• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Ein flüchtiges Modell zur Herstellung einer Schalenform für das Feingießen eines Metalls oder einer Legierung umfasst ein im Wesentlichen statistisches Interpolymer und ein Polymer niederen Molekulargewichts in Anteilen, welche ein flüchtiges Modell bereitstellen, das eine Kombination von Eigenschaften aufweist, die geeignet sind zur Verwendung in der Herstellung der Schalenformen.A volatile model for making a shell mold for the investment casting of a metal or alloy comprises a substantially statistical interpolymer and a low molecular weight polymer in proportions, which provide a volatile model that has a combination of properties suitable for use in manufacture the shell shapes.
    公开号:DE102004008933A1
    申请号:DE200410008933
    申请日:2004-02-24
    公开日:2004-10-07
    发明作者:Dane Sugar Land Chang；Yunwa W. Lake Jackson Cheung；Charles F. Lake Jackson Diehl；Joseph M. Whitehall Vihtelic
    申请人:Howmet Research Corp；Dow Global Technologies LLC；
    IPC主号:B22C7-02
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft das Feingießen vonMetallen und Legierungen und betrifft im Besonderen Modellmaterialienund flüchtigeModelle zur Verwendung bei der Herstellung von Schalenformen für das Feingießen.The invention relates to the precision casting ofMetals and alloys and especially affects model materialsand fleetingModels for use in the manufacture of shell molds for investment casting.
    [0002] Bei dem wohlbekannten Feingießverfahrennach dem "verlorenenWachsmodell" wirdein flüchtiges oderverlorenes Modell, z.B. aus Wachs, Polystyrol oder aus einem anderen üblicherweiseverwendeten flüchtigenModellmaterial, des zu gießendenTeils hergestellt durch Spritzgießen eines fluiden Modellmaterialsin einer Form, welche zu der Gestalt des zu gießenden Artikels korrespondiert.Das heißt,das flüchtigeModell ist eine Abbildung des zu gießenden Artikels. Bei der kommerziellenFeingussfertigung in hohen Stückzahlen sindtypisch mehrere flüchtigeModelle mit einem zentralen flüchtigenGießlaufund Gießtrichterverbunden, um eine Formnester- oder Gießtrauben-Modellanordnung zubilden. Die Modellanordnung wird sodann in eine keramische Schalenformgehülltdurch wiederholtes Tauchen des Modells in einen keramischen Schlicker,welcher von einem flüssigenBindemittel getragenes Keramikmehl umfasst, Ablaufenlassen des überschüssigen Schlickers,Besanden der noch nassen Schlickerschicht mit gröberen keramischen Partikelnoder Sand, und anschließendesTrocknen in Luft oder in einer kontrollierten Atmosphäre, biseine gewünschteDicke einer Keramikschalenform auf dem Modell aufgebaut ist. Dieanfänglichenkeramischen Schlicker- und Besandungsschichten (z.B. die erstenzwei Schichten) bilden die sogenannte Frontschicht der Schalenform,die mit der zu vergießendenMetall- oder Legierungsschmelze in Kontakt kommt.In the well-known investment casting processafter the "lostWax model "a fleeting orlost model, e.g. usually made of wax, polystyrene or anotherused volatileModel material of the to be castPartly made by injection molding a fluid model materialin a form that corresponds to the shape of the article to be cast.This means,the fleetingModel is an illustration of the article to be cast. In the commercialInvestment castings are in large quantitiestypically several volatileModels with a central volatilerunnerand pouring funnelconnected to form a nest or pouring grape patternform. The model arrangement is then shaped into a ceramic shellwrappedby repeatedly immersing the model in a ceramic slip,which of a liquidBinder-containing ceramic flour, allowing the excess slip to run off,Sanding the still wet slip layer with coarser ceramic particlesor sand, and subsequentDry in air or in a controlled atmosphere untila desired oneThickness of a ceramic shell shape is built on the model. Theinitialceramic slip and sanding layers (e.g. the firsttwo layers) form the so-called front layer of the shell shape,the one with the one to be shedMetal or alloy melt comes into contact.
