DE2109553A1

DE2109553A1 - Formkerne fur Hochtemperatur und Druckformen und Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien

Info

Publication number: DE2109553A1
Application number: DE19712109553
Authority: DE
Inventors: William Ray Toledo Ohio Weaver (V St A) B22c23OO
Original assignee: Libbey Owens Ford Co
Current assignee: Pilkington North America Inc
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1971-02-24
Publication date: 1971-09-16
Also published as: SE371773B; IL36279A0; NL7102441A; FR2080725B1; IE34962L; US3692551A; IL36279A; FR2080725A1; CH530247A; NO134824C; IE34962B1; BE763327A; JPS5218226B1; NO134824B; LU62646A1; GB1337845A; CA969315A

Description

LIBBEY-OWENS-FORD COMPANY 811 Madison Avenue, Toledo, Ohio, U.S.A.

Formkerne für Hochtemperatur- und Druckformen und Verfahren zur Herstellung derartiger Materialien

Es wird die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung Ser. 13,?03 vom 24. Februar 1970 in Anspruch genommene

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Kernmaterialien, welche gewöhnlich in Gießereien oder dergleichen und bei der Formherstellung verwendet werden, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung und auf die Anwendung derartiger Formkerne· Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung verbesserte Formkerne solcher Beschaffenheit, wie sie auch und speziell in Verbindung mit der Einspritzbzw. Spritzguß- und/oder Druckverformung von Plastikmaterialien zur Verwendung kommen.

Formkerne sind seit langer Zeit ganz allgemein bekannt.

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Die ursprünglich in der Gießereipraxis zur Anwendung gebrachten Kerne wurden gewöhnlich nur zur Herstellung hohler Metallgüsse benutzt, um einen inneren Raum oder Kern des Gusses, etwa eines Gehäuses oder dergleichen, vorzugeben. Heutzutage sind Kerne jedoch in einem weiten Bereich der Technik und in unterschiedlicher Weise für eine Vielzahl von Zwecken anwendbar.

Demnach sind die klassischen Gießereimaterialien wie Sand nach wie vor die bestbekanntesten Kernmaterialien, wobei in den meisten heutzutage verwendeten Formkernen ein zusätzliches spezielles Bindemittel als eine Art Klebstoff zur Anwendung kommt und die ausgeformten Rohlinge gewöhnlich gebrannt bzw. gehärtet oder auf andere Weise behandelt werden, damit sie für ihre Handhabung eine ausreichende Festigkeit besitzen. Die Kerne müssen der durch Gußmetall, Plastiksubstanz oder ein anderes auszuformendes oder zu gießendes Material auf den Kern ausgeübte Kraft ausreichend widerstehen können. Gewöhnlich kommen sogenannte Trockensandkerne zur Anwendung, die jedoch nach ihrer Ausformung nicht mehr bearbeitet werden können. Ihre Zusammensetzung und ihr Aufbau ist derart, daß es möglich ist, sie zur Entfernung von dem abschließenden Guß

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oder dem anderweitig ausgeformten Artikel ab- und auszubrechen. Darüber hinaus ist es bekannt, das Kernmaterial entsprechend zu waschen oder auch es zu überziehen, um eine Verschmelzung oder dergleichen mit dem herzustellenden Gußartikel zu verhindern und/oder die Oberfläche gleichmäßiger und glatter zu strukturieren.

Bekannte Kernbindemittel sind Wasser, Leinsamenöl, Dextrin und Stärke enthaltende Stoffe, natürliche und synthetische Harze, Plastikmaterialien, Bentonit- und Portlandzement. Demgegenüber enthalten diejenigen Materialien, mittels derer die Kernwäsche erfolgt, fein gemahlenes Graphit, Silikate, Eisenglas bzw. Felsglimmer, Zirkonmehl und chemische Spraymittel auf Gummibasis.

Die derart hergestellten und bearbeiteten bekannten Formkerne besitzen jedoch eine Reihe von Nachteilen und Mängeln insbesondere dann, wenn sie in Verbindung mit Verfahren zur Anwendung kommen, die im Zusammenhang mit der Sprxtzgußausformung von Plastikmaterialien entwickelt wurden.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Schaffung

von Kernen mit verbessertem Aufbau und Verarbeitungseigenschaften, in der Verbesserung der Verfahren zur Herstellung solcher Formkerne und in der Verbesserung einzelner Ausformungstechniken von Plastikmaterialien unter Verwendung der genannten Formkerne.

