DE20321856U1

DE20321856U1 - Durch Papiererzeugungstechnik hergestellte Elemente zur Herstellung von geformten Gegenständen

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Publication number: DE20321856U1
Application number: DE20321856U
Authority: DE
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: EP2263814B1; KR20060015357A; CN100363127C; US20040069429A1; WO2003076104A1; US7815774B2; EP1488871A1; EP1488871B1; CN1671492A; EP2263814A1; KR20030088443A; KR100607434B1; JP4002200B2; AU2003221341A1; KR100584637B1; EP1488871A4; JP2004195547A

Abstract

Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses, das eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch Papiererzeugungstechnik hergestelltes Element, das in der Herstellung von Druckgüssen verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgusses unter Verwendung des Elements.
STAND DER TECHNIK:
Die Herstellung von Druckgüssen bezieht im allgemeinen die Erzeugung einer Giessform mit einem Hohlraum (und nötigenfalls einem Kern) aus Gussand, die Bildung eines Einzugstrichters, eines Eingusses, eines Laufs und eines Anschnitts, um eine zu dem Hohlraum führende Passage zu erzeugen, durch die das geschmolzene Metall dem Hohlraum zugeführt wird (diese Elemente werden nachfolgend inklusive als Anschnittsystem bezeichnet), und zusätzlich die Bildung einer Entlüftung, einer Einspeisung und eines Abflusses ein, der nach draussen führt. Das Anschnittsystem, die Entlüftung, die Einspeisung und der Abfluss werden einstückig mit einer Giessform gebildet, oder das Anschnittsystem wird aus Elementen aus feuerfesten Materialien, wie z. B. Tonware und Ziegel, erzeugt.
Wenn eine Giessform, ein Anschnittsystem usw. einstückig aus Gussand geformt werden, ist es schwierig, das Anschnittsystem zu einer dreidimensionalen und komplizierten Konfiguration zu gestalten. Darüber hinaus muss der Sand daran gehindert werden, in das geschmolzene Metall einzutreten. Wenn andererseits Elemente aus feuerfesten Materialien verwendet werden, um das Anschnittsystem zu bilden, ist es notwendig, einen Temperaturabfall des geschmolzenen Metalls aufgrund von Wärmeverlust zu verhindern, und die Fertigung der Elemente ist mühevoll, wobei es das Verbinden der feuerfesten Elemente durch Klebebandwicklung einschliesst. Ausserdem zerbrechen die feuerfesten Materialien aufgrund des Wärmeschocks nach dem Giessen usw. und erzeugen eine grosse Menge an Industrieabfall, dessen Entsorgung arbeitsintensiv ist. Beim Ablängen des feuerfesten Materials muss ein Hochgeschwindigkeitsschneider, wie z. B. ein Diamantschneider, verwendet werden. Im allgemeinen sind feuerfeste Materialien schwer zu handhaben.
Die in JP-A-U-1-60742 (japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift) offenbarte Technik ist eines der bekannten Verfahren, das diese Probleme anspricht. Gemäss dieser Technik wird ein wärmeisolierendes Material, das durch Formen einer Aufschlämmung, umfassend eine organische oder anorganische Faser und ein organisches oder anorganisches Bindemittel, in einer Form erhalten wird, in einem Anschnittsystem usw. verwendet.
Da das wärmeisolierende Material aus einer Mischung aus einer organischen oder anorganischen Faser und einem organischen oder anorganischen Bindemittel geformt wird (1), wobei eine organische Faser und ein organisches Bindemittel kombiniert werden, zersetzt sich das wärmeisolierende Material bei der Einspeisung von geschmolzenem Metall und bewirkt, dass das Anschnittmaterial stark schrumpft, was zu einer Leckage von geschmolzenem Metall aus dem Anschnittsystem führen kann. (2) Wenn eine anorganische Faser und ein anorganisches Bindemittel kombiniert werden, ist es schwierig, das wärmeisolierende Material in einer dreidimensionalen Konfiguration (z. B. einer hohlen Form) oder in einem Design mit einer Verbindung zu formen, was zum Scheitern der Erzeugung eines Anschnittsystems usw. führt, das zu verschiedenen Hohlraumformen passt.
Es ist ausserdem bekannt, einen Kern zu verwenden, der aus mit anorganischem Pulver und/oder anorganischer Faser gemischter Zellulosefaser hergestellt wird (siehe z. B. JP-A-9-253792 ). Indem der Kern das anorganische Pulver oder die anorganische Faser enthält, kann er mit einer unterdrückten Schrumpfung beim Trocknen hergestellt werden. Unter Verwendung dieses Kerns kann die Erzeugung von Gas oder teerartigen Polymeren aus der Zellulosefaser während des Giessens unterdrückt werden. Als Folge werden Gussfehler reduziert, und die Gussverarbeitbarkeit wird verbessert.
Trotz dieser Vorteile enthält der Kern gemäss dieser Technik kein Bindemittel. Er ist daher nicht geeignet, ein Anschnittsystem und dergleichen zu fertigen, das einen hohlen Lauf im Einklang mit verschiedenen Hohlraumformen einschliesst.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein durch Papiererzeugungstechnik hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung von Druckgüssen bereitzustellen, das weniger anfällig für die mit der thermischen Zersetzung einhergehende thermische Schrumpfung ist, für die Fertigung eines Anschnittsystems usw. im Einklang mit verschiedenen Hohlraumformen geeignet ist und leicht zu handhaben ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung erreicht das obige Ziel durch Bereitstellung eines durch Papiererzeugungstechnik hergestellten Elements zur Verwendung in der Herstellung von Güssen (nachfolgend einfach als ”geformtes Element”, ”Element zum Giessen” oder noch einfacher als ”Element” bezeichnet), das eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgusses unter Verwendung des durch Papiererzeugungstechnik hergestellten Elements bereit, das eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel umfasst, worin das Element in Gussand angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines Elements zur Verwendung in der Herstellung von Druckgüssen bereit, das die Schritte des Formens eines geformten Gegenstands durch Papiererzeugung aus einer Aufschlämmung, die eine organische Faser und eine anorganische Faser enthält, und des Aufnehmens eines Bindemittels in den geformten Gegenstand umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN:
1 ist ein schematischer Halbschnitt, der eine erfindungsgemässe Ausführungsform zeigt, in der das Element zum Giessen als Einguss verwendet wird;
2 ist ein schematischer Halbschnitt einer Vorform (Vorläufer) des Elements gemäss der obigen Ausführungsform, wobei 2(a) den Zustand vor dem Schneiden und 2(b) den Zustand nach dem Schneiden zeigt;
3 ist eine Ansicht, die schematisch die angeordneten erfindungsgemässen Elemente zeigt.
4 ist ein schematischer Querschnitt, der die Verbindungen der erfindungsgemässen Elemente mit einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform zeigt.
BESTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORM:
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Das erfindungsgemässe Element umfasst eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel.
Die organische Faser bildet das Grundgerüst des Elements, bevor es zum Druckgiessen verwendet wird. Beim Giessen verbrennt ein Teil oder die gesamte organische Faser durch die Hitze des geschmolzenen Metalls und hinterlässt Fehlstellen in dem Element nach dem Giessen.
