DE69219378T2

DE69219378T2 - Feingiessverfahren und Zusammensetzung des Modells

Info

Publication number: DE69219378T2
Application number: DE69219378T
Authority: DE
Inventors: Roxy Ni Fan; John Alan Lawton; John Anthony Quinn
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: DSM IP Assets BV
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2012-02-15
Also published as: DE69219378D1; JPH0584539A; JP2589906B2; EP0499486B1; EP0499486A3; NO920573L; EP0499486A2; HK1005854A1; US5176188A; AU630042B2; US5364889A; AU1091692A; NO920573D0; CA2061124A1

Description

Die Erfindung bezieht auf die Herstellung von Mustern des Wachsausschmelzverfahrens, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthalten, und insbesondere auf ein Verfahren zur Reduzierung des Versagens der Keramikhüllengußform aufgrund des Zerbrechens durch die Ausdehnung des Musters während des Ausschmelzens und Ausbrennens des Musters und des Brennens der Gußform.
Das Wachsausschmelzen durch das Verfahren des Ivverlorenenll Wachses wurde bekanntermaßen zuerst von den Agyptern verwendet und findet noch heute eine praktische Anwendung. Das Verfahren umfaßt viele Stufen, die wie folgt zusammengefaßt werden können:
a. Formen, Schnitzen oder Abspanen eines Wachsmusters;
b. Eintauchen des Wachsmusters in eine Reihe von keramischen Aufschlämmungen, um eine Keramikhülle zu bilden, die man um das Wachsmuster herum etwas trocknen läßt;
c. Erwärmen der Keramikhülle und des Wachsmusters in einem Ofen oder einem Autoklaven, bis das Wachs schmilzt und sich die Keramikhülle entleert;
d. Brennen der Keramikhülle;
e. Gießen einer geschmolzenen Legierung in die Keramikhülle und Verfestigenlassen derselben;
f. Zerbrechen der Keramikhülle, um die verfestigte Legierung in der Form des Wachsmusters zu erhalten.
Unter Verwendung der Wachsausschmelzverfahrens-Techniken können Teile geformt werden, die Formen aufweisen, welche nicht durch andere Techniken gebildet werden können. Das Wachsausschmelzverfahren bietet auch die Möglichkeit der Herstellung von Teilen, die aus vielen unterschiedlichen Legierungen bestehen.
Zur Zeit sind einige der Probleme, die mit dem Wachsausschmelzverfahren - insbesondere in Bezug auf das Wachsmuster - verbunden sind, die folgenden:
a. Die Herstellung eines Wachsmusters ist zeitraubend, wenn sie durch konventionelle Abspantechniken erfolgt, und wenn das Wachsmuster geschmolzen ist, erzeugt die Schrumpfung des Wachses beim Abkühlen einen Verlust von Toleranzen aufgrund der ungleichmäßigen Verfestigungsgeschwindigkeiten, wenn es sich zu einem Feststoff abkühlt.
b. Das Wachs ist zuweilen brüchig und wird vor und während des Verfahrens der Beschichtung der keramischen Aufschlämmung auf einfache Weise beschädigt. Zusätzlich dazu muß das Trocknen der Keramikhülle unter sehr genau gesteuerten Temperaturbedingungen durchgeführt werden, da eine Zunahme der Temperatur des Wachsmusters während des Trocknungsverfahrens der Hülle aufgrund des Ausdehnens des Musters die Hülle zerbrechen kann. Auch muß die keramische Aufschlämmung auf einfache Weise das Wachsmuster benetzen, um eine gute Gußform, die die genaue Form des Musters darstellt, und eine gute Oberflächenbeschaffenheit zu bilden.
c. Während der Stufe des Entfernens des Wachsmusters muß das Wachs auf derartige Weise schmelzen, daß kein Zerbrechen der Gußform aufrund der Ausdehnung des Musters bei seinem Erwärmen verursacht wird.
d. Während des Brennens der Keramikhülle muß jegliches Wachs, das zurückbleibt oder in der Hülle aufgesaugt wurde, unter Zurücklassen von sehr wenig restlicher Asche ausgebrannt werden.
Das Fest-Abbilden oder die direkte Herstellung von Gegenständen oder Gußform-Mustern aus rechnergestützten Design- Daten ist vielversprechend, um einige der oben erwähnten Probleme in Bezug auf die Verwendung der Wachsmuster für das Wachsausschmelzverfahren zu lösen. Viele Patente sind auf dem Gebiet des Fest-Abbildens herausgegeben worden, die die mögliche Verwendung der Technologien beim Wachsausschmelzverfahren beschreiben, jedoch ist vor der Erfindung einer photoformbaren Zusammensetzung, wie hierin beschrieben wird, keine photoformbare Zusammensetzung entwickelt worden, die insbesondere das oben beschriebene Problem des Brechens der Hülle lösen würde.
In einem Patent, erteilt an Desoto Inc., Des Plaines, Illinois (US 4 844 144, 4.Juli 1989), wird die Verwendung einer lichtempfindlichen, ethylenisch ungesättigten Flüssigkeit, die sich bei Belichtung zu einer Duroplastform verfestigt, in einer Mischung mit hauptsächlich einem im wesentlichen inerten, thermoplastischen Tieftemperaturmaterial, vorgeschlagen, welches sich in der photoverfestigten Duroplastmatrix teilweise verfestigt oder in derselben etwas gebunden wird. In diesem Patent und in einer Veröffentlichung "Investment Casting of Optical Fabrication and Stereolithographic Models" von Myron J. Bezdicek von Desoto (veröffentlicht vom Investment Casting Institute, 1989, 37. Annual Technical Meeting) wird vorgeschlagen, daß die thermoplastische Komponente der Photopolymer-Zusammensetzung während des Ausschmelzens oder des Ausbrennens des photogeformten Musters erweicht und dabei die Duroplast-Struktur schwächt und die Wirkungen der Ausdehnung während des nachfolgenden Erwärmens vermindert. Obwohl angenommen wird, daß dieser Vorschlag, verglichen mit der Verwendung anderer lichtempfindlicher Zusammensetzungen zur Herstellung von Mustern für die Zwecke des Wachsausschmelzverfahrens, eine Verbesserung bereitstellt, erfolgt doch noch ein Brechen der Gußform, und es sind weitere Verbesserungen notwendig. Der Autor und Erfinder schlägt andere Fixierungen wie das Block- oder Kastengießen, das Wachsbeschichten und hohlwandige Muster vor, jedoch sind diese Fixierungen aus anderen praktischen Gründen nicht immer wünschenswerte Lösungsversuche für den Anwender des Wachsausschmelzverfahrens.
Die UK Patentanmeldung GB 2207 682 A (veröffentlicht am 8. Juni 1989) offenbart eine lichtempfindliche Zusammensetzung zur Verwendung als ein Muster für Zahnspangen, bei der eine Komponente des Musters vor dem Ausbrennen des Musters erweicht, wodurch das Aufbauen von Drücken verhindert wird, die das Brechen der Hülle verursachen könnten.
Eine japanische Patentanmeldung 2-116537 (Matsushita Electric Works) des Veröffentlichungsdatums vom 1. Mai 1990, die eine Offenlegungsschrift ist, beschreibt die Vorteile der Verwendung expandierbarer Mikrokügelchen-, Ballon- und/oder Kautschukperlen-Füllstoffe in einer Photozusammensetzung, um das Schrumpfen und das Aufbauen von Spannungen während der Bildung des festen Gegenstandes durch im wesentlichen festabbildende Vorrichtungen zu vermeiden. Obwohl die beschriebenen Zusammensetzungen, insbesondere in bezug auf die Zugabe von Expancel -Mikrokügelchen zur Zusammensetzung, Annlichkeiten aufweisen, wird in der Anmeldung die Verwendung dieser Zusammensetzungen zur Herstellung von Mustern des Wachsausschmelzverfahrens nicht diskutiert, und die Anmelder waren sich offensichtlich der ziemlich überraschenden Tatsache nicht bewußt, daß die Mikrokügeichen und/oder Ballons zusätzlich dazu, daß sie durch Wärme ausgedehnt werden, thermisch kollabieren könnten. Zusätzlich dazu beschreibt die Anmeldung nur Ultraschallmethoden, um die Teilchen gleichförmig in einer Dispersion zu halten.
Eine andere relevante Technik wird in dem US Patent 3 822 138 (Norguchi et al.) offenbart, bei der Kohlenstoff-Mikrokügelchen zu einer Wachsmuster-Zusammensetzung gegeben werden, um das Schrumpfen des Musters während des Abkühlens der Mus&sub5;ter- Zusammensetzung in der Gußform zu reduzieren. Obwohl derartige Kohlenstoff-Mikrokügelchen das Schrumpfen während des Formens vermindern können, werden sie nicht zugegeben, um ein thermisches Kollabieren und die Reduktion von Drücken während des Ausschmelzens des Musters oder des Ausbrennens des Musters in einem Wachsausschmelzverfahren zu erlauben, wie es hierin in der vorliegenden Erfindung offenbart wird.
Eine japanische Offenlegungsschrift 50-7722 (veröffentlicht am 27. Januar 1975) beschreibt ein Verfahren, durch das Oberflächenblasen in einem geformten Wachsmuster durch Einmischen von feinen, hohlen Harzkügelchen auf Phenolbasis oder Vinylidenchlorid-Basis in das Wachs vor dem Formen reduziert werden können. Die Veröffentlichung beschreibt ausgezeichnete Wege zum Vermischen und der Herstellung der Wachs/Hohlkügelchen-Zusammensetzungen, jedoch beschreibt die Veröffentlichung keine Vorteile in bezug auf die Reduzierung des Brechens der Hülle während der Stufen des Ausschmelzens und des Brennens bei der Gußformherstellung. Typischerweise sind die Mikrokügelchen auf Phenolbasis ein Duroplast und daher thermisch nicht kollabierbar, wie in dieser Offenbarung beschrieben wird. Und typischerweise haben die Mikrokügelchen auf Vinylidenchlorid-Basis, die im allgemeinen eine Glasübergangstemperatur im Bereich von -15 ºC haben, höhere Diffusionsgeschwindigkeiten bei Raumtemperatur. Diese größere Diffusionsgeschwindigkeit würde erlauben, daß das Blähmittel, das zur Bildung der Mikrokügelchen verwendet wird, entweicht, was ein vorzeitiges Kollabieren der Kügelchen oder das Ersetzen des Blähmittels durch andere Gase verursacht. Die Herstellung der hohlen Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Mikrokügelchen, die geringere Diffusionsgeschwindigkeiten bei Raumtemperatur haben, war im Jahre 1973 sehr schwierig, als die obige japanische Patentanmeldung angemeldet wurde. Jedoch offenbarte im Februar 1978 die Dow Chemical Company (US Patent 4 075 138, J.L.Garner) ein Verfahren im Produktionsmaßstab zur Herstellung von hohlen Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymer-Mikrokügelchen, welche ein Isobutan-Blähmittel enthielten. Es sind diese oder sehr ähnliche Mikrokügeichen - hierin offenbart -, welche in den Muster-Zusammensetzungen dieser Erfindung enthalten sind und zur Reduzierung des Brechens der Hüllen- Gußform während des Wachsausschmelzverfahrens beitragen.