Erfindungsgemäß werden Formkerne hoher Festigkeit, Härte und mit glatten Oberflächenstrukturen geschaffen, wobei sich diese leicht von bzw. aus den ausgeformten Artikeln entfernen lassen. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung von Kernen entwickelt, welches für die Bearbeitung und/oder Mischung und Verbindung inaktiver bzw. inerter bestimmter Kernmaterialien mit Salzschmelze besonders vorteilhaft ist.

Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Plastikartikeln, die um den Kern herum hergestellt werden und die wenigstens einen Oberflächenbereich besitzen, der aus einem verfestigten geschmolzenen Salz besteht oder wenigstens aus einer Verbindung mit einem solchen zusammengesetzt ist.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsjfornieii der Erfindung, und es bedeutet:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellten Kernes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung für einen möglichen Weg zur Aufbringung eines Salzüberzuges im Zusammenhang mit der Herstellung eines Kernes nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittdarstellung durch einen gemäß Fig. 2 hergestellten Formkern;

Fig. 4 eine scheraatische Wiedergabe des Gußvorganges zur Herstellung eines in Fig. 1 dargestellten Kernes;

Fig. 5 eine Darstellung der Form nach Fig. 4 in geöffnetem Zustand;

Fig. 6 eine perspektivische Wiedergabe eines Plastikartikels, der unter Verwendung eines Formkernes nach Fig. 1 hergestellt worden ist;

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Fig. 7 einen vertikalen Längsschnitt durch eine

Vorrichtung, in welche ein Kern nach Fig. 1 in einer selbsttragenden Vorform oder Stützmatrix für den auszuformenden Plastikartikel ^ gemäß Fig. 6 eingebracht ist;

Fig. 8 eine Teilwiedergabe mit Einsicht in den

Formhohlraum einer horizontal verlaufenden Einspritzformvorrichtung mit einer Strukturmatrix nach Fig. 7;

Fig. 9 einen Vertikalschnitt entlang der Linie 9-9 von Fig. 8 und

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines möglichen Weges zur Ausbringung und Verteilung des Kernmaterials aus einem ausgeformten verfestigten Plastikartikel.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Formkern geschaffen, der für Hochtemperatur- und Druckausformungs— vorgänge zur Anwendung gebracht werden kann und der sich dadurch kennzeichnet, daß teilchenförmiges inertes Kern-

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material in einer vorbestimmten Formgebung ausgeformt ist, und daß eine im wesentlichen kontinuierliche Haut eines bindungsfähigen und/oder aushärtbaren widerstandsfähigen flüssigen Salzes auf.der Oberfläche der Kernform vorgesehen ist.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Formkernen mit einer harten glatten Oberfläche aus inertem Kernmaterial geschaffen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß die Partikel des Materials mit geschmolzenem bzw. flüssigem Salz überzogen werden.

Auch wird erfindungsgemäß ein Verfahren im Zusammenhang mit Spritzformen geschaffen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß cfer Kern, welcher mit einer Haut gehärteten

! Metallsalzes überzogen ist, in und im Abstand von den I Wandungen eines Hohlraumes einer Spritzform angeordnet ι ™ wird, und daß das Plastikmaterial in den Hohlraum rund · um den Kern eingespritzt und in innige Verbindung mit diesem gebracht wird, wobei sich der Kern auf der Ausformtemperatur des P^astikmaterials befindet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Aus-

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fprmen pisstiscfceE" ^feo>€fe ζχϊ Arfcilceliu vas» Aufbau wie etwa solclien mit verzw/eigten Hofclraulrnen ader dergleichen ritir danr#^:imöglicfi -ist, wenn; innerhalb· dieser Kerne vorgeseh-eri werden· Adäquate Kernstrtikturen bieten gegebenenfalls die Möglichkeit zur Herstellung verbesserter Gegenstände aus formbarer Plastikmaterialien,, wobei Kerne ntit aushärtbar en Sciimelzsalzen entweder in Form eines Überzuges auf oder als Mischung unter die inerten Par-r tikel des Kernmaterials zu bringen sind.

Die nach der vorliegenden Erfindung hergestellten Kerne sind widerstandsfähig und hart genug, um jegliche Möglichkeiten der Zerstörung, etwa ein Zerbrechen oder dergleichen, genausogut auszuschließen wie das Zerfallen der aus einzelnen Partikeln bestehenden Formkerne bei extremer Druck- und Temperaturbeaufschlagung, wie sie zuweilen in Spritzgußformen vorliegen. Gleichzeitig werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kerne mit einer außerordentlich glatten porzellanartigen abschließenden Oberfläche geschaffen, die das unerwünschte Eindringen von Plastikmaterial ausreichend verhindern. Daraus ergibt sich, daß rund um die Kerne Plastikgegenstände hergestellt werden können, wobei ein großer Anwendungsbereich für Plastik-

materialien aller Art erschlossen· wird und die Herstellung sehr unterschiedlicher Formen, beispielsweise mit einfachen oder verzweigten Durchlässen oder inneren Hohlräumen, für verschiedenste Zwecke möglich wird.