Die organische Faser schliesst eine Papierfaser und synthetische Spleiss- oder Regenerat-Fasern (z. B. Viskosefasern) ein. Diese Fasern werden entweder einzeln oder als Mischung aus zwei oder mehreren davon verwendet. Von diesen ist die Papierfaser aus den folgenden Gründen bevorzugt. Die Papierfaser ist leicht und stabil erhältlich und trägt daher zur Verringerung der Formkosten bei. Die Papierfaser ist leicht zu einer Vielzahl von Formen durch Papiererzeugungstechnik zu formen. Ein geformter Gegenstand aus Papierfaser besitzt nach der Entwässerung und dem Trocknen eine ausreichende Festigkeit.
Die Papierfaser schliesst nicht nur Holzzellstoff, sondern auch Nicht-Holzzellstoff, wie z. B. Baumwollzellstoff, Linterzellstoff, Bambus und Stroh, ein Frischzellstoff oder Altpapier (recycelt)-Zellstoff kann entweder allein oder in Kombination verwendet werden. Im Hinblick auf die Leichtigkeit und Stabilität der Bereitstellung, den Umweltschutz und die Verringerung der Herstellungskosten wird Altpapierzellstoff bevorzugt.
Es ist bevorzugt, dass die organische Faser eine durchschnittliche Länge von 0,8 bis 2,0 mm, insbesondere 0,9 bis 1,8 mm, aufweist. Wenn die durchschnittliche Länge der organischen Faser zu klein ist, kann der resultierende geformte Gegenstand an Rissen auf seiner Oberfläche leiden oder neigt dazu, verschlechterte mechanische Eigenschaften, wie z. B. Schlagfestigkeit, aufzuweisen. Eine zu lange durchschnittliche Faserlänge kann zu Dickeschwankungen und Verschlechterung der Oberflächenglätte führen.
Der Gehalt der organischen Faser beträgt vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 20 bis 60 Gew.-Teile. Die durchweg in der Beschreibung verwendete Einheit ”Gew.-Teil(e)” bezieht sich auf 100 Gew.-Teile der Gesamtmenge aus einer organischen Faser, einer anorganischen Faser und einem Bindemittel. Wenn der Gehalt an organischer Faser zu klein ist, weist die Aufschlämmung aufgrund des Mangels an organischer Faser, die zum Formen des Grundgerüsts eines geformten Gegenstands dient, eine verringerte Formbarkeit auf, und der geformte Gegenstand neigt dazu, eine unzureichende Festigkeit nach der Entwässerung und dem Trocknen aufzuweisen. Zuviel organische Faser erzeugt eine grosse Menge an Verbrennungsgas beim Giessen des geschmolzenen Metalls. Dies kann zur Folge haben, dass geschmolzenes Metall aus dem Einguss ausbricht oder dass der Abfluss (eine an der oberen Seite der Giessform angebrachte hohle Leitung, durch die das Metall nach dem Befüllen des Hohlraums aufsteigt) eine starke Flamme ausstösst. Die Verwendung einer erhöhten Menge einiger organischer Fasern führt zu erhöhten Herstellungskosten.
Die anorganische Faser bildet das Grundgerüst des Elements zum Giessen, bevor es zum Druckgiessen verwendet wird. Beim Giessen von geschmolzenem Metall verbrennt es selbst bei der Hitze des geschmolzenen Metalls nicht und behält seine Form bei. Insbesondere bei Verwendung eines organischen Bindemittels (wird später beschrieben) als Bindemittel, ist die anorganische Faser zur Unterdrückung der thermischen Schrumpfung der organischen Faser aufgrund der Hitze aus dem geschmolzenen Metall wirksam.
Die anorganische Faser schliesst künstliche Mineralfasern, wie Kohlenstoffaser und Steinwohle, Keramikfasern und natürliche Mineralfasern ein. Diese können entweder einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Die Kohlenstoffaser mit einer hohen Festigkeit bei hohen Temperaturen wird zur Regulierung der thermischen Schrumpfung bevorzugt. Steinwolle wird zur Verringerung der Herstellungskosten bevorzugt.
Die anorganische Faser weist vorzugsweise eine durchschnittliche Länge von 0,2 bis 10 mm, insbesondere 0,5 bis 8 mm, auf. Wenn die anorganische Faser eine zu kurze durchschnittliche Länge hat, weist die Aufschlämmung einen verringerten Mahlgrad auf, was zu einer unzureichenden Entwässerung bei der Herstellung des Elements führen kann. Ferner kann die Aufschlämmung eine schlechte Formbarkeit zur Erzeugung eines dickwandigen Gegenstands, insbesondere eines hohlen Gegenstands, wie z. B. eines flaschenförmigen, aufweisen. Wenn die anorganische Faser eine zu lange durchschnittliche Länge aufweist, neigt die Aufschlämmung dazu, einen geformten Gegenstand mit ungleichmässiger Wanddicke herzustellen und kann mit der Schwierigkeit verbunden sein, ein hohles geformtes Element herzustellen.
Der Gehalt an anorganischer Faser beträgt vorzugsweise 1 bis 80 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 4 bis 40 Gew.-Teile. Wenn der Gehalt an anorganischer Faser zu klein ist, weist das resultierende geformte Element, insbesondere eines, das unter Verwendung eines organischen Bindemittels erhalten wird, eine verringerte Festigkeit beim Giessen auf, und das geformte Element neigt dazu, unter Schrumpfung, Rissbildung, Delaminierung (Trennung der Wand in eine innere Schicht und eine äussere Schicht) und dergleichen aufgrund der Carbonisierung des Bindemittels zu leiden. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass ein Teil des geformten Elements oder der Gussand in das geschmolzene Metall eintreten, wodurch ein fehlerhafter Guss hergestellt wird. Eine Aufschlämmung mit einem zu hohen Gehalt an anorganischer Faser weist verringerte Formeigenschaften, insbesondere in den Schritten der Papiererzeugung und Entwässerung, auf. Die Verwendung einer erhöhten Menge an einigen anorganischen Fasern führt zu erhöhten Herstellungskosten.
Das Gewichtsverhältnis von anorganischer Faser zu organischer Faser (d. h. Gehalt an anorganischer Faser/Gehalt an organischer Faser) beträgt vorzugsweise 0,15 zu 50, besonders bevorzugt 0,25 zu 30, für den Fall, dass die anorganische Faser eine Kohlenstoffaser ist, und vorzugsweise 10 zu 90, besonders bevorzugt 20 zu 80, für den Fall, dass die anorganische Faser Steinwolle ist. Eine Aufschlämmung, die zuviel anorganische Faser enthält, weist verringerte Formeigenschaften bei der Papiererzeugung und Entwässerung auf, so dass ein geformter Gegenstand zerbrechen kann, wenn er aus der Papiererzeugungsform entfernt wird. Wenn der Anteil an anorganischer Faser zu klein ist, neigt das resultierende geformte Element wegen der thermischen Zersetzung der organischen Faser oder eines nachfolgend beschriebenen organischen Bindemittels zum Schrumpfen.
Das Bindemittel schliesst organische Bindemittel und anorganische Bindemittel ein, die nachfolgend beschrieben werden. Die organischen Bindemittel und die anorganischen Bindemittel können entweder einzeln oder als Mischung verwendet werden.
