DE2166252A1 - Spritzgiessfaehige feuerfeste materialmischung und verfahren zur herstellung von feuerfesten gegenstaenden aus dieser - Google Patents

Description

UR. STEPHAN G. BESZEDES PATENTANWALT

806 OACHAU bei MOWCHEN

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P 583

Aussch.eid.ung aus P 21 57 84-5.0-24 als Anmeldetag gilt der

22. November 1971

Beschreibung

zur Patentanmeldung

PRECISION METALSMITHS, TNC. Cleveland 17, Ohio, U.S.A.

betreffend

Spritzgießfähige feuerfeste Materialmischunp: und Verfahren zur Herstellung ypn feuerfesten Gegenständen aus dieser

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere die Herstellung von in Metallgießverfahren, ganz besonders beim Präzisionsgießen, vervrendeteri Kernen. Sie betrifft im besonderen spritzgießfähige feuerfeste Massen und Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, wie Kernen, aus diesen.

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Erfindung "beinhaltet eine spritzgießfähige feuerfeste Materialmischung, die sich vorteilhafterweise zur Vor-Wendung zur Herstellmig von feuerfesten Gegenständen, insbesondere Kernen, eignet, wobei diese Mischung ein gepulvertes feuerfestes Material als Hauptbestandteil, ein sublimierbares Bindemittel und ein nicht sublimierbares Bindemittel, welches zumindest teilweise eine niedere Alkylcellulose, vorzugsweise Äthylcellulose, ist, enthält.

Es werden beim Präzisionsgießen und in geringerem Maße bei anderen Gießverfahren vorgeformte keramische Kerne ver-

w wendet, um in den Gußstücken Löcher, Airchgangsöffnungen beziehungsweise Schlitze zu bilden. Die Kerne werden in verschiedener Ueise zur Herstellung von Präzisionsgießformen ' verwendet. Oft wird der Kern innerhalb der Spritzform für .das Modellmaterial angeordnet und geschmolzenes Wachs oder anderes Modellmaterial zur Bildung des Modelles um den Kern gespritzt. Entfernbare Modelle aus Wachs oder anderem Material werden auch getrennt hergestellt und die Kerne werden in Öffnungen in den Modellen eingesetzt. In jedem Fall werden die Kerne in die Präzisionsgießformen, welche um die Modelle erzeugt werden, eingebaut. Der Kern wird an einer oder mehreren Stellen über das Modell hinaus sich erstrecken gelassen

k und an diesen Stellen in die Form eingebettet, so daß er fest in seiner Stellung gehalten wird, wenn das Modell aus der Form ausgeschmolzen wird. In anderen Gießverfahren werden die Kerne unmittelbar mit den Formen zusammengebaut, beispielsweise bei Formen des Oberform- und linterformtyps, welche mit geeigneten Kernaugen, in welche die Kerne eingesetzt werden, versehen sind.

Die Verwendung von'feuerfesten Kernen, wie es oben allgemein beschrieben ist, kann den Anwendungsbereich von Metallgießverfahren erweitern, indem sie die Herstellung von Teilen, welche sonst nicht durchführbar wäre, gestattet und oft die Gießkosten durch Verminderung der Ausschußquoten und

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Vereinfachung von i'ormherstellungsarbeitsgängen herabsetzen kann. Trotz dieser Vorteile war die ausgedehnte Verwendimg von feuerfesten Kernen durch mehrere Paktoren einschließlich ihrer geringen Festigkeit und Härte, ihrer Kosten und der zur Herstellung erforderlichen speziellen Vorrichtung und Verfahren beschränkt.

Es wurden in der 'Vergangenheit verschiedene feuerfeste Massen zur Herstellung von Gegenständen, wie Kernen, durch Spritzgießen verwendet. Eine in der US-Patentschrift 3 234 in Spalte 1, Zeile 20 bis 45 als Stand der Technik erwähnte derartige Masse bestand im wesentlichen aus einem gepulverten feuerfesten Material in Mischung mit einem thermoplastischen Bindemittel, beispielsweise Ä" thylceHulo.se, und einem flüchtigen flüssigen Weichmacher, wie n-Butylstearat. Aus dieser Masse geformte Gegenstände wurden einer Trocknungsstufe durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 232⁰C unterworfen, um den Weichmacher au verdampfen. Bei der Durchführung der Trocknungsstufe war es notwendig, die geformten Gegenstände langsam während.eines langen Zeitraumes so zu erhitzen, daß vermieden wurde, daß der Weichmacher schneller verdainpftej als der Dampf durch die Poren der feuerfesten Gegenstände verschwinden konnte. Anderenfalls wurden die Gegenstände brechen und .blasig werden beziehungsweise Blasen bilden. Auch bestand eine !Neigung zur Verformung. Die Trocknungsstufe nahm gewöhnlich ?0 Stunden oder mehr in Anspruch, was ebenfalls einen sehr erheblichen I-iachteil darstellte.

Eine Verbesserung der obigen Kasse bestand gemäß dein in der US-Patentschrift 3 234 308 in Spalte 1, Zeile 46 bis ßpalte 2, Zeile M abgehandelten Stand der Technik inder Zugabe eines hitzehärtbaren Harzmateriales, wie von Schellack. Der Zweck des Schell rekes- oder anderen hitzehärtbaren Materiales war die Ausbildung einer Vorbindung, welche an den geformten Gegenstand eine ausreichende Festig-

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keit verleihen würde, so daß die Trocknungsstufe schneller als in der Vergangenheit durchgeführt werden könnte. Bei Verwendlang einer derartigen Masse vmrde die Trocknungszeit auch nur auf etwa 24 Stunden verringert. Auch diese Masse hatte wie die vorher erörterte den sehr erheblichen Eachteil, daß die aus ihr hergestellten Gegenstände einer sehr wesentlichen Schrumpfung und einem damit verbundenen Brechen unterlagen. Zur Vermeidung dieses Kachteiles wurde in der US-Patentschrift 3 234 308 von der Verwendung von tnermopla-stischen Bindemitteln, insbesondere von Äthylc-ellulose, abgeraten.

