DE2316393B1

DE2316393B1 - Verfahren zum herstellen von verlorenen giessereimodellen

Info

Publication number: DE2316393B1
Application number: DE19732316393
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Beran Ladislaw Dipl Ing Winterthur Schneider (Schweiz)
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE2316393A1; GB1458856A; JPS5316362B2; FR2223109B1; ZA74788B; JPS49123121A; DE2316393C2; CH572368A5; FR2223109A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verlorenen, in einer Form zerstörbaren Gießereimodellen, wobei eine Mischung, die mindestens Harnstoff und einen wasserlöslichen, makromolekularen Kunststoff mit unverzweigten Ketten enthält, unterhalb des Schmelzpunktes von Harnstoff unter Druck zu einem Modell geformt wird.

Es ist bekannt, verlorene Gießereimodelle aus Harnstoff und einen Kunststoff mit unverzweigten Ketten, z. B. Polyvinylalkohol (PVAl), herzustellen. Bisher sind dafür im wesentlichen zwei Herstellungsverfahren angewendet worden, die sich im wesentlichen dadurch unterscheiden, daß bei einem dieser Verfahren das Modell aus der Schmelze gegossen worden ist, während bei dem anderen Verfahren die Verarbeitung eines zumindest im wesentlichen aus den genannten Komponenten bestehenden Gemisches bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des Harnstoffes unter Druck, z.B. im Spritzgießverfahren, erfolgt.

Die nach beiden Verfahren hergestellten Modelle weisen verschiedene Mängel auf, die beispielsweise in Gasporen, Einsinkstellen und Maßungenauigkeiten oder in schlecht ausgebildeten Modelloberflächen be

stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung von Gießereimodellen der genannten Art so zu verbessern, daß die geschilderten Mängel ausgemerzt sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Formen des Modells eine homogene, flüssige Lösung aus dem Harnstoff und dem Kunststoff, und gegebenenfalls aus Wasser, hergestellt und anschließend ein Auskristallisieren des

ίο entstandenen Adduktes zu einer festen Lösung des Kunststoffes im Harnstoff herbeigeführt wird. Als Kunststoff der genannten Art eignet sich dabei besonders PVAI. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich so verstehen, daß im flüssigen Zustand ein Auflösen des unverzweigten Kunststoffes im Harnstoff erfolgt, das auch beim Kristallisieren als feste Lösung in der Form eines Adduktes, auch Einschluß- oder Additionsverbindung genannt, erhalten bleibt, da Harnstoff bekanntlich zu den besten Lösungsmitteln für Lösungen im festen Zustand gehört. Eine Änderung der Röntgenfeinstrukturen oder der Infrarotspektren der festen Lösung gegenüber den beiden Komponenten konnte nicht beobachtet werden, so daß diese Addukte offenbar weder eine chemische Bindung eingehen noch Änderungen im Kristallgitter des Harnstoffes bewirken.

Das in der festen Lösung gegebenenfalls vorhandene Wasser dürfte im wesentlichen im oder am Kunststoff gebunden sein und mit diesem zusammen im Harnstoff gelöst werden. In seiner Wirkung kann es als inneres Gleitmittel interpretiert werden, das vor allem der besseren Verarbeitbarkeit der festen Lösung beim anschließenden Formen des Modells dient. Die verbesserte Wirkung, die mit dem neuen Herstellungsverf ahren bei den Modellen erzielt wird, läßt sich dadurch geklären, daß die im Harnstoff gelösten Makromoleküle, die Plastizität des an sich bekanntlich harten und spröden Harnstoffes verbessern, womit vor allem die Güte der Modelloberfläche verbessert werden kann.

Für die Herstellung der homogenen, flüssigen Lösung haben sich vor allem zwei Verfahren als vorteilhaft erwiesen. Im ersten Fall kann die Lösung durch Schmelzen von Harnstoff und einem makromolekularen Kunststoff der genannten Art und gegebenenfalls durch anschließende Zugabe von Wasser in die Schmelze erreicht werden, wobei das Wasser zweckmäßigerweise unter die Oberfläche der Schmelze eingespritzt wird, um seine Verdampfung zu vermindern.