Das anorganische Bindemittel kann in die Aufschlämmung zur Herstellung eines geformten Gegenstands aufgenommen oder in den geformten Gegenstand infiltriert werden. Wenn es zu der Aufschlämmung hinzugefügt wird, bindet das Bindemittel die organische Faser und die anorganische Faser während des Trocknens eines geformten Gegentands zur Bereitstellung eines Elements mit hoher Festigkeit. Wenn es in den geformten Gegenstand infiltriert wird, härtet das Bindemittel beim Trocknen des imprägnierten Gegenstands und carbonisiert beim Giessen durch die Hitze des geschmolzenen Metalls, wodurch das geformte Element seine Festigkeit während des Giessens beibehält.
Die organischen Bindemittel schliessen Duroplaste, wie z. B. Phenolharze, Epoxidharze und Furanharze, ein. Von diesen sind im Hinblick auf die verringerte Erzeugung von brennbarem Gas, der inhibierenden Wirkung auf die Verbrennung und eines hohen Kohlenstoffrestgehalts nach der thermischen Zersetzung (Carbonisierung) Phenolharze bevorzugt. Die zu verwendenden Phenolharze schliessen Novolak-Phenolharze, die einen Härter, der später beschrieben wird, benötigen und solche, die keinen Härter benötigen, wie z. B. resolartige Vertreter, ein. Die organischen Bindemittel können entweder einzeln oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Die anorganischen Bindemittel schliessen solche, die geeignet sind, die organische Faser und die anorganische Faser zu binden, wenn ein geformter Gegenstand getrocknet wird (Formgiessen), solche, die beim Giessen zur Unterdrückung der Erzeugung von Verbrennungsgas oder flammen erhalten bleiben, solche, die durch die Hitze beim Giessen schmelzen, um die Fähigkeit als Bindemittel zu manifestieren, und solche, die zum Inhibieren der Carburisierung beim Giessen wirksam sind, ein.
Die anorganischen Bindemittel schliessen Verbindungen ein, die hauptsächlich SiO₂ umfassen, wie z. B. kolloidales Silica, Obsidian, Perlit, Ethylsilicat und Wasserglas. Unter diesen wird kolloidales Silica im Hinblick auf seine unabhängige Verwendbarkeit und Leichtigkeit der Auftragung bevorzugt, und Obsidian wird im Hinblick auf seine Fähigkeit zu der Aufschlämmung hinzugefügt zu werden und die Verhinderung der Carburisierung bevorzugt. Die anorganischen Bindemittel können entweder einzeln oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Der Gehalt des Bindemittels beträgt vorzugsweise 10 bis 85 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.-Teile, auf Feststoffbasis. Ein zu geringer Bindemittelgehalt kann zu Nadellöchern des Elements oder zur Verringerung der Druckfestigkeit des Elements führen. Wenn das organische Bindemittel verwendet wird, besteht aufgrund der unzureichenden Festigkeit des Elements die Tendenz zu Fällen, in denen der Gussand während des Giessens in ein Gussprodukt eintritt. Wenn der Bindemittelgehalt zu gross ist, neigt der geformte Gegenstand dazu, beim Trocknen an der Form zu kleben, und es kommt zu Schwierigkeiten beim Ablösen aus der Form.
Wenn ein von Obsidian verschiedenes Bindemittel verwendet wird, beträgt der bevorzugte Gehalt des Bindemittels 10 bis 70 Gew.-Teile, insbesondere 20 bis 50 Gew.-Teile. Wenn Obsidian als Bindemittel verwendet wird, wird es vorzugsweise in einer Menge von mindestens 20 Gew.-Teilen im gesamten Bindemittel verwendet. Das Bindemittel kann allein aus Obsidian bestehen.
Wenn ein Novolak-Phenolharz bei der Herstellung des Elements zum Giessen verwendet wird, ist ein Härter erforderlich. Da ein Härter in Wasser löslich ist, wird er bevorzugt auf der Oberfläche eines entwässerten geformten Gegenstands aufgetragen. Hexamethylentetramin ist ein bevorzugter Härter.
Zwei oder mehrere Arten von Bindemitteln, die sich im Schmelzpunkt oder der thermischen Zersetzungstemperatur unterscheiden, können in Kombination verwendet werden. Damit das Element seine Form bei Umgebungstemperatur vor dem Giessen, bis es einer hohen Giesstemperatur ausgesetzt wird, beibehält, und um die Carburisierung während des Giessens zu verhindern, ist es bevorzugt, ein niedrigschmelzendes Bindemittel und ein hochschmelzendes Bindemittel in Kombination zu verwenden. In diesem Fall schliesst das niedrigschmelzende Bindemittel Ton, Wasserglas und Obsidian ein, und das hochschmelzende Bindemittel schliesst kolloidales Silica, Wollastonit, Mullit und Al₂O₃ ein. Eine Kombination aus Obsidian und einem Phenolharz ist ein Beispiel für eine Kombination aus Bindemitteln, die sich im Schmelzpunkt oder der thermischen Zersetzungstemperatur unterscheiden. Obsidian weist einen Schmelzpunkt von 1.200 bis 1.300°C auf und Phenolharze weisen eine thermische Zersetzungstemperatur von etwa 500°C auf. Als Ergebnis der Messung des Gewichtsverlusts beim Erhitzen in Stickstoffgas (TG-DTA) zersetzen sich 40 Gew.% eines Phenolharzes und etwa 50% des zersetzbaren Bestandteils zersetzen sich bei etwa 500°C.
Das erfindungsgemässe Element zum Giessen kann ein Papierfestigungsmittel zusätzlich zu der organischen Faser, der anorganischen Faser und dem Bindemittel enthalten. Wenn eine Vorform des geformten Gegenstands mit einem Bindemittel, wie hierin beschrieben, imprägniert wird, dient das Papierfestigungsmittel dazu, die Vorform am Quellen zu hindern.
Eine bevorzugte Menge des zu verwendenden Papierfestigungsmittels beträgt 1 bis 20%, vorzugsweise 2 bis 10%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern. Wenn es in einer zu geringen Menge hinzugefügt wird, führt das Papierfestigungsmittel zu einer unbeträchtlichen Wirkung auf die Verhinderung der Quellung oder neigt dazu, nicht auf den Fasern fixiert zu werden. Bei zuviel hinzugefügtem Papierfestigungsmittel resultiert keine weitere Wirkung, und der geformte Gegenstand neigt dazu, an der Form zu kleben.
Das Papierfestigungsmittel schliesst Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose (CMC) und ein Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harz ein.
Das erfindungsgemässe Element zum Giessen kann ferner solche Komponenten, wie ein Koagulierungsmittel und ein Färbemittel, enthalten.
Die Dicke des geformten Elements zum Giessen bedarf je nach Verwendungszweck einer Variation. Mindestens ein Teil des Elements, das in Kontakt mit dem geschmolzenen Metall kommt, weist vorzugsweise eine Dicke von 0,2 bis 5 mm, vorzugsweise 0,4 bis 3 mm, auf. Ein zu dünnes Element weist eine unzureichende Festigkeit auf und neigt dazu, dem Druck des Gussandes nachzugeben und hat Schwierigkeiten, seine erforderliche Form und Funktionen beizubehalten. Ein zu dickes Element weist eine verringerte Luftdurchlässigkeit auf, bringt eine Zunahme der Materialkosten mit sich, erfordert eine längere Formzeit und resultiert schliesslich in einer Erhöhung der Herstellungskosten.
Das geformte Element zum Giessen weist vorzugsweise eine Druckfestigkeit von 10 N oder höher, insbesondere 30 N oder höher, vor der Verwendung zum Giessen auf. Mit einer zu geringen Druckfestigkeit tendiert das Element dazu, unter dem Druck des Gussandes zu deformieren und verschlechtert sich in seiner Funktion.