Eine aus der US-Patentschrift 3 234 308 ab Spalte 2, Zeile..15 bekannte andere zum Spritzgießen verwendete herkömmliche feuerfeste Materialmischung bestand im wesentlichen .aus einem gepulverten feuerfesten Material, einem organischen Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand, beispielsweise Naphthalin, p-Dichlorbenzol und Campher, sowie entweder einem kolloidalen keramischen Material oder einem hitzehärtbaren Harz, wie Schellack beziehungsweise Siliconharzen. Das organische Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand wurde zur Erreichung der Spritzgießbarkeit zugesetzt. Wegen des hohen Dampfdruckes des organischen Bindemittels im festen Zustand war die zum Trocknen der Gegenstände nach dem Formen erforderliche Zeit verringert. Das kolloidale keramische Material und/oder das hitzehärtbare Harz wurde in die Masse im Bestreben eingearbeitet, das Problem des "Ausblühens" während des Spritzgießens zu beheben, was jedoch nicht gelang. Ein sehr erheblicher Kachteil als Folge davon war die sehr geringe Festigkeit der aus einer solchen Masse hergestellten Gegenstände. Die Bezeichnung "Ausblühen" bezieht sich auf die Ausscheidung des organischen Bindemittels unter Druck, wobei eine an keramischem Material reiche Mischung mit zur Ermöglichung eines erfolgreichen Spritzgießens nicht ausreichenden plastischen Fließeigenschaften übrigblieb. Trotz der Zugabe des kolloidalen

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keramischen Materiales oder hitzehärtbaren Harzes blieb das Ausblühen ein dauerndes Problem "heim Spritzgießen von feuerfesten Materialmischungcn mit einem Gehalt an einem organischen Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand'.

Eine der obigen Mischung ähnliche andere aus den US-Patentschriften 3 34-6 680 und 3 330 892 bekannte Masse enthielt dasselbe organische Bindemittel mit hohem 'Dampfdruck, welches aus den geformten Gegenständen her.aussublimiert werden konnte, ein organisches k'ntfloclumgs- beziehungsweise dispergiermittel und eine geringe Menge eines zweiten Bindemittels, welches im Bestreben, die Grünfestigkeit .zu verbessern, so daß die geformten Gegenstände vor dem Sintern ohne Beschädigung gehandhabt werden konnten, vorge-' .sehen war. Die in der Masse zur Verleihung der Grünfestigkeit verwendeten speziellen Materialien waren öarnaubawaclis, Polymethacrylsäux^eäthylesterharz, Polyäthylenglykole, PoIyvinylacetatharz, Mikrowachse, Styrolharze, OhIornaphthalin und Polyvinylalkoholharz. Diese Masse unterlag vfie die vorher beschriebene dem Ausblühen während des Spritzgießens. Ein anderer Eachteil beruhte wiederum auf der verhältnismäßig geringen Festigkeit und Härte der Gegenstände sowohl vor als auch nach der Sublimation. Die speziellen Binde- mittel, welche verwendet wurden, ergaben nicht die Festigkeit und Härte, die notwendig ist, um dem Brechen und der Beschädigung während der Handhabung zu widerstehen.

Ferner sind aus den US-Patentschriften 2 790 722, 2 886 869 und 3 005 24-4- Massen, bestehend im wesentlichen aus einem gepulverten feuerfesten Material und einem oder mehreren nicht sublimierbaren Bindemitteln in einem flüssigen Träger bekannt, wobei ein sublimierbares Bindemittel nicht vorgesehen war, weswegen es schwierig war, mit ihnen überhaupt eine zum Spritzgießen ausreichende Fließfähigkeit

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zu erreichen, und sie langsam erhitzt werden mußten, um das Auftreten von Rissen beziehungsweise Sprüngen und einer Blasenbildung zu verhindern, wobei die so hergestellten Gegenstände dennoch nicht zufriedenstellend waren.

Es ist also festzustellen, daß es mit keiner der bekannten Massen vollkommen gelungen ist, das -Ausblühen zu verhindern.

- Aufgabe der Erfindung ist.es, das Ausblühen bei spritzgießfähigen feuerfesten Massen zu verhindern und dadurch die Festigkeit der daraus hergestellten Gegenstände sehr zu erhöhen.

Gegenstand der Erfindung ist eine spritzsrießfähige .feuerfeste Materialmischung, bestehend im wesentlichen aus einem gepulverten feuerfesten Material als Hauptbestandteil, einem sublimierbaren Bindemittel, welches bei Raumtemperatur ein fester Stoff ist, die Fähigkeit, durch Erhitzen ge-SQhmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden'zu können, hat, einen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg beim l'ripelpunkt unter normalem Atmosphärendruck von im wesentlichen 1 Atm auf v/eist und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 250 C hat, und einem mit dem sublimierbaren Bindemittel mischbaren nicht sublimierbaren Bindemittel, welches bei Raumtemperatur ein fester Stoff ist und die Fähigkeit, durch Erhitzen geschmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden zu können, hat, welche Materialmischung dadurch gekennzeichnet ist, daß das nicht sublimierbare Bindemittel, welches in einer Menge von mindestens 0,8 Gew»-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt, ein solches mit einem Gehalt an 4,5 bis 100 Gew.~% einer niederen Alkylcellulose, vorzugsweise !"thylcellulose, ist, wobei die niedere Alkylc^llulose in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-%, bezogen auf das

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Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt.

Das nicht sublimierbare Bindemittel ist mit dem sublimierbaren Bindemittel mischbar, wenn es im fließfähigen Zustand ist, hat die Fähigkeit, zur Verleihung von Festigkeit an die aus der Mischung geformten Gegenstände gehärtet werden zu können, vorzugsweise bei Raumtemperatur, und weist einen zum Intakthalten der Gegenstände durch es während der Sublimation des sublimierbaren Bindemittels ausreichend niedrigeren Dampfdruck als der des sublimierbaren Bindemittels auf.

Durch sublimier-bare Bindemittel außerhalb der erfindungsgemäßen Festlegungen können die vorteilhaften Ergebnisse nach der Erfindung nicht erreicht werden. So wäre im Falle von sublimierbaren Bindemitteln mit e.inem Dampfdruck von weniger als Ο,Ί mm Hg beim Tripelpunkt unter normalem At- _ mosphärendruck die zur Sublimation erforderliche Zeitdauer unannehmbar lang. Solche Bindemittel müßten zu ihrem Verdampfen einem zu starken Erhitzen unterworfen werden und dies würde zur Verformung und zum Brechen der erhaltenen feuerfesten Gegenstände, wie Kerne, führen.

Die Begriffe "sublimierbares Bindemittel" und "nicht sublimierbares Bindemittel" umfassen jeweils auch Mischungen von Materialien, die den obigen Festlegungen genügen.

Die erfindungsgemäße feuerfeste Materialmischung eignet sich hervorragend zum Spritzgießen, wobei im Gegensatz zu den bekannten Hassen kein Ausblühen auftritt und die aus ihr hergestellten Gegenstände eine überlegene Festigkeit aufweisen.

