines endgültigen Gießlings verwendet werden. Dieses Verfahren erlaubt es, die Oberflächenmerkmale des positiven Modells über die keramische Schale auf den endgültigen Gießling zu übertragen.

Die Qualität eines endgültigen Gießlings hängt von der Quali tät des positiven Modells ab, das seinerseits von der Quali tät der das Modell bildenden thermoplastischen Zusammen setzung, aus der das positive Modell geformt wurde, abhängt.

In einem Feingußverfahren wird die Qualität des endgültigen Gießlings beeinträchtigt, wenn die das Modell bildende ther moplastische Zusammensetzung beim Verfestigen schrumpft. Das Ausmaß der Schrumpfung kann durch Einarbeiten von Füllstoffen, wie vernetztem Polystyrol oder Bisphenol A, in die das Modell bildende thermoplastische Zusammensetzung ver mindert werden. Ungünstigerweise werden aber verschiedene Füllstoffe als umweltfeindlich angesehen. Im allgemeinen macht der Füllstoff bis zu etwa 40 Gew.-% der das Modell bildenden thermoplastischen Zusammensetzung aus. Der Füll stoff hat im allgemeinen eine Teilchengröße von 0,086 bis 0,063 mm (175 bis 250 mesh). Somit gilt für einen typischen Füllstoff, daß mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-%, der Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,152 mm (100 mesh) und mindestens 50 Gew.-% der Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,076 mm (200 mesh) passieren.

Die US-A-5270360 beschreibt den Einsatz von vernetztem Poly- (methylmethacrylat) als einen Füllstoff für eine thermo plastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells.

In der US-A-5518537 ist die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffpulvern aus Celluloseacetatestern als Füllstoff für eine thermoplastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells angegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine thermoplastische Zusammensetzung zum Herstellen eines Modells anzugeben, das insbesondere einen umweltfreundlichen Füllstoff enthält. Somit besteht eine Aufgabe der Erfindung auch darin, einen alternativen und insbesondere umweltfreundlichen Füllstoff für eine thermoplastische Zusammensetzung zum Herstellen eines Modells zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine thermoplastische Zusammensetzung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4.

Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung von β-Cyclodex trin als Füllstoff in einer thermoplastischen Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells.

Die Erfindung betrifft auch ein Feingußverfahren, bei dem eine thermoplastische Zusammensetzung eingesetzt wird, die β-Cyclodextrin als Füllstoff enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Stufen:

a) Herstellen eines positiven Modells aus einer thermo plastischen Zusammensetzung;
b) Ummanteln des positiven Modells mit einem eine Form bil denden Material, wie einem keramischen Material, und Aus bilden einer Schale oder eines Formstücks um das positive Modell herum; sowie
c) Entfernen des positiven Modells von der Schale oder dem Formstück.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine das Modell bildende thermoplastische Zusammensetzung eingesetzt wird, die β-Cyclodextrin als Füllstoff enthält.

β-Cyclodextrin wird gegenwärtig zum Einkapseln von Arznei mitteln benutzt. Es wird aus Mais hergestellt und stellt ein erneuerbares Mittel dar. Ferner führt es zu keinen schädli chen thermischen Zersetzungsprodukten, so daß es umwelt freundlich ist.

Es wurde gefunden, daß β-Cyclodextrin alle erforderlichen Eigenschaften eines guten Füllstoffs für eine thermoplasti sche Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells aufweist:
Es hinterläßt beim Verbrennen nur einen geringen Ascherest, es verbrennt sauber unter nur geringer Rußbildung und es ist inert. Außerdem ist β-Cyclodextrin bis zu 300°C thermisch stabil.

Die erfindungsgemäße thermoplastische Zusammensetzung zum Herstellen eines Modells enthält vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%, teilchenförmiges β-Cyclodextrin, das in der thermoplastischen Zusammensetzung gleichmäßig verteilt ist. Zusätzlich zu dem β-Cyclodextrin können noch andere Füllstoffe zugegeben werden.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.