Wenn das Element zum Giessen durch Papiererzeugung unter Verwendung einer wasserhaltigen Aufschlämmung hergestellt wird, ist es bevorzugt, dass das Element vor der Verwendung (vor der Verwendung beim Giessen) einen Wassergehalt von nicht mehr als 10 Gew.%, vorzugsweise 8 Gew.% oder weniger, aufweist. Je geringer der Wassergehalt, desto geringer ist die Menge des durch die thermische Zersetzung (Carbonisierung) des organischen Bindemittels beim Giessen erzeugten Gases.
Die spezifische Dichte des geformten Elements zum Giessen vor der Verwendung ist vorzugsweise 1,0 oder niedriger, besonders bevorzugt 0,8 oder niedriger. Je kleiner die spezifische Dichte ist, desto leichter ist das Element, was die Handhabung und Verarbeitung des geformten Elements erleichtert.
Das Verfahren zur Herstellung des Elements zum Giessen wird dann unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, in dem ein hohles geformtes Element zum Giessen hergestellt wird.
Eine Aufschlämmung, die die organische Faser, die anorganische Faser und das Bindemittel in dem oben angegebenen Verhältnis umfasst, wird hergestellt. Die Aufschlämmung wird durch Dispergieren der Fasern und des Bindemittels in einem vorgeschriebenen Dispersionsmedium hergestellt. Das Bindemittel kann in den geformten Gegenstand infiltriert werden, anstatt zu der Aufschlämmung hinzugefügt zu werden.
Das Dispersionsmedium schliesst Wasser, Weisswasser und Lösungsmittel, wie Ethanol und Methanol, ein. Wasser wird besonders bevorzugt im Hinblick auf die Stabilität bei der Papiererzeugung und Entwässerung, Stabilität und Qualität der geformten Gegenstände, Kosten und Leichtigkeit der Handhabung.
Die Aufschlämmung enthält vorzugsweise die Fasern in einem Gesamtgewicht von 0,1 bis 3 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 2 Gew.%, bezogen auf das Dispersionsmedium. Eine Aufschlämmung, die zuviel Faser enthält, kann zu einer Ungleichmässigkeit der Dicke des geformten Gegenstands und schlechten Oberflächenzuständen an der Innenseite eines hohlen geformten Gegenstands führen. Eine Aufschlämmung, die zu wenig Faser enthält, kann zur Bildung eines dünnwandigen Teils in dem resultierenden geformten Gegenstand führen.
Sofern gewünscht, kann die Aufschlämmung Additive, einschliesslich des oben beschriebenen Papierfestigungsmittels und Koagulationsmittels und ein Antiseptikum, enthalten.
Eine Vorform, d. h. ein Vorläufer des geformten Elements zum Giessen, wird unter Verwendung der Aufschlämmung gebildet.
Der Papiererzeugungsschritt zur Herstellung einer Vorform wird unter Verwendung einer Papiererzeugungs-/Entwässerungsform durchgeführt, die aus einem Paar von Spalten zusammengesetzt ist, die sich miteinander verbinden, um einen Hohlraum im Einklang mit der Kontur der Vorform zu bilden. Eine vorbestimmte Menge der Aufschlämmung wird unter Druck (injiziert) in den Hohlraum durch eine Öffnung am oberen Ende der Form gegossen, wodurch ein vorbestimmter Druck auf die Wand des Hohlraums angelegt wird. Jede der Spalten weist eine Vielzahl von miteinander verbundenen Löchern auf, die den Hohlraum und das Äussere verbinden. Die Innenwand jedes Spalts ist mit einem Sieb mit einer vorbestimmten Maschenweite bedeckt. Die Aufschlämmung wird z. B. mittels einer Druckpumpe injiziert. Der Injektionsdruck der Aufschlämmung beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 MPa, besonders bevorzugt 0,01 bis 3 MPa.
Da ein vorgeschriebener Druck auf der Hohlraumwand angelegt ist, wie oben beschrieben, fliesst das Dispersionsmedium der Aufschlämmung aus der Form durch die miteinander verbundenen Löcher ab. Derweil sammelt sich der Feststoffgehalt der Aufschlämmung auf dem Sieb an, das die Hohlraumwand bedeckt, um eine Faserschicht mit gleichförmiger Dicke auszubilden. Da die resultierende Faserschicht die organische Faser und die anorganische Faser in einem kompliziert verwickelten Zustand umfasst, wobei das Bindemittel zwischen den einzelnen Fasern vorliegt, weist sie selbst nach dem Trocknen eine hohe Formbeständigkeit auf, kann jedoch in einer komplizierten Form vorliegen. Mit einem auf den Hohlraum angelegten, vorgeschriebenen Druck wird die Aufschlämmung innerhalb des Hohlraums zirkuliert und dadurch gerührt. Als Folge ist die Aufschlämmung in dem Hohlraum hinsichtlich der Konzentration einheitlich, so dass eine Faserschicht auf dem Sieb gleichförmig abgeschieden wird.
Wenn eine Faserschicht mit einer vorbestimmten Dicke abgeschieden ist, wird die Injektion der Aufschlämmung gestoppt. Unter Druck wird Luft in die Form eingeführt, um die Faserschicht unter Druck zu entwässern. Nachdem die Luftzufuhr gestoppt wird, wird der Hohlraum durch die miteinander verbundenen Löcher gesaugt, und ein elastisch ausdehnbares, hohles Pressbauteil (elastisches Pressbauteil) wird in den Hohlraum eingeführt. Das Pressbauteil ist aus Urethan, Fluorkautschuk, Siliconkautschuk, einem Elastomer usw., die hinsichtlich der Zugfestigkeit, Stosselastizität, Ausdehnbarkeit und dem Zusammenziehungsvermögen ausgezeichnet sind.
Ein Druckfluid wird in das in den Hohlraum eingeführte Pressbauteil eingespeist, wodurch sich das Pressbauteil ausdehnt. Die Faserschicht wird auf die Innenwand des Hohlraums durch das ausgedehnte Pressbauteil gepresst. Während die Faserschicht so gegen die Innenwand des Hohlraums gepresst wird, wird die innere Form des Hohlraums auf die Aussenseite der Faserschicht übertragen, und die Faserschicht wird gleichzeitig entwässert.
Das Druckfluid, das zum Auftragen des Pressbauteils verwendet wird, schliesst Druckluft (erhitzte Luft), Öl (erhitztes Öl) und andere verschiedenartige Flüssigkeiten ein. Der Zufuhrdruck des Fluids beträgt vorzugsweise 0,01 bis 5 MPa, wobei die Effizienz der Herstellung des geformten Gegenstandes berücksichtigt wird. Um eine höhere Herstellungseffizienz zu sichern, sind 0,1 bis 3 MPa besonders bevorzugt. Unter Drücken, die niedriger als 0,01 MPa sind, verringert sich die Trocknungseffizienz der Faserschicht, und die Formübertragungseigenschaften und Oberflächeneigenschaften der resultierenden Vorform neigen dazu, unzureichend zu sein. Drücke, die grösser als 5 MPa sind, erzielen keine weiteren Wirkungen und machen lediglich eine Ausrüstung von grösserem Ausmass erforderlich.