    [0003] Nachdem eine Schalenform in der gewünschtenWanddicke auf der Modellanordnung aufgebaut worden ist, wird dieModellanordnung aus der grünenSchalenform entfernt, typisch durch eine thermische Behandlung zumselektiven Ausschmelzen der Modellanordnung, wobei eine keramischeSchalenform zurückbleibt,welche eine Mehrzahl von Formhohlräumen, jeweils mit der Gestaltdes flüchtigenModells aufweist. Ein üblichesModellentfernungsverfahren umfasst, die grüne Schalenform-/Modellanordnungeinem Schritt des Schnellentwachsens zu unterwerfen, wobei die grüne Schalenform-/Modellanordnungin einem Ofen bei erhöhterTemperatur angeordnet wird, um das Modell schnell aus der grünen Schalenformauszuschmelzen. Eine andere Modellentfernungstechnik beinhaltetdas Positionieren der grünenSchalenform-/Modellanordnung in einem Dampfautoklaven, wo Dampfbei erhöhterTemperatur und erhöhtemDruck verwendet wird zum schnellen Ausschmelzen eines Wachsmodellsaus der grünenSchalenform. Bei der Herstellung von konventionellen keramischenSchalenformen in einem Verfahren nach dem verlorenen Wachsmodellunter Verwendung von Wachs- oder Polystyrol-Modellen besteht die Gefahr, dass eswährendder im Vorstehenden beschriebenen Modellentfernungsvorgänge zu Formriss-oder -spaltbildung kommt als eine Folge von inneren thermischenSpannungen, die auf die grüneSchalenform aufgebracht werden, wenn das flüchtige Modell schnell erhitztund geschmolzen wird. Formspalt- oder -rissbildung während desModellentfernungs prozesses muss vermieden werden, um eine zur Aufnahmeeiner Metall- oder Legierungsschmelze akzeptable Schalenform herzustellen.Having a bowl shape in the desiredWall thickness has been built on the model arrangement, theModel arrangement from the greenShell shape removed, typically by thermal treatment forselective melting of the model arrangement, a ceramicShell shape remains,which are a plurality of mold cavities, each with the shapeof the fleetingModel. A common oneModel removal process includes the green shell shape / model arrangementsubject to a step of quick dewaxing, the green shell shape / model arrangementin an oven at elevatedTemperature is arranged to quickly get the model out of the green shell shapemelt out. Another model removal technique involvespositioning the greenShell mold / model arrangement in a steam autoclave, where steamwith increasedTemperature and elevatedPressure is used to quickly melt out a wax modelfrom the greenShell shape. In the production of conventional ceramicShell molding in a process based on the lost wax modelusing wax or polystyrene models there is a risk that itwhileof the model removal processes described above foror gap formation comes as a result of internal thermalTensions on the greenShell shape can be applied when the volatile model heats up quicklyand is melted. Forming or cracking during theModel removal process must be avoided in order to include oneproducing an acceptable shell shape from a metal or alloy melt.