Die Bindemittel sind vorzugsweise organische Verbindungen. Diese haben den Vorteil, daß aus ihnen ein Kohlenstoffskelett entsteht. Das nicht sublimierbare Bindemittel soll

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vorzugsweise einen höheren Schmelzpunkt haben als das sublimierbare Bindemittel. Vorteilhafterweise hat das sublimierbare Bindemittel einen Tripelpunkt über der norraalen Raumtemperatur. Solche bevorzugte subliraierbare Bindemittel haben den speziellen Vo3?teil, daß sie nicht unter Eauutempc?- ratur erelcühlt werden müssen, um das sublirciorbare Bindemittel ohne mit schwerwiegenden Nachteilen, insbesondere einer "Verformung, verbundenes Durchlaufen der flüssigen Phase unmitbel-■ bar aus der festen Phase in die Dampfphase zu überführen, das heißt zu sublimieren. Besonders bevorzugte Materialien haben einen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg box normaler Raumfc temperatur und normalem Atmosphäreridruck von im wesentlichen 1 Atm und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 200⁰G. .Derartige besonders bevorzugte sublimierbare Bindemittel haben- den speziellen Vorteil, daß sie von den Gegenständen, wie Kernen, bei normaler Raumtemperatur, das heißt ohne Erhitzen leicht wegsublimiert werden können, wodurch die Gefahr der Verformung der Gegenstände, wie Kerne, durch übermäßiges Erhitzen vermieden wird.

Sov/eit neben der niederen Alkylcellulose beziehungsweise den niederen Alkylcellulosen 1 oder mehr andere nicht sublimierbare Bindemittel vorliegen, sind diese vorteilhafterweise Harz- "beziehungsweise Kunststoffmaterialien.

Der Gesaiitbind emit te !gehalt (sublimierbare und night sublimierbare Bindemittel) kann von etwa 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 20 bis 50 Gew.-%, der Mischung variieren. Die Menge des sublimierbaren Bindemittels soll mindestens die Hälfte des Gesamtbindemxttelgehaltes betragen

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und sie ist im allgemeinen mindestens 80?^, des Gesamtbindemittelgehaltes. Vorteilhafterweise liegt das subli-Eiierbare Bindemittel in einer Menge von 10 bis 55 Gew.-% der Mischung vor, wobei ein ganz besonders bevorzugter Bereichetwa 18 bis 25 Gev/,-% der Mischung ist. Vorteilhafterweise liegt das nicht subliniierbare Bindemittel in einer !.!enge von 0,8 bis 11 Gev/.-% der Mischung vor, wobei ein ganz besonders bevorzugter Bereich etwa 2 bis 5»5 Gew.-% der Mischung ist.

Im allgemeinen ist die Menge-des nicht sublimierbaren Bindemittels nahe der unteren Grenze ihres Bereiches, wenn der Gehalt am sublimierbaren Bindemittel nahe der oberen. Grenze seines Bereiches ist. Die Mindestmenge des nicht sublimierbaren Bindemittels ist diejenige, welche erforderlich ist, um den Kernen beziehungsweise anderen Gegenständen eine Festigkeit zu verleihen, die dafür ausreicht, daß diese nach dem Formen mit Erfolg gehandhabt werden können. Ss können höhere Mengen erwünscht sein, um den Gegenständen, wenn sie anschließend imprägniert werden, eine besondere Festigkeit zu verleihen, oder die Spritzfähigkeit beziehungsweise plastischen Fließeigenschaften der Mischung so zu modifizieren, daß Formarbeitsgänge erleichtert werden. Ein Gehalt am sublimierbaren Bindemittel nahe seiner unteren. Grenze wird im allgemeinen in Verbindung mit den dichteren feuerfesten Materialien verwendet und in solchen Mischungen ist es im allgemeinen erforderlich, daß die Menge des nicht sublimierbaren Bindemittels in oder über der Mitte ihres Bereiches ist, um eine ausreichende Fließfähigkeit für Formarbeitsgänge vorzusehen. Ein Gehalt am sublimierbaren Bindemittel nahe seiner oberen Grenze wird im allgemeinen in Verbindung mit den leichteren feuerfesten Materialien verwendet oder dann, wenn sehr fließ-

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fähige Mischungen für besondere Formarbeitsgänge erwünscht sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung werden aus.den erfindungcgemäßen .feuerfesten Materialmischungen feuerfeste Gegenstände, insbesondere Kerne, in der V/eise hergestellt, daß nach dem Forinen des Gegenstandes, dem Abbinden der Form und dem Wegsublimieren des sublimierbaren Bindemittels die Form imprägniert und das Imprägniermittel gehärtet wird. Das Imprägnieren kann durch zumindest teilweises Imprägnieren der Porenstruktur der Gegenstände mit einem Imprägniermittel, bestehend im wesentlichen aus einem Bindemittel für feuerfeste Materialien in einer Trägerflüssigkeit, "durchgeführt v/erden.

Im einzelnen ist dieses Verfahren im Patent

(Aktenzeichen; P 21 57 84-5.0-24) beschrieben.

Die Herstellung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere Kernen, aus den erfindungsgemäßen feuerfesten Materialmischungen kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß nach dem Formen des Gegenstandes, dem Abbinden der Form und dem V/egsublimieren des sublimierbaren Bindemittels die Form ohne Imprägnierunp; lediglich zum Sintern des feuerfesten Materiales erhitzt wird.

Die als niedere Alkalicellulose bevorzugte Athylcellulose ist ein Äthyläther von Cellulose, in welchem einige beziehungsweise alle der

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ersetzbaren OH-Gruppen der Anhydroglucoseeinheiten der Cellulosekette durch Athoxygruppen ersetzt sind. Bei Handelsprodukten sind im allgemeinen durchschnittlich etwa 2,15 "bis 2,60 der 3 ersetzbaren OH-Gruppen jeder Anhydroglucoseeinheit substituiert und solche Produkte sind für die Zwecke der Erfindung gut geeignet. Beispielsweise ist ein spezielles Handel«produkt, welches sich als zufriedenstellend erwies, ein solches mit einer Viskosität von 20 cP. Die Äthylcellulose ist mit den verschiedenen bei der Herstellung der feuerfesten Materialmischungen verwendeten sublimierbaren Bindemitteln verträglich und geht bei niedrigen Temperaturen rasch in Lösung. Lies erleichtert die Herstellung der feuerfesten Materialmischungen und vermindert Verluste am flüchtigen sublimierbaren Bindemittel während der Herstellung, wodurch besser übereinstimmende Ergebnisse erzielt werden. Als weiteres Beispiel für die niederen Alkylcellulosen in den erfindungsgemäßen feuerfesten Materialmischungen sei Methylcellulose genannt.

Es wurde festgestellt, daß die Zugabe"von Äthylcellulose beziehungsweise anderen niederen Alkylcellulosen zu einer feuerfesten Materialmischung, welche ein sublimierbares Bindemittel mit hohem Dampfdruck enthält, bezüglich der Verhinderung des Ausblühens, das heißt der Ausscheidung des sublimierbaren Bindemittels unter Druck während des Spritzgießens überlegen wirksam ist. Neben der Verhinderung des Ausblühens der; «üblimierbaren Bindemittels während des Spritzgießens erwiesen sich die Äthylcellulose und anderen niederen Alkylcellulosen als sehr wirksam hinsichtlich der Erhöhung der Festigkeit und Härte der geformten Gegenstände vor deren Weite3?behandlung. Beispielsweise zeigten an aus einer feuerfesten liaterialmisch\mg mit einem Gehalt an Äthylcellulose geformten Proben durchgeführte Bruchfestigkeits- beziehungsweico Biegefestigkeitsversuche eine 76^f/£-ige Erhöht¹ ng des durchschnittlichen Bruchmodules im

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Vergleich zu Proben, die aus derselben Masse, jedoch mit dem Unterschied, daß die Äthylcellulose durch ein Siliconharz ersetzt war, hergestellt waren. Diese von der Äthylcellulose beziehungsweise anderen niederen Alkylcellulosen herrührende erhöhte Festigkeit gestattet häufig ein früheres Ausdrücken und eine- raschere Handhabung der spritzgegossenen Gegenstände als in der Vergangenheit, wodurch die Dauer des Formvorganges verkürzt ist. Wie es oben erläutert ist, wirken also Äthylcellulose und andere niedere Alkylcellulosen im Sinne der Verhinderung des Ausblühens des sublimierbaren Bindemittels unter Druck wahrend des Spritzgießens sowie der Verbesserung der Grünfestigkeit und Härte der geformten Gegenstände. Wenn Äthylcellulose als einziges nicht sublimierbares Bindemittel verwendet wird, ist eine Menge von mindestens 0,8 Gew.-% als notwendig anzusehen und diese stellt dann die untere Grenze für den Gehalt am nicht sublimierbaren Bindemittel dar. Wenn das nicht sublimierbare Bindemittel ganz aus Äthylcellulose besteht, ist im allgemeinen ein Gehalt von etwas mehr als die angegebene untere Grenze, das heißt 0,8 Gew.-% wünschenswert. Die durch die Äthylcellulose beziehungsweise andere niedere Alkylcellulosen an die geformten Gegenstände·verliehene bessere Festigkeit ist derart, daß sie statt der bevorzugten Imprägnierung mit einem Verstrammungs- und Härtemittel zum Sintern des feuerfesten Materiales erhitzt werden können, ohne den vielen bisher mit dem Erhitzen von aus herkömmlichen feuerfesten Materialmassen hergestellten feuerfesten Gegenständen verbundenen Nachteilen zu begegnen.

Aus den erfindungsgemäßen feuerfesten Massen hergestellte Gegenstände, wie Kerne, weisen die hohe Festigkeit und Härte auf, welche notwendig sind, um dem Brechen und der Beschädigung während der Handhabung, des Transportes, der Wachsspritzgießarbeitsgänge und anderer Arbeitsgänge zu widerstehen, und ergeben ausgezeichnete Gußoberflächen.

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Andere Vorteile und ein näheres Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung unte,r besonderer Berücksichtigung der Herstellung von Kernen, die erfindungsgemäßen feuerfesten Massen sind jedoch wie bereits erwähnt auch zur Herstellung von anderen feuerfesten Gegenständen mit gutem Erfolg anwendbar. Beispiele hierfür sind feuerfeste Gießformen, Tiegel, elektrische Isolatoren und Werkzeughalter. So wurden Werkzeughalter beispielsweise unter Verwendung einer feuerfesten Materialmischung mit einem Gehalt an 95% Aluminiumoxyd erfindungsgemäß hergestellt und sie können unter anderem bei speziellen Lötarbeitsgängen eingesetzt v/erden.

Zur Herstellung von feuerfesten Kernen oder anderen ' feuerfesten Gegenständen wird zunächst eine formbare beziehungsweise formpreßbare Mischung, bestehend' im wesentlichen aus dem gepulverten feuerfesten Material als Hauptbestandteil, dem sublimierbaren Bindemittel'und dem nicht sublimierbaren Bindemittel, hergestellt. Es kann jedes der feuerfesten Materialien, welche zur Herstellung von keramischen Kernen herkömmlicherweise verwendet werden, zur Herstellung der Mischung verwendet werden. Typische feuerfeste Materialien umfassen geschmolzenes Siliciumdioxyd beziehungsweise Hartfeuerporzellan, kristallines Siliciumdioxyd, Zirkon beziehungsweise Zirkonsilikat, Zirkondioxyd, Aluminiumoxyd, Galciumzirkonat, verschiedene Aluminiumsilikate und Tricalciumphosphat.

Wie bereits erwähnt wurde, ist in der Mischung ein sublimierbares Bindemittel enthalten, so daß durch Sublimieren des Bindemittels von einem aus der Mischung geformten Kern eine poröse Struktur eräugt werden kann. Die erfindungfigemäß festgelegten sublimierbaren Bindemittel haben

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einen ausreichend hohen Dampfdruck, so daß sie bei einer Temperatur unterhalb ihren Erweichungspunktes und unterhalb des Erweichungspunktes des nicht sublimierbaren Bindemittels sublimiert werden können. Es wurde festgestellt, daß Materialien mit einem Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg beim Tripelpunkt unter normalem Atmosphärendruck von den geformten Kernen während einer vernünftigen Zeitdauer entweder durch nur mäßiges Erhitzen oder ohne jegliches Erhitzen sublimiert werden können. Die sublimierbaren Bindemittel sind 'Bei Raumtemperatur feste Stoffe," um die Notwendigkeit des Kühlens zur Herbeiführung des Festwerdens zu vermeiden.

Beispielhafte sublimierbare Bindemittel umfassen aliphatisch^ sowie subr ~ituierte und nicht substituierte aromatische Verbindungen. p-Dichlorbenzol ist eine besonders ■ gut geeignete Verbindung, welche einen passend niedrigen Schmelzpunkt, gute Formeigenschaften, einen niedrigen Preis und die Fähigkeit, von geformten Kernen leicht sublimiert werden zu können, hat. Andere Beispiele für Materialien, welche sich als zufriedenstellend erwiesen, sind Urethan (Carbaminsäureäthylester), Acetamid, Naphthalin, Benzoesäure, Phthalsäureanhydrid, Campher, Anthracen und p-Chlorbenzaldehyd. V/eitere Beispiele für Materialien, welche ähnliche Eigenschaften auf v/eisen und verwendbar sind, sind 1-Brom-4-chlorbenzol, p-Dimethoxybenzol, p-Dibutoxybenzol und Crotonsäure. Die Dampfdrücke von Materialien wie p-Dichlorbenzol, Urethan, Acetamid, Campher und Naphthalin sind dafür ausreichend hoch, daß diese Materialien bei Raumtemperatur unter normalem Atmosphärendruck oder unter Drücken unterhalb des Atmosphärendruckes sublimiert werden können, Materialien wie Phthalsäureanhydrid, Benzoesäure und Anthracen haben bei Raumtemperatur einen niedrigeren Dampfdruck und fsind zwar für die Zwecke der Erfindung brauchbar, erfordern ,jodoch ein Erhitzen zur Erleichterung der iiublimation.