Da die Faserschicht von ihrer Innenseite aus an den Innenwand des Hohlraums gedrückt wird, kann die innere Form des Hohlraums auf die äussere Oberfläche der Faserschicht mit hoher Präzision, unabhängig davon wie kompliziert die Form sein mag, übertragen werden. Selbst wenn ein zu formendes Element eine komplizierte Form aufweist, wird es ferner ohne Einbeziehung eines Schritts des Verbindens von getrennt hergestellten Teilen hergestellt. Daher weist das letztlich hergestellte Element weder Verbindungsnähte noch dickwandige Teile auf.
Nachdem die innere Form des Hohlraums ausreichend auf die Aussenseite der Faserschicht übertragen wurde und die Faserschicht auf einen vorbestimmten Wassergehalt entwässert wurde, wird das Druckfluid aus dem Pressbauteil zurückgezogen, so dass das Pressbauteil auf seine ursprüngliche Grösse schrumpft. Das geschrumpfte Pressbauteil wird aus dem Hohlraum entfernt, und die Form wird zum Herausnehmen der Faserschicht geöffnet, die durch den vorbestimmten Wassergehalt immer noch feucht ist. Es ist möglich, dass der oben beschriebene Schritt der Druckentwässerung der Faserschicht durch das Pressbauteil ausgelassen wird. In diesem Fall wird die Faserschicht einfach durch Zufuhr von Luft in den Hohlraum unter Druck entwässert und geformt.
Die so entwässerte Faserschicht kann dann durch den Schritt der Wärmetrocknung übertragen werden.
Im Wärmetrocknungsschritt wird eine Trocknungsform verwendet, die einen Hohlraum im Einklang mit der Kontur der Vorform aufweist. Die Form wird auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt und die entwässerte aber immer noch feuchte Faserschicht wird darin eingepasst.
Ein Pressbauteil, das dem in dem Papiererzeugungsschritt verwendeten ähnelt, wird in das Innere der Faserschicht eingeführt und ein Druckfluid wird in das Pressbauteil zum Aufblasen des Pressbauteils eingespeist. Die Faserschicht wird durch das aufgeblasene Pressbauteil gegen die Innenwand des Hohlraums gepresst. Es ist wünschenswert, ein Pressbauteil zu verwenden, dessen Oberfläche mit einem Fluorharz, einem Siliconharz oder dergleichen modifiziert wurde. Der Zufuhrdruck des Druckfluids ist vorzugsweise derselbe wie in dem Entwässerungsschritt. In diesem Zustand wird die Faserschicht wärmegetrocknet (die Vorform wird getrocknet).
Die Erhitzungstemperatur der Form zum Trocknen (Formtemperatur) beträgt vorzugsweise 180 bis 250°C, besonders bevorzugt 200 bis 240°C, im Hinblick auf die Oberflächeneigenschaften und die Trocknungsdauer. Zu hohe Erhitzungstemperaturen können die Vorform verbrennen, was die Oberflächeneigenschaften verschlechtert. Zu niedrige Erhitzungstemperaturen erfordern längere Trocknungszeiten.
Nachdem die Faserschicht ausreichend getrocknet wurde, wird das Druckfluid aus dem Pressbauteil zurückgezogen, so dass das Pressbauteil schrumpft. Das geschrumpfte Pressbauteil wird von der Faserschicht entfernt. Die Form wird geöffnet, um die Vorform zu entfernen.
Erforderlichenfalls kann die resultierende Vorform ferner teilweise oder ganz mit einem Bindemittel imprägniert werden. Das in die Vorform zu infiltrierende Bindemittel schliesst ein Phenolharz vom Resoltyp, kolloidales Silica, Ethylsilicat und Wasserglas ein.
Wenn die Aufschlämmung kein Bindemittel enthält und die Vorform nachher mit einem Bindemittel imprägniert wird, ist es einfacher, die Aufschlämmung oder das Weisswasser zu behandeln.
Die Bindemittel-imprägnierte Vorform wird bei einer vorbestimmten Temperatur zum thermischen Härten des Bindemittels wärmegetrocknet. Die Vorformherstellung wird auf diese Weise vollendet.
Durch das Pressen des elastischen Pressbauteils weist das durch Papiererzeugung hergestellte resultierende Element eine hohe Glätte sowohl auf der Innen- als auch auf der Aussenoberfläche auf und geniesst daher eine hohe Formpräzision. Selbst ein Element mit einem Teil, das mit einem anderen Element oder einem Gewindestück zu verbinden ist, kann mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Daher sind Elemente, die an Verbindungen oder Gewinden verbunden sind, sicher beständig gegen Leckagen von geschmolzenem Metall und ermöglichen, dass geschmolzenes Metall problemlos durch sie hindurchfliesst. Ferner beträgt die thermische Schrumpfung des Elements beim Giessen weniger als 5%, so dass das geschmolzene Metall sicher daran gehindert werden kann, aufgrund von Rissen oder Deformation des Elements zu lecken.
Dass erfindungsgemässe geformte Element zum Giessen ist als Einguss verwendbar, wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform, in der das Bezugszeichen (1) einen Einguss angibt.
Wie in 1 gezeigt wird, ist der Einguss (1) aus zwei zylindrischen Elementen (11, 12) zusammengesetzt, die durch Fitting verbunden sind. Der obere Öffnungsteil (12a) des zylindrischen Elements (12) weist einen vergrösserten Durchmesser über eine vorbestimmte Länge auf, und die Spitze (12b) des Öffnungsteils (12a) weist eine verjüngte innere Seite auf, wobei der Innendurchmesser aufwärts zunimmt (umgekehrt verjüngt). Auf diese Weise kann das untere Ende des Öffnungsteils eines anderen Elements [das zylindrische Element (11) in 1] auf einfache Weise und sicher in das Öffnungsteil (12a) bis zu einer vorbestimmten Tiefe eingebaut werden.
Der Durchmesser des Öffnungsteils (12a) des zylindrischen Elements (12) wird vergrössert, so dass die innere Oberfläche der zylindrischen Elemente (11, 12) eine einzige Ebene bilden. Der untere Teil des zylindrischen Elements (11) wird in horizontaler Richtung gebogen. Mit dem Öffnungsteil (12c) des horizontalen Teils wird ein Lauf (3) verbunden (siehe 3).
Der Einguss (1) wird vorzugsweise durch Erzeugen einer in 2(a) gezeigten Vorform (10) hergestellt. Die Vorform (10) ist aus einstückig geformten, zylindrischen Elementen (11, 12) zusammengesetzt. Das zylindrische Element (11) wird einstückig umgekehrt mit dem oberen Ende des zylindrischen Elements (12) verbunden, und das Ende des horizontalen Teils des zylindrischen Elements (12) [das zu einer Öffnung (12c) wird] wird verschlossen.
Wie in 2(b) gezeigt wird, wird die resultierende Vorform (10) an vorbestimmten Stellen [(A) und (B) in 2(a)] geschnitten. Die so getrennten Elemente werden durch Fitting, wie in 1 dargestellt, verbunden, um einen Einguss mit einer Krümmung zu erzeugen (Element zum Giessen; siehe 3).
Das Verfahren zur Herstellung eines Druckgusses wird unter Bezugnahme auf die Herstellung eines Druckgusses unter Verwendung des Eingusses (1) beschrieben.