    [0004] Im Anschluss an das Entfernen desModells wird die Schalenform bei einer erhöhten Temperatur gebrannt, umModellreste zu entfernen und eine geeignete Formfestigkeit zum Vergießen einerMetall- oder Legierungsschmelze zu entwickeln. Sowohl das Feingießverfahrenals auch das Schalenformaufbauvertahren nach dem verlorenen Wachsmodellsind wohlbekannt, wie z.B. aus den US-Patenten Nr. 3 196 506 undNr. 2 961 751 (Operhall) sowie zahlreichen anderen Patenten ersichtlich.Die keramische Schalenform wird typisch mit einer Metall- oder Legierungsschmelzeabgegossen, wobei das geschmolzene Material in einen trichterförmigen Eingussder Schalenform gegossen und das geschmolzene Material sodann durchdie Schwerkraft einen Gießlaufhinab und durch Anschnitte in die Formhohlräume hinein geleitet wird. DieMetall- oder Legierungsschmelze erstarrt in der Form, um die gewünschtenGussartikel in den Formhohlräumenzu bilden. Das heißt,die Gussartikel nehmen die Gestalt der Formhohlräume an, welche die Gestaltder anfänglichenflüchtigenModelle aufweisen. Die Gussartikel sind mit erstarrten Anschnitten,Gießlaufund Gießtrichterverbunden. Die keramische Schalenform wird sodann entfernt und diegegossenen Artikel werden durch Trennschneiden oder auf andere Weisevon den erstarrten Anschnitten abgetrennt und einer oder mehrerenEndbearbeitungs- und Kontrollvorgängen unterworfen, bevor siean einen Kunden versendet werden.Following the removal of theThe cup shape is fired at an elevated temperature toRemove model residues and a suitable form strength for casting aTo develop metal or alloy melts. Both the investment casting processas well as the shell mold build-up procedure after the lost wax modelare well known, e.g. from U.S. Patent Nos. 3,196,506 andNo. 2 961 751 (Opera Hall) and numerous other patents.The ceramic bowl shape is typically with a metal or alloy meltpoured, the molten material into a funnel-shaped spruepoured into the shell mold and then through the molten materialgravity a pouring barreldown and through gates into the mold cavities. TheMetal or alloy melt solidifies in the form to the desiredCast articles in the mold cavitiesto build. This means,the castings take on the shape of the mold cavities, which shapethe initialvolatileHave models. The castings are with frozen gates,runnerand pouring funnelconnected. The ceramic shell shape is then removed and thecast items are made by slitting or otherwiseseparated from the solidified gates and one or moreSubjected to finishing and inspection operations beforebe sent to a customer.
    [0005] Das im Vorstehenden beschriebeneFeingießverfahrennach dem verlorenen Wachsmodell ist weitverbreitet im Einsatz zumGießenvon Gasturbinentriebwerkskomponenten, so etwa Turbinenlaufschaufelnund -leitschaufeln (als "Tragflächen" bezeichnet) ausNickel- und Cobalt-basierten Superlegierungen.The one described aboveInvestment castingafter the lost wax model is widely used in theto waterof gas turbine engine components, such as turbine bladesand vanes (referred to as "wings")Nickel and cobalt based super alloys.
    [0006] Es ist versucht worden, zum Gießen derartigerKomponenten flüchtigeModelle aus anderen Materialien als mehrkomponentigen Wachsmischungenherzustellen, welche gegenwärtigweitverbreitet in Gebrauch sind. Beispielsweise hat man versucht,Polystyrol- oder Polyurethan-Formschaum zur Umsetzung des Verfahrensnach dem verlorenen Wachsmodell in der Herstellung keramischer Schalenformenzu verwenden. Jedoch zeigen Polystyrol- und PolyurethanschaummodelleNachteile hinsichtlich Modellobertlächenbeschaffenheit, Modellfestigkeitund Schwierigkeiten bei der Entfernung des Modells aus einer dasModell umhüllendenSchalenform ohne Rissbildung der Schalenform.Attempts have been made to cast volatile models from materials other than multi-component wax mixtures for casting such components, which are currently in widespread use are. For example, attempts have been made to use molded polystyrene or polyurethane foam to implement the lost wax model process in the production of ceramic shell molds. However, polystyrene and polyurethane foam models show disadvantages in terms of model surface quality, model strength and difficulties in removing the model from a shell shape enveloping the model without cracking of the shell shape.
    [0007] Die vorliegende Erfindung stelltein Modellmaterial bereit zur Verwendung bei der Herstellung eines flüchtigenModells oder Abbildung eines aus einer Metall- oder Legierungsform zu gießenden Artikels.Das Modellmaterial umfasst eine erste Komponente A, umfassend einim Wesentlichen statistisches Interpolymer, welches bevorzugt ca.1 bis ca. 65 mol-% mindestens eines aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomersund ein zusätzlichesMonomer, insbesondere C2- bis C20-α-Olefineenthält,eine zweite Komponente B, umfassend ein Polymer, welches von derKomponente A verschieden ist, bevorzugt ein Polymer mit niederemMolekulargewicht, z.B. vorzugsweise auf Basis von Polystyrol, undeine optionale dritte Komponente C, umfassend ein oder mehrere thermoplastischePolymere oder andere Materialien, welche typisch als Füller indem Modellmaterial vorliegen.The present invention provides a model material for use in making a volatile model or image of an article to be cast from a metal or alloy mold. The model material comprises a first component A, comprising an essentially statistical interpolymer, which preferably has about 1 to about 65 mol% of at least one aromatic vinyl or vinylidene monomer and an additional monomer, in particular C 2 - to C 20 -α Contains olefins, a second component B, comprising a polymer which is different from component A, preferably a polymer having a low molecular weight, for example preferably based on polystyrene, and an optional third component C, comprising one or more thermoplastic polymers or others Materials that are typically present as fillers in the model material.