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen in Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine beispielsweise ausgewählte Form eines Kernes, wie er bei der Herstellung eines auszuformenden Plastikartikels zur Anwendung kommt und von dem gefordert wird, daß er nur unmerklich innerhalb der Form schrumpft und darüber hinaus wasserdicht ist und der einen Durchlaß mit glatten Wandungen durch das Formprodukt ermöglicht.

Zur Herstellung derartiger oberflächenüberzogener Kerne werden irgendein Metallsalz oder eine Mischung solcher Salze verwendet, wobei eine entsprechende Auswahl im Hinblick auf den Ausformvorgang erfolgt, so daß bei der Durchführung des Verfahrens keinerlei unerwünschte Wechselwirkungen des verwendeten Salzes mit dem Kern und mit den inerten einzelnen Kernmaterialien auftreten.

Das verwendete Salz oder die Salzmischung muß einen

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Schmelzpunkt besitzen, der niedrig genug ist, um nach den herkömmlichen Verfahren geschmolzen zu werden, der andererseits jedoch hoch genug ist, um den Ausformungs- bzw. Gießtemperaturen, denen der Kern ausgesetzt wird, zu widerstehen. Darüber hinaus sollte das Salz vorteilhafterweise in üblichen Lösungsmitteln lösbar sein, keine Nebenwirkungen zeitigen, gute Anfeuchtungseigenschaften besitzen und schließlich preiswert sein«

Unter Berücksichtigung dieser Gesichtspunkte ist es vorteilhaft, Nitrate und Nitride zu verwenden, zumal diese leicht in Wasser gelöst werden können. Es ist jedoch auch durchaus möglich, weniger wasserlösliche Salze, etwa Chloride, zur Anwendung zu bringen, zumal diese ganz allgemein weniger kostspielig sind als die anderen. Auch Karbonate und Sulfate können in einzelnen Fällen verwendet werden, und es ist schließlich auch möglich, eutektische Salzgemische zu verwenden.

So liegt beispielsweise der Schmelzpunkt für Natriumnitrat bei 310 C, während derjenige von Kalisalpeter ca. 3 38°C (638,6°F) beträgt. Demgegenüber liegt der Schmelzpunkt einer Mischung von im wesentlichen gleichen Teilen

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und Kaliumnitrat bzw. Kalisalpeter bei nur etwa 2gl_; C (428 F), damit ergibt sich ein Anwendungsbereich für Temperaturwerte von etwa 249 bis 593°C. Schließlich sind die Kosten einer derartigen Mischung wesentlich niedriger, und der Schmelzpunkt läßt sich leicht durch die Herabsetzung des Anteils an Kalium anheben, während durch Ersetzen der Nitrate oder durch Verwendung von Nitrat-Nitri^b-Mischungen im wesentlichen niedrigere Schmelzpunkte erreicht werden können»

Der in Fig· 1 dargestellte Kern 14 stellt eine bevorzugte Form eines nicht detrudierbaren Kernes dar, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ! ist. Entsprechend einer sehr vereinfachten Ausführungsform wird ein Kernkörper 15 (siehe Fig. 2) von geeigneter ! Form, jedoch ein wenig kleiner als im Endprodukt gewünscht,

• verwendet, der in herkömmlicher Weise unter Verwendung von j Sand oder einem anderen inerten granulierten Material ! ausgeformt worden ist, und zwar unter Zugabe eines geeigneteji

j ..wasserlöslichen Bindemittels wie etwa Natriumsilikat. Die-

j ,ser.. eine, geringe Untergröße besitzende Kern wird dann mittels eines. Drahtgestelles oder einer anderen Halterungsvorrichtung 16 in einen Behälter 17 und damit in ein erhitztes^ geschmolzenes bzw. verflüssigtes Salzbad 18

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getaucht» Die Eintauchzeit wird so gewählt, daß sie ausreicht, die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen und einen Überzug 19 (siehe Fig. 3) um den Kernkörper 15 herzustellen, der von solcher Dicke ist, daß der Körper nunmehr die genaue abschließende Dimensionierung aufweist.

Es ist üblich, Überzüge von 0,025 cm Dicke herzustellen, wobei die Eintauchzeit etwa 3 Sekunden beträgt und diese Zeit ausreicht, den aus der Metallschmelze ausgebrachten Kern gleichmäßig mit einem aushärtbaren Salzüberzug (coating of hardened salt) zu versehen, welcher eine außerordentlich glatte porzellanähnliche Oberfläche mit ausreichender Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Einflüsse besitzt.