Eine andere relevante Technik wird im US Patent 4 790 367 (Moll et al.) offenbart, worin ein geschäumtes Muster hergestellt wird, mit einer Siliciumdioxid-Aufschlämmung beschichtet wird, in Sand gepackt wird und unter Verwendung von geschmolzenem Metall ausgebrannt wird. Im wesentlichen besteht das Verfahren, welches ein Verfahren des "verlorenen Schaums" ("lost foam") oder "verlorenen Kunststoffs" ("lost plastic") genannt wird, aus den folgenden Stufen:
1. Herstellung des Kunststoffmaterials: Bei der Herstellung des Kunststoffmaterials werden Perlen, die typischerweise aus PMMA oder anderen Harzen bestehen, die ein noch nicht expandiertes Blähmittel enthalten, hergestellt.
2. Vor-Expandieren der Perlen zu einer lockeren Packungsdichte, die etwa 10 % größer ist als bei der Verwendung in der geformten Gußform.
3. Altern der Perlen. Dies beinhaltet üblicherweise das Trocknen der vor-expandierten Perlen.
4. Formen der Perlen. In dieser Stufe werden die Perlen auf pneumatische Weise in die Gußform gegeben und mit Dampf behandelt, was ein Zusammenbinden derselben zu einem geformten Muster verursacht.
5. Altern des geformten Musters. Dies beinhaltet typischerweise das Trocknen des Musters.
6. Zusammenfügen der Teile des Musters.
7. Feuerfestes Beschichten des Musters. Die feuerfeste Beschichtung stellt eine glattere Oberflächenschicht bereit als dies durch den gepackten Sand möglich wäre (aus der nachstehenden Stufe 9) und fördert das Aufnehmen des geschmolzenen Metalls während der Stufe des Gießens
8. Befestigen der Angüsse, Angußverteiler und Anschnitte.
9. Einpacken des Musters, der Angüsse, Angußverteiler und Auschnitte in Sand, der in Schwingungen versetzt wird, um eine größere Verdichtung zu erzeugen.
10. Gießen des Gießlings. In dieser Stufe werden die Schaumharze auf wirksame Weise zu flüchtigen Komponenten mit niedrigerer Molmasse thermisch abgebaut, die in wesentlichen aus dem gepackten Raum ausgebrannt und durch geschmolzenes Metall ersetzt werden. Diese Offenbarung beschreibt Verfahren und Zusammensetzungen zur Reduzierung des Kohlenstoffrückstandes während dieses Ausbrennverfahrens.
11. Abkühlen des Gießlings.
12. Entfernen des Sandes um den Gießling herum.
13. Reinigen des Gießlings.
Das US Patent 3 942 583 (Baur) offenbart ein ähnliches Verfahren des "verlorenen Kunststoffs", bei dem Schaumstücke wie Schaumplatten, Schaumträger, Schaumsäulen usw. zusammengefügt, dann in Sand gepackt und durch das Gießen des geschmolzenen Metalls ausgebrannt werden. Auch offenbaren die US Patente 4 773 466 (Cannarsa et al.) und 4 763 715 (Cannarsa et al.) ein Verfahren des "verlorenen Schaums" unter Verwendung alter nativer Harze, um die Schaumperlen zu bilden. Obwohl eine derartige Technik die Zerstörung geschäumter Muster durch Wärme beinhaltet, offenbart diese Technik nicht die Reduzierung des Brechens der Hüllen-Gußform in einer Anwendung des Wachsausschmelzverfahrens unter Verwendung thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen, die in eine Muster-Zusammensetzung eingemischt werden.
Ein anderes US Patent 4 854 368 (Vezirian) offenbart die weiterhin zugefügte Stufe des Anlegens eines Vakuums während der Entfernung von Wärme von einem geschäumten Muster vor dem Füllen der Gußform - aus der das Wachs ausgescholzen wurde -mit Metall. Das angelegte Vakuum verhindert, daß Zersetzungsprodukte in die Atmosphäre eintreten. Andere Offenbarungen wie das US Patent 4 891 876 (Freeman), das US Patent 4 830 085 (Cleary et al.), das US Patent 4 787 434 (Cleary et al.), das US Patent 4 520 858 (Ryntz, Jr. et al.) und das US Patent 3 426 834 (L.J.Jacobs et al.) beschreiben verschiedene andere Verfahren zur Durchführung des "verlorenen Schaum"-Gießens, um verschiedene Gegenstände herzustellen.
In einem Patent, das Spectra Physics. Inc., San Jose, California (4 915 757, 10.April 1990) erteilt wurde, wird ein Verfahren beschrieben, worin kleine Bällchen, Kügelchen, Sandkörner usw., die ursprünglich durch ein Wachs oder einen schwachen Zement innerhalb eines Blocks verbunden werden, in ausgewählten Bereichen durch Erwärmen mit einem Laser oder Einblasen aufprallender Heißluft entfernt werden, um dreidimensionale Modelle zu bilden. Es wird nicht spezifisch erwähnt, ob diese Modelle für Zwecke des Wachsausschmelzverfahrens brauchbar sind, und tatschlich scheint das Material der Kügelchen nicht derartig zu sein, daß die Modelle, die durch diese Methode hergestellt werden, für Anwendungen des Wachsausschmelzverfahrens brauchbar sind, da in bezug auf die vorgeschlagenen Materialien die erforderlichen Wärmeausdehnungseigenschaften und die Ausbrenneigenschaften anscheinend nicht berücksichtigt werden.
US-A-4 136 140 offenbart die Verwendung einer formbaren, verschäumten Polymer-Zusammensetzung, die bei relativ niedrigen Umgebungstemperaturen und -drücken geformt werden kann. Die formbare Zusammensetzung umfaßt ein Wachs und Teilchen eines verschäumten Polymers.
Durch das Investment Casting Institute wird ebenfalls von dem 37. Annual Technical Meeting 1989 eine Arbeit "Applications of Stereolithography in Investment Casting" von Frost R. Prioleau von der Plynetics Corporation veröffentlicht, in der ein vlgeschütztes Verfahren" unter Verwendung von Stereolithographie-Mustern für das Wachsausschmelzverfahren erwähnt wird. Dieses Verfahren reduziert offensichtlich das Brechen der meisten Hüllen, es wird jedoch auch der Bedarf an neuen Photopolymeren mit besserer "Entfembarkeit" erwähnt.
Hinsichtlich eines ausgezeichneten Einblicks in "The Causes and Prevention of Shell Mould Gracking" wird von der British Investment Casting Trade Association (August 1975,Royton House, George Road, Edgbaston, Birmingham, BiS, 1 NU) ein Sachverständigenbericht über Materialien und Verfahren veröffentlicht. Diese Veröffentlichung beschreibt die Wirkungen des Wachsmusters auf die Gußformhülle während der verschiedenen Herstellungsstufen und schlägt insbesondere vor, daß während des Ausschmelzens des Wachsmusters aus der Keramikhüllen-Gußform Wachse ausgewählt werden sollten, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit und ein hohes Eindringen in die Keramikhülle haben. Die Überlegung ist dabei diejenige, daß während der Stufe des Ausschmelzens Wärme von der Keramikhülle zu der Außenschicht des Wachsmusters übertragen wird, wodurch das Schmelzen der Außenschicht verursacht wird. Wenn zuerst nur die äußere Wachsschicht schmilzt, ohne daß eine wesentliche Wärmemenge in den inneren Bereich des Wachsmusters geleitet wird, der eine Ausdehung und das Brechen der Hülle verursachen würde, und wenn die äußere Wachsschicht schnell genug aus der Keramikhülle herausfließen kann oder in die Keramikhülle eindringen kann, dann wird das Brechen der Hülle minimiert.
Es kann sein, daß auch noch das Brechen der Hüllen-Gußform bei der Verwendung des von Desoto vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt, da - obwohl die thermoplastische Komponente der Muster derselben erweicht - es aufgrund des Zwanges in der Photo-Thermoplastmatrix immer noch noch einen beträchtlichen Widerstand gegen das Fließen oder Entweichen dieser geschmolzenen Komponente gibt.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren bereitgestellt, wie es durch die Ansprüche 1 und 2 definiert ist, welches sich hohler, thermoplastischer, thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen in der Zusammensetzung des Musters bedient. Das Muster wird aus Materialien, die hohle, thermoplastische, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen umfassen, durch konventionelle Vorrichtungen unter Verwendung eines Wachsmusters für das Wachsausschmelzverfahren oder fest-abbildender Vorrichtungen unter Verwendung photoformbarer Zusammensetzungen gebildet. Danach wird das Muster mit einer Reihe von keramischen Aufschlämmungen unter Verwendung konventioneller Wachsausschmelzverfahrenstechniken beschichtet. Beim Erwärmen der Gußform und des Musters, wobei Teile des Musters auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, kollabieren die thermoplastischen, hohlen, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen, wodurch der
Aufbau von Drücken innerhalb der Gußform reduziert wird und die Neigung zum Brechen der Gußform vermieden wird. Beim weiteren Erwärmen wird das Material des Musters aus der keramischen Gußform ausgebrannt, und die Gußform wird gebrannt. Schließlich wird die keramische Gußform mit einer Legierung gefüllt, um unter Verwendung konventioneller Wachsausschmelzverfahrensmethoden ein Teil zu gießen.
Deshalb wird hierin ein Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren beschrieben, umfassend die Stufen:
(a) Anordnen einer photoformbaren Zusammensetzung, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen umfaßt, in einem Trog;
(b) Bildung eines Musters durch fest-abbildende Vorrichtungen;
(c) Befestigen des Musters an einem Anguß und einem Anschnitt, die aus einem Wachs geformt werden, um eine Mustergießtraube zu bilden;
(d) Eintauchen der Mustergießtraube in keramische Aufschlämmungen, um eine Stuckhülle aus keramischen Schichten zu bilden;
(e) Erwärmen der Stuckhülle und der Mustergießtraube auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, damit die Mikrokügelchen kollabieren, der Anschnitt und der Anguß schmelzen, und das Wachs im wesentlichen von der Stuckhülle abfließen kann, und
(f) Brennen der Stuckhülle, um das Muster abzubrennen, und Sintern der Stuckhülle auf derartige Weise, daß die Gußform des Gießlings gebildet wird.
Weiterhin werden hierin Zusammensetzungen für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens vorgeschlagen, umfassend:
a) ein Monomer