Wie in 3 dargestellt wird, werden die durch Papiererzeugung hergestellten Elemente zum Giessen, d. h. die Elemente für ein Anschnittsystem [der Einguss (1), ein Eingusstrichter (2), ein Lauf (3) und Anschnitte (4)], eine Entlüftung (5), obere und seitliche Speiser (6, 7), ein Abfluss (8) und eine Giessform (9) mit einem Hohlraum (nicht gezeigt) gemäss einer vorgeschriebenen Konfiguration zusammengesetzt.
Die zusammengesetzten Elemente zum Giessen werden in Gussand vergraben. Geschmolzenes Metall mit einer vorgeschriebenen Zusammensetzung wird in den Hohlraum der Giessform (9) durch das Anschnittsystem eingespeist. Wenn das organische Bindemittel als Bindemittel verwendet wird, zersetzen sich das Bindemittel und die organische Faser thermisch und carbonisieren durch die Hitze des geschmolzenen Metalls, behalten jedoch eine ausreichende Festigkeit. Da die anorganische Faser die die thermische Zersetzung begleitende thermische Schrumpfung unterdrückt, wird jedes Element im wesentlichen vor der Rissbildung oder dem Abfliessen zusammen mit dem geschmolzenen Metall geschützt, so dass die Aufnahme von Gussand in das geschmolzene Metall nicht auftritt. Nachdem die Giessform zum Herausnehmen des Gusses abgebaut wurde, ist es einfach, die Elemente von der Oberfläche des Gusses zu entfernen, da sich die organische Phase thermisch zersetzt hat.
Gussande, die herkömmlich für diesen Typ von Druckgüssen eingesetzt werden, können ohne besondere Einschränkung verwendet werden.
Nach Beendigung des Giessens wird die Giessform auf eine vorgeschriebene Temperatur abgekühlt. Der Gussand wird entfernt und das Giessprodukt durch Strahlputzen freigelegt. Überflüssige Teile, wie z. B. die carbonisierten Elemente, wie die Anschnittsystemelemente, werden ebenso entfernt. Erforderlichenfalls wird der Guss durch Entgratung und dergleichen vor Vollendung der Herstellung eines Druckgusses aufgearbeitet.
Wie beschrieben, wird die organische Faser des erfindungsgemässen geformten Elements zum Giessen durch die Hitze des geschmolzenen Metalls verbrannt und hinterlässt Fehlstellen im Inneren. Die Festigkeit des Elements wird durch die anorganische Faser und das Bindemittel aufrechterhalten. Nach dem Abbau der Giessform kann das Element auf einfache Weise getrennt und von dem Gussand durch Strahlputzen oder eine ähnliche Behandlung entfernt werden. Mit anderen Worten behält das erfindungsgemässe Element seine Festigkeit bei, während eine Giessform geformt wird oder während des Giessens, und verringert seine Festigkeit nach dem Abbau der Form aufgrund der Verwendung der organischen Faser, der anorganischen Faser und des Bindemittels. Demzufolge vereinfacht das Verfahren zur Herstellung von Druckgüssen unter Verwendung des erfindungsgemässen Elements die Entsorgungen von Abfall, reduziert die Kosten der Entsorgung und den Abfall selbst.
Wenn unter Verwendung des Elements, das unter Verwendung eines elastischen Pressbauteils hergestellt wird und daher zufriedenstellende Oberflächeneigenschaften aufweist, wird ein dreidimensionaler Durchflusskanal (d. h. ein Abschnittsystem) gebildet, der keine Turbulenz des geschmolzenen Metalls beim Giessen verursacht. Als Ergebnis können Gussfehler, die durch Einschluss von Luft, Staub usw. aufgrund von Turbulenz des geschmolzenen Metalls verursacht werden, verhindert werden.
Ausserdem ist das erfindungsgemässe Element, das durch Papiererzeugungstechnik aus einer Aufschlämmung hergestellt wird, die die organische Faser, die anorganische Faser und das Bindemittel enthält, zur Unterdrückung der Abflammung während des Giessens im Vergleich mit einem Element, das lediglich unter Verwendung der organischen Faser hergestellt wird, wirksam. Darüber hinaus wird das erfindungsgemässe Element vor der Verringerung der Festigkeit aufgrund der Verbrennung der organischen Faser und der Rissbildung aufgrund von thermischer Schrumpfung, die die thermische Zersetzung (Carbonisierung) des organischen Bindemittels begleitet, geschützt. Als Folge können Giessfehler aufgrund des Einbaus von Gussand in das geschmolzene Metall vermieden werden.
Durch seine Luftdurchlässigkeit ermöglicht das erfindungsgemässe Element, dass beim Giessen erzeugtes Gas in Richtung des Gussandes entweichen kann. Auf diese Weise ist die Herstellung von fehlerhaften Druckgüssen, die auf sogenannte Lunker zurückzuführen sind, unterbunden.
Das erfindungsgemäss geformte Element ist leichtgewichtig und mit einem einfachen Werkzeug leicht zu schneiden und daher ausgezeichnet hinsichtlich der Handhabungseigenschaften.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen können daran vorgenommen werden, ohne von ihrem Kern und Umfang abzuweichen.
Beispielsweise kann das Element Mittel zur Einstellung seiner Länge aufweisen, die es bequemer machen, das Element zu handhaben. Die die Länge einstellenden Mittel schliessen die folgenden Verfahren ein. Wenn zwei Elemente zu verbinden sind, werden die Innenseite des einen Elements und die Aussenseite des anderen mit einem Aussen-/Innengewinde versehen, so dass die Gesamtlänge der beiden Elemente durch den Grad des Eindrehens eingestellt werden kann; oder ein zylindrisches Element kann Bälge aufweisen, die in seiner Längsrichtung mittig angebracht sind, so dass die Länge des Elements durch Ausdehnen oder Zusammenziehen der Bälge eingestellt werden kann.
Das erfindungsgemässe Element zum Giessen kann nicht nur für eine nicht-verzweigte Konfiguration, wie den Einguss (1), sondern für einen T-förmigen Einguss (1'), wie in 4 gezeigt, verwendet werden. Auf diese Weise kann ein Anschnittsystem entworfen werden, das eine Vielzahl von Konfigurationen aufweist, wie in 4 gezeigt wird.
Das erfindungsgemässe Element zum Giessen kann nicht nur als Einguss (1), wie in der oben beschriebenen Ausführungsform, sondern als Lauf, Anschnitt, Entlüftung, Speiser, Abfluss [Bezugszeichen (2) bis (8)], Kern (nicht gezeigt), Giessform als solche, die in 3 dargestellt werden, und als Lauf an der Innenseite der Form verwendet werden.
Das erfindungsgemässe Element zum Giessen kann zu einem zylindrischen Einguss mit einem Schlackenfallenteil geformt werden. Der Schlackenfallenteil weist eine Filterwirkung zur Herstellung eines Druckgusses mit höherer Reinheit auf.
Während in der obigen Ausführungsform ein novolakartiges Phenolharz verwendet wird, ist ein resolartiges Phenolharz ebenso verwendbar. In diesem Fall ist es möglich, dass ein Einguss durch Papiererzeugung unter Verwendung einer Aufschlämmung, die das resolartige Phenolharz enthält, Entwässerung und Imprägnierung der resultierenden feuchten Vorform mit dem Harz geformt wird. Es ist ebenso möglich, dass das Phenolharz in die getrocknete Vorform, gefolgt von einer Wärmebehandlung, infiltriert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Druckgusses ist nicht nur zum Giessen von Eisen, sondern auch von nicht-eisenhaltigen Metallen, wie z. B. Aluminium und seinen Legierungen, Kupfer und seinen Legierungen, Nickel und Blei, anwendbar.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele veranschaulicht.