    [0008] Bei einer beispielhaften Ausführungsformder Erfindung sind die Anteile der Komponenten A, B und, optional,C so gewählt,dass ein Modellmaterial bereitgestellt wird, welches spritzgießbar ist,um ein flüchtiges Modellzu bilden, welches eine Kombination von Eigenschaften aufweist,die geeignet sind zur Verwendung in der Herstellung einer Schalenformfür dasFeingießverfahrennach dem verlorenen Wachsmodell. Beispielhaft und ohne hierauf begrenztzu sein, umfasst das Modellmaterial ein Ethylen-/Styrol-Interpolymerals Komponente A und ein Polystyrol niederen Molekulargewichts alsKomponente B in Anteilen, die so gewählt sind, dass Folgendes bereitgestelltwird: eine geeignete Modellschrumpfrate für schnelles, kostengünstigesSpritzgießenmit geeigneter optischer Oberflächenqualität; verbessertemechanische Modelleigenschaften zur Aufrechterhaltung einer Modelldimensionsstabilität, welcheSix-Sigma-Fertigungsanforderungenin einem automatisierten Schalenformherstellungsprozess erfüllt; geeigneteSchmelztemperatur, Schmelzflussrate und thermischer Ausdehnungskoeffizient,um das Entfernen des Modells aus der Schalenform mit herkömmlichen schnellenthermischen Modellentfernungsmethoden ohne Formspalt- oder -rissbildungzu erlauben; und sauberes (aschearmes) Ausbrennen aus der Schalenform.Das Modellmaterial wird verwendet, um ein flüchtiges Modell eines zu gießenden Artikelsherzustellen, welches mit einer Schalenform umhüllt und sodann aus der Schalenformentfernt wird, um die Schalenform dafür zu verwenden, darin ein geschmolzenesmetallisches Material zu vergießen.Das obengenannte Modellmaterial kann auch Verwendung finden zurHerstellung eines flüchtigenModells eines zu gießendenArtikels, welches in dem Verfahren nach dem verlorenen Schaummodelloder einem anderen Gießverfahren,bei dem das flüchtigeModell zerstörtund durch eine zu vergießende Metallschmelzeersetzt wird, verwendet wird.In an exemplary embodimentthe components of components A, B and, optionally,C chosenthat a model material is provided which is injection moldable,a fleeting modelto form, which has a combination of properties,which are suitable for use in the manufacture of a bowl shapefor theInvestment castingafter the lost wax model. Exemplary and without being limited to thisto be, the model material comprises an ethylene / styrene interpolymeras component A and a low molecular weight polystyrene asComponent B in proportions chosen to provide the followingwill: a suitable model shrink rate for fast, inexpensiveinjection moldingwith suitable optical surface quality; improvedmechanical model properties to maintain a model dimensional stability, whichSix Sigma manufacturing requirementsfulfilled in an automated shell mold manufacturing process; suitableMelting temperature, melt flow rate and thermal expansion coefficient,to remove the model from the shell shape with conventional quickthermal model removal methods without mold gap or crack formationto allow; and clean (low ash) burning out of the shell shape.The model material is used to make a volatile model of an article to be castto produce, which envelops with a shell shape and then from the shell shapeis removed to use the bowl shape for it, a melted one in itshedding metallic material.The above model material can also be used forMaking a volatileModel of a to be castArticle, which is in the process of the lost foam modelor another casting process,where the fleetingModel destroyedand a molten metal to be castis replaced, is used.
    [0009] Die obengenannten Vorteile der vorliegendenErfindung ergeben sich aus der nachfolgenden zeichnerischen Darstellungin Verbindung mit der nachfolgenden Detailbeschreibung der Erfindung.The above advantages of the presentInvention result from the following graphic representationin connection with the following detailed description of the invention.