Dann jedoch, wenn Kerne noch höherer Festigkeit herzustellen sind, sind entsprechend abgewandelte Verfahrensschritte zu ihrer Herstellung erforderlich. So ist es beispielsweise vorteilhaft, das geschmolzene Salz mit einem inerten besonderen Kernmaterial zu mischen und den Kern vollständig aus dieser Mischung zu gießen oder anderweitig Äiiszufomen* Das Salz kann hierfür selbstverständlich in irgendeinem geeigneten Behälter geschmolzen werden,

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wobei das Mischen mit dem Formmaterial in dem gleichen oder einem anderen Gefäß vorgenommen werden kann. Auch ist es möglich, das Salz in einem elektrisch beheizbaren Behälter zu schmelzen und mit dem inerten Material zu mischen, wie dieses mit dem Bezugszeichen 20 in Fig. 4 anausgedeutet ist. Die Einbringung der Mischung in eine Kernform 21 erfolgt durch Ausgießen aus dem Behälter Um nicht detrudierbare bzw. unveränderliche Kerne herzustellen, ist es vorteilhaft, die Form 21 mit Scharnieren zu versehen oder anderweitig auseinandernehmbar zu gestalten, wie dieses in Fig. 5 dargestellt ist, damit eine leichte Entnahme des fertigen Kernes 22 aus der Form möglich ist, wobei die Form unmittelbar nach der Herstellung des Kernes geöffnet werden kann.

Wie oben bereits angeführt, wird das Salz oder die Salz«· mischung, die zur Anwendung kommt, in Abhängigkeit von den Eigenschaften und der Struktur des abschließenden Kernmateriales gewählt. Das für den Kern verwendete besondere inerte Material besteht gewöhnlich aus einem granulierten Stoff wie etwa Sand oder einer anderen für Gießformen verwendeten Substanz. Das verwendete Material kann auch unterschiedlich sein und etwa Glas oder Metall-

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perlen enthalten, aus Schrot, Kügelchen oder auch aus Partikeln, die entweder rund oder in granulärer Form vorliegen, wie schließlich auch aus Teilchen unterschiedlicher Formgebung und Größe bestehen.

FXalls Sand als inertes Material zur Anwendung kommt, werden vorzugsweise gleiche Mischungen von Sand und Salz verarbeitet, wobei jedoch die Mischungsverhältnisse im allgemeinen in außerordentlich weiten Bereichen verändert werden können und hierdurch die Struktur und die Eigenschaften des Kernmaterials steuerbar sind. Auch ist es möglich, unterschiedliche Größen und Formen des inerten Materials zur Anwendung zu bringen, wobei durch die verwendeten Mischungsverhältnisse eine Kompensation bestimmter Eigenschaften ermöglicht wird.

Zufolge der Mischung der inerten Partikel des Formmaterials mit dem geschmolzenen Salz werden die Partikel mit dem Salz in dem abschließenden Produkt überzogen, so daß der Kern mit einem kontinuierlichen Überzug ausgehärteten Schmelzsalzes versehen ist, wobei das abschließende Produkt im wesentlichen das gleiche wie das in Fig. 3 mit dem Überzug 19 versehene ist.

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Die Kerne, die in Übereinstimmung mit den Darstellungen nach Fig. 1 bis 5 hergestellt werden, sind in Verbindung mit hohen Temperaturen und Drücken verwenbar, und zwar sowohl für Gießvorgänge von Metallen als auch Spritzgußverfahren von Plasten, so daß sich außerordentlich weite und vielseitige Anwendungsbereiche hierfür ergeben.

Für die Herstellung eines Plastikartikels nach Fig. 6 ist beispielsweise ein Kern erforderlich, wie er in Fig. 1 abgebildet ist, um in dieses Formstück ein im wesentlichen C-förmigen Durchlaß 23 einzubringen. Die Struktur eines derartigen Formstückes und die Tatsache, daß nur außerordentlich geringe Schrumpfungstoleranzen für derartige Formstücke erlaubt sind, schließt die Möglichkeit der Herstellung solcher Artikel nach einem einfachen Plastikformverfahren aus»

Demgegenüber kann ein derartiger Artikel leicht und unter Einhaltung genauer Toleranzen durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden· Das Verfahren wird so durchgeführt» daß zunächst eiti durch irgerid^in Verfahren nach den Fig. 2 bis S hergestellter Kern in eine poröse bzw. schaumige Vorform odsr aber auch in einen gerüst-

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artigen Aufbau eingebracht wird. Eine in diesem Zusammenhang verwendbare Vorrichtung ist in Fig. 7 als Ausführungsbeispiel wiedergegeben.