b)einen Photomitiator, und
c) thermisch kollabierbare Mikrokügelchen. Eine andere Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens gemäß der Erfindung wird durch Anspruch 5 definiert.
Wie bereits beschrieben wurde, umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren des Wachsausschmelzens, worin das Material des Musters - d.h. das Material, welches zum Formen der inneren Konturen einer keramischen Gußform verwendet wird, die für die Zwecke des Wachsausschmelzverfahrens brauchbar ist -thermisch kollabierbare Mikrokügelchen als eines seiner Komponenten umfaßt. Der Zweck der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen ist es, ein Mittel zum Zusammenziehen des Musters bereitzustellen, wenn das Muster aus der keramischen Gußform herausgeschmolzen oder ausgebrannt wird.
Die zur Zeit bevorzugten thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen werden von Expancel (Nobel Industries Sweden, Sundsvall, Schweden) hergestellt. Die Expancel -Mikrokügelchen bestehen aus Isobutangas, das von einem Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Copolymer umgeben ist. Diese Mikrokügelchen können in nichtexpandierter Form und - wie es für die Zwecke der Erfindung am meisten bevorzugt wird - in expandierter Form erhalten werden. Der Verkäufer kann die expandierten Mikrokügelchen liefern, die im Bereich von 10-100 µm in einem expandierten Zustand erhältlich sind. Die Kunststoffhülle der expandierten Mikrokügelchen ist sehr dünn, jedoch behalten die Mikrokügelchen eine beträchtliche Festigkeit bei und kehren selbst nach dem Zusammendrücken in den expandierten Zustand zurück. Beim Erwärmen dieser expandierten Mikrokügelchen auf eine Temperatur, die typischerweise einen Bereich von mehr als 124-154 ºC umfaßt, setzen die Mikrokügelchen das Isobutangas frei und kollabieren.
Es sollte möglich sein, derartige expandierte, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen in konventionellen Wachsmustern, die in der Industrie des Wachsausschmelzverfahrens verwendet werden, anzuwenden. Typische Wachsmuster werden durch Eingießen oder Einspritzen eines Wachses, welches gerade bei oder geringfügig über seinem Schmelzpunkt vorliegt, in eine Gußform hergestellt. Das Eingießen des Wachses, welches bei einer Temperatur in der Nähe seines Schmelzpunkts vorliegt, wird bevorzugt, da das Muster sich schneller verfestigt, und eine geringere Schrumpfung während des Verfestigens auftritt. Der Schmelzpunkt der meisten Wachse liegt im Bereich von 49-89 ºC, was beträchtlich unterhalb der Temperatur des Kollabierens der Mikrokügelchen liegt. Und die Fähigkeit der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen, der Kompression zu widerstehen, würde das Einspritzen einer Muster-Zusammensetzung, umfassend thermisch kollabierbare Mikrokügelchen, in die Gußform ermöglichen. Da die Mikrokügelchen z.B. 25-30 % des Volumens des Materials des Musters umfassen können, und die expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen eine geringe Volumenänderung z.B. beim Abkühlen von einer Schmelztemperatur des Wachses auf Raumtemperatur aufweisen, würde man auch erwarten, daß das Wachsmuster als Ganzes eine reduzierte Schrumpfung und daher eine verbesserte Steuerung seiner Maße aufweist.
Wenn sich auch die expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen aufgrund des beträchtlichen Unterschieds des spezifischen Gewichts (die expandierten Mikrokügelchen haben eine tatsächliche Dichte im Bereich von 30-50 kg/m³) von der Wachsschmelze abtrennen könnten, würde das Rühren des Wachses in dem geschmolzenen Zustand vor dem Formen (eine übliche Praxis bei Wachsausschmelzverfahren, um eine ausgeglichene Temperaturverteilung beim Erwärmen des Wachses beizubehalten), die Verwendung von speziellen Tensiden oder das Beibehalten des Wachses in einem pseudoplastischen (Scherentzähung) oder zahnpastaartigen Zustand (wie er für das Einspritzen des Wachses in die Gußform bevorzugt wird) das Abtrennen der expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen von dem Wachs beträchtlich vermindern.
Die Verwendung der expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen in der Wachsmuster-Zusammensetzung sollte nicht den Oberflächenzustand des Musters nach dem Formen beeinträchtigen, da das Wachs die Bereiche zwischen den Mikrokügelchen und den Wänden der Gußform füllen würde. Wenn jedoch die expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen in einem Wachsmuster-Material enthalten sind, das zu der Form des Musters spanabhebend bearbeitet wurde, würde man eine Anderung des Oberflächenzustandes des Musters erwarten, insbesondere wenn größere Teilchen expandierter, thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen verwendet werden. In derartigen Fällen wäre die Verwendung von z.B. Expancel 551 WE (oder DE) 20-Mikrokügelchen bevorzugt, die eine durchschnittliche Teilchengröße von 10-20 µm haben.
Wachse, die in der Dispersion der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen verwendet werden können, sind Erdwachse, Erdölwachse, mit Collophonium gefüllte Wachse oder irgendwelche aus einer Anzahl von Wachsen mit der möglichen Ausnahme von Preisselbeerenwachs, welches einen Schmelzpunkt von mehr als 200 ºC hat. Es gibt moderne Blends derartiger Wachse, die üblicherweise beim Wachsausschmelzverfahren verwendet werden, die zahlreiche Komponenten wie natürliche Kohlenwasserstoffwachse, natürliche Esterwachse, synthetische Wachse, synthetische und natürliche Harze, organische Füllstoffmaterialien und Wasser umfassen. Kohlenwasserstoffwachse, natürliche Esterwachse, synthetische Wachse und die verwendeten Harze sind üblicherweise Verbindungen mit geradkettigen Kohlenstoffatomen, sie können jedoch auch Verbindungen mit ringförmig angeordneten Kohlenstoffatome sein. Die Hauptkriterien zur Verwendung eines Wachses sind sein Schrumpfen beim Abkühlen, der Schmelzpunkt, die restliche Asche, die Härte im Festzustand, die Fließfähigkeit und die Viskosität (kinematische und dynamische).
Expancel wird vom Verkäufer mit spezifischen Anleitungen zur Handhabung, des Pumpens und des Mischens bereitgestellt. Im allgemeinen wird jedoch die geeignete Menge, z.B. 25-30 Vol.-% des Wachses, von expandierten Expancel -Mikrokügelchen in trockener Form unter Verwendung von Vakuum aus dem Beutel in das Mischgefäß überführt. Dann wird der Mischer die expandierten Mikrokügelchen in das geschmolzene Wachs herunterdrücken, bis die Muster-Zusammensetzung vollständig vermischt ist. Es sollte sorgfältig verfahren werden, um zu gewährleisten, daß die Temperatur der Mischung wesentlichen unterhalb der Temperatur des Kollabierens der expandierten Mikrokügelchen liegt. Wenn nichtexpandierte, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen zuerst in das Wachs eingemischt werden, sollte es möglich sein, die Kügelchen durch Erhöhen der Temperatur auf etwa das niedrigste T(max) durch ein Verfahren auf eine maximale Größe auszudehnen, das von den Verkäufer empfohlen wird. Die Menge der nichtexpandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen sollte jedoch auf die endgültige Volumenmischung bezogen sein, die für das Material des Wachsmusters erwünscht ist, wenn die Mikrokügelchen vollständig expandiert sind.
Alternativ dazu und mehr bevorzugt kann das Muster unter Verwendung einer Technik des Fest-Abbildens hergestellt werden, worin das Material des Musters die expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen innerhalb einer photoformbaren Zusammensetzung umfaßt. Zum Beispiel wurde die folgende photo formbare Zusammensetzung hergestellt: Beispiel 1
Die drei niedrigviskosen Flüssigkeiten Photomer 4127, V-Pyrol /RC und Plasthall 4141 wurden zusammengemischt, und die festen Polymere Elvacite 2041 und PPC-0100 wurden zugegeben und bei 120 ºF gerührt, bis sie gelöst waren. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurden die beiden Ebecryls und das Irgacure zugegeben und schnell gerührt, bis sie gelöst waren. Schließlich wurde das Expancel zugegeben und schnell gerührt, um die expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen in der Mischung zu dispergieren. Die Rührgeschwindigkeit wurde dann auf eine niedrige Geschwindigkeit (50 U/min) vermindert, damit die Luftbläschen entweichen können, während die Mikrokügelchen in Suspension gehalten werden. Die Mischung wurde bei dieser niedrigen Geschwindigkeit weiterhin rühren gelassen, bis sie zur Herstellung der Muster verwendet wurde.
Obwohl die obige Formulierung nur 1,5 Gew.-% Expancel 461DE umfaßt, umfaßt sie etwa 25-30 Vol.-% Mikrokügelchen. Diese Mikrokügelchen können aufgrund der Unterschiede des spezifischen Gewichts zwischen den Mikrokügelchen und dem Rest der Formulierung dazu neigen, nicht mehr in Dispersion zu verbleiben, wenn nicht häufig gerührt wird. Das Vermischen der Dispersion sollte in der Größenordnung von zwei- bis dreimal pro Tag durchgeführt werden.