    [0010] 1 isteine perspektivische Darstellung einer Modellanordnung für eine Formnester-oder Gießtraubenanordnung. 1 Fig. 3 is a perspective view of a model assembly for a mold nest or pouring grape assembly.
    [0011] 2 isteine querschnittliche Darstellung der Modellanordnung von 1, umhüllt mit einer keramischen Schalenform. 2 is a cross-sectional view of the model arrangement of 1 , encased in a ceramic bowl shape.
    [0012] 3 isteine querschnittliche Darstellung der keramischen Schalenform nachEntfernung der Modellanordnung und in Aufnahmeposition für ein geschmolzenesmetallisches Material aus einem Tiegel in einem Gießofen. 3 is a cross-sectional view of the ceramic bowl shape after removal of the model arrangement and in the receiving position for a molten metal material from a crucible in a casting furnace.
    [0013] Die 4A und 4B sind perspektivische Darstellungeneiner I-Träger-Probe, welche zumMessen der maßlichenVariation verwendet wird. 4C isteine Draufsicht auf einen Halter für die I-Träger-Probe.The 4A and 4B are perspective views of an I-beam sample used to measure dimensional variation. 4C is a top view of a holder for the I-beam sample.
    [0014] 5A isteine perspektivische Darstellung einer Modellanordnung von keilförmigen Modellen. 5B ist eine perspektivischeDarstellung der in eine Schalenform gehüllten Modellanordnung, ausgerichtet zumSchnellentwachsen. 5A is a perspective view of a model arrangement of wedge-shaped models. 5B Fig. 3 is a perspective view of the model assembly encased in a bowl shape, oriented for rapid dewaxing.
    [0015] Die vorliegende Erfindung wird imFolgenden unter Bezugnahme auf ein Modellmaterial beschrieben, welcheszur Herstellung eines flüchtigenModells zur Verwendung in dem Feingießverfahren nach dem verlorenenWachsmodell geeignet ist, wie in den 1, 2 und 3 dargestellt. Im Besonderen wird das erfindungsgemäße Modellmaterialspritzgegossen oder auf andere Art geformt, um eine Mehrzahl vonflüchtigenModellen 10 zu bilden, welche die Gestalt des zu gießenden Artikelsaufweisen. Gemäß 1 haben die Modelle 10 die Gestalteiner Gasturbinentriebwerksschaufel mit einem Tragflächen-Abschnitt 12a,einem Plattform-Abschnitt 12b und einem Wurzel-Abschnitt 12c;die Erfindung kann jedoch zur Herstellung einer beliebigen gewünschten ModellgestaltAnwendung finden. Die Modelle 10 sind jeweils mit einemflüchtigen,einen Gießlaufbildenden Element 14 verbunden, welches seinerseits miteinem unteren Bereich eines kegelstumpfförmigen, einen Gießtrichterbildenden Elements 16 verbunden ist, um eine Formnester-oder Gießtrauben-Anordnung 20 zu bilden.Das den Gießtrichterbildende Element 16 ist von einem aufrechtstehenden flüchtigenStützelement 18 aufeiner Stützbasis 21 ausMetall, Kunststoff oder einem anderen Material gehalten. Die Elemente 14, 16, 18 können durchSpritzgießenoder Extrusion aus dem gleichen flüchtigen Material wie die Modelle 10 hergestellt seinoder aus einem anderen Material, z.B. Paraffinwachs, Gebrauchswachsund anderen geeigneten flüchtigenMaterialien. Die Modelle 10 und die Elemente 14, 16, 18 sinddurch Wachsverschweißung,Heißklebe-, Kohlenwasserstoffharzklebe-und/oder Lösungsmittelklebematerialienmiteinander verbunden. Die komplette Modellanordnung 20 istin 1 gezeigt.The present invention is described below with reference to a model material which is suitable for producing a volatile model for use in the investment casting process according to the lost wax model, as in FIGS 1 . 2 and 3 shown. In particular, the model material of the invention is injection molded or otherwise molded around a plurality of volatile models 10 to form, which have the shape of the article to be cast. According to 1 have the models 10 the shape of a gas turbine engine blade with an airfoil section 12a , a platform section 12b and a root section 12c ; however, the invention can be used to produce any desired model shape. The models 10 are each with a volatile element forming a casting run 14 connected, which in turn with a lower portion of a truncated cone-shaped element forming a pouring funnel 16 is connected to a mold or grape assembly 20 to build. The element forming the pouring funnel 16 is from an upright volatile support element 18 on a support base 21 made of metal, plastic or another material. The Elements 14 . 16 . 18 can be made by injection molding or extrusion from the same volatile material as the models 10 be made or from another material, such as paraffin wax, utility wax and other suitable volatile materials. The models 10 and the elements 14 . 16 . 18 are joined together by wax welding, hot melt adhesive, hydrocarbon resin adhesive and / or solvent adhesive materials. The complete model arrangement 20 is in 1 shown.