BEISPIEL 1
Eine vorgeschriebene Faserschicht wurde mittels Papiererzeugung unter Verwendung der nachstehend dargestellten Aufschlämmung hergestellt. Die Faserschicht wurde entwässert und getrocknet, um einen Einguss (Element zum Giessen; Gewicht: etwa 16 g) mit der in 2(a) dargestellten Form und der folgenden physikalischen Eigenschaft zu erhalten.
Herstellung der Aufschlämmung (I):
Die organische Faser und die anorganische Faser, die nachstehend beschrieben sind, wurden in Wasser dispergiert, um eine etwa 1%-ige Aufschlämmung herzustellen (der Gesamtgehalt aus der organischen Faser und der anorganischen Faser betrug 1 Gew.% in bezug auf das Wasser). Die nachstehend dargestellten Bindemittel und Koagulationsmittel wurden zu der Aufschlämmung hinzugefügt (um einen Ganzstoff herzustellen). Das Mischgewichtsverhältnis der organischen Faser, der anorganischen Faser und des Bindemittels war wie nachstehend dargestellt.
Zusammensetzung der Aufschlämmung (I):

Organische Faser: recyceltes Zeitungspapier; durchschnittliche Faserlänge: 1 mm; Mahlgrad (CSF-Kanadischer Mahlgrad-Standard): 150 cm³

Anorganische Faser: Kohlenstoffaser (Torayca-Kurzfaser, erhältlich von Toray Industries, Inc.; Faserlänge: 3 mm) wurde gemahlen.
Die organische Faser, die anorganische Faser und das Phenolharz wurden in einer Aufschlämmung in einem Gewichtsverhältnis von 2:3:5 gemischt. Die resultierende Aufschlämmung wies einen Mahlgrad von 300 cm³ auf.
Bindemittel: Resolharz (SP1006LS, erhältlich von Asahi Organic Chemicals Industry Co., Ltd.)
Koagulierungsmittel: Polyacrylamid-Koagulierungsmittel (A110, erhältlich von Mitsui Cytec Ltd.)
Dispersionsmedium: Wasser
Organische Faser: anorganische Faser:Bindemittel = 2:3:5 (gewichtsbezogen)
Papiererzeugungs- und Entwässerungsschritte:
Eine Papiererzeugungsform mit einem Hohlraum, die der in 2(a) gezeigten Form entsprach, wurde verwendet. Ein Sieb mit einer vorbestimmten Maschenweite wurde auf der hohlraumbildenden Oberfläche der Form angebracht. Die Form wies eine grosse Zahl von miteinander in Verbindung stehenden Löchern auf, die die hohlraumbildende Oberfläche mit dem Äusseren verbanden. Die Form war eine Spaltform, die aus einem Spaltenpaar zusammengesetzt war.
Die Aufschlämmung (I) wurde mittels einer Pumpe zirkuliert. Eine vorbestimmte Menge der Aufschlämmung (I) wurde in die Papiererzeugungsform injiziert, während Wasser aus der Aufschlämmung (I) durch die miteinander in Verbindung stehenden Löcher entfernt wurde, wodurch eine vorbestimmte Faserschicht auf dem Sieb abgeschieden wurde. Nachdem die vorbestimmte Menge der Aufschlämmung (I) injiziert worden war, wurde Druckluft in die Papiererzeugungsform eingeführt, um die Faserschicht zu entwässern. Der Druck der Druckluft betrug 0,2 MPa. Die zur Entwässerung benötigte Zeit betrug etwa 30 Sekunden.
Härterauftragungsschritt:
In Wasser wurde Hexamethylentetramin (Härter) in einer Menge, die 15 Gew.% des Bindemittel entsprach, dispergiert. Die resultierende Dispersion wurde gleichmässig auf der gesamten Oberfläche der resultierenden Faserschicht aufgetragen.
Trocknungsschritt:
Eine Trocknungsform mit einer hohlraumbildenden Oberfläche, die der in 2(a) gezeigten Form entsprach, wurde verwendet. Die Form wies eine grosse Zahl an miteinander in Verbindung stehenden Löchern auf, die die hohlraumbildende Oberfläche mit dem Äusseren verbanden. Die Form war eine Spaltenform, die aus einem Spaltenpaar zusammengesetzt war.
Die mit dem Härter beschichtete Faserschicht wurde aus der Papiererzeugungsform entfernt und in die auf 220°C erhitzte Trocknungsform transferiert. Ein beutelförmiges elastisches Pressbauteil wurde über die obere Öffnung in die Trocknungsform eingeführt. Ein Druckfluid (Druckluft, 0,2 MPa) wurde in das elastische Pressbauteil in der geschlossenen Trocknungsform eingeführt, um das Pressbauteil auszudehnen. Die Faserschicht wurde an die Innenwand der Trocknungsform durch das Pressbauteil gepresst, wodurch die Innenform der Trocknungsform auf die Oberfläche der Faserschicht übertragen wurde, während die Faserschicht getrocknet wurde. Nach der Trocknung für eine vorbestimmte Dauer (180 Sekunden) wurde das Druckfluid aus dem elastischen Pressbauteil zurückgezogen, so dass das elastische Pressbauteil schrumpfte. Das geschrumpfte Pressbauteil wurde aus der Trocknungsform herausgenommen und der resultierende geformte Gegenstand wurde aus der Trocknungsform entfernt und abgekühlt.
Schneide- und Zusammensetzungsschritte:
Der resultierende geformte Gegenstand wurde, wie in 2(b) gezeigt, geschnitten und die auseinandergeschnittenen Stücke wurden, wie in 1 dargestellt, zur Bildung eines Anschnitts zusammengebaut.
Physikalische Eigenschaft des Anschnitts:

Dicke: 0,8 bis 1,0 mm.

BEISPIEL 2
Eine vorgeschriebene Faserschicht wurde mittels Papiererzeugung unter Verwendung der nachstehend dargestellten Aufschlämmung (II) gebildet. Die Faserschicht wurde entwässert und getrocknet, um eine Vorform mit der in 2(a) gezeigten Form zu erhalten. Die Vorform wurde mit einem Bindemittel, wie hierin beschrieben, imprägniert, gefolgt von einer Trocknung zum Härten des Bindemittels, um einen Einguss (Element zum Giessen; Gewicht: etwa 28 g) mit der nachstehend dargestellten physikalischen Eigenschaft zu erhalten.
Herstellung der Aufschlämmung (II):
Die organische Faser und die anorganische Faser, die nachstehend beschrieben sind, wurden in Wasser dispergiert, um eine etwa 1%-ige Aufschlämmung herzustellen (der Gesamtgehalt aus der organischen Faser und der anorganischen Faser betrug 1 Gew.% in bezug auf das Wasser). Die nachstehend dargestellten Bindemittel und Koagulationsmittel wurden zu der Aufschlämmung hinzugefügt (um einen Ganzstoff herzustellen). Das Mischgewichtsverhältnis der organischen Faser, der anorganischen Faser und des Bindemittels war wie nachstehend dargestellt.