Die obige photoformbare, flüssige Formulierung wurde in einen Trog gegeben und mit einem fokussierten UV-Laserstrahl belichtet, der selektive Bereiche auf der Oberfläche der Flüssigkeit abtastete und dabei derartige selektive Bereiche härtete und eine Schicht bildete, welche einen Querschnitt des dreidimensionalen Musters darstellte. Während dieser Belichtung wurde die erste Schicht mit einer Plattform verbunden, die innerhalb der Flüssigkeit eine Schichtdicke unter der Oberfläche der Flüssigkeit angeordnet war. Obwohl das Nivellieren der Oberfläche einer photoformbaren Flüssigkeit im großen Maße von den natürlichen Abflachen der Oberfläche durch Oberflächenspannungseffekte abhängt, wurde in diesem Fall die Anwendung der photoformbaren Zusammensetzung in Schichten dadurch erreicht, daß man zuerst eine lange Vorratsvorrichtung mit einem Schlitz in die photoformbare Zusammensetzung eintauchte, die mit der Zusammensetzung gefüllte Vorratsrvorrichtung über das Oberflächenniveau der Zusammensetzung anhob, und die Zusammensetzung durch den Schlitz fließen ließ, während man vor einer Rakel wanderte, die die Zusammensetzung auf die geeignete Schichtdicke oberhalb der Platte oder einer vorher photogeformten Schicht glättete. Sobald diese erste Schicht gebildet war, wurde die Plattform mit einem Abstand von einer Schichtdicke tiefer in die Flüssigkeit überführt, und eine zweite Schicht lichtempfindlicher Flüssigkeit wurde auf der Oberseite der vorhergehenden Schicht gebildet. Diese Flüssigkeit wurde dann selektiv belichtet, und sie bildete eine weitere gehärtete Schicht, welche den nächsten Querschnitt des dreidimensionalen Musters darstellte, und die mit der Oberfläche der vorhergehenden Schicht verbunden wurde. Das Verfahren der Plattformbewegung, das Bilden einer flüssigen Schicht, die selektive Belichtung usw. wurden fortgesetzt, bis ein dreidimensionales Muster hergestellt wurde.
Die durch fest-abbildende Vorrichtungen hergestellten Muster zum Testen der Brauchbarkeit dieser lichtempfindlichen Formulierung für Zwecke des Wachsausschmelzverfahrens bestanden aus 10 mil dicken Schichten und hatten eine Größe von 3 inch mal 2 inch mal 1/3 inch Höhe. Es gibt keine Hinweise, daß es irgendeine Beschränkung der Größe des Musters besteht, das in diesem Verfahren verwendet oder durch dieses Verfahren hergestellt werden kann. Und es gibt keine Anzeichen, daß dicke Bereiche des Musters irgendein bestimmtes Problem darstellen. Deshalb muß es nicht notwendig sein, hohle Muster herzustellen oder spezielle Arbeitsweisen zu verwenden, um das Brechen der Hülle während des Gießverfahrens zu verhindern, obwohl der artige Arbeitsweisen verwendet werden können.
In dem beschriebenen Fall tastete der Laserstrahl die Oberfläche des Trogs auf eine Weise ab, die derjenigen ähnlich ist, die in dem Hull Patent (4 929 402) beschrieben wird, mit der Ausnahme, daß die Belichtungssteuerung verwendet wurde, um den Strahlpunkt in der Bildebene zu modulieren. Unter Belichtungssteuerung wird der Laserstrahl auf wirksame Weise, entsprechend einem diskreten Abstand, den der Strahl in der Bildebene zurückgelegt hat, digital moduliert. Da die Modulation des Laserstrahls den Laserstrahl auffordert, während eines spezifischen Zeitrahmens pro Digitalimpuls eingeschaltet zu sein, ist das Ergebnis eine wesentlich gleichförmigere Belichtung und gleichförmigere Tiefe und Breite der Photobildung pro Abstand, den der Laserstrahl in der Bildebene zurückgelegt hat. Jedoch ist es nicht notwendig, die Belichtung durch Verwendung eines Lasers bereitzustellen. Die Belichtung kann z.B. durch Belichtung mit UV-Licht durch eine oder reflektiert von einer geeigneten Photomaske erfolgen, oder es können andere Strahlungsbelichtungs-Methoden verwendet werden, wie z.B. Röntgenstrahlen-, Mikrowellen- oder Radiofrequenzwellen-Anregung und dergleichen, vorausgesetzt, daß eine derartige Strahlung das Photoformen der photoformbaren Zusammensetzung induziert. Für die Praxis der Erfindung brauchbare Photomasken können Silberhalogenid-Filme (wobei die Strahlung entweder hindurchgelassen wird, oder die Filme mit einem Spiegel kaschiert sind, und die Strahlung hindurchreflektiert wird), Flüssigkristallzellen (reflektierend oder durchlassend), auf einem transparenten Gewebe abgeschiedene elektrostatische Pulver, Ruticone("ruticons") usw. sein.
In dieser Diskussion sollte eine klare Unterscheidung zwischen einer photoformbaren und einer photogeformten Zusammensetzung gemacht werden. Die erstere bezieht sich auf eine Zusammenset zung, die noch keiner Bestrahlung ausgesetzt wurde, während sich die letztere auf eine Zusammensetzung bezieht, die durch Bestrahlung photogeformt wurde. Auch kann eine photoformbare Zusammensetzung z.B. in Form einer Flüssigkeit, eines halbfesten Produkts, einer Paste, eines nichtphotogeformten Feststoffs oder eines Gels vorliegen. Diese photoformbaren Zusammensetzungen können vorzugsweise nicht-Newton'sche Fließeigenschaften aufweisen - wie oben erwähnt wurde -, wie pseudoplastisches Fließen, plastisches (Bingham-Körper) Fließen und/oder thixotropes Fließen. Oder diese photoformbaren Zusammensetzungen lassen sich durch Wärme verflüssigen, solange die Fließtemperatur der Zusammensetzung im verflüssigten Zustand unter der Temperatur des Kollabierens der Mikrokügelchen liegt, so daß die Zusammensetzungen in einem verflüssigten Zustand in Schichten aufgetragen werden, jedoch nach der Beschichtung und dem Abkühlen sich verfestigen oder beinahe einen Feststoff bilden. Derartige Zusammensetzungen würden im allgemeinen durch Wärme verflüssigbar bleiben, bis sie belichtet oder photogeformt worden wären, wobei sie sich in diesem Fall bis zu sehr viel höheren Temperaturen nicht - falls überhaupt - verflüssigen würden.
Die Muster, die wie oben beschrieben durch fest-abbildende Vorrichtungen hergestellt wurden, wurden befestigt, um die Wachsanschnitte und die Wachsangüsse zu trennen, wodurch sich eine Mustergießtraube bildete, wurden dann beschichtet (umhüllt) und gemäß der konventionellen Praxis des Wachsausschmelzverfahrens in einer konventionellen Aufschlämmung auf Ethylsilicat-Basis sechsmal getrocknet. Typischerweise haben die photogeformten Muster, die aus der obigen photoformbaren Flüssigkeit hergestellt wurden, eine molekulare Polarität oder Oberflächenenergie, die wesentlich höher ist als die der Muster des Wachsausschmelzverfahrens. Die photogeformten Muster lassen sich daher während des Beschichtungsverfahrens leichter durch eine Aufschlämmung befeuchten. Z.B. wurde ein photogeformtes Wachs des Wachsausschmelzverfahrens, das von Lanxide (Newark, DE) 5550K-GRN-FLK hergestellt wird, mit dem obigen photogeformten Muster bezüglich des Kontaktwinkels und der Oberflächenenergie verglichen. Es wurde bestimmt, daß die Oberflächenenergie des Wachses 35 dyn/cm beträgt, während bestimmt wurde, daß die Oberflächenenergie der photogeformten Muster 63 dyn/cm beträgt. Beim Vergleich des Kontaktwinkels sowohl einer polaren Flüssigkeit (destilliertes Wasser) als auch einer nichtpolaren Flüssigkeit (Methyleniodid) wurde gefunden, daß der Kontaktwinkel am Wachs etwa 40º höher war als der am Photopolymer gemessene Kontaktwinkel. Aus beiden Messungen läßt sich erkennen, daß ein verbessertes Benetzen der Oberfläche des Musters und deshalb eine geringere Neigung zur Bildung von Hohlräumen in der Aufschlämmungs-Beschichtung und eine größere Oberflächen-Definition im Gießling und gegossenen Teil auftritt, wenn die keramische Aufschlämmung auf das photogeformte Muster aufgetragen wird. Es ist nicht notwendig, das Muster an dem Wachsanschnitt und dem Wachsanguß zu befestigen, und in der Tat könnten ein derartiger Anschnitt und Anguß aus der Zusammensetzung, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthalten, durch fest-abbildende Vorrichtungen hergestellt werden, jedoch ist die Bildung des Anschnitts und des Angusses in der Gußform häufig für das nachfolgende Gießen vorteilhaft.
Anschließend wurden vier Proben der umhüllten, fest-abgebildeten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen umfassenden Formulierungs-Muster, Anschnitte und Angüsse jeweils vier unterschiedlichen Typen von Erwärmungs- und Brennmethoden unterzogen, die üblicherweise in der Praxis des Wachsausschmelzverfahrens verwendet werden. Typischerweise wird der Hersteller der Form die mit Aufschlämmung beschichtete und getrocknete Mustergießtraube auf eine anfänglich niedrige Temperatur in einem Autoklaven oder Ofen erwärmen, um den Wachsanguß und den Wachsanschnitt und das Muster vor dem Brennen der Gußform auszuschmelzen und das Wachs wiederzugewinnen und die Emissionen zu reduzieren. Im Fall der fest-abgebildeten Muster, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, kann das Muster während der Stufen der Wachsentfernung bei niedrigen Temperaturen nicht schmelzen, und deshalb kann das Wachs im allgemeinen wiedergewonnen werden. Jedoch kann das Muster während des Brennens der Gußform ausgebrannt werden.
Die vier Methoden des Erwärmens und Brennens der umhüllten Proben waren die folgenden, wobei die Erwärmungsmethode b. und die Brennmethode d. bevorzugter werden:
a. Erwärmen in einem Autoklaven bei 300 ºF und 80 psi. Der Druck wurde in etwa 7 Sekunden schnell aufgebaut und 10 Minuten beibehalten. Die Wachsanschnitte und Wachsangüsse schmolzen aus der Keramikhülle heraus. Die Hülle um das Muster herum zerbrach nicht.
b. Erwärmen in einem Autoklaven bei 300 ºF, langsames Aufbauen des Drucks in einer Zeitspanne von 5 Minuten auf 80 psi und Beibehalten desselben während 10 Minuten. Die Wachsanschnitte und Wachsangüsse schmolzen aus der Hülle ohne Zerbrechen der Hülle heraus, selbst wenn bei dieser Methode des Wachsentfernens häufig die Hüllen des Wachsausschmelzverfahrens zerbrechen. Die Hülle um das Muster herum zerbrach nicht. Die Keramikhülle und das Muster wurden dann 2 Stunden bei 1800 ºF schnell gebrannt, wobei die Hülle sinterte und das Muster vollständig ausbrannte. Diese Hülle wurde später zum Gießen von rostfreiem 17-4-Stahl verwendet. Das Gußteil wies eine ausgezeichnete Reproduktion der Musterform mit fest-abgebildeten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen und der Oberflächentextur auf, was darauf hinweist, daß das Muster sauber ausgebrannt worden war und nicht die keramische Gußform beeinträchtigt hatte.
c. Erwärmen in einem Ofen, wobei die Temperatur während einer Zeitspanne von 7 Stunden langsam erhöht wurde, wobei die Temperatur der letzten zwei Stunden 1800 ºF betrug. Die Hülle, die das Muster mit fest-abgebildeten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen umfaßt, brach nicht während des Erwärmens oder Brennens. Nach dem Brennen wurde die Hülle absichtlich aufgebrochen. Aus dem Muster wurde keine merkliche Asche zurückgelassen, und die Innenoberfläche der keramischen Gußform schien keine nachteilige Wechselwirkung mit dem Ausbrennen des Musters aufzuweisen.
