DE2701363B1

DE2701363B1 - Formen auf Basis Calcium-Silikat-Hydrat zur Herstellung von Formteilen aus verschaeumbaren Kunststoffen

Info

Publication number: DE2701363B1
Application number: DE2701363A
Authority: DE
Inventors: Georg-Michael Dipl-Ing Daerr; Helmut Dr Heide
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1977-01-14
Publication date: 1978-05-24
Also published as: LU78857A1; DE2701363C2; SE7800281L; NL7800424A; GB1585728A; JPS5388869A; FR2377268B3; BE862881A; FR2377268A1

Description

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Die Erfindung betrifft die Herstellung von Formen zur Fertigung von Formteilen aus verschäumbaren Kunststoffen, insbesondere aus Polystyrol.

Solche Formteile werden insbesondere als Verpakkungsmittel für stoß- und temperaturempfindliche Behälter, Geräte o. dgl. und als verlorene Modelle für das Vollform-Gießverfahren verwendet.

Bei dem Vollform-Gießverfahren werden verlorene Modelle aus Polystyrol-Schaumstoff in der Gießform belassen und beim Eintreten der Metallschmelze « rückstandsfrei vergast. Mit diesem Verfahren ist nicht nur eine erhebliche Rationalisierung des Gießprozesses verbunden, sondern die bei den konventionellen Gießverfahren auftretenden Arbeitsplatzbelastungen durch Staub, Lärm, silikogene, cancerogene Emissionen „40 können auf ein Minimum reduziert werden. Das Vollform-Gießverfahren hat gegenüber dem bisherigen Gießverfahren ferner den Vorteil, daß die kosten- und zeitintensive Herstellung von geteilten Hohiformen und die damit verbundenen Probleme entfallen. Ferner vermindert die hohe Präzision der Gußteile bei dem Vollform-Gießverfahren den Arbeitsaufwand für die Oberflächenbehandlung, z. B. Entgratung und Putzen, auf ein Minimum.

Bei dem Vollform-Gießverfahren muß für jeden Abguß ein verlorenes Modell verwendet werden. Bei Einzelgußstücken erfolgt die Herstellung des verlorenen Modells durch spanabhebende Bearbeitung aus vollen Schaumstoffblöcken oder -platten. Bei großen Gußstück-Serien rentiert sich die Herstellung einer eigenen Form aus Aluminium zum Schäumen der verlorenen Polystyrol-Modelle. Diese Aluminiumformen sind über die gesamte Oberfläche mit Düsen versehen, durch die der zum Schäumen benötigte Wasserdampf ein- und abgeleitet werden kann. Die Herstellung dieser Aluminiumformen zum Schäumen des Polystyrols ist bei mittleren Gußstück-Serien nicht wirtschaftlich. Im Bereich mittlerer Stückzahlen ist die manuelle Anfertigung einzelner verlorener Modelle aus Kunststoffblöcken oder -platten ebenfalls nicht renta- <ö beL

Zur Herstellung von Verpackungsmitteln aus verschäumbaren Kunststoffen werden ebenfalls Aluminiumformen verwendet. Die bei dem Vollform-Gießverfahren genannten Nachteile treten jedoch auch hierbei auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, die Auffindung eines Werkstoffes, der sich zur Herstellung von Formen für die Fertigung von Formteilen aus verschäumbaren bzw. verschäumten Kunststoffen eignet, wobei die Herstellung der Formteile unter Einsatz dieser Formen auch bei mittleren Stückzahlen wirtschaftlich bleibt. Ferner sollten die Formen aus diesem Material einfach und vorteilhaft herstellbar sein.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß eine gießfähige Masse auf Basis Calcium-Silikat-Hydrat für die Herstellung von Formen zur Fertigung von Formteilen aus verschäumbaren Kunststoffen, insbesondere aus Polystyrol verwendet wird. Die gießfähige Masse kann vorzugsweise zusätzliche Stellmittel und/ oder Zusatzstoffe zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit derselben enthalten. Als Stellmittel werden insbesondere Porenbildner und/oder Abbinderegler eingesetzt.