Die Vorrichtung besitzt ein Formglied 27, welches einen offenen Formhohlraum 28 aufweist, dessen Form und Größe entsprechend der Vorform gewählt ist. Das Formglied 27 ist auf einer Basisplatte 29 mittels Blöcken 30 oder dergleichen abgestützt. Die Blöcke 30 befinden sich, wie bei 31 angezeigt, im Abstand zueinander und ermöglichen die Instellungbringung des Kernes, der hier zwischen und von den Stempeln 35, 36 und der Verriegelungsvorrichtung 32 gehalten ist. Die Verankerungsvorrichtung 32 besteht aus einem in Längsrichtung verlaufenden Träger 33, der innerhalb des Raumes 31 mittels Bolzen oder Stiften 34 in Stellung gebracht ist, so daß der Kern von den Zylindern oder Stempeln 35 und 36 aufgenommen werden kann, die sich senkrecht von dem Träger 3 3 aus nach oben erstrecken. Hierbei sind sie mit ihrem unteren Ende in die Öffnungen 37 im Boden der Form 27 eingepaßt, während ihre oberen Enden an den angeschrägten Verlängerungen 38 des Kernes 26 angreifen.

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Die Form 27 wird mit einer Abdeckung 39 versehen, welche die Formöffnung oder den Hohlraum 28 überdeckt und die eine Öffnung 70 besitzt, durch welche die Leitung 41
hindurchgeführt ist, um über diese ein gasförmiges Medium in den Hohlraum 28 einbringen zu können. Darüber
hinaus ist es möglich, die Form mittels der Widerstands-Heizelemente 42 auf einen gewünschten Temperaturbetrag zu erhitzen, welche in dem Formkörper und/oder in der
Abdeckung untergebracht sind.

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Formkern 14
in den Formhohlraum 28 der Form 27 eingebracht. Die
Aufnahme und Instellungbringung des Kernes erfolgt mittels der Vorrichtung 32, während die gesamte Anordnung von einer Basisplatte 43 aufgenommen ist. Eine Vorform oder Gerüstmatrix (skeleton matrix) kann mittels eines sogenannten "Kaltverfahrens" bei Raumtemperatur hergestellt werden. Hierfür erfolgt zunächst die Einfüllung von Partikeln wie etwa kugelförmigen Materialien willkürlicher Größe von Ca. 1,6 bis 3,2 mro Durchmesser und einer Mischung dieser in einem Behälter mit Natriumsilikat in einem Verhältnis von 100 Gewichtsteilen der Kügelchen

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zu 3 bis 5 Gewichtsteilen Natriumsilikat, welches zum Binden aller Partikel ausreicht. Diese Mischung wird dann in den Formhohlraum 28 rund um den Kern 14 herum eingefüllt und zur Vervollständigung des Füllvorganges mit

einem Druck von ca. 0,35 kg/cm beaufschlagt.

Nachfolgend wird die Abdeckung 38 auf die Form 27 aufgebracht und mittels einer oberen Platte 44 oder dergleichen gehalten, die eine zentrale Öffnung 45 für die Durchführung 41 besitzt. Nunmehr wird CO-^-Gas durch die Leitung in den Hohlraum 28 gegeben, welches somit in Berührung mit den überzogenen Partikeln steht, wobei die Gaszufuhr über 60 Sekunden aufrechterhalten wird, bis das Natriumsilikat ausgehärtet ist und ein starres Produkt vorliegt, welches sich selbst tragend eine nicht zusammendrückbare poröse Vorform 46 darstellt.

Die Vorform 46 mit dem- in dieser enthaltenen Kern 14 wird nachfolgend in den Formhohlraum 47 (siehe Fig. 8 und 9) einer Plastikspritzfarmvorrichtung 48 eingebracht, welche beispielsweise von der Art einer horizontalen Schraubenkolbenmaschine sein kann.

