DE2316393C2 - Verfahren zum Herstellen von verlorenen Gießereimodellen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von verlorenen GießereimodellenInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
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 Modeil 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 Mangel auf, die beispielsweise
in Gasporen, Einsinkstelien 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 Mangel 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
PVAl. 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 Lö-
ao sungsmittehi 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 che-
»5 mische 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 Herstellungsverfahren
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.
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 PVAI 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 Abkühlungerfolgt
auf bekannte Weise, wobei beispielsweise durch Abkühlen und Erstarren einzelner herabfallender
Tropfen direkt ein Granulat mit für die nachfolgende Formung des Modells, /.. 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.
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
2 !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
ίο 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
indem genannten Bereich in einer Spritzgußmaschine
ao 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 unter-
»5 scheiden 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 (6)
1. Verfahren zum Herstellen von verlorenen Gießereimodellen, bei dem eine Mischung, die
mindestens Harnstoff und einen wasserlöslichen makromolekularen Kunststoff mit nnverzweigten
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 Schmeize 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 Haiiioioff 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.
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---|---|---|---|
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