    [0016] Die Modellanordnung 20 wirdmit einer keramischen Schalenform 30 umhüllt, 2, durch wiederholtes Tauchendes Modells in einen keramischen Schlicker, welcher von einem flüssigen Bindemittelgetragenes Keramikmehl umfasst, Ablaufenlassen des überschüssigen Schlickers,Besanden der noch nassen Schlickerschicht mit gröberen keramischen Partikelnoder Sand und anschließendesTrocknen in Luft oder in einer kontrollierten Atmosphäre, biseine gewünschteDicke einer Keramikschalenform 30 auf dem Modell aufgebautist, in Einklang mit dem wohlbekannten Verfahren nach dem verlorenenWachsmodell. Nachdem eine grüne(d.h. ungebrannte) Schalenform 30 in gewünschterWanddicke auf der Modellanordnung 20 aufgebaut ist, wirddie Modellanordnung aus der grünenSchalenform entfernt, typisch durch eine thermische Behandlung zumselektiven Ausschmelzen der Modellanordnung 20, wobei einekeramische Schalenform 30 mit einer Mehrzahl von Formhohlräumen 30a,jeweils mit der Gestalt des flüchtigenModells übrigbleibt, 3. Jeder Formhohlraum 30a istmit einem entsprechenden Gießlauf 30b verbunden,der seinerseits mit einem unteren Bereich des Gießtrichters 30c derFormanordnung verbunden ist. Jeder Formhohlraum 30a istferner mit einem optionalen untersten Kornstarterhohlraum 30d verbunden,welcher einen untersten Teil 12d jedes Modells 10 abbildet, wobeiTeil 12d integral mit jedem Modell geformt ist oder getrenntdavon geformt und mit Hilfe eines Klebmittels damit verbunden ist.The model arrangement 20 comes with a ceramic bowl shape 30 envelops, 2 , by repeatedly immersing the model in a ceramic slip, which comprises ceramic powder carried by a liquid binder, draining off the excess slip, sanding the still wet layer of slip with coarser ceramic particles or sand and then drying in air or in a controlled atmosphere until a desired one Thickness of a ceramic bowl shape 30 is built on the model, in accordance with the well-known process of the lost wax model. Having a green (ie unfired) bowl shape 30 in the desired wall thickness on the model arrangement 20 is built up, the model arrangement is removed from the green shell shape, typically by a thermal treatment for selectively melting out the model arrangement 20 , being a ceramic bowl shape 30 with a plurality of mold cavities 30a , each with the shape of the volatile model, 3 , Any mold cavity 30a is with an appropriate pouring barrel 30b connected, which in turn is connected to a lower region of the pouring funnel 30c the mold assembly is connected. Any mold cavity 30a is also available with an optional bottom starter cavity 30d connected, which is a bottom part 12d any model 10 depicts being part 12d is integrally molded with each model or molded separately and bonded to it using an adhesive.