Die Vorrichtung 48 wird dann durch Einspritzen eines

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Plastikmaterxals durch einen freien Durchlaß 49 innerhalb der verschlossenen Platte 50 (Fig. 8 und 9) beschickt. Es sind verzweigte Durchlässe 51 und 52 vorgesehen, die fluchtend zu entsprechenden Ausnehmungen in der Platte 50 und der Oberfläche der Form 5 3 liegen, und durch welche das auszuformende Material eingebracht wird, um über Öffnungen 54 in den Formraum 47 bzw. in den durch Einbringung der porösen Matrix noch verbleibenden Zwischenraum zwischen Form und Vorform 46 einzudringen. Nachfolgend verfestigt sich das eingespritzte Plastikmaterial in dem Hohlraum 47 und härtet hier aus, so daß ein entsprechend aufgefüllter abschließender Plastikartikel 55 (siehe Fig. €) entsteht.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die selbsttragende poröse Strukturmatrix 46, die - wie oben beschrieben bei der Herstellung von Formartikeln Anwendung finden kann, sowohl mittels eines "heißen" als auch durch einen "kalten*· Preßvorgang herzustellen. Darüber hinaus kann die genannte Matrix durch anfängliche Instellungbringung des Kernes 14 entlang des Formhohlrautnes 47 hergestellt werden und Anwendung finden, wobei der Hohlraum nachfolgend mit.losen Matrixteilchen aufgefüllt wird, bevor die

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Form geschlossen und das Plastenmaterial eingespritzt wird.

Insbesondere bei der Verwendung von löslichen Kernen ist es auf einfache Weise möglich, das Kernmaterial und damit das in diesem Zusammenhang verwendete Bindemittel mühelos und vollständig aus dem abschließenden Formartikel zu entfernen, indem die Herauslösung des Kernmaterials mittels Wasser oder einer schwachen Säure erfolgt. So ist es beispielsweise bei der Herauslösung eines Kernes, bei dem sowohl'das verwendete Bindemittel als auch die den Kern umschließende Haut aus einem wasserlöslichen Salz besteht, vorteilhaft, die plastedurchtränkte Matrix 55 zusammen mit dem Kern 14 in ein Wasserbad 56 innerhalb eines Behälters oder eines Tanks 57, wie in Fig. 10 dargestellt, einzubringen. Mittels eines Wasserstrahles 48 wird dann in der dargestellten Weise das gebundene Kernmaterial ausgelöst und in das Wasserbad ausgeschwämmt.

Selbstverständlich ist es nicht bei allen das Kernmaterial bindenden Salzen erforderlich, Säuren zur Anwendung zu bringen. Es ist jedoch zumindest bei der Verwendung ge-

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ringer Mengen von Karbonaten oder Bikarbonaten in der Kernmischung vorteilhaft verdünnte Säurelösungen während des Auslösens des Kernes zuzugeben, da hierdurch die Entfernung des Kernmaterials aus dem fertigen Formartikel erleichtert wird. Die Anwesentheit der schwachen Säure führt zu chemischen Reaktionen mit dem Karbonat oder Bikarbonat, wobei Kohlendioxyd entsteht und hierdurch die Austragung und Auslösung des Kernmaterials außerordentlich beschleunigt wird. In einigen Ausführungsbeispielen kann es auch vorteilhaft sein, das mit dem Salz gebundene inerte Kernmaterial und/oder die überzogenen Sandkerne dadurch aus dem fertig ausgeformten Artikel zu entfernen, daß diese mechanischen Vibrationen ausgesetzt werden.

Die oben beschriebenen Kerne sind besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Spritzgußausformungen anwendbar, wobei sie nicht nur in einem sehr weiten Bereich bezüglich ihrer Beschaffenheit veränderbar sind, sondern darüber hinaus auch bei außerordentlich verwickelten Formgebungen wie auch bei sehr speziellen Anforderungen ohne Schwierigkeit zur Anwendung gebracht werden können. Das im Zusammenhang mit dem beschriebenen Verfahren vei?-

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wendete Salz bzw. die Salze können entsprechend den vorgegebenen Temperatur- und Drucktoleranzen in Anhängigkeit von den auszuformenden Harzen oder Plastematerialien ausgewählt werden, wobei auch der Aufbau und die Zusammensetzung der oben genannten Strukturmatrix Berücksichtigung findet» Darüber hinaus ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Salze mit verhältnismäßig geringen Schmelztemperaturen zu verwenden und in Kerne einzubringen, mittels welcher Artikel aus Hochtemperaturharzen hergestellt werden, da die zur Anwendung gebrachte Skelettmatrix als eine Art wärmesenkende Substanz wirkt, die eine schnelle Temperaturherabsetzung des in den Formhohlraum einfließenden Plastikmaterials verursacht. Das gleiche bzw. entsprechendes gilt für die Druckbeaufschla-r gung des Kernes.

Aber auch dann, wenn das erfindungsgemäße Kernmaterial unmittelbar und direkt in Spritzgußformen zur Anwendung kommt, ergibt sich ein außerordentlich vorteilhaftes Verfahren· Darüber hinaus ist es auch noch vorteilhaft, daß die zufolge der Einbringung der Kerne in die Form gebildeten Durchlässe,Hohlräume und dergleichen mit einer sehr glatten Wandung versehen sind.