d. Schnelles, zweistündiges Brennen in einem Ofen bei 1800 ºF. Die Keramikhülle um das Muster herum, das die fest-abgebildeten thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen umfaßt, zerbrach nicht, und die hergestellte Gußform wurde auf erfolgreiche Weise verwendet, um ein Teil aus rostfreiem 17-4-Stahl zu gießen.
Als eine Kontrolle in jedem der obigen Erwärmungs und Brenntests wurde eine lichtempfindliche Zusammensetzung - ähnlich derjenigen, die in dem Desoto-Patent Nr. 4 844 144, Tabelle I beschrieben ist - hergestellt und verwendet, um Kontrollmuster durch fest-abbildende Vorrichtungen in im wesentlichen der gleichen Weise, Form und Größe zu bilden, wie sie verwendet wurden, um die oben beschriebenen, Mikrokügelchen umfassenden Muster herzustellen. Diese Kontrollmuster wurden an ähnlichen Auschnitten und Angüssen befestigt und im wesentlichen den gleichen Erwärmungs und Brennbedingungen unterzogen. In jedem Fall war die Keramikhülle um die Kontrollmuster herum zerbrochen.
Die Anmelder schlagen die folgende Erklärung für diese erfolg reiche Herstellung von Gußformen des Wachsausschmelzverfahrens unter Verwendung thermoplastischer, hohler, thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen, die in dem fest-abgebildeten Muster enthalten sind, vor. Jedoch sollte diese Erklärung nur als ein Vorschlag für den Leser angesehen werden, und auf keinen Fall sollte die Erklärung der Anmelder als in irgendeiner Weise die Breite und den Bereich der Erfindung einschränkend angesehen werden.
Während der Bildung des Wachsmusters oder des fest-abgebildeten Musters, das expandierte, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen umfaßt, gibt es aufgrund des Vorliegens der Mikrokügelchen, welche einen beträchtlichen Volumenanteil des Musters ausmachen und welche sowohl während des Abkühlens als auch des photoformenden Verfahrens ihr Volumen im wesentlichen nicht verändern, eine geringere Neigung zum Schrumpfen des Wachsmusters während des Abkühlens oder der fest-abgebildeten, photoformbaren Zusammensetzung während des Photoformens.
Es wird angenommen, daß während des Erwärmens des Musters in der Keramikhülle - da die thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen im wesentlichen isolierend wirken - ein größerer Temperaturunterschied zwischen der Außenoberfläche des Musters und dem Inneren des Musters vorliegt, als es bei Mustern der Fall wäre, die keine derartigen Isolatoren umfassen. D.h. die Temperatur an der Mikrokügelchen umfassenden Musteroberfläche kann auf eine relativ hohe Temperatur ansteigen, bevor ein signifikanter Anstieg der Temperatur des Inneren des Musters erfolgt. Weiterhin wird angenommen, daß die Temperatur an der Außenoberfläche des Musters über die Temperatur des Kollabierens der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen ansteigt, bevor ein signifikanter Temperaturanstieg und daher die Expansion des Inneren des Musters eintritt. Es sind das Kollabieren der Mikrokügelchen und die Permeatiön des Gases aus der Musteroberfläche und aus der Keramikhülle, die das Volumen des Musters reduzieren und dadurch einen Druckaufbau in der Hülle während des nachfolgenden Erwärmens und der Expansion des Inneren des Musters verhindern.
Dann ist im allgemeinen ein thermisch kollabierbares Mikrokügelchen ein Teilchen, welches einen beträchtlichen Grad an Maßhaltigkeit und Elastizität behält, angefangen von der Zeitspanne der Herstellung, über die Zeitspannen des Versendens, der Lagerung, des Vermischens mit anderen Komponenten einer Zusammensetzung, der Bildung (z.B. Formen zu einer Musterform oder Photoformen zu einer Musterform) und der Verarbeitung (z.B. Befestigen an einem Anguß und Auschnitt und Umhüllen in einer Keramikhülle). Trotzdem kollabiert das Mikrokügelchen beim Erwärmen auf eine Temperatur, die wesentlich niedriger ist als die Zersetzungstemperatur der umgebenden Zusammensetzung und vorzugsweise eine solche Temperatur ist, die hinreichend niedrig ist, damit eine wesentliche Wärmeausdehnung des Musters nicht erfolgt. Und wenn das Mikrokügelchen ausgebrannt ist, läßt es vorzugsweise wenig oder keine Asche zurück.
Die thermoplastischen Mikrokügelchen kollabieren, und das anschließende Entweichen des Gases, das ursprünglich in den expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen enthalren war, kann durch ein gleichzeitiges Schmelzen der Außenoberflächen des Musters begünstigt werden, da ein Erweichen der Mustermatrix - sei es ein Wachsmuster oder ein fest-abgebildetes, photogeformtes Muster - das Kollabieren der Mikrokügelchen erlauben würde und die Permeation des Gases durch das geschmolzene Mustermaterial und durch die Keramikhülle verstärken würde. Das Vorliegen eines Weichmachers in einer festabgebildeten Zusammensetzung, z.B. Plasthall 4141 in der obigen Formulierung, kann das Kollabie ren der Mikrokügelchen und die Gas-Permeation begünstigen, obwohl ein Weichmacher nicht notwendig zu sein braucht. Es kann auch vorteilhaft sein, daß eine thermoplastische Komponente in die fest-abgebildete Muster-Zusammensetzung einbezogen wird, um das Kollabieren des Mikrokügelchens zu begünstigen, obwohl eine solche Komponente nicht notwendig ist.
Ein anderer Vorteil, den man durch die Verwendung von expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen als Teil der Muster-Zusammensetzung erwarten würde, ist eine Zunahme der Schlagzähigkeit in dem Muster. Dies würde das Brechen des Musters während der Handhabungs- und Beschichtungs-Arbeitsweisen reduzieren.
Die Oberflächenbehandlung der Mikrokügelchen mit Tensiden kann die Dispersion während längerer Zeitspannen stabilisieren. Eine Mischung, in der die thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen beim Stehenlassen nicht zur Oberfläche emporsteigen, könnte durch eine wesentliche Zunahme der Viskosität der Zusammensetzung hergestellt werden. Aufgrund der Erleichterung des Beschichtens während des Fest-Abbildens wird es jedoch bevorzugt, daß die Zusammensetzung während des Beschichtens scherentzäht vorliegt, und die Viskosität erhöht wird, wenn dieselbe noch nicht aufgetragen wird. Ein derartiges pseudoplastisches oder - korrekter - plastisches Fließverhalten der photoformbaren Zusammensetzung, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen umfaßt, wurde z.B. durch Einbau von etwa 14-25 Gew.-% Polyethylen-Perlen (Z.B. Microfine MF-6X oder Eftofine FT-600 EX von Trans Penn Wax Corporation of Titusville, PA) in die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthaltende, photoformbare Zusammensetzung erreicht. Solche photoformbaren Zusammensetzungen waren 3 Monate stabil. Andere Additive zum Erhöhen der Eigenschaften der Scherentzähung der photoformbaren Zusammensetzungen können verwendet werden, jedoch sollte die zurückbleibende Asche aller Additiv-Materialien während der Ausbrenn- und Brennstufen der Gußform-Herstellung berücksichtigt werden. Z.B. würde eine alternative Zusammensetzung unter Verwendung von PTFE-Pulvern wie Fluo 300 (Micro Powders Inc., Yonkers, New York) Zusammensetzungen mit einer gesichtscremeartigen Konsistenz ergeben. Obwohl die Ausbrenntemperatur geringfügig höher sein würde, wären diese Pulver immer noch als ein Additiv in einer photoformbaren Zusammensetzung für das Wachsausschmelzverfahren brauchbar.
Die Zugabe von 14-25 % Polyethylen-Perlen zu den photoformbaren Zusammensetzungen für das Wachsausschmelzverfahren ergab eine verbesserte Stabilität, jedoch waren derartige Zusammensetzungen unter den Bedingungen einer niedrigen Schergeschwindigkeit "pastenartig" und ließen sich mit einer konventionellen fest-abbildenden Beschichtungsapparatur nicht leicht auftragen. Auch ist es von Belang, daß die Verwendung großer Füllstoffmengen eine nachteilige Wirkung auf die Photoempfindlichkeit der Zusammensetzung, die Abbildungsauflösung oder einen Teil der mechanischen Eigenschaften hat, wie z.B. der Zwischenschichthaftung. Auf der anderen Seite gibt es organische Additive, die in relativ geringen Mengen in die lichtempfindlichen Muster-Zusammensetzungen für das Wachsausschmelzverfahren eingeschlossen werden können. Diese Additive verbessern die Stabilität der Zusammensetzungen, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthalten, indem sie denselben scherentzähende Fließverhaltens-Eigenschaften verleihen. Drei Beispiele derartiger Materialien sind Thixcin R, Thixatrol ST und Thixatrol SR (RHEOX, Inc., Hightstown, New Jersey). Thixcin R (Trihydroxystearin) und Thixatrol ST sind pulverförmige, organische Derivate von Castoröl. Thixatrol SR ist eine geschützte Mischung von 30 % Feststoffen in Cyclohexanol/Erdöl-Einsatzmaterial. Diese Materialien werden als Thixotrope verkauft, jedoch ergaben Viskositätstests, die mit diesen Mitteln - zugefügt zu einer Muster-Zusammensetzung, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthält - durchgeführt wurden, entweder ein pseudoplastisches oder plastisches Fließverhalten ohne eine thixotrope Schlaufe. Im allgemeinen werden diese Mittel zu Zusammensetzungen mit 0,2 bis 0,8 Gew.-% zugefügt. Jedoch kann für Zusammensetzungen mit höherer Thixotropiezahl eine so große Menge wie 2,0 Gew.-% des Mittels zugesetzt werden.
Es wurde die folgende Vorratslösung formuliert:
Die ersten vier Komponenten der obigen Vorratslösung wurden vereinigt und bei 120 ºF gerührt, bis sie gut vermischt und gelöst waren, dann wurden die verbleibenden Komponenten zugegeben und vermischt. 150 g-Anteile dieser Vorratslösung wurden in den Tests für die Beispiele 2-4 verwendet, zu denen die folgenden Mengen der verschiedenen Thixotrope und Mikrokügelchen gegeben wurden.