Andererseits ist es jedoch möglich, die homogene Lösung durch Lösen von Harnstoff und einem makromolekularen Kunststoff in einem Wasserüberschuß bei Temperaturen unterhalb des Schmelzbereiches des entstehenden Adduktes herzustellen. Der im auskristallisierten Addukt verbleibende Wassergehalt beträgt vorteilhafterweise 0,5 bis 2 Gewichtsprozent. Im folgenden wird die Erfindung an Hand zweier Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

9 kg Harnstoff und 0,5 kg PVAl werden in Pulveroder Granulatform beliebiger Korngröße innig miteinander vermischt und auf etwa 135° C, z. B. in einem Ölbad konstanter Temperatur, erhitzt, so daß der Harnstoff schmilzt. In dieser Schmelze löst sich dann allmählich der PVAl auf, was eine gewisse Zeit erfordert. Abhängig von der Korngröße erfordert dieses Auflösen etwa 3 bis 15 min, wobei die Schmelze ge-

rührt wird; anschließend wird, falls für die nachfolgende Formung des Modells unter Druck erwünscht, etwa 0,5 kg Wasser zugegeben, und zwar vorzugsweise unter die Oberfläche der Schmelze eingespritzt, wobei durch die natürliche oder eine künstlich erzeugte Bewegung der Schmelze eine mindestens weitgehend gleichmäßige Verteilung des Wassers erreicht wird.

Die anschließende, zur Auskristallisation der entstandenen Einschlußverbindung notwendige Abkühlung erfolgt auf bekannte Weise, wobei beispielsweise durch Abkühlen und Erstarren einzelner herabfallender Tropfen direkt ein Granulat mit für die nachfolgende Formung des Modells, z. B. in einer Spritzgießmaschine, geeigneten Korngrößen — Durchmesser der Partikel etwa 0,1 bis 3 mm - erzeugt oder zunächst eine Erstarrung als ganzer Körper erreicht wird, der dann später zu einem Granulat oder Pulver mechanisch zerkleinert wird.

Wie bereits erwähnt, bleibt ein Teil des Wassers, der etwa V₃ bis V₄ der zugegebenen Menge beträgt, zusammen mit dem PVAl in der festen Lösung mit Harnstoff als Lösungsmittel gebunden.

Beispiel 2

9 kg granulierter Harnstoff wird unter Rühren in etwa 5 bis 10 1 Wasser gelöst, das gegebenenfalls zur Erhöhung der Löslichkeit und der Lösungsgeschwindigkeit erwärmt worden ist. Gleichzeitig wird in 1 bis 21 Wasser — ebenfalls unter Rühren und nach Erwärmung — 0,5 kg zerkleinerter PVAl gelöst, der zuvor mit 0,5 kg eines Alkohols (Methyl-, Aethyl- oder Butylalkohol beispielsweise) versetzt worden ist, um die Benetzungseigenschaften des PVAl für Wasser zu begünstigen^ Beide Lösungen werden dann zusammengegeben und durch Rühren so lange innig miteinander vermischt, bis gemäß Augenschein eine homogene Lösung entstanden ist.

Als nächster Schritt erfolgt das Wegdampfen des überschüssigen Wassers bis auf einen Rest-Wassergehalt von 0,5 bis 2 Gewichtsprozent in an sich bekannten Verdampfungsanlagen, wobei der Restwassergehalt analytisch ermittelt wird. Gegebenenfalls wird das getrocknete Produkt zerkleinert, falls es nicht — z. B. durch Verwendung entsprechender Verdampfungsanlagen — bereits in Pulverform anfällt.

Das bei beiden geschilderten Verfahren gleichartige Zwischenprodukt wird als Pulver mit Korngrößen in dem genannten Bereich in einer Spritzgußmaschine bei Temperaturen von 90 bis 115° C unter Drücken von 300 bis 1500 kg/cm² — der Druck ist abhängig von der Konstruktion der Spritzgießmaschine und von der Form und Größe der Spritzlinge - in Metallformen zu den gewünschten Modellen geformt; diese unterscheiden sich von den bisherigen Modellen - für den Fachmann unzweifelhaft erkennbar und beispielsweise durch Messung der Oberflächenrauhigkeit nachweisbar — durch verbesserte Eigenschaften, insbesondere eine verbesserte Oberflächengüte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von verlorenen Gießereimodellen, bei dem eine Mischung, die mindestens Harnstoff und einen wasserlöslichen makromolekularen Kunststoff mit unverzweigten Ketten enthält, unterhalb des Schmelzpunktes von Harnstoff unter Druck zu einem Modell geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Formen des Modells eine homogene, flüssige Lösung aus dem Harnstoff und dem Kunststoff, und gegebenenfalls aus Wasser, hergestellt und anschließend ein Auskristallisieren des entstandenen Adduktes zu einer festen Lösung des Kunststoffes im Harnstoff herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der makromolekulare Kunststoff Polyvinylalkohol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die homogene Lösung durch Schmelzen eines Gemisches von Harnstoff und einem Kunststoff der genannten Art und gegebenenfalls durch anschließende Zugabe von Wasser in die Schmelze hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser unter die Oberfläche der Schmelze eingespritzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Zustand durch Lösen von Harnstoff und einem Kunststoff der genannten Art in einem Wasserüberschuß bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der entstandenen Addukte hergestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auskristallisierten Addukte bis zu einem Restwassergehalt von 0,5 bis 2 % ihres Gewichtes getrocknet werden.