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Nachfolgend werden zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung der Erfindung einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele ausgeführt:

BEISPIEL I

2ur Herstellung eines Artikels gemäß Fig. 6 in der Größe von ca. 5,1 χ 5,1 χ 10,2 cm und mit Wandstärken bis zu über 10 cm wird zunächst ein Kern wie in Fig. 1 dargestellt ausgeformt, der aus einer innigen Mischung von Gießereisand von einer Partikelgröße von rund 300 mesh aus annähernd gleichen Teilen, d.h. einer 50-50 Mischung von Salzschmelze und Kaliumnitrat besteht, wobei die Mischung bei einer Temperatur zwischen 218 und 288 C erfolgt und der Abguß der Mischung in eine Doppelhälftenform, wie in Fig.' 4 dargestellt, erfolgt, die auf eine Temperatur zwischen 60 und ca. 74°C gebracht ist.

Der sich hieraus ergebende Formkern wird innerhalb einer Struktürmatrix in Stellung gebracht, die aus Aluminiumkügelchen besteht, wobei in Übereinstimmung mit Fig. 7 eine Vorform nach der Kaltausformungs-Methode hergestellt wird. Die derart entstehende Matrix-Kerneinheit wird nachfolgend auf annähernd 66°C erwärmt, wodurch das Einfließen

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des plastischen Materials in den Formhohlraum innerhalb einer Spritzformvorrichtung gemäß Fig. 8 und 9 erleichtert wird.

Im Ausführungsbeispiel wird ein Nylonharz bei einer Temperatur von ca. 2Q4°C und einem Druck von 1,05 kg/cm in das poröse Matrixskelett eingespritzt und um den Kern herum in der gewünschten Form angeordnet. Nach ca. 30 Sekunden ist die Nylonmasse ausreichend abgekühlt und verfestigt, so daß der ausgeformte Artikel aus der Form entfernt werden kann und schließlich der noch in dem fertigen Gegenstand enthaltene Kern aus diesem, wie in Fig. 10 wiedergegeben, ausgewaschen wird.

BEISPIEL II

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Gegenstand entsprechend dem vorgenannten Ausführungsbeispiel hergestellt, wobei jedoch zunächst ein Kern von geringerer als der abschließenden Größe aus einem Formsand hergestellt wird, welcher mit Natriumsilikat vermischt ist und in welchen CO₂ eingeleitet wird. Dieser etwas poröse Kern von einer gewissen Untergröße wird nachfolgend, wie

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aus Fig. 2 ersichtlich, in eine geschmolzene Salzmischung aus Natriumnitrat und Natriumnitrit getaucht, wobei die Temperatur der Schmelze etwas über ihrem Schmelzpunkt von annähernd 138°C lag. Durch den Eintauchvorgang überzieht sich der Vorkern mit einer glatten porzellanartigen Haut von einer derartigen Dicke, daß der abschließende Kern nunmehr die gewünschte Dimensionierung aufweist.

Der derart überzogene Kern wird nachfolgend, wie im Beispiel I beschrieben, in Stellung gebracht, und die Matrix oder Vorform durch Einspritzen von Polystyrenharz bei einer Temperatur von etwa 204 C und einem Druck von rund

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o,84 kg/cm ausgeformt.

Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß die hier verwendete Ausformtechnik bei relativ hohen Spritztemperaturen ausgeführt werden kann, während das Kernmaterial, welches gebunden und/oder überzogen mit einem Salz ist, welches einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt besitzt, wobei zufolge der verwendeten Matrix und der Erstarrung des eingebrachten Materials in dem Kernzwischenraum eine effektive WärmeherabSetzung erfolgt.

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BEISPIEL III

Es kommt ein Kern entsprechend Beispiel II zur Anwendung, jedoch mit einem Ausform- oder Gußmaterial höherer Temperatur. Der adhäsiv gebundene Sandlcörper entsprechender Untergröße und Porosität wird in eine geschmolzene Salzlösung eingetaucht, die aus einer Mischung von Natriumnitrat und Natriumnitrit besteht mit einem Schmelzpunkt von ca. 260 bis 316°C.

BEISPIEL IV

Das in diesem Zusammenhang verwendete Kernmaterial wird durch Eintauchen eines Kernkörpers hergestellt, der aus adhäsiv bzw. haftend gebundenen Teilchen eines inerten Materials besteht, wobei der Eintauchvorgang in eine verflüssigte eutektische Mischung von Natrium, Kalium und Liziumnitrat erfolgt* Der sich hierbei ergebende Überzug über das Kernmaterial ist extrem hart und sehr glatt.