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Eine erste Wirkung des nicht sublimierbaren Bindemittels ist wie bereits erwähnt das Intakthalten der Kerne, wenn das sublimierbare Bindemittel entfernt ist. Spezielle Beispiele für brauchbare Harze, eine für die erfindungsgemäßen feuerfesten Massen bevorzugte Gruppe von gegebenenfalls zusätzlich zur niederen Alkylcellulose beziehungsweise zu den niederen Alkylcellulosen vorliegenden nicht sublimierbaren Bindemitteln, sind polymerisierte Harze beziehungsweise polymerisiertes Kolophonium, hydrierte Harzester beziehungsweise Ester von hydriertem Kolophonium, Erdölkohlenwasserstoffharze, Cumaron/Inden-HarzG, Estergummis beziehungstireise Harzester, Polyterpenharze, niedermolekulare Styrolpolymerharze, Chlorpolyphenylharze, Gilsonit, Abietinsäure,' Schellack und Siliconharze. Beispiele für brauchbare Kunststoffmaterialien als andere für die erfindungsgemäßen ■feuerfesten Massen bevorzugte Gruppe von gegebenenfalls zusätzlich zur ebenfalls den Kunststoffmaterialien angehörenden niederen Alkylcellulose beziehungsweise zusätzlich zu den niederen Alkylcellulosen vorliegenden nicht sublimierbaren Bindemitteln sind Polystyrol, Polyvinylacetat und Polyvinylalkohol.

Das Vermischen des gepulverten feuerfesten Materiales und der Bindemittel kann durch irgendeine geeignete Verfahrensweise durchgeführt v/erden. Beispielsweise wenn die bevorzugten Materialien verwendet werden, können die Bindemittel in einem geeigneten Mischer erhitzt und miteinander vermischt werden und das gepulverte feuerfeste Material kann zur Mischung zugegeben werden, bis diese die für den anschließenden iPormarbeitsgang erwünschte Konsistenz hat. Gegebenenfalls kann das feuerfeste Material vor der Zugabe desselben zu den vermischten Bindemitteln erwärmt werden. Die entstandene Mischung kann noch warm geformt oder erstarren gelassen und danach für den Kernformarbeitsgang geschmolzen werden.

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Danach kann das Formen beziehungsweise Formpressen von Kernen oder anderen Gegenständen aus der feuerfesten Mischung erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Kerne rasch und unter geringem Aufwand durch Spritzgießen unter Verwendung von herkömmlichen Kunststoffspritzgießmaschiiien geformt. Für die Zwecke des Spritzgießens wird die wie oben beschrieben hergestellte Kernmischung gekühlt • und gekörnt beziehungsweise zu Körnchen vermählen, wie durch Rühren der Schmelze, während sie sich zum Erstarren abkühlt, und die Körner beziehungsweise Granulate werden in die fc Spritzgießmaschine in herkömmlicher Weise eingefüllt. Die feuerfeste Materialmischung kann auch bei irgendeinem der anderen wohlbekannten Verfahren zum F_{ormen von} Kernen und . anderen feuerfesten Gegenständen verwendet werden. Derartige Alternatiwerfahren umfassen beispielsweise das Gießen, •Preßspritzen und Strangpressen.

Anschließend kann das sublimierbare Bindemittel von den geformten Gegenständen entfernt werden*. Ein hervorstechender Vorteil der erfindungsgemäßen feuerfesten Massen besteht darin, daß das sublimierbare Bindemittel so sublimiert werden kann, daß in den geformten Gegenständen nur eine sehr geringe Schrumpfung auftritt, selbst wenn das sublimierbare w Bindemittel in großen Mengen vorliegt. Viele der brauchbaren sublimierbare-n Bindemittel neigen zum Entweichen aus den geformten Gegenständen beim Stehen unter Raumbedingungen. Im Falle von sehr dünnen Gegenständen kann das gesamte sublimierbare Bindemittel in" dieser Weise innerhalb einer vernünftigen Zeitdauer abgegeben werden. Vorzugsweise wird jedoch die Sublimation durch Aussetzen der Gegenstände einem partiellen Vakuum, wie durch Einbringen der Gegenstände in eine an eine Vakuumpumpe angeschlossene Kammer oder durch mäßiges Erhitzen der Gegenstände oder durch eine Kombination des mäßigen Erhitzens und des Anlegens eines partiellen Vakuums, erleichtert.

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Nach, der Entfernung des sublimierbaren Bindemittels können die geformten Gegenstände erhitzt und gesintert v/erden. Die Erhitzungs- und Kühl temp er a tür en sowie die Erhitzungs- und Kühlzeiten sind die für das in der Masse verwendete spezielle gepulverte feuerfeste Material üblicherweise verwendeten. Typische Sintertemperaturen sind über 1 ⁰

Als andere Möglichkeit können die Poren der feuerfesten Gegenstände, wie Kerne, unter Vermeidung jeglichen Sinterungsarbeitsganges nach der Sublimation zumindest teilweise mit einem Verrfcmmmungs- und Härtemittel imprägniert werden und danach kann das Imprägniermittel gehärtet werden. Die zum Imprägnieren verwendeten Materialien sind irgendwelche der bei Präzisionsgießverfahren üblicherweise verwendeten Bindemittel für feuerfeste Materialien in einer Trägerflüssigkeit. Derartige Bindemittel zeichnen sich durch die Fähigkeit, unter Bildung einer anhaltenden beziehungsxveise stetigen, vorzugsweise nicht kristallinen, Bindungsstruktur getrocknet, chemisch geliert beziehungsweise abgeschieden zu werden, wodurch' die Härtung erreicht werden kann, aus. Die Abscheidung des Imprägniermittels kann beispielsweise durch Gefrierenlassen desselben in den Poren des Gegenstandes bewerkstelligt werden. Die Bindemittel für feuerfeste Materialien können entweder als solche vom kolloidalen Typ oder als solche vom Lösungstyp eingestuft v/erden.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert, wobei die Prozente Gewichtsprozente sind, soweit nichts anderes angegeben ist.