    [0017] Nachdem die grüne Formanordnung 30 um dieModellanordnung 20 aufgebaut ist, wird die Modellanordnungdurch eine konventionelle schnelle thermische Behandlung entfernt,zum Beispiel durch eine Behandlung zum Schnellentwachsen, wobeidie grüneSchalenform-/Modellanordnung in einen Ofen (nicht gezeigt) bei erhöhter Temperatur(z.B. 1500°F)platziert wird, um die flüchtigeModellanordnung schnell aus der grünen Schalenform auszuschmelzen,oder durch eine Dampfautoklavenbehandlung, wobei die Schalenform-/Modellanordnungin einem Dampfautoklaven positioniert wird, worin Dampf bei erhöhter Temperaturund erhöhtem Druckverwendet wird, um die Modellanordnung schnell aus der grünen Schalenformauszuschmelzen. Andere Modellent fernungsverfahren können verwendetwerden, um die Modellanordnung 20 aus der Schalenform 30 zuentfernen.After the green mold assembly 30 around the model assembly 20 is built up, the model assembly is removed by a conventional rapid thermal treatment, such as a rapid dewaxing treatment, with the green shell mold / model assembly placed in an oven (not shown) at elevated temperature (e.g. 1500 ° F) to remove the to rapidly melt the volatile model assembly from the green shell mold, or by steam autoclave treatment, positioning the shell mold / model assembly in a steam autoclave using steam at elevated temperature and pressure to rapidly melt the model assembly from the green shell mold. Other model removal methods can be used to model the model 20 from the shell shape 30 to remove.
    [0018] Nach Entfernung der Modellanordnungwird die Formanordnung 30 bei erhöhter Temperatur gebrannt, umModellreste zu entfernen und eine geeignete Formfestigkeit für das Gießen einerMetall- oder Legierungsschmelze zu entwickeln, wobei konventionelleBrenntemperaturen und -zeiten verwendet werden. 3 zeigt die Schalenformanordnung 30 nachEntfernen der Modellanordnung 20 und nach dem Brennen beierhöhter Temperatur.Wie gezeigt ist die Formanordnung 30 auf einer Abschreckplatte 40 ineinem konventionellen Gießofen 42 zurgerichteten Erstarrung in Aufnahmeposition für eine Metall- oder Legierungsschmelzeaus einem Induktionsschmelztiegel 44 positioniert. Wenneine Metall- oder Legierungsschmelze aus dem Tiegel 44 inden Form-Gießtrichter 30c gegossenwird, fließtsie von dem Gießtrichter 30c durchdie Gießläufe 30b in jedenFormhohlraum 30a und zugeordneten Starterhohlraum 30d,wo zahlreiche Körnernukleieren und aufwärtswachsen als Folge des Kontaktes der Metall- oder Legierungsschmelzemit der Abschreckplatte 40. Die Körner wachsen aufwärts durchdie Metall- oder Legierungsschmelze in dem Formhohlraum 30a,um eine Stengelkorn-Gussturbinenschaufel zu bilden, wie hinreichendbekannt. Einkristall-Turbinenschaufeln können in jedem Formhohlraum 30a hergestelltwerden durch Anordnen eines Keims (nicht gezeigt) in dem Kornstarterhohlraum 30d undeine Kristallselektorpassage (nicht gezeigt) zwischen dem Keim unddem Formhohlraum 30a, wie hinreichend bekannt. Die Erfindungist nicht begrenzt auf die Verwendung zur Herstellung von Schalenformenfür Gießverfahrenzur gerichteten Erstarrung und kann für konventionelle GießverfahrenAnwendung finden, welche zur Herstellung von Gussstücken mit äquiaxialerKornstruktur unter Verwendung von Schalenformen, welche einen Kornstarterhohlraum 30d nichtaufweisen oder nicht benötigen,eingesetzt werden.After removing the model arrangement, the mold arrangement becomes 30 Fired at elevated temperature to remove model residue and develop a suitable form strength for casting a molten metal or alloy using conventional firing temperatures and times. 3 shows the shell shape arrangement 30 after removing the model arrangement 20 and after firing at elevated temperature. The mold arrangement is as shown 30 on a quenching plate 40 in a conventional casting furnace 42 for directional solidification in the receiving position for a metal or alloy melt from an induction melting crucible 44 positioned. When a metal or alloy melts out of the crucible 44 into the mold pouring funnel 30c is poured, it flows from the pouring funnel 30c through the casting runs 30b in every mