DE2166252B2 - Spritzgießfähige feuerfeste Materiaimischung und Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Gegenständen aus dieser. Ausscheidung aus: 2157845 - Google Patents

Description

2 168

Weichmacher schneller verdampfte, als der Dampf iurch die Poren der feuerfesten Gegenstände verichwinden konnte. Anderenfalls wurden die Oegercitärvdc brechen und blasig werden bzw. Blasen bilden, /^uch bestand eine Neigung zur Verformung. Die j Trocknungsstufe nahm gewöhnlich 70 Stunden oder mehr in Anspruch, was ebenfalls einen r.ehr erhehüehen Nachteil darstellte.

Eine Verbesserung der obigen Masse bestand gemaC dem in der USA.-Patentschrift 3 234 30S in Spalte I. ίο Zeile 46 bis Spalte 2, Zeile 4, abgehandelten Stand der Technik in der Zugabe eines hitzehärtbaren Havzmaterials, wie von Schellack. Der Zweck des Schellackes oder anderen hitzehärtbaren Materials war die Ausbildung e.'ner Vorbindung, welche an den geformten Gegenstand eine ausreichende Festigkeit verleihen würde, so daß die Trocknungsstufe schneller als in der Vergangenheit durchgeführt werden könnte. Bei Verwendung einer derartigen Masse wurde die Trocknungszeit auch nur auf etwa 24 Stunden verringert, ao Auch diese Masse hatte wie die vorher erörterte den sehr erheblichen Nachteil, daß die aus ihr hergestellten Gegenstände einer sehr wesentlichen Schrumpfung und einem damit verbundenen Brechen unterlagen. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde in der USA.-Patentschrift 3 234 308 von der Verwendung von thermoplastischen Bindemitteln, insbesondere von Äthylcellulose, abgeraten. '

Eine aus der USA.-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 organisch« Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand, beispielsweise Naphthalin, p-Dichlorbenzol und Campher, sowie entweder einem kolloidalen keramischen Material cnier einem hitzehärtbaren Harz, wie Schellack bzw. Siliconharzer.. Das organische Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand wurde zur Erreichung der Spritzgießbarkeit zugesetzt. Wegen des hohen Dampfdruckes des organischen Bindemittel-; 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 Nachteil als Folgü davon war die sehr geringe Festigkeit der aus einer solchen Masse hei gestellten Gegenstände. Die Bezeichnung »Ausblühen« bezieht sich auf die Ausscheidung des organischen Bindemittels unter Druck, wobei eine an keramischem Materia¹ reiche Mischung mit zur Ermöglichung eines erfolgrei :hen Spritzgießens nicht ausreichenden plastischen Fließeigenschaften übrigblieb. Trotz der Zugäbe des kolloidalen keramischen Materials oder hitzehärtbaren Harzes blieb das Ausblühen ein dauerndes Problem beim Spritzgießen von feuerfesten Materialmischungen mit einem Gehalt an einem organischen Bindemittel mit hohem Dampfdruck im festen Zustand.

Eine der obigen Mischung ähnliche andere aus den USA.-Patentschriften 3 346 680 und 3 330 892 bekannte Masse enthielt dasselbe organische Bindemittel mit hohem Dampfdruck, welches aus den geformten Gegenständen heraussublimiert weiden konnte, ein organisches Entflockungs- bzw. Dispergiermittel und eine geringe Menge eines zweiten Bindemittels, welches im Restreben, die Grünfestigkeit zu verbessern, so daß die geformten Gegenstände vor dem Sintern ohne Beschädigung gehandhabt werden konnten, vorgesehen war. Die in der Masse zur Verleihung dar Griinfestigkeit verwendeten speziellen Materialien waien Carnaubawachs, Poiymethacryisäureäthyiesterharz, Pclyäthylenglykole, Polyvinylacetatharz, Mikrowachse, Styrolharze, Chlornaphthalin und Polyvinylalkoholharz. Diese Masse unterlag wie die >.'c.rht*r beschriebene dem Ausblühen während des Spritzgießens. Ein .inderer Nachteii beruhte wiederum auf der verhältnismäßig geringen Festigkeit und Härte der Gegenstände sowohl vor als auch n"ch der Sublimation. Die speziellen Bindemittel, welche verwendet wurden, ergaben nicht die Festigkeit und Härte, die notwendig ist, un dem Brechen und der Beschädigung während der Handhabung zu widerstehen.

Ferner sind aus den USA.-Patentschriften .? 790 722, 2 886 869 und 3 005 244 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 zu erreichen, und sie langsam erhitzt werden mußten, um das Auftreten von Rissen bzw. 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 spritzgießfähige 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 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 250⁰C 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 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt, ein solches mit einem Gehalt an 4,5 bis 100 Gewichtsprozent einer niederen Alkylcellulose, Vorzugs weise Äthylcellulose, ist, wobei die niedere Alkylcellulose in einer Menge von mindestens 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das 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

Intakthalien der Gegenstände durch es während der Sublimation des sublimierbaren Bindemittels ausreichend niedrigeren Dampfdruck als der des subiimierbaren Bindemitteis auf.

Durch sublimierbare Bindemittel außerhalb der erfindungsgemäßen Festlegung können die vorteilhaften Ergebnisse nach der Erfindung nicht erreicht werden. So wäre im Falle von sublimierbaren Bindemitteln mit einem Dampfdruck von weniger als Q₁I mm Hg beim Tripelpunkt unter normalem Atmesphärendruck die zur Sublimation erforderliche Zeitdauer unannhembar 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. ao

Die erfindungsgemäße feuerfeste Mater.almischung eignet sich hervorragend zum Spritzgießen, wobei im Gegensatz zu den bekannten Massen 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 nicl.t sublimierbare Bindemittel soll vorzugsweise einen höheren Schmelzpunkt haben als das sublimierbare Bindemittel Vorteilhafterweise hat das sublimierbare Bindemittel einen Tripelpunkt über der normahn Raumtemperatur. Solche bevorzugte sublimierbare Bindemittel haben den speziellen Vorteil, daß sie nicht unter Raumtemperatur gekühlt werden müssen, um das sublimierbare Bindemittel ohne mit schwerwiegenden Nachteilen, insbesondere einer Verformung, verbundenes Durchlaufen der flüssigen Phase unmittelbar aus der festen Phase in die Dampfphase zu überführen, ' d. h. zu sublimieren. Besonders bevorzugte Materialien haben einen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm Hg bei normaler Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck von im wesentlichen 1 Atm und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 200⁰C. Derartige besonders bevorzugte sublimierbare Bindemittel haben den speziellen Vorteil, daß sie von den Gegeständen, wie Kernen, bei normaler Raumtemperatur, d. h. ohne Erhitzen leicht wegsublimiert werden können, wodurch die Gefahr der Verformung der Gegenstände, wie Kerne, durch übermäßiges Erhitzen vermieden wird.

Soweit neben der niederen Alkylcellulose bzw. den niederen Alkylcellulosen 1 oder mehr andere nichi sublimierbare Bindemittel vorliegen, sind diese vorteilhafterweise· Harz- bzw. Kunststoff materialien.

Der Gesamtbindemittelgehalt (sublimierbare und nicht sublimierbare Bindemittel) kann von etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 20 bis 30 Gewichtsprozent, der Mischung variieren. Die Menge des sublimierbaren Bindemittels soll mindestens die Hälfte des Gesamtbindemittelgehaltes betragen, und sie ist im allgemeinen mindestens 80% des Gesamtbindemittelgehilts. Vorteilhafterweise liegt das sublimierbare Bindemittel in einer Menge von 10 bis 35 Gewichtsprozent dir Mischung vor, wobei ein ganz besonders bevorzugter Bereich etwa 18 bis 25 Ge-Wichtsprozent der Mischung ist. Vorteilhafterweise liegt das nicht sublimierbare Bindemittel in einer Menee von 0,8 bis 1! Gewichtsprozent der Mischung vor, wobei ein ganz besonders bevorzugter Bereich etwa 2 bis 5,5 Gewichtsprozent der Mischung ist.

Im allgemeinen ist die Menge des nicht sublimier baren Bindemittels nahe der unteren Grenze ihres Bereiches, wenn der Gehalt am sublimierbaren Bindemiiiel nshe der oberen Grenze seines Bereiches ist. Die Mindestmenge des nicht sublimierbaren Bindemittels ist diejenige, welche erforderlich ist, um den Kernen bzw. anderen Gegenständen eine Festigkeit zu verleihen, die dafür ausreicht, daß diese nach dem Formen mit Erfolg gehandhabt werden können. Es können höhere Mengen erwünscht sein, um den Gegenständen, wenn sie anschließend imprägniert werden, eine besondere Festigkeit zu verleihen, oder die Spritzfähigkeit bzw. 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 ir.· solchen Mischungen ist es im allgemeinen erforderlich, laß die Menge des nicht sublimierbarcn 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 fließfähige Mischungen für besondere Formarbeitsgänge erwünscht sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung werden aus den erfindungsgemäßen feuerfesten Materialmischungen feuerfeste Gegenstände, insbesondere Kerne, in der Weise hergestellt, daß nach dem Formen des Gegenstandes, de"m Abbinden der Form und dem Wegsubliinieren 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 werden. Im einzelnen ist dieses Verfahren in der deutschen Auslegeschrift 21 57 845 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 Wegsublimieren des sublimierbaren Bindemittels die Form "hne Imprägnierung lediglich zum Sintern des feuerfesten Materials erhitzt wird.

Die als niedere Alkylcellulose bevorzugte Äthylcellulose ist ein Äthyläther von Cellulose, in welchem einige bzw. alle der ersetzbaren OH-Gruppcn der Anhydroglucoseeinheiten der Cellulosekette durch Äthoxygruppen ersetzt sind. Bei Handelspnxiukten 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 Handelsprodukt, welches sich als zufriedenstellend en,vies, 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. Dies erleichtert die Herstellung der feuerfesten Materialmischungen und vermindert Verluste

im flüchtigen subiimierbaren Bindemittel während der Herstellung, wodurch besser übereinstimmende Ergebnisse erzielt werden. Als weiteres Beispiel für die niederen Alkylcellulosen in den erfindungsgemäßen feuerfesten Materlaimischungen sei Methyicellulose genannt.

Hs wurde festgestellt, daß die Zugabe von Athylceilulose bzw. anderen niederen Alkylcellulosen /.u einer feuerfesten Materialmischung, welche ein sublirnierbares Bindemittel mit hohem Dampfdruck enthält, bezüglich der Verhinderung des Ausbluhens d. h. der Ausscheidung des sublimierbaren Bindemittels unter Druck während des Spritzgießens überlegen wirksam ist. Neben der Verhinderung des Ausblühen* des sublimierbaren Bindemittels während des Spntzaieüens erwiesen sicn die Äthyjceilulose und anderen ■•nederen Alk·.kellulosen als sehr wirksam hinsichtlich ■ler Hrh'ihuny der !-"estigkeit und Härte der geformten Gegen 'ande vor 'ieren Weiterberianuluns. Beispielsweise zeigten ;in aus einer feuerfesten Mates !-"!mischung mit einem Gehalt an Athylcellulose gefonr^!en Proben durchgeführte Bruchfestigkeit*- b/.w. 'iiegetestittkeits-'■ersuche eine 76''.',ige Erhöhung des iurehschnittiichen Bruchmoduls τη Vergleich /u ι' jben. die aus derselben Masse, jedoch mit dem t unterschied, daß die ■■\thylceilulose durch <;in Siliconln·.;/ ersetzt Aar, hergestellt waren. Diese von der Äthylceilulose bzw. anderen 'liederen Alkylcellulosen herrührende erhöhte Festigkeit gestattet häufig ein früheres Ausdrücken und eine "äschere Handhabung der spntzgegossenen Gegenstände als in der Vergangenheit, woiinrcn die Dauer icj I-ormvorganges verkürzt wi. Wie es oben erläutert '■-'. wirken also Athylcellulose und andere niedere Aikylcelluiosen im Sinne der Verhinderung des Ausbiühens des sublimierbaren Bindemittels "nter Druck während des Spritzgießens sowie der Verbesserung der Griinfestigkcit und Härte der geformten Gegenstände. Wenn Äthylcellulose als einziges nicht sublimierbares Bindemittel verwendet wird, ist eine Menge von mindestens 0.8 Gewichtsprozent 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 Athylcelluiose besteht, ist im allgemeinen ein Gehalt von etwas mehr als die angegebene untere Grenze, d. h. 0,8 Gewichtsprozent wünschenswert. Die durch die Äthylcellulose bzw. andere niedere Alkylcellniosen an die geformten Gegenstände verliehene bessere Festigkeit ist derart, daß sie statt der bevorzugten Imprägnierung mit einem Verstrammungs- und Härtemittel zum Sintern des feuerfesten Materials 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 Han .labung, des Transportes, der Wachsspritzgießarbeitsgänge und anderer Arbeitsgänge zu widerstehen, und ergeben ausgezeichnete Gußoberflächen.

Andere Vorteile und ein näheres Verständnis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden susführHchen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter besonderer Berücksichtigung der Herstellung von Kernen, die erfinuungsgemäßen 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 werden.

Zur Herstellung von feuerfesten Kernen oder anderen feuerfesten Gegenständen wird zunächst eine formbare bzw. formpreßbare Mischung, bestehend im wesentlichen aus dem gepulverten feuerfesten Material als Hauptbestandteil, dem sublimierbaren Bindemittel und dem nicht sublimierbaren Bindemittel, hergestellt.

F.s kann jedes der feuerfesten Materialien, weiche ?ur Herstellung von keramischen Kernen herkömmlicherweise verwendet werden, zur Herstellung der Mischung verwendet werden. Typische feuerfeste Materialien unifassen geschmolzenes Siüciumdioxyd bzw. Hart-

■io fciierporzellan. kristallines Siiiciumdioxyd. Zirkon bzw Zirkon-.'.likat. Zirkondioxyd, Aluminiumoxyd, CaI-cunvirkonai, verschiedene Aluminiumsilikate und Tricalciumphosphat.

VvV; bereits erwähnt wurde, ist in der Mischung ein iub'iimicrbares Bindemittel enthalten, so daß durch Subl.rr.ieren des Bindemittels von einem aus der Mischung geformten Kern eine poröse Struktur erzeugt werden kann. Die eriindungsgemäß festgelegten sublimierbaren Bindemittel haben einen ausreichend hohen Dampfdruck, so daß sie bei einer Temperati¹' unterhalb ihres 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 aliphatische sowie substituierte und nicht substituierte

+5 aromatische Verbindungen. p-Dichlorbenzol ist eine besonders gut geeignete Verbindung, welche einea 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. Weitere Beispiele für Materialien, welche ähnliche Eigenschaften aufweisen und verwendbar sind, sind l-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 subtimiert werden können. Materialien wie Phthalsäureanhydrid, Benzoesäure und Anthracen haben bei Raumtemperatur einen niedrigeren Dampfdruck und sind zwar für die Zwecke der Erfindung brauchbar, erfordern jedoch ein Erhitzen zur Erleichterung der Sublimation.

409 507/238

ίο

Eine erste Wirkung des nicht sublimierbaren Binde- Bindemittel in dieser Weise innerhalb einer vernunfmittels ist wie bereits erwähnt das Intakthalten der tigen Zeitdauer abgegeben werden. Vorzugsweise wird Kerne wenn das sublimierbare Bindemittel entfernt jedoch die Sublimation durch Aussetzen der Gegenist Spezielle Beispiele für brauchbare Harze, eine für stände einem partiellen Vakuum, wie durch Einbringen die erfindungsgemäßen feuerfesten Massen bevorzugte 5 der Gegenstände in eine an eine Vakuumpumpe an-GruDDe von gegebenenfalls zusätzlich zur niederen geschlossene Kammer oder durch mäßiges Erhitzen Alkvlcellulose bzw zu den niederen Alkylcellulosen der Gegenstände oder durch eine Kombination des vorlegenden nicht sublimierbaren Bindemitteln, sind mäßigen Erhitzens und des Anlegens eines partiellen Dolvmerisierte Harze bzw. polymerisiertes Kolopho- Vakuums, erleichtert.

nium hydrierte Harzester bzw. Ester von hydriertem io Nach der Entfernung des sublimierbaren Bmdemit-KoloDhonium Erdölkohlenwasserstoffharze. Cuma- tels können die geformten Gegenstande erhitzt und ron/Inden-Harze, Estergummis bzw. Harzester, Poly- gesintert werden. Die Erhitzungs- und Kuhltemperaterpenharze niedermolekulare Styrolpolymerhar/e, türen sowie die Erhitzungs- und Kühlzeiten sind die Chlorpolyphenylharze, Gilsonit, Abietinsäure, Schel- für das in der Masse verwendete spezieile gepulverte lack und Siliconharze. Beispiele für brauchbare Kunst- 15 feuerfeste Material üblicherweise verwendeten. Typische Stoffmaterialien als andere für die erfindungsgemälJen Sintertemperaturen sind über 1093⁰C. feuerfesten Massen bevorzugte Gruppe von gegebenen Als andere Möglichkeit können die Poren der feuer-

falls zusätzlich zur ebenfalls den Kunststoff materialien festen Gegenstände, wie Kerne, unter Vermeidung angehörenden niederen Alkylcellulose bzw. zusätzlich jeglichen Sinterungsarbeitsganges nach der Sublimation zu den niederen Alkylcellulosen vorliegenden nicht ao zumindest teilweise mit einem Verstrammungs- und sublimierbaren Bindemitteln sind Polystyrol, Poly- Härtemittel imprägniert werden, und danach kann vinylacetat und Polyvinylalkohol. das Imprägniermittel gehärtet werden. Die zum Im-

Das Vermischen des gepulverten feuerfesten Ma- prägnieren verwendeten Materialien sind irgendwelche terials und der Bindemittel kann durch irgendeine der bei Präzisionsgießverfahren üblicherweise verwcneeeignete Verfahrensweise durchgeführt werden. Bei- 25 deten Bindemittel für feuerfeste Materialien in einer spielsweise wenn die bevorzugten Materialien ver- Trägerflüssigkeit. Derartige Bindemittel zeichnen sich wendet werden, können die Bindemittel in einem durch die Fähigkeit, unter Bildung einer anhaltenden geeigneten Mischer erhitzt und miteinander vermischt bzw. stetigen, vorzugsweise nicht kristallinen Bmwerten und das gepulverte feuerfeste Material kann dungsstruktur getrocknet, chemisch geliert bzw. abgezur Mischung zugegeben werden, bis diese die für den 30 schieden zu werden, wodurch die Härtung erreicht anschließenden Formarbeitsgang erwünschte Kon- werden kann, aus. Die Abscheidung des. Imprägniersistenz hat Gegebenenfalls kann das feuerfeste Ma- mittels kann beispielsweise durch Gefrierenlassen desterial vor der Zugbabe desselben zu den vermischten selben in den Poren des Gegenstands bewerkstelligt Bindemitteln erwärmt werden. Die entstandene Mi- werde- D.ie Bindemittel für feuerfeste Materialien schung kann noch warm geformt oder erstarren ge- 35 können entweder als solche vom kolloidalen Typ oder lassen und danach für den Kernformarbeitsgang ge- als solche vom Lösungstyp eingestuft werden, schmolzen werden. Di^e Erfindung wird an Hand der folgenden nicht

Danach kann das Formen bzw. Formpressen von als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erKernen oder anderen Gegenständen aus der feuer- läutert, wobei die Prozente Gewichtsprozent.? sind, festen Mischung erfolgen. In einer bevorzugten Aus- 40 soweit nichts anderes angegeben ist. führungsform der Erfindung werden Kerne rasch und

unter geringem Aufwand durch Spritzgießen unter Beisoiel 1

Verwendung von herkömmlichen Kunststoffspritzgieß- ^v

maschinen geformt. Für die Zwecke des Spritzgießens Es wurde eine Charge der folgenden Zusammenwird die wie oben beschrieben hergestellte Kern- 45 setzung für Kerne hergestellt: mischung gekühlt und gekörnt bzw. zu Körnchen 74,6 Gewichtsprozent feuerfeste Material-

vermahlen, wie durch Rühren der Schmelze, während mischung,

sie sich zum Erstarren abkühlt, und die Körner bzw. _21>0 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,

Granulate werden in die Spritzgießmaschine in her- 34 Gewichtsprozent Schellack,

kömmlicher Weise eingefüllt. Die feuerfeste Material- 50 !0 Gewichtsprozent Äthylcellulose

mischung kann auch bei irgendeinem der anderen (Viskosität: 10 cP).

Wohlbekannten Verfahren zum Formen von Kernen

und anderen feuerfesten Gegenständen verwendet Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den

werden. Derartige Altematiwerfahren umfassen bei- folgenden Bestandteilen: spielsweise das Gießen, Preßspritzen und Strang- 55 58,8 Gewichtsprozent Zirkon pressen. . (mit einer Teilchengröße von 0,044 mm),

Anschließend kann das sublimierbare Bindemittel 392 Gewichtsprozent geschmolzenes Silicium-

von den geformten Gegenständen entfernt werden. dioxyd (99% mit einer Teilchengröße untei

Ein hervorstechender Vorteil der erfindungsgemäßen _0074mnij750,^_einerTeilchengrößeuntei

feuerfesten Massen besteht darin, daß das sublimier- 60 _{Q(m mm}^

bare Bindemittel so sublimiert werden kann, daß in 2,0 Gewichtsprozent Nephelinsyenit

den geformten Gegenständen nur eine sehr geringe

Schrumpfung auftritt, selbst wenn das sublimierbare Die Charge fur Kerne wurde in der Weise herge-

Bindemittel in großen Mengen vorliegt. Viele der stellt, daß zunächst die feuerfesten Materialpulvei brauchbaren sublimierbaren Bindemittel neigen zum 65 miteinander vermischt wurden und dann die feuer Entweichen aus den geformten Gegenständen beim feste Materialmischung auf etwa 93 °C erwärmt wurde Stehen unter Raumbedingungen. Im Falle von sehr Das p-Dichloibenzol, der Schellack und die Äthyl dünnen Gegenständen kann das gesamte sublimierbare cellulose wurden getrennt geschmolzen und vermischt

11 7 12

und alle Bestandteile wurden unter Verwendung eines gegossen. Die Kerne wurden von den Gußstücken in

Mischers mit einem Rührer des »Schlagtyps« vereinigt. einem geschmolzenen Ätzalkalibad entfernt.

Die Charge für Kerne wurde durch Kühlen bis zum Die Kerne arbeiteten in völlig zufriedenstellender

Erstarren unter fortgesetztem Rühren gekörnt. Weise und ergaben Gußstückoberflächen, welche

Es wurde eine Anzahl von Kernen für technische 5 gleichwertig wie oder besser als die gegen die kerami-

Teile aus ner Charge für Kerne unter Verwendung sehen Formschalen erzeugten Gußstückoberflächen

einer Standardkunststoffspritzgießmaschine geformt. waren.

Die Maschine war vom Kolbentyp mit horizontalem _R . 19

Spritzen und vertikalem Formöffnen und -schließen. Beispiel 2

Das Spritzen des Kernmaterials erfolgte längs der 10 Es wurde eine Charge dev folgenden Zusammen-

Trennfuge. Die Spritzbedingungen waren wie folgt: setzung für Kerne hergestellt:

Zylindertemperatur 82°C 75 Gewichtsprozent feuerfeste Materialmischung,

Düsentemperatur 82⁰C 21 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,

Spritzdauer 6 Sekunden 4 Gewichtsprozent Äthylcellulose

Dauer des Spritzgieß- ^l5 (Viskosität: 20 cP).

Vorganges 12 bis 60 Sekunden je ^c < * w ■ 1 · 1 u ♦ a j

nach der Kerngröße ^{Dle feuei}"f^este Matenalmischung bestand aus den

Spritzdrücke 84 bis 119 kg/cm² folgenden Bestandteilen:

je nach der Form des 59 Gewichtsprozent Zirkonmehl (45% mit einer

Kernes; ^ao Teilchengröße über 0,044 mm),

_ , · » ..... . . , 39 Gewichtsprozent geschmolzenes Siliciumdioxyd

Es war kein Ausblühen zu beobachten. _{my J_{x einer Teilchengröße unter 0},074 mm

λ au π"», ^EntferT^{g des} P-DK*lorbenzols _?5 ^ _{einer Teilch} ⁶ _{öße unter} ^_{044 mm)}

wurde durch Einbringen der spritzgegossenen Kerne ₂ Qewichtsprozent Nephelinsyenit.

in eine Vakuumkammer unter einem verminderten 25

Druck von etwa 686 mm Hg Atmosphärenunterdruck Die Charge für Kerne wurde in der Weise hergestellt,

während einer zur Entfernung im wesentlichen des daß zunächst die feuerfesten Materialpulver miteingesamten sublimierbaren Bindemittels geeigneten Zeit- ander vermischt wurden und dann die feuerfeste Madauer durchgeführt. Die Dauer der Entfernung des terialmischung auf etwa 93 ⁰C erwärmt wurde. Das sublimierbaren Bindemittels variierte von 4 bis 10 Stun- 30 p-Dichlorbenzol wurde geschmolzen, und die Äthylden je nach den Größen und Formen der Kerne. cellulose wurde in ihm gelöst. Alle Bestandteile wurden

Nach der Beendigung des Sublimationsarbeitsganges unter Verwendung eines Mischers mit einem Rührer wurden die Kerne unter Vakuum mit: einem wäßrigen des »Schlagtyps« vereinigt. Die Charge für Kerne kolloidalen Silicasol imprägniert. Das Sol war ein wurde durch Kühlen bis zum Erstarren unter fortge- »eine feine Teilchengröße aufweisendes« Sol mit einem 35 setztem Rühren gekörnt. Als andere Möglichkeit Gehalt an 30 Gewichtsprozent kolloidalen Silicium- konnte die Mischung zu Platten gegossen werden, dioxydteilchen mit einem Teilchendurchmesser von welche gekühlt und dann in einem getrennten Arbeitsetwa 7 bis 8 ΐημ. Die Imprägnierdauer variierte von gang zerkleinert wurden.

45 bis 60 Minuten. Anschließende Versuche zeigten, Es wurde eine Anzahl von Kernen für technische

daß viel kürzere Imprägnierzeiten brauchbar und oft 40 Teile aus der Charge für Kerne unter Verwendung bevorzugt sind. So wenig wie 2 Minuten sind oft aus- einer Standardkunststoffspritzgießmaschine des KoI-reichend, und es kann sogar eine kürzere Dauer für bentyps mit horizontalem Spritzen und vertikalem sehr kleine Kerne brauchbar sein. Formöffnen und -schließen geformt. Die Spritztempe-

Nach dem Imprägnieren wurden die Kerne rasch ratur betrug etwa 68⁰C, und die Spritzdrücke betrugen in Wasser gespült und in das Gefrierfach eines Stan- 45 35 bis 49 kg/cm² je nach der Form des Kernes, obwohl dardhaushaltskühlschrankes eingebracht, bis sie hart- auch höhere Drücke zufriedenstellend angewandt wergefroren waren. Dann wurden die Kerne entfernt und den konnten, wobei kein Ausblühen zu beobachten auftauen gelassen und in einem gelinden Luftstrom war.

getrocknet. Die Kerne waren unmittelbar nach dem Das p-Dichlorbenzol wurde von den Kernen untei

Trocknen gebrauchsfertig, sie konnten jedoch gege- 50 Vakuum bei Raumtemperatur wie im Beispiel 1 ent benenfalls auch unbegrenzte Zeiträume vor dem Ge- fernt. Nach der Beendigung des Sublimationsarbeits· brauch gelagert werden. ganges wurden einige der Kerne in der im Bsispiel 1

Die Kerne wurden auf zweierlei Art in entfernbare beschriebenen Weise durch Imprägnieren mit wäßri Modelle eingebaut. Einfache Kerne wurden unmittel- gem kolloidalem Silicasol und darauffolgendes Spülen bar in öffnungen in den Modellen eingesetzt. In Fäl- 55 Gefrierenlassen und Auftauen behandelt. Anden len, in welchen dies nicht möglich oder nicht erwünscht Kerne wurden statt der Imprägnierung gesintert. De war, wurden die Kerne in die Modellspritzgießform Sinterungsarbeitsgang wurde durch Erhitzen der Kerni eingesetzt, und es wurde Wachs um die Kerne gespriizt. auf eine Temperaturvon 1093 bis 126O°Cdurchgeführt Die die Kerne aufweisenden Modelle wurden zu Bau- Alle Kerne wurden in entfernbare Modelle eingebaut

men des bei der Herstellung von keramischen Schalen- 60 welche zu zur Herstellung von keramischen Schalen gießformen üblicherweise verwendeten Typs zu sam- gießformen verwendeten Bäumen iusammengebau mengebaut, und die Bäume wurden nach der normalen wurden. Es wurden zur Erzeugung von Gußstückei Praxis bei keramischen Schalengießformen behanJdt. verschiedene geschmolzene Stahllegjeningen in di