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Beispiel 1

Es wurde eine Charge der folgenden Zusammensetzung für Kerne hergestellt:

74-,6 Gew.-% feuerfeste i'iaterialmischung 21,0 Gew.-% p-Dichlorbenzol

5,4- Gew.-% Schellack

1,0 Gew.-% Äthylcellulose (Viskosität: 10 cP)

P Die feuerfeste Ilaterialmischung "bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58,8 Gew.-% Zirkon

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm)

5912 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxid

(99?¹⁵ niit einer Teilchengröße unter 0,074 mm 75% mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm)

2,0 Gew.-% Üephelinsyenit

Die Charge für Kerne wurde in der Weise hergestellt, daß zunächst die feuerfesten Katerialpulver miteinander vermischt wurden und dann die feuerfeste Materialmischung auf etwa 95°C erwärmt wurde. Das p-Biehlorbenzol, der Schellack und die Ithylcellulose wurden getrennt geschmolzen und vermischt und alle Bestandteile v/urden unter Verwendung eines Mischers mit einem Kührer des "Schlagtyps" vereinigt. Die Charge für Kerne wurde durch Kühlen bis zum Erstarren unter fortgesetztem Rühren gekörnt.

Es wurde eine Anzahl von Kernen fir technische Teile aus der Charge für Korne unter Verwendung einer »itandardkunststoffspritzgießmaschine geformt. Die Maschine war vom Kolben-

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typ mit horizontalem Spritzen und vertikalem i'ormöffnen und -schließen. l*as Spritzen des Kernmateriales erfolgte längs der Trennfuge. Die Spritzbedingungen waren wie folgt:

Zylindertemperatur: 82°C

Düsentemperatur: 82°C

Spritzdauer: . 6 Sekunden

Dauer des Spritzgießvorganges: 12 bis 60 Sekunden je

nach der Kerngr'Öße

' Spritzdrücke: 84- bis 119 kg/cm²

je nach der i'orm des Kernes

Es war kein Ausblühen zu beobachten.

Die Stufe der Entfernung des p-^ichlorbenzoles wurde durch Einbringen der spritzgegossenen Kerne in eine Vakuumkammer unter einem verminderten Druck von etwa 686 mm Hg Acmosphärenunterdruek während einer zur Entfernung im wesentlichen des gesamten sublimierbaren Bindemittels geeigneten Zeitdauer durchgeführt. Die Dauer der Entfernung des sublimierbaren Bindemittels variierte von 4- bis 10 Stunden, je nach den Größen und Formen der Kerne.

Nach der Beendigung des Sublimationsarbeitsganges wurden die Kerne unter Vakuum mit einen wäßrigen kolloidalen Silicasol imprägniert. Das Sol war ein "eine feine Teilchengröße aufweisendes" Sol mit einem Gehalt an 30 Ge\-/_T-% kolloidalen. Siliciumdioxydteilchen mit einem Teilchendurchmesser von etwa 7 bis 8 mu. Die Imprägnierdauer variierte von 45 bis 60 Minuten. Anschließende Versuche zeigten, daß viel kürzere Imprägnierzeiten brauchbar und oft bevorzugt sind. So wenig wie 2 Minuten sind oft ausreichend und es kann sogar eine kürzere Dauer für sehr kleine Kerne brauchbar sein.

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ÖAD ORIGINAL

Nach dem Imprägnieren wurden die Kerne rasch in Wasser gespült und in das Gefrierfach eines Standardhaushaltskühlschrankes eingebracht, bis sie hartgefroren waren. Dann wurden die Kerne entfernt und auftauen gelassen und in einem gelinden Luftstrom getrocknet. Me Kerne waren unmittelbar nach dem Trocknen gebrauchsfertig, sie-konnten jedoch gegebenenfalls auch unbegrenzte Zeiträume vor dem Gebrauch gelagert werden.

Die Kerne wurden auf zweierlei Art in entfernbare Modelle eingebaut. Einfache Kerne wurden unmittelbar in Öffnungen in den Modellen eingesetzt. In Fällen, in welchen dies nicht möglich oder nicht erwünscht war, wurden die Kerne in die Modellspritzgießform eingesetzt und es wurde Wachs um die ' Körne gespritzt. Die die Kerne aufweisenden Modelle wurden zu Bäumen des bei der Herstellung von keramischen Schalengießformen üblicherweise verwendeten Typs zusammengebaut und die Bäume wurden nach der normalen Praxis bei keramischen Schalengießformen behandelt.

Die keramischen Schalengießformen wurden auf Temperaturen von 871 bis 1 O93°C erhitzt und es wurden zur Erzeugung von Gußstücken verschiedene geschmolzene Stahllegierungen in die Formen gegen die Kerne gegossen. Die Stahllegierungen umfaßten die Typen SIE 0-1, 6 I50, 8 620, 302 rostfrei und 304 rostfrei und wurden bei Temperaturen von 1 593 bis 1 649°C gegossen. Die Kerne wurden von den Gußstücken in einem geschmolzenen Ätzalkalibad entfernt. .

Die Kerne arbeiteten in völlig zufriedenstellender V/eise und ergaben Gußstückoberflächen, welche gleichwertig wie oder besser als die gegen die keramischen Formschalen erzeugten Gußstückoberflächen waren.

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Beispiel 2.

Es wurde eine Charge der folgenden Zusammensetzung für Kerne hergestellt:

75 Gew.-% feuerfeste Materialmischung 21 Gew.~% p-Dichlorbenzol
4 Gew.-% Äthylcellulose (Viskosität: 20 cP)

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

59 Gew.-% Zirkonmehl

(45% mit einer Teilchengröße über 0,044 mm)

39 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxyd

(100% mit einer Teilchengröße unter 0,074 mm 75% mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm)

2 Gew.-% Nephelinsyenit

Die Charge für Kerne wurde in der Weise hergestellt, daß zunächst die feuerfesten Materialpulver .miteinander ver- · mischt wurden und dann die feuerfeste Materialmischung auf etwa 93°^G erwärmt wurde. Das p-D'ichlorbenzol wurde geschmolzen'und die Äthylcellulose wurde in ihm gelost. Alle Bestandteile wurden unter Verwendung eines Mischers mit einem Rührer des "Schlagtyps" vereinigt, ^ie Charge für Kerne wurde durch Kühlen bis zum Erstarren unter fortgesetztem Rühren gekörnt. Als andere Möglichkeit konnte die Mischung zu Platten gegossen werden, welche gekühlt und dann in einem getrennten Arbeitsgang zerkleinert wurden.