Beispiel 2

2 g Thixcin R wurden zu der Vorratslösung gegeben, dann 20 Minuten in einem Waring-Mischer mit hoher Geschwindigkeit bei 120-130 ºF vermischt. Die Viskosität (nachdem die Zusammensetzungen während einer ausreichenden Zeitspanne ruhen gelassen wurden, um thixotope Effekte zu entfernen) wurde unter Verwendung eines Brookfield Digital Viscometers, Modell DV-II mit einer Spindel Nr. 3 aus einem LV-Spindel-Set gemessen. (Bei den Geschwindigkeiten von 3 U/min und 30 U/min errechnet sich eine Scherrate von 0,63/s bzw. 6,3/s an der Stirnseite der Spindel.)
Bei 3 U/min betrug die Viskosität 5440 Centipoise, bei 30 U/min betrug die Viskosität 1420 Centipoise, was eine Thixotropiezahl von 3,8 ergibt.
Danach wurden 2,25 g Expancel 461 DE unter Rühren mit einem Rotor mit durchschnittlicher Geschwindigkeit zugegeben, und es wurden die folgenden Viskositätswerte gemessen:
Bei 3 U/min betrug die Viskosität 12 400 Centipoise, bei 30 U/min betrug die Viskosität 3410 Centipoise, was eine Thixotropiezahl von 3,6 ergibt.

Beispiel 3

2 g Thixatrol ST wurden einem anderen Teil der Vorratslösung zugegeben und bei 135 ºF 20 Minuten schnell vermischt.
Danach wurden 2,25 g Expancel 461 DE zugegeben und mit einem Rotor einer durchschnittlichen Geschwindigkeit gerührt. Unter Verwendung der gleichen Gerätschaften wie im Beispiel 2 oben wurden die folgenden Viskositätswerte gemessen:
Bei 3 U/min betrug die Viskosität 7210 Centipoise, bei 30 U/min betrug die Viskosität 2450 Centipoise, was eine Thixotropiezahl von 2,9 ergibt.