BEISPIEL

Es wurde die folgende thermoplastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells zubereitet:

Komponente
Gew.-%
vollständig raffiniertes Paraffinwachs (F. 60°C*)	10,6
Mikrokristallines Wachs (F.70°C*)	7,8
Mikrokristallines Wachs (F.78°C*)	1,7
vollständig raffiniertes Paraffinwachs (F. 57°C*)	4,5
Synthetisches oxidiertes mikrokristallines Wachs (F.70°C*)	10,1
Pentaerythritkolophoniumester (F.103°C**)	33,0
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer***)	2,3
β-Cyclodextrin	30,0
100,0

* ASTM D127
** ASTM E-28
*** Schmelzflußindex 150 g/10 min, 190°C, Vinylacetatgehalt 19% Gew./Gew.

Die thermoplastische Zusammensetzung zum Herstellen eines Modells wurde gemäß folgender Methode erhalten:
Die fünf Wachskomponenten wurden bei 130°C zusammen aufge schmolzen. Der Kolophoniumester wurde dem geschmolzenen Wachs zugegeben, und das Gemisch wurde bei 130°C gerührt, bis der Kolophoniumester vollständig aufgelöst war. Dann wurde das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer in das Gemisch eingebracht und dieses anschließend bei 130°C gerührt, bis das Ethylen- Vinylacetat-Copolymer vollständig aufgelöst war. Man ließ das Gemisch auf 105°C abkühlen. Dann wurde das β-Cyclodextrin zugegeben.

Aus der erhaltenen thermoplastischen Zusammensetzung wurde ein Einmalmodell (verlorenes Modell) hergestellt. Das Modell hatte im Vergleich zu einem Einmalmodell, das aus einer entsprechenden thermoplastischen Zusammensetzung für das Her stellen eines Modells, die als Füllstoff vernetztes Polysty rol enthielt, hergestellt worden war, eine äquivalente lineare und volumenmäßige Kontraktion. Ferner wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße Einmalmodell ein verbessertes Oberflächenaussehen aufwies.

Claims

1. Thermoplastische Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells, gekennzeichnet durch einen Gehalt an β-Cyclodex trin als Füllstoff.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das β-Cyclodextrin mindestens teilweise in Form von einzelnen Teilchen vorliegt.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das β-Cyclodextrin zu 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise zu 20 bis 60 Gew.-%, in Form von einzelnen Teilchen vorliegt.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-%, der einzelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,152 mm (100 mesh) und mindestens 50 Gew.-% der ein zelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,076 mm (200 mesh) passieren.

5. Verwendung von β-Cyclodextrin als Füllstoff in einer thermoplastischen Zusammensetzung zur Herstellung eines Modells.

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das β-Cyclodextrin mindestens teilweise in Form von ein zelnen Teilchen vorliegt.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das β-Cyclodextrin zu 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise zu 20 bis 60 Gew.-%, in Form von einzelnen Teilchen vorliegt.

8. Verwendung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-%, der einzelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,152 mm (100 mesh) und mindestens 50 Gew.-% der einzelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,076 mm (200 mesh) passieren.

9. Feingußverfahren mit den Stufen

a) Herstellen eines positiven Modells aus einer ther moplastischen Zusammensetzung,
b) Umhüllen des positiven Modells mit einem formbilden den Material und überführen des formbildenden Mate rials in eine Schale oder ein Formstück um das posi tive Modell herum sowie
c) Entfernen des positiven Modells von der Schale oder dem Formstück,
dadurch gekennzeichnet, daß eine thermoplastische Zusam mensetzung zum Herstellen des positiven Modells eingesetzt wird, die β-Cyclodextrin als Füllstoff enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das β-Cyclodextrin mindestens teilweise in Form von ein zelnen Teilchen eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein β-Cyclodextrin eingesetzt wird, das zu 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise zu 20 bis 60 Gew.-%, in Form von einzelnen Teilchen vorliegt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß ein β-Cyclodextrin eingesetzt wird, von dem min destens 90 Gew.-%, vorzugsweise 100 Gew.-%, der einzelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,152 mm (100 mesh) und mindestens 50 Gew.-% der einzelnen Teilchen ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,076 mm (200 mesh) passieren.