Es wurde eine Anzahl von Kernen für technische Teile aus der Charge für Kerne unter Verwendung einer Standardkunststoff spritzgießmaschine des Kolbentyps mit horizontalem·

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Spritzen und vertikalem Formöffnen und -schließen geformt. Die Spritztemperatur betrug etwa 68⁰G und die Spritzdrücke

betrugen 35 bis 49 kg/cm je nach der i'orm des Kernes, obwohl auch höhere Drücke zufriedenstellend angewandt werden konnten, wobei kein Ausblühen zu beobachten war.

Das p-Dichlorbenzol wurde von den Kernen unter Vakuum . bei Raumtemperatur wie im Beispiel 1 entfernt. Nach der Beendigung des Sublimationsarbeitsganges wurden einige der Kerne in der im Beispiel 1 beschriebenen üeise durch Imfc prägnieren mit wäßrigem kolloidalem Silicasol und darauffolgendes Spülen, Gefrierenlassen und Auftauen behandelt. .Andere Kerne wurden statt der Imprägnierung gesintert. Der Sinterungsarbeitsgang ^T. irde durch Erhitzen der Kerne auf eine Temperatur von 1 093 bis 1 260°C durchgeführt.

Alle Kerne wurden in entfernbare Modelle eingebaut, welche zu zur Herstellung von keramischen Schalengießformen verwendeten Bäumen zusammengebaut wurden. Es wurden zur Erzeugung von Gußstücken verschiedene geschmolzene Stahllegierungen in die i'ormen gegen die Kerne gegossen und die Kerne wurden dann von den Gußstücken in einem geschmolzenen Ätzalkalibad entfernt.

Es wurden ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

Beispiel 3

Es wurden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise und unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen eine Charge für Kerne hergestellt und Kerne spritzgegossen, ivobei kein Ausblühen zu beobachten war. Die Charge hatte die folgende Zusammensetzung:

- Γ3 -309833/0035 _BAD

21 Gew.~% p-^ichlorbenzol

0,4 Gew.-& Schellack

1 GewI-% Äthylcellulose (Viskosität: 20 cP) 74,6 Gew.-% feuerfeste Materialmischung

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58,2 Gew.-% Zirkonpulver

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm)

38,8 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxydpulver

(99% mit einer Teilchengröße unter 0,074 mm 75% mit einer Teilchengröße unter 0,044 .mm)

3 Gew·—% Hephelinsyenit

Das sublimierbare Bindemittel wurde in einer bei Raumtemperatur arbeitenden Vakuumkammer entfernt. Dann wurden die Kerne 5 Minuten lang unter Vakuum mit einer 25 Gew.-% Mono a Iuminiumphosphat enthaltenden wäßrigen Lösung imprägniert. Im Anschluß an die Imprägnierung wurden die Kerne aus der Lösung entfernt und vor einem Gebläse zum Trocknen angeordnet.

Es wurden mit den so erhaltenen Kernen ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

Beispiel 4

Es wurde eine Charge der folgenden Zusammensetzung für Kerne hergestellt:

21 Gew.-% p-Dichlorbenzol

3,4 Gew.-% Schellack

1 Gew.-/3 Siliconharz

1 Gew.-/.' Äthylcellulose (Viskosität: 20 cP) 73,β Gew.-V^ feuerfeste Hateriu!mischung

309833/003?» - 2

BAD ORlGiNAL

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58.7 Gew.~% calciniertem Kyanit

(mit einer Teilchengröße von 0,044- mm)

38.8 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxydpulver

(99% mit einer Teilchengröße unter 0,074- mm _ 75% mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm)

2,5 Gew.~% Nephelinsyenit

^w Die Mischung ,urde gekühlt und gekörnt-. Die Körner wurden in eine wie im Beispiel 1 beschriebene Standardkunststöffspritzgießmaschine, die bei einer ^iisen- und Zylindertemperatur von 88⁰C und unter einem Druck von etwa.84 kg/cm arbeitete, eingebracht, wodurch spritzgegossene Kerne erzeugt wurden. Dabei war kein Ausblühen zu beobachten.

Das p-Dichlorbenzol wurde von den Kernen unter Vakuum bei Raumtemperatur entfernt und die Kerne wurden unter Vakuum während eines Zeitraumes von 5 Minuten unter Verwendung des im Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen kolloidalen Silicasoles imprägniert.

Es wurden mit den so erhaltenen Kernen ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

" Beispiel 5

Es wurde eine feuerfeste Materialmischung der folgenden Zusammensetzung in der im Beispiel 2 angegebenen Weise hergestellt:

- Γ 5 -309833/0035

77 Gew.-% feuerfeste Materialmischung (wie im Beispiel 1)

22 Gew.-% p-Dichlorbenzol
1 Gew.-% Ithylcellulose (Viskosität: 20 cP)

Die Mischung wurde in der im Beispiel 2 angegebenen Weise spritzgegossen, wobei kein Ausblühen zu beobachten war. Das p-Dichlorbenzol wurde in einer bei Raumtemperatur arbeitenden Vakuumkammer entfernt. Nach der Entfernung des sublimierbaren Bindemittels wurde festgestellt, daß der geformte

Gegenstand einen Bruchmodul von 20,5 kg/cm hatte. Darauffolgend wurde der geformte Gegenstand in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise mit einem wäßrigen kolloidalen Silicasol imprägniert und anschließend gespült, gefrieren gelassen, auftauen gelassen und getrocknet.

Es wurden mit so erhaltenen Kernen ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

Beispiel 6

Es wurden als Vergleichsversueha Proben für Bruehfestigkeits- beziehungsweise Biegefestigkeitsprüfungen in einer Kunststoffspritzgießmasehine aus der folgenden Masse geformt:

75»2 Gew.-% feuerfeste Materialmischimg 21,0 Gew. J/o p-Dichlorbenzol

0,8 Gew.-% Schellack

3,0 Gew.-% Siliconharz

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus 60 Gew.-% Zirkon mit einer Teilchengröße von 0,044 mm und 40 Gew.-% geschmol-

- as 309833/0035

zenem Siliciumdioxyd. Beim Spritzgießen trat ein Ausblühen ein.

Die Mischung wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt und das p-Dichlorbenzol vmrde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durch Sublimation unter Vakuum entfernt. Der durchschnittliche Bruchmodul der Pro-

ben wurde zu 22,9 kg/cm ermittelt.