Beispiel 4

2,25 g Expancel 461 DE wurden in einen anderen Teil der Vorratslösung unter Verwendung eines Rotors mit durchschnittlicher Geschwindigkeit eingerührt. Unter Verwendung der gleichen Gertschaften wie im obigen Beispiel 2 wurden die folgenden Viskositätswerte gemessen:
Bei 3 U/min betrug die Viskosität 1000 Centipoise, bei 30 U/min betrug die Viskosität 715 Centipoise, was eine Thixotropiezahl von 1,4 ergibt.
Die Zugabe der Mikrokügelchen erteilt der photoformbaren Zusammensetzung eine pseudoplastische oder plastische Fließeigenschaft.
Danach wurden 4 g Thixatrol zu der Mischung gegeben und 30 Minuten bei 120 ºF mit einer schnellen Rotorgeschwindigkeit gerührt. Die gemessenen Viskositätswerte betrugen:
Bei 3 U/min betrug die Viskosität 3910 Centipoise, bei 30 U/min betrug die Viskosität 1970 Centipoise, was eine Thixotropiezahl von 2,0 ergibt.
Jede der obigen Lösungen in den Beispielen 2-4 wurde in separate braune Flaschen gegeben und periodisch bezüglich des Abtrennens untersucht. Die Lösungen wurden als OK bewertet, wenn sie eine gleichförmige Opazität zu haben schienen, und als NB (nicht bevorzugt), wenn sie eine klare Schicht am Boden der Lösung aufwiesen. In dem Fall, in dem kein Thixotropiermittel zugegeben wurde, war die getestete Zusammensetzung die des Beispiels 4 vor der Zugabe von Thixatrol SR.
Die Ergebnisse dieser Tests weisen darauf hin, daß in Lösungen, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthalten, eine Thixotropiezahl von wenigstens 2,0 bevorzugt ist und eine Thixotropiezahl von größer als 2,0 mehr bevorzugt ist. Natürlich variiert diese Schlußfolgerung auf signifikante Weise in bezug auf die Viskosität der Zusammensetzung dahingehend, daß im allgemeinen Lösungen mit höherer Viskosität (unter den Bedingungen einer niedrigen Schergeschwindigkeit) eine geringere Neigung haben, sich aufzutrennen. Aber sogar bei derartigen Zusammensetzungen mit einer höheren Viskosität ist eine Thixotropiezahl von größer als 2,0 mehr bevorzugt, da das Beschichten der Lösungen unter den Bedingungen einer relativ hohen Schergeschwindigkeit durchgeführt wird, die z.B. durch eine Rakel oder einen linearen Extrusionskopf erteilt werden könnten. Wenn der Ausdruck Thixotropiezahl verwendet wird, sollte klargestellt werden, daß die tatsächliche Bedeutung der Zahl eine Messung der Neigung der Zusammensetzung zum Entzähen in Abhängigkeit von der Schergeschwindigkeit ist. In den aufgeführten Fällen ist die Thixotropiezahl das Verhältnis der Viskosität bei der relativ hohen Schergeschwindigkeit, induziert durch ein Brookfield Digital Viscometer Modell DV2,das bei 30 U/min arbeitet, zu der Viskosität, die bei 3 U/min gemessen wird. In diesem Sinne kann keine Beurteilung erfolgen, ob die Zusammensetzungen mit thixotropem, pseudoplastischem oder plastischem (Bingham-Körper) Fließverhalten sind. Jedoch waren die gemessenen Zusammensetzungen im Gegensatz zu Zusammensetzungen mit Newton'schem, dilatantem oder rheopektischem Fließverhalten klar scherentzähend.
Es ist möglich, teilweise expandierte, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen im Fall fest-abgebildeter Muster-Zusammensetzungen in der Formulierung mit einzuschließen. Tatsächlich sind die teilweise expandierten, thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen von dem Verkäufer (Expancel) erhältlich. Diese Mikrokügelchen könnten z.B. nur zu 50 % ihres maximalen Volumens expandiert werden und mit dem Rest der photoformbaren Formulierung vermischt werden. Während der Belichtung könnte ein lokalisierter Temperaturanstieg, der durch Lichtabsorption und die Wärme des Photoformens gebildet wird, erzeugt werden, so daß die Mikrokügelchen zu einem größeren Volumen expandiert würden, jedoch keine so hohe Temperatur, daß der Wärmekollaps der Mikrokügelchen verursacht wird. Diese Expansion der Mikrokügelchen während des Photoformens kann auf wirksame Weise dem Schrumpfen entgegenwirken, welches normalerweise während des Photoformens auftritt, wodurch ein Muster mit verbesserter Genauigkeit erzeugt wird.
Der prozentuale Gehalt pro Volumen der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen, die entweder in einem Wachs oder einer photoformbaren Zusammensetzung enthalten sind, muß nicht gerade 25-30 % betragen, wie in den obigen Beispielen angegeben ist, obwohl dieser Bereich mehr bevorzugt ist; ein Bereich zwischen 5-40 % ist auch bevorzugt, und tatsächlich kann die Menge der thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen so hoch wie 90 % oder so gering wie 1 % sein. Die wichtigen Kriterien der volumenprozentigen Konzentration in der Muster-Formulierung werden durch die Methode der Bildung des Musters und der Handhabungsanforderungen an das Muster bestimmt. Wenn z.B. die Dispersion thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen in einem Wachs durch Spritzgießen oder durch Vorrichtungen des Gießformens zu einen Muster geformt wird, sollte die Konzentration der Mikrokügelchen durch die Fähigkeit der Dispersion, in die Gußform zu fließen und genau die Gußformkonturen und die Gußform-Oberfläche darzustellen, bestimmt sein, und es sollte genügend Gießwachs in der Dispersion vorliegen, um die thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen zu binden und die Handhabung des fertigen Musters ohne Beschädigung während der nachfolgenden Stufen des Wachsausschmelzverfahrens zu erlauben. Gleichermaßen sollte für durch Fest-Abbilden geformte, thermisch kollabierbare Mikrokügelchen enthaltende Muster die Zusammensetzung derartig sein, daß sie in Schichten aufgetragen werden kann, die für das fest-abgebildende Verfahren notwendig sind. Und es sollte genügend photoformbare Zusammensetzung vorliegen, um die thermisch kollabierbaren Mikrokügelchen miteinander zu verbinden und eine Reinigung und Handhabung des fertigen Musters ohne Beschädigung während der nachfolgenden Stufen des Wachsausschmelzverfahrens zu erlauben. Die Verwendung einer derartig großen Menge wie 90 Vol.-% Polyethylen-Perlen ist auch möglich, und die gleichen wie oben aufgeführten Überlegungen sind anzuwenden.
Eine photoformbare Zusammensetzung für das Fest-Abbilden sollte wenigstens ein photoformbares Monomer oder Oligomer und wenigstens einen Photomitiator enthalten. Für die Zwecke der Erfindung haben die Worte Monomer und Oligomer im wesentlichen die gleiche Bedeutung, und sie können untereinander austauschbar angewendet werden.
Beispiele geigneter Monomerer, die allein oder in Kombination mit anderen Monomeren verwendet werden können, umfassen t-Butylacrylat und -methacrylat, 1,5-Pentandioldiacrylat und -dimethacrylat, N, N-Diethylaminoethylacrylat und -methacrylat, Ethylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, 1,4-Butandioldiacrylat und -dimethacrylat, Diethylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, Hexamethylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, 1,3-Propandioldiacrylat und -dimethacrylat, Decamethylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, 1,4-Cyclohexandioldiacrylat und -dimethacrylat, 2,2-Dimethylolpropandiacrylat und -dimethacrylat, Glycerindiacrylat und -dimethacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, Glycerintriacrylat und -trimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat und -trimethacrylat, Pentaerythrittriacrylat und -trimethacrylat, polyoxyethyliertes Trimethylolpropantriacrylat und -trimethacrylat und ähnliche Verbindungen wie sie im US Patent Nr. 3 380 831 offenbart sind, 2,2-Di(p-Hydroxyphenyl)-propandiacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und -tetramethacrylat, 2,2-Di-(p-Hydroxyphenyl)-propandimethacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Polyoxyethyl-2,2-di(p-hydroxyphenyl)propandimethacrylat, Di-(3-Methacryloxy-2-hydroxypropyl) ether von Bisphenol-A, Di-(2-Methacryloxyethyl) ether von Bisphenol-A, Di-(3-Acryloxy-2-hydroxypropyl) ether von Bisphenol-A, Di-(2- Acryloxyethyl) ether von Bisphenol-A, Di-(3-Methacryloxy- 2-hydroxypropyl) ether von 1,4-Butandiol, Triethylenglycoldimethacrylat, Polyoxypropyltrimethylolpropantriacrylat, Butylenglycoldiacrylat und -dimethacrylat, 1,2,4-Butantrioltriacrylat und -trimethacrylat, 2,2, 4-Trimethyl-1,3-pentandioldiacrylat und -dimethacrylat, 1-Phenylethylen-1,2-dimethacrylat, Diallylfumarat&sub1; Styrol, 1,4-Benzoldioldimethacrylat, 1,4-Diisopropenylbenzol und 1,3, 5-Triisopropenylbenzol.
Ebenfalls brauchbar sind ethylenisch ungesättigte Verbindungen mit einer Molmasse von wenigstens 300, z.b. Alkylen- oder ein Polyalkylenglycoldiacrylat, das aus einem Alkylenglycol mit 2 bis 15 Kohlenstoffatomen oder einem Polyalkylenetherglycol mit 1 bis 10 Etherbindungen hergestellt wird, und solche, die in dem US Patent Nr. 2 927 022 offenbart sind, z.B. solche, die eine Mehrzahl von additionspolymerisierbaren ethylenischen Bindungen aufweisen, insbesondere wenn sie als terminale Bindungen vorliegen. Insbesonders bevorzugte Monomere sind ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, ethyliertes Pentaerythrittriacrylat, Dipentaerythritmonohydroxypentaacrylat, 1,10-Decandioldimethylacrylat, Di-(3-Acryloxy-2-hydroxylpropyl)ether von Bisphenol A-Oligomeren, Di-(3-Methacryloxy-2-hydroxylalkyl) ether von Bisphenol A-Oligomeren, Urethandiacrylate und - methacrylate und Oligomere derselben, Caprolactonacrylate und -methacrylate, propoxyliertes Neopentylglycoldiacrylat und -methacrylat und Mischungen derselben.
Beispiele von Photoinitiatoren, die in der vorliegenden Erfindung allein oder in Kombination brauchbar sind, werden im US Patent Nr. 2 760 863 beschrieben und umfassen vicinale Ketaldonylalkohole wie Benzom, Pivalom, Acyloinether, z.B. Benzoinmethyl- und -ethylether, Benzildimethylketal; α-Kohlenwasserstoff-substituierte aromatische Acyloine, einschließlich α-Methylbenzoin, α-Allylbenzoin, α-Phenylbenzoin, 1-Hydroxylcyclohexylphenolketon, Diethoxyphenolacetophenon, 2-Methyl- 1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanon-1. Photoreduzierbare Farbstoffe und Reduktionsmittel, die in den US Patenten Nr. 2 850 445, 2 875 047, 3 097 096, 3 074 974, 3 097 097 und 3 145 104 offenbart werden, sowie Farbstoffe der Phenazin-, Oxazin- und Chinon-Klassen, Michler's Keton, Benzophenon, Acryloxybenzophenon, 2,4,5-Triphenylimidazolyl- Dimere mit Wasserstoff-Donatoren, einschließlich Leuko-Farbstoffen und Mischungen derselben, wie in den US Patenen Nr. 3 427 161, 3 479 185 und 3 549 367 beschrieben ist, können als Initiatoren verwendet werden.
Mit Photomitiatoren brauchbar sind auch Sensibilisierungsmittel, die im US Patent Nr.4 162 162 beschrieben werden. Der Photoinitiator oder das Photomitiator-System liegt in 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der photoformbaren Zusammensetzung, vor. Andere geeignete Photomitiator- Systeme, die thermisch inaktiv sind, jedoch freie Radikale bei der Belichtung mit actinischem Licht bei oder unterhalb von 185 ºC erzeugen, umfassen die substituierten oder nichtsubstituierten mehrkernigen Chinone, welche Verbindungen mit zwei intracyclischen Kohlenstoffatomen in einem konjugierten carbocyclischen Ringsystem sind, z.B. 9,10-Anthrachinon, 2-Methylanthrachinon, 2-Etylanthrachinon, 2-tert-Butylanthrachinon, Octamethylanthrachinon, 1,4-Naphthochinon, 9,10-Phenanthrachinon, Benz (a) anthracen-7, 12-dion, 2,3-Naphthacen-5,12-dion, 2-Methyl-1,4-naphthochinon, 1,4-Dimethylanthrachinon, 2,3-Dimethylanthrachinon, 2-Phenylanthrachinon, 2,3-Diphenylanthrachinon, Retenchinon, 7,8,9,10-Tetrahydronaphthacen-5,12- dion und 1,2,3,4-Tetrahydrobenz(a)anthracen-7,12-dion; auch α-aminoaromatische Ketone, halogenierte Verbindungen wie trichlormethylsubstituierte Cyclohexadienone und Triazine oder chlorierte Acetophenon-Derivate, Thioxanthone in Gegenwart von tertiären Ammen und Titanocene.
Obwohl der bevorzugt Mechanismus des Photoformens eine radikalische Polymerisation ist, lassen sich auch andere Mechanismen des Photofornens im Bereich der Erfindung anwenden. Solche anderen Mechanismen umfassen - sind jedoch nicht darauf beschränkt - die kationische Polymerisation, die anionische Polymerisation, die Kondensationspolymerisation, die Additionspolymerisation und dergleichen.
Andere Komponenten können auch in den photoformbaren Zusammensetzungen vorliegen, z.B. Pigmente, Farbstoffe, Streckmittel, Wärmeinhibitoren, Zwischenschicht-Haftungspromotoren und allgemein Grenzflächen-Haftungspromotoren, wie Organosilan-Kupplungsreagenzien, Dispergiermittel, Tenside, Weichmacher, Beschichtungshilfsmittel, wie Polyethylenoxide usw., so lange die photoformbaren Zusammensetzungen ihre wesentlichen Eigenschaften beibehalten. Die Weichmacher können flüsssiger oder fester sowie polymerer Natur sein. Beispiele von Weichmachern sind Diethylphthalat, Dibutylphthalat, Butylbenzylphthalat, Dibenzylphthalat, Alkylphosphate, Polyalkylenglycole, Glycerin, Poly(ethylenoxide), hydroxyethyliertes Alkylphenol, Tricresylphosphat, Triethylenglycoldiacetat, Triethylenglycolcaprat - caprylat, Dioctylphthalat und Polyester-Weichmacher.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen, bestimmten Ausführungsformen beschränkt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren, umfassend die Stufen:

a) Vermischen thermisch kollabierbarer Mikrokügelchen, die Isobutangas umfassen, das von einer Hülle eines Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Copolymers umgegeben ist, in einem Wachs, um eine Mikrokügelchen-Dispersion in einem Wachs zu bilden;

(b) Formen der Dispersion zu einem Muster;

c) Befestigen des Musters an einem Wachsanguß und einem Wachsanschnitt, um eine Mustergießtraube zu bilden;

d) Eintauchen der Mustergießtraube in keramische Aufschlämmungen, um eine Stuckhülle aus keramischen Schichten zu bilden;

e) Erwärmen der Stuckhülle und der Mustergießtraube auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, damit wenigstens der größte Teil der Mikrokügelchen kollabiert, die Mustergießtraube schmilzt und der größte Teil der Mikrokügelchen-Dispersion von der Stuckhülle abfließen kann, und

f) Brennen der Stuckhülle, um jegliche zurückbleibende Mikrokügelchen-Dispersion abzubrennen, und um die Stuckhülle unter Bildung der Gußform für das Wachsausschmelzverfahren zu sintern.

2. Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren, umfassend die Stufen:

a) Anordnen einer photoformbaren Zusammensetzung, die thermisch kollabierbare Mikrokügelchen umfaßt, in einem Trog;

b) Bildung eines Musters durch fest-abbildende Vorrichtungen;

c) Befestigen des Musters an einem Anguß und einem Anschnitt - gegebenenfalls aus einem Wachs geformt -, um eine Mustergießtraube zu bilden;

e) Erwärmen der Stuckhülle und der Mustergießtraube auf eine Temperatur, die ausreichend hoch ist, damit wenigstens der größte Teil der Mikrokügelchen kollabiert, der Anschnitt und der Anguß schmelzen, und die photoformbare Zusammensetzung von der Stuckhülle im wesentlichen abfließen kann, und

f) Brennen der Stuckhülle, um das Muster abzubrennen, und um die Stuckhülle unter Bildung der Gußform für das Wachsausschmelzverfahren zu sintern.

3. Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren gemäß Anspruch 2,worin die Mikrokügelchen thermoplastische Mikrokugelhüllen sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Gußform für das Wachsausschmelzverfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, worin die Mikrokügelchen Isobutangas umfassen, das von einer Hülle eines Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Copolymers umgeben ist.

5. Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens, umfassend:

a) thermisch kollabierbare Mikrokügelchen von Isobutangas, das von einer Hülle eines Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Copolymers umgeben ist, und

b) Wachs für das Muster des Wachsausschmelzverfahrens.

6. Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens, umfassend:

a) ein Monomer

b) einen Photoinitiator, und

c) thermisch kollabierbare Mikrokügelchen.

7. Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens gemäß Anspruch 6, worin die Mikrokügelchen Isobutangas umfassen, das von einer Hülle eines Vinylidenchlorid- und Acrylnitril-Copolymers umgeben ist.

8. Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens gemäß Anspruch 6 oder 7, die weiterhin Polyethylen-Perlen umfaßt.

9. Zusammensetzung für ein Muster des Wachsausschmelzverfahrens gemäß Anspruch 6 oder 7, die weiterhin ein organisches, thixotropes Gel umfaßt.