Die keramischen Schalengießformen wurden auf Formen gegen die Kerne gegossen, und die Kerne wur Temperaturen von 871 bis 1093 ⁰C erhitzt, und ■» wur- 65 den dann von den Gußstücken in einem geschmolzene den zur Erzeugung von Gußstücken verschiedene ge- Ätzalkalibad entfernt.

schmolzene Stahllegierungen in die Formen bei Tem- Es wurden ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel

Deraturen von 1593 bis 1649 ⁰C gegen die Kerne erhalten.

Beispiel 3

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

21 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,
0.4 Gewichtsprozent Schellack,
1 Gewichtsprozent Äthylcellulose

(Viskosität: 2OcP),

74,6 Gewxhtsprozent feuerfeste Materialmischung.

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58.2 Gev.ichtsprozent Zirkonpuiver imit einer

Teilchengröße von 0,044 mm),
38.8 Gewichtsprozent geschmolzenes Silicium-

dioxydpulver (99 ⁿ _n mit einer Teilchengröße unter 0.074 mm, 75 '"„ mit einer Teilchengröße

unter 0,044 mm),
3 Gewichtsprozent Nepheiinsyenit.

Das sublimierbare Birkknittel wurde in einer bei Raumtemperatur arbeitenden Vakuumkammer entfernt. Dann wurden die Kerne 5 Minuten lang unter Vakuum mit einer 25 Gewichtsprozent Monoaluminiumphosphat enthaltenden wäßrigen Lösung imprägniert. Im Anschluß an die Imprägnieruni: 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 Gewichtsprozent p-üichlorbenzol.

3.4 Gewichtsprozent Schellack,

1 Gewichtsprozent Siliconharz,
1 Gewichtsprozent Äthylcellulose
(Viskosität: 2OcP),

73.6 Gewichtsprozent feuerfeste Materialmischung.

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus den folgenden Bestandteilen:

58.7 Gewichtsprozent calciniertem Kyanit

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm),

38.8 Gewichtsprozent geschmolzenes Siliciumdioxydpulver (99% mit einer Teilchengröße unter 0,074 mm, 75 % mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm),

2.5 Gewichtsprozent Nepheiinsyenit.

Die Mischung wurde gekühlt und gekömt. Die Körner wurden in eine wie im Beispiel 1 beschriebene Siandardkunststoffspritzgießmaschine, die bei einer Düsen- und Zylindertemperatur von 88⁰C und unter einem Druck von etwa 84 kg/cm² arbeitete, eingebracht, wodurch spritzgegossene Kerne erzeugt wurden. Dabei war kein Ausblühen zu beobachten.

Das p-Dichiorbenzol wurde von den Kernen Mnter Vakuum bei Raumtemperatur entfernt, und die Kerne .· urden unter Vakuum während eines Zeitraumes von 5 Minuten unter Verwendung des im Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen kolloidalen Silicasols 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:

77 Gewichtsprozent feuerfeste Materialmischunj!

(wie im Beispiel 1),
22 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,
1 Gewichtsprozent Äthylcellulose
(Viskosität: 2OcP).

Die Mischung wurde in der iin Beispiel 2 angegebenen Weise spritzgegossen, wobei kein Ausblühen im beobachten war. Das p-Dichlorbenzol wurde in einer bei Raumtemperatur arbeitenden Vakuumkammer

»ο 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 i beschriebenen Weise mit einem wäßrigen

»5 kolloidalen Silicasol imprägniert und anschließend gespült, gefrieren gelassen, auftauen gelassen U'ui getrocknet.

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

Beispiel 6

Es wurden als Vergleichsversuche Proben für Bruenrestigkeits- bzw. Biegefestigkeitsprüfungen in einer Kunststoffspritzgießmaschine aus der folgenden Masse geformt:

75,2 Gewichtsprozent feuerfeste Materialmischung,

21,0 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzoi,
0,8 Gewichtsprozent Schellack,
3,0 Gewichtsprozent Siliconharz.

Die feuerfeste Materialmischung bestand aus 60 Gewichtsprozent Zirkon mit einer Teilchengröße von 0,044 mm und 40 Gewichtsprozent geschmolzenem Süiciumdioxyd. Beim Spritzgießen trat ein Ausblühen ein.

Die Mischung wurde in der im Beispiel 1 beschrie \vnen Weise hergestellt, und das p-Dichlorbenzol wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise durch Sublimation unter Vakuum entfernt Der durchschnittliche Bruchmodul der Proben wurde zu 22,9 kg/cm^s ermittelt.

Weitere Proben für Bruchfestigkeits- bzw. Biegefestigkeitsprüfungen wurden in identischer Weise, je- doch aus der folgenden erfindungsgemäßen Masse hergestellt:

75,2 Gewichtsprozent feuerfeste Materialmischung (60 Gewichtsprozent Zirkon mit einer Teilchengröße unter 0,044 mm und 40 Gewichtsprozent geschmolzenes Süiciumdioxyd),

21,0 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,
0,8 Gewichtsprozent Schellack,
2,5 Gewichtsprozent Siliconharz,
0,5 Gewichtsprozent Äthylcellulose.

Nach der Sublimation wurde der durchschnittliche Bruchmodul zu 40,3 kg/cm^s ermittelt. Diese Ver-

g hi 0, w ce Ä bc

rr k b

16

gleichsversuche veranschaulichen eine 76%ige Erhö- aufgetaut und getrocknet. Die in dieser Weise hergehung der Bruch- bzw. Biegefestigkeit bei Ersatz von stellten Kerne wurde unmittelbar in entfernbare Mo-0,5 Gewichtsprozent des Siliconharzes durch 0,5 Ge- delle eingebaut, welche in der üblichen Weise zur Herwichtsharzes Äthylcellulose, wobei im Falle der äthyl- stellung von Präzisionsgießformen verwendet wurden, cellulosehaltigen Masse im Gegensatz zu der ohne 5 Die Gußstücke bestanden aus aus einer Mannigfaltig-Äthylcellulose beim Spritzgießen kein Ausblühen zu keit von Legierungen hergestellten verschiedenen beobachten war. technischen Teilen.

_ . . , Es wurden ähnlich gute Ergebnisse wie im Beispiel 1

^BeISP^{lcl 7} erhalten.

Es wurde eine Charge der folgenden Zusammenset- io _, . . . „

zung für Kerne hergestellt: Beispiel 8

73,6 Gewichtsprozent feuerfeste Material- ^Es würfe «ine Charge der folgenden Zusammen-

rnischung, Setzung fur Kerne hergestellt:

21,0 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol, 73,6 Gewichtsprozent feuerfeste Material-

3,4 Gewichtsprozent gepulverter Schellack, ^1S mischung,

1,0 Gewichtsprozent Siliconharz, 21,0 Gewichtsprozent p-Dichlorbenzol,

1,0 Gewichtsprozent Äthylcellulose 3,4 Gewichtsprozent Siliconharz,

(Viskosität: 20 cP). 1,0 Gewichtsprozent Schellack,

_. , . . 1,0 Gewichtsprozent Äthylcellulose

Die feuerfeste Matenalmischung bestand aus den so (Viskosität' 20 cP)
folgenden Bestandteilen:

58,8 Gewichtsprozent Zirkonmehl , P^ie ^uerfeste Materialmischung bestand aus den

(mit einer Teilchengröße von 0,044 mm), folgenden Bestandteilen:

39,2 Gewichtsprozent geschmolzenes Silicium- 59,4 Gewichtsprozent Zirkonmehl

dioxydpulver, ^a5 (mit einer Teilchengröße von 0,044 mm),

2,0 Gewichtsprozent Nephelinsyenit. 39,6 Gewichtsprozent geschmolzenes Silicium-

Es wurde aus der Charge für Kerne eine Anzahl 1,0 Gewichtsprozent Nephelinsyenit.
von Kernen unter Verwendung einer wie im Beispiel 1

beschriebenen Standardkunststoffspritzgießmaschine 30 Es wurden aus der Mischung in der im Beispiel 7

spritzgegossen. Die Spritzbedingungen waren wie folgt: beschriebenen Weise und unter den im Beispiel 7 be-

Zylindertemperatur 82°C schrieben«! Bedingungen Kerne spritzgegossen, wobei

Düsenteirmeratur R2°r ^kein Ausblühen zu beobachten war.

SDriLdauer 6 Sekunden ^{Ein Tei! der} spritzgegossenen Kerne wurde unter

aprnzaauer 0 seKunaen ₃₅ Vakuum bei Raumtemperatur der Sublimation unterDauer des Spntzvorganges 12 bis 60 Sekunden je _{worfen und dann 2} ^_n ,_{ang auf} ^ _Temperatur

«!«rStwirnMr MW Τί,Π ?? . von 1204^pC erhitzt und gesintert. Es wurde festgestellt,

Spntzdruck 63 bis 84 kg/cm-je nach _{daß die interten Ke} ^s _{rne einen} durchschnittlichen

der Form des Kernes. _Bruchmo|_{ul von 166j3 kg/cm}2 hatten.

Es war kein Ausblühen zu beobachten. 40 Die restlichen Kerne wurden mit wie im Beispiel 1

Das p-Dichlorbenzol wurde von den Kernen unter beschriebenem kolloidalem Silicasol imprägniert, zum

Vakuum bei einer Temperatur von nicht über 32°C Gefrieren gebracht und vor einem Gebläse bei Raum-

sublimiert. Dann wurden die Kerne unter Vakuum temperatur aufgetaut und getrocknet. Es wurde fest-

tnit einem wie im Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen gestellt, daß die imprägnierten Kerne nach 2 Stunden

kolloidalen Silicasol imprägniert, zum Gefrieren ge- 45 langem Erhitzen auf 1093⁰C einen durchschnittlichen

bracht und vor einem Gebläse bei Raumtemperatur Bruchmodul von 175,6 kg/cm² hatten.

Claims (7)

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Her-Patentansprüche: stellung von feuerfesten Gegenständen, insbesondere die Herstellung von in Metallgie3verfahren, ganz be-

1. Spritzgießfähige feuerfeste Materialmischung, sonders beim Prädsiansgießen, verwendeten Kernen. bestehend im wesentlichen aus einem gepulverten 5 Sie betrifft im besonderen spritzgießfähige ieuerfeste feuerfesten Material als Hauptbestandteil, einem Massen und Verfahren zur Herstellung von Gegensublimierbaren Bindemittel, welches bei Raum- ständen, wie Kernen, aus diesen. temperatur ein fester Stoff ist, die Fähigkeit, durch Die Erfindung beinhaltet eine spritzgießfähige feuer-

Erhitzer. geschmolzen und durch Kühlen wieder feste Materialmischung, die sich vorteilhafterweise zur zum Festwerden gebracht werden zu können, hat, i° Verwendung zur Herstellung von feuerfesten Gegeneinen Dampfdruck von mindestens 0,1 mm He ständen, insbesondere Kernen, eignet, wobei diese beim Tripelpunkt unter normalem Atmosphären" Mischung ein gepulvertes feuerfestes Material als druck von im wesentlichen 1 Atm aufweist und Hauptbestandteil, ein sublimierbares Bindemittel und einen Siedepunkt von nicht mehr als etwa 250⁰C ein nicht sublimierbares Bindemittel, welches zuminhat, und einem mit dem sublimierbaren Bindemittel 15 dest teilweise eine niedere Alkylcellulose, vorzugsweise mischbaren nicht sublimierbaren Bindemittel, wel- Äthylcellulose, ist,' enthält.

ches bei Raumtemperatur ein fester Stoff ist und die Es werden beim Präzisionsgießen und in geringerem

Fähigkeit, durch Erhitzen geschmolzen und durch Maße bei anderen Gießverfahren vorgeformte kera-Kühlen wieder zum Festwerden gebracht werden mische Kerne verwendet, um in den Gußstücken zu können, hat, dadurch gekennzeich- 10 Löcher, Durchgangsöffnungen bzw. Schlitze zu bilden. net, daß das nicht sublimierbare Bindemittel, Die Kerne werden in verschiedener Weise zur Herstelwelches in einer Menge von mindestens 0,8 Ge- lung von Präzisionsgießformen verwendet. Oft wird wichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der der Kern innerhalb der Spritzform für das Modell-Mischung, vorliegt, ein solches mit einem Gehalt material angeordnet und geschmolzenes Wachs oder an 4,5 bis 100 Gewichtsprozent einer niederen 35 anderes Modellmaterial zur Bildung des Modells um Alkylcellulose, vorzugsweise Äthylcellulose, ist, den Kern gespritzt. Entfernbare Modelle aus Wachs wobei die niedere Alkylcellulose in einer Menge von oder anderem Material werden auch getrennt hergemindestens 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das stellt, und die Kerne werden in Öffnungen in den Mo-Gesamtgewicht der Mischung, vorliegt. dellen eingesetzt. In jedem Fall werden die Kerne in

2. Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch 1, 30 die Präsizionsgießformen, welche um die Modelle dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel orga- erzeugt werden, eingebaut. Der Kern wird an einer nische Materialien sind und das nicht sublimierbare oder mehreren Stellen über das Modell hinaus sich Bindemittel einen höheren Schmelzpunkt hat als erstrecken gelassen und an diesen Stellen in die Form das sublimierbare Bindemittel. eingebettet, so daß er fest in seiner Stellung gehalten

3. Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch 35 wird, wenn das Modell aus der Form ausgeschmolzen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das subli- wird. In anderen Gießverfahren werden die Kerne mierbare Bindemittel in einer Menge von 10 bis unmittelbar mit den Formen zusammengebaut, bei-35 Gewichtsprozent der Mischung und das nicht spielsweise bei Formen des Oberform- und Unteifornisublimierbare Bindemittel in einer Menge von. typs. welche mit geeigneten Kernaugen, in welche die 0,8 bis 11 Gewichtsprozent der Mischung vorliegt. 40 Kerne eingesetzt werden, versehen sind.

4. Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch Die Verwendung von feuerfesten Kernen, wie es 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das subli- oben allgemein beschrieben ist, kann den Anwenmierbare Bindemittel einen Tripelpunkt über der dungsbereich von Metallgießverfahren erweitern, innormalen Raumtemperatur hat. dem sie die Herstellung von Teilen, welche sonst nicht

5. Feuerfeste Materialmischung nach Anspruch 45 durchführbar wäre, gestattet und oft die Gießkosten 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das subliniier- durch Verminderung der Ausschußquoten und Verbare Bindemittel einen Dampfdruck von minde- einfachung von Formherstellungsarbeitsgängen herabstens 0,1 mm Hg bei Raumtemperatur unter nor- setzen kann. Trotz dieser Vorteile war die ausgedehnte malern Atmosphärendruck von im wesentlichen Verwendung von t'eaerfesten Kernen durch mehrere 1 Atm und einen Siedepunkt von nicht mehr als 50 Faktoren einschließlich ihrer geringen Festigkeit und etwa 200⁰C hat. Härte, ihrer Kosten und der zur Herstellung erforder-

6. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten liehen speziellen Vorrichtungund Verfahren beschränkt. Gegenständen, insbesondere Kernen, aus feuer- Es wurden in der Vergangenheit verschiedene feuerfesten Materialmischungen nach Anspruch 1 bis 5, feste Massen zur Herstellung von Gegenständen, wie dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem an 55 Kernen, durch Spritzgießen verwendet. Eine in der sich bekanntem Formen des Gegenstandes, dem USA.-Patentschrift 3 234 308 in Spalte 1, Zeile 20 bis Abbinden der Form und dem Wegsublimieren des 45, als Stand der Technik erwähnte derartige Masse sublimierbaren Bindemittels die Form imprägniert bestand im wesentlichen aus einem gepulverten feuer- und das Imprägniermittel härtet. festen Material in Mischung mit einem thermoplasti-

7. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten 60 sehen Bindemittel, beispielsweise Äthylcellulose, und Gegenständen, insbesondere Kernen, aus feuer- einem flüchtigen flüssigen Weichmacher, wie n-Butylfesten Materialmischungen nach Anspruch 1 bis 5, stearat. Aus dieser Masse geformte Gegenstände wurdadurch gekennzeichnet, daß man in an sich be- den einer Trocknungsstufe durch Erhitzen auf eine kannter Weise nach dem Formen des Gegenstan- Temperatur von etwa 232⁰C unterworfen, um den des, dem Abbinden der Form und dem Wegsubli- 65 Weichmacher zu verdampfen. Bei der Durchführung mieren des sublimierbaren Bindemittels die Form der Trocknungsstufe war es notwendig, die geformten zum Sintern des feuerfesten Materials erhitzt. Gegenstände langsam während eines langen Zeitraumes so zu erhitzen, daß vermieden wurde, daß der