Der Werkstoff aus Calcium-Silikat-Hydrat muß bestimmte Anforderungen erfüllen. Sie betreffen hohe Maßhaltigkeit beim Abformen und im Gebrauch, Temperatur- und Wasserdampfbeständigkeit, für die Dampfdurchlässigkeit geeignete Porosität, hohe mechanische Festigkeit bei einseitiger Druckbelastung, geringe Oberflächenrauhheit und geringe Benetzbarkeit durch Polystyrol. Die Eigenschaften des Calcium-Silikat-Hydrat-Werkstoffes können durch Variieren der Mengenverhältnisse, Korngröße und Reaktivität der Ausgangsstoffe und durch geeignete Auswahl von Zusatz- bzw. Stellmitteln sowie durch gezielte Nachbehandlung der Formkörper derart eingestellt werden, daß die obengenannten Anforderungen erfüllt sind. So können bei entsprechender Zusammensetzung der Materialien und gezielter Nachbehandlung eine hohe Maßhaltigkeit und Druckfestigkeit bis über 400 kp/cm² erzielt werden. Ferner kann die Oberflächengüte bei einer maximalen Rauhtiefe von < 15 μπι auch bei einer hohen Wechselbeanspruchung, feucht-trocken, nahezu unverändert bleiben und die Kapillarstruktur gezielt eingestellt werden.

Als CaO-Träger im Calcium-Silikat-Gemisch können Branntkalk, Kalkhydrat, angeteigter Kalk, Calciumkarbidschlamm und hydraulischer Kalk oder dergleichen, einzeln oder in Mischung verwendet werden. Als SiO2-Träger können Kieselgur, Kieselkreide, Quarzmehl, puzzolähnliche Stoffe, vorzugsweise unter 0,1 mm Korngröße, und Kornsand oder dergleichen ebenfalls einzeln oder zusammen zur Anwendung gelangen.

Als ein Zusatzstoff, der die Verarbeitung der gießtähigen Masse verbessert, kann vorzugsweise Gips verwendet werden. Der Gips wird als Stuckgips, Hartgips, gemahlener Gipsstein, abgebundener Gips oder dergleichen dem Kalk-Kieselsäuregemisch zugesetzt.

Als Abbindeverzögerungsmittel können unter anderem Zucker oder Melasse zugesetzt werden. Je nach der gewünschten Eigenschaft der gießfähigen Masse können beispielsweise die üblichen Abbinderegler, Porenbildner oder dergleichen eingesetzt werden.

Zur Herstellung der gießfähigen Masse werden die Feststoffe trocken homogenisiert und mit einer entsprechenden Wassermenge mit Stellmittelzusätzen, vorzugsweise bei Unterdruck, innig vermischt und in die Muttermodelle vergossen. Nach dem Verfestigen werden die Formen entformt, in einem Feuchtraum für

mehrere Stunden gelagert und anschließend gehärtet. Druck- und Härtungszeit variieren je nach Art der Mischung.

Die verwendeten Mengen an Kalk, Kieselsäure und Wasser können je nach der gewünschten Eigenschaft der herzustellenden gießfähigen Masse in breiten Grenzen variieren. Vorzugsweise beträgt jedoch das Verhältnis von Kalk : Kiselsäure : Wasser etwa 1 :2 :3. Die Menge an Zusatzmitteln und Stellmitteln beträgt vorzugsweise < 1 M.-°/o. Die Menge an Zusatzstoffen kann bis zu 10 M.-% betragen.

Das nachfolgende Beispiel erläutert die vorliegende Erfindung.

Beispiel

Eine Masse aus 30,5 M.-% CaO als Mischung von Branntkalk und Kalkhydrat, 62,0 M.-% SiO₂ als Mischung von Fcinstquarzmehl und Quarzsand und 7,5 M.-% Gips wird trocken homogenisiert und anschließend in einen Mischer gegeben, in dem sich Wasser (Wasserfeststoffaktor 2,67) und 0,05 M.-% Zucker als Verzögerungsmittel befinden. Die Massenteile können jedoch je nach der gewünschten Eigenschaft des Formwerkstoffes variiert werden.

Die Mischung wird bei Unterdruck 2 Minuten innig gemischt und anschließend in die Muttermodelle, die mit einem geeigneten Trennmittel bestrichen worden sind, vergossen. Nach dem Verfestigen werden die Formen entformt und ca. 24 Stunden in einem Feuchtraum (20⁰C, 95% r.F.) gelagert. Anschließend werden die Formen im Autoklav 8 Stunden bei 11 at und 18O⁰C gehärtet, je nach Art der Mischung können Druck und Härtungszeit variiert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer gießfähigen Masse auf Basis Calcium-Silikat-Hydrat für die Herstellung von Formen zur Fertigung von Formteilen aus ver- s schäumbaren Kunststoffen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gießfähige Masse zusätzlich Stellmittel und/oder Zusatzstoffe zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit enthält. iu

3. Verwendung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellmittel Porenbildner und/oder Abbinderegler verwendet werden.

4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen auf Basis Calcium- π Silikat-Hydrat zur Herstellung von verlorenen Modellen für das Vollform-Gießverfahren eingesetzt werden.

5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen auf Basis Calcium-Silikat-Hydrat zur Herstellung von Verpackungsmitteln eingesetzt werden.