Zusammensetzung der Aufschlämmung (II):

Organische Faser: recyceltes Zeitungspapier; durchschnittliche Faserlänge: 1 mm; CSF: 150 cm³

Anorganische Faser: Kohlenstoffaser (Torayca-Kurzfaser, erhältlich von Toray Industries, Inc.; Faserlänge: 3 mm) wurde geschlagen
Die organische Faser und die anorganische Faser wurden in einer Aufschlämmung in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 gemischt. Die resultierende Aufschlämmung wies einen Mahlgrad von 300 cm³ auf.
Bindemittel: Obsidian (Nicecatch, erhältlich von Kinseimatec Co., Ltd.)
Papierfestigungsmittel: Polyvinylalkoholfaser (5 Gew.% in bezug auf die organische Faser)
Koagulierungsmittel: Polyacrylamid-Koagulierungsmittel (A110, erhältlich von Mitsui Cytec Ltd.)
Dispersionsmedium: Wasser
Organische Faser: anorganische Faser:Bindemittel = 20:10:40 (gewichtsbezogen)
Papiererzeugungs- und Entwässerungsschritte:
Eine Faserschicht wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durch Papiererzeugung gebildet und entwässert.
Trocknungsschritt:
Dieselbe Trocknungsform wie in Beispiel 1 wurde verwendet. Die Faserschicht wurde aus der Papiererzeugungsform entfernt und in die auf 220°C erhitzte Trocknungsform transferiert. Ein beutelförmiges elastisches Pressbauteil wurde über die obere Öffnung in die Trocknungsform eingeführt. Die Trocknung wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, um eine Vorform zu erhalten.
Bindemittel-Imprägnierungsschritt:
Die resultierende Form wurde, wie in 2(b) dargestellt, geschnitten und in ein Bindemittel (resolartige Phenolharz-Flüssigkeit) eingetaucht, um das Bindemittel in den gesamten geformten Gegenstand zu infiltrieren.
Trocknungs- und Härtungsschritt:
Die Vorform wurde in einem Trocknungsofen bei 150°C für etwa 30 Minuten zum Wärmehärten des Bindemittels getrocknet.
Die resultierende Vorform wies ein Gewichtsverhältnis von organischer Faser:anorganischer Faser:Bindemittel (Obsidian + Phenolharz) von 20:10:55 (40 + 15) auf.
Schneide- und Zusammensetzungsschritte:
Die resultierende Vorform wurde wie in 2(b) dargestellt geschnitten und wie in 1 dargestellt zusammengebaut, um einen Einguss zu erhalten.
Physikalische Eigenschaft des Eingusses:

Dicke: 0,7 bis 1,1 mm.

Herstellung des Druckgusses:
Ein Anschnittsystem, wie in 3 dargestellt, wurde unter Verwendung der beiden in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Eingüsse zusammengesetzt. Eine Giessform wurde errichtet. Ein geschmolzenes Metall (1.400°C) wurde aus dem Eingusstrichter gegossen.
Bewertung des Eingusses nach dem Giessen:
Beim Giessen unter Verwendung der Eingüsse wurde weder ein Ausbrechen des geschmolzenen Metalls aus dem Eingusstrichter noch eine starke Flamme aus dem Abfluss beobachtet. Nach dem Giessen wurde die Giessform abgebaut, so dass der Einguss, der das verfestigte Metall bedeckte, vorzufinden war. Der Einguss wurde auf einfache Weise durch Strahlputzen von dem Metall entfernt.
Wie beschrieben, wurde bestätigt, dass die Eingüsse (Elemente zum Giessen), die in den Beispielen 1 und 2 erhalten wurden, vor der die thermische Zersetzung begleitenden thermischen Schrumpfung bewahrt werden, die Fähigkeit aufweisen, ein Anschnittsystem usw. im Einklang mit verschiedenen Formhohlraumkonfigurationen herzustellen und hinsichtlich der Handhabungseigenschaften ausgezeichnet sind.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT:
Die vorliegende Erfindung stellt ein geformtes Element zum Giessen bereit, das vor der die thermische Zersetzung begleitenden thermischen Schrumpfung bewahrt wird, die Fähigkeit aufweist, ein Anschnittsystem usw. im Einklang mit verschiedenen Formhohlraumkonfigurationen zu erzeugen und hinsichtlich der Handhabungseigenschaften ausgezeichnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 1-60742 A [0004]
JP 9-253792 A [0006]

Claims

Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses, das eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel umfasst.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, worin der Gehalt an organischen Fasern 10 bis 70 Gew.-Teile, der Gehalt an anorganischen Fasern 1 bis 80 Gew.-Teile und der Bindemittelgehalt 10 bis 85 Gew.-Teile, jeweils pro 100 Gew.-Teilen der Gesamtmenge aus organischen Fasern, anorganischen Fasern und Bindemittel, beträgt.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, worin das Bindemittel zwei oder mehrere Arten an Bindemitteln umfasst, die sich im Schmelzpunkt oder der thermischen Zersetzungstemperatur unterscheiden.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, worin das Bindemittel ein organisches Bindemittel und/oder einanorganisches Bindemittel ist.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, worin das anorganische Bindemittel eine Verbindung ist, die hauptsächlich SiO₂ umfasst.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, worin die organische Faser eine Papierfaser ist.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäße Anspruch 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es hohl ist.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, das Mittel zur Regulierung seiner Länge aufweist.
Durch Papiererzeugung hergestelltes Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gusses gemäß Anspruch 1, das aus einer Vielzahl von verbindbaren Teilen zusammengesetzt ist.
Ein Element, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Einguss, Lauf, Anschnitt, Entlüftung, Speiser, Abfluss, Kern und Giessform, und durch Papiererzeugung hergestellt ist, zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils, welches eine organische Faser, eine anorganische Faser und ein Bindemittel zwischen den einzelnen Fasern enthält, optional in Verbindung mit einem oder mehreren der folgenden Bestandteile: ein papierverstärkendes Mittel, ein Gerinnungsmittel, ein Farbstoff und ein Antiseptikum, wobei der Anteil der organischen Faser 10–70 Gewichtsteile beträgt, der Anteil der anorganischen Fasern 4–40 Gewichtsteile beträgt und der Anteil des Bindemittels 10–85 Gewichtsteile beträgt, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile der Gesamtheit der organischen Faser, der anorganischen Faser und des Bindemittels.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, das eine organische Faser, eine anorganische Faser, ein Bindemittel zwischen den einzelnen Fasern und ein papierverstärkendes Mittel enthält.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Element zusätzlich ein Gerinnungsmittel enthält.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element gemäß mindestens einem der Ansprüche 10–12, wobei das Element zusätzlich einen Farbstoff enthält.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, wobei das Bindemittel mindestens zwei Arten von Arten von Bindemitteln enthält, die sich im Schmelzpunkt und in der thermischen Zersetzungstemperatur unterscheiden.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, wobei das Bindemittel ein organisches Bindemittel und/oder anorganisches Bindemittel ist.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, wobei das anorganische Bindemittel eine Verbindung ist; die hauptsächlich SiO₂ enthält.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, wobei die organische Faser eine Papierfaser ist.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, das dadurch charakterisiert ist, dass es hohl ist.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, das Mittel zur Einstellung seiner Länge aufweist.
Das durch Papiererzeugung hergestellte Element zur Verwendung in der Herstellung eines Gussteils gemäß Anspruch 10, das aus einer Vielzahl von verbindbaren Teilen zusammengesetzt ist.