Abschließend soll nochmals betont werden, daß sich die Erfindung nicht auf die wiedergegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können die im Zusammehang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und verwendeten Kerne unterschiedlichste Formgebungen aufweisen und

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sowohl für den Metallguß als auch für Ausformungen plastischer Materialien verwendet werden. Derartige Kerne sind vorteilhaft anwendbar in Druckausformungsverfahren, Spritzgußverfahren und dergleichen, bei denen sowohl thermoplastische als auch wärmeaushärtbare Harze Verwendung finden und bei denen sehr weite

Bereiche der hierfür erforderlichen Temperaturen und Druckbedingungen möglich /.sind.

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Claims

TT0Ü5 5 3 Ansprüche

1. Formkern zur Ausformung von Formungen aller Art, vorzugsweise bei hoher Temperatur und/oder Druckteaufschlagung, dadurch gekennzeichnet, daß er aus partikelartigem, inertem Kernmaterial besteht, welches zu einer vorgegebenen Form zusammenhaltend ausgeformt ist, wobei eine im wesentlichen lückenlose überzugartige Haut einet widerstandsfähigen gebundenen bzw. gehärteten, verflüssigbaren Salzes auf der Oberfläche des Formkernes vorgesehen ist.

2. Formkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das partikelartige Material sowie ein Bindemittel bzw. ein entsprechender Klebstoff zu einem Formkörper verformbar sind, auf dessen Oberfläche ein Überzug einer aushärtbaren Salzschmelze aufgebracht ist, wobei der auf die äußere Oberfläche aufgebrachte Überzug eine Haut bildet.

3- Formkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel des verwendeten Materials in inniger Mischung mit dem Salz von diesem überzogen sind, und daß die Haut auf der Oberfläche der Mischung vorliegt*

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4. Formkern nach. Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet, daß die Mischung ein Karbonat enthält.

5. Formkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung des Formkernes verwendete inerte Material Sand ist, und daß das Salz aus einer Mischung von Natrium- und Kaliumnitrat besteht.

6. Verfahren zur Herstellung von Formkernen nach Anspruch Λ bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die partikelartigen Materialien mit einem flüssigen Salz überzogen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem inerten Material und einem Bindemittel zusammen mit flüssigem Salz bestehende Formkern in einen Überzug bildende Partikeln eingehüllt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nach seiner Ausformung den Formkern bildende ρartikelartige Material durch Eintauchen des Körpers überzogen wird, wobei der Tauchkörper in seiner Abmessung zunächst kleiner als der abschließend hergestellte Körper ist, und daß der Eintauchvorgang in ein flüssiges Salzbad erfolgt, bis der Kernkörper ausreichend mit Salz überzogen ist und hierdurch die abschließend gewünschte Größe besitzt.

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9· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das !

ι partikelartige Material zufolge inniger Mischung mit der Salzschmelze überzogen wird, bevor es in die Kernform gebracht wird.

10. Verfahren zur Herstellung von Spritzgußformen oder dergleichen unter Verwendung von Formkernen nach den Ansprüchen 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer aus gehärtetem Metallsalz überzogener Kern im Abstand zu den Wandungen einer Hohlform und innerhalb dieser in einer Spritzgußvorrichtung angeordnet wird, daß das Plastikmaterial in den Hohlraum eingespritzt oder in einer anderen Weise um den Kern herum eingebracht wird, und daß sich der Kern auf der Schmelztemperatur des Plastikmaterials befindet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern innerhalb einer mit Partikeln angereicherten porösen Vorform innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern innerhalb einer sich selbst tragenden Vorform angeordnet wird, bevor er in den auszugießenden Hohlraum eingebracht wird.

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10 9 8 3 6/1197

13· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkern aus einer intensiven Mischung eines inerten granulierten Materials und einem gehärteten bzw. bindefähigen,
verflüssigbaren Metallsalz besteht, dass dieser nach Einbringung in den auszugießenden Hohlraum mit plastischem
Material umschlossen wird, welches sich innerhalb dieses
Hohlraumes verfestigt, und daß der Formkern durch Auflösung des Salzes nach Verfestigung des Formkörpers aus diesem ausgelöst wird, wobei der Rückstand ausfließt oder anderweitig ausgetragen wird.

1A-. Verfahren nach Anspruch 13? dadurch gekennzeichnet-, daß die verwendete Mischung ein Metallkarbonat enthält,und daß das : ' Karbonat mit einer verdünnten Säure reagiert, wobei Kohlen- '■ dioxid während der Entfernung des Formkernes entsteht.

109Ö38/1107