- Weitere Proben für Bruchfestigkeits- beziehungsweise Biegefestigkeitsprüfungen wurden in identischer Weise, jedoch aus der folgenden erfinduEgsgemäßen Masse hergestellt:

„75»2 Gew.-% feuerfeste Materialmischung

(60 Gew.-% Zirkon -mit einer Teilchengröße"

unter 0,044- mm· und 40 Gew."-9^ geschmolzenes Siliciumdioxyd)

21,0 Gew.-% p-Dichlorbenzol
0,8 Gew.-% Schellack
2,5 Gew.-% ßiiiconharz
0,5 Gew.-% Ithylcellulose

Nach der Sublimation wurde der durchschnittliche Bruch-

modul «at 40,3 kg/cm ermittelt. Diese Yergleichsversuche veranschaulichen eine 76%-ige Erhöhung der Bruch- beziehungsweise Biegefestigkeit bei Ersatz von 0,5 Gew.-"/° des Siliconharzes durch 0,5 Gew.-% üthylcellulose, wobei im Falle der äthylcellulosehaltigen Kasse im Gegensatz zu der ohne Äthylcellulose beim Spritzgießen kein Ausblühen zu beobachten war.

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Beispiel 7

wurde eine Charge der folgenden Zusammensetzung für Kerne hergestellt:

75»6 Gew.-/t> feuerfeste Materialmischung 21,0 Gew.-% p-Dichlorbenzol

3,4- Gew.-% gepulverter Schellack 1,0 Gew.-% Siliconharz

1,0 Gew.-% Ithylcellulose (Viskosität: 20 cP)

Die feuerfeste Materialmischung "bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58,8 Gew.-% Zirkonmehl

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm)

39,2 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxydpulver 2,0 Gew.-% Nephelinsyenit

Es wurde aus der Charge für Kerne eine Anzahl von Kernen unter Verwendung einer wie im Beispiel 1 "beschriebenen StändardkunststoffSpritzgießmaschine spritzgegossen. Die Spritzbedingungen waren wie folgt:

Zylindertemperatur: 82⁰C Düsentemperatur: 82°C

Spritzdauer: 6 Sekunden

Dauer des Spritzvorganges: 12 bis 60 Sekunden je nach

der Korngröße

Spritzdruck: 63 bis 84 kg/cm

je nach der Form des Kernes

Es war kein Ausblühen zu beobachten.

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Das p-Dichlorbenzol wurde von den Kernen tinter Vakuum bei einer Temperatur von nicht über 32⁰C sublimicrt. Dann wurden die Kerne unter Vakuum mit einem wie im Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen kolloidalen Silicasol imprägniert, zum Gefrieren gebracht und vor einem Gebläse bei Raumtemperatur aufgetaut und getrocknet. Die in dieser Weise hergestellten Kerne wurden unmittelbar in entfernbare Modelle eingebaut, welche in der üblichen Weise zur Herstellung von Präzisionsgießforxnen verwendet wurden. Die Gußstücke bestanden aus aus einer Mannigfaltigkeit von Legierungen hergestellten verschiedenen technischen Teilen.

Es wurden ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhalten.

Beispiel 8

Es wurde eine Charge der folgenden Zusammensetzung für Kerne hergestellt:

73,6 Gew.-% feuerfeste Materialmischung 21,0 Gew.-% p-Dichlorbenzol

3»4 Gew.-% Siliconharz

1,0 Gew.-% Schellack

1,0 Gew.-% Ithylcellulose (Viskosität: 20 cP)

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

59,4 Gew.-% Zirkonmehl

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm)

39*6 Gew.-% geschmolzenes Siliciumdioxyd 1,0 Gew.-% Nephelinsyenit

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Es wurden aus der Mischung in der im Beispiel 7 beschriebenen Weise und unter den im Beispiel 7 beschriebenen Bedingungen Kerne spritzgegossen, wobei kein Ausblühen zu beobachten war.

Ein Teil der spritzgegossenen Kerne wurde unter Vakuum bei Raumtemperatur der Sublimation unterworfen und dann 2 Stunden lang auf eine Temperatur von 1 204⁰C erhitzt und . gesintert. Es wurde festgestellt, daß die gesinterten Kerne

P"

einen durchschnittlichen Bruchmodül von 166,3 kg/cm hatten.

Die restlichen Kerne wurden mit wie im Beispiel 1 beschriebenem kolloidalem Silicasol imprägniert, zum Gefrieren gebracht und vor einem. Gebläse bei Raumtemperatur aufgetaut und getrocknet. Es wurde festgestellt, daß die imprägnierten, Kerne nach. 2 Stunden langem Erhitzen auf 1 O93°G einen

durchschnittlichen Bruchraodul von 175»6 kg/cm hatten.

Patentanspruch

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Claims (7)

Patentansprüche

1.) kpritzgießfähige feuerfeste Materialmischling, bestehend im wesentlichen aus einem gepulverten feuerfesten Material als Hauptbestandteil, einem subli- · mierbaren Bindemittel, welches bei Raumtemperatur ein fester Stoff ist, die Fähigkeit, durch Erhitzen geschmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden zu können, hat, einen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg beim Tripelpunkt unter normalem Atmosphärendruck von im wesentlichen 1 Atm aufweist und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 250 C hat, und einem mit dem sublimierbaren Bindemittel mischbaren nicht sublimierbaren Bindemittel, welches bei Raumtemperatur ein fester Stoff ist und die Fähigkeit, durch Erhitzen geschmolzen und durch Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden zu können, hat, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht sublimierbare Bindemittel, welches in einer Menge von mindestens 0,8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt, ein solches mit einem Gehalt an 4,5 bis 100 Gew.-% einer niederen Alkylcellulose, vorzugsweise Äthyleellulose, ist, wobei die niedere Alkylcellulose in einer Menge von mindestens 0,5 Ge>r«-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt.

2.) feuerfeste Materialmiachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel organische Materialien sind und das nicht sublimierbare Binde-Bittest einen höheren Schmelzpunkt hat als das sublimiertare Bindemittel.·

3.) ieuerfeate Materialmischung naoh Anspruch 1 oder 2,

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dadurch gekennzeichnet, daß das sublimierbare Bindemittel in einer Menge von 10 bis 35 Gew.-% der Mischling und das nicht sublimierbare Bindemittel in. einer Menge von 0,8 bis 11 Gew,-% der Mischung vorliegt.

4·.) Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sublimierbare Bindemittel einen Tripelpunkt über der normalen Raumtemperatur hat.

5.) Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das sublimierbare Bindemittel einen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg .bei . Raumtemperatur unter normalem Atmosphärendruck von im wesentlichen 1 Atm und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 200⁰C hat.

6.) Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere Kernen, aus feuerfesten Materialmischungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Formen des Gegenstandes, dem Abbinden der Form und dem Wegsublimieren des sublimierbaren Bindemitteis die Form imprägniert und das Imprägniermittel härtet.

7.) Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere Kernen, aus feuerfesten Materislraischungen nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Formen des Gegenstandes," dem Abbinden der Form und dem Wegsublimieren des sublimierbaren Bindemittels die Form ohne Imprägnierung lediglich zum Sintern des feuerfesten Materiaic κ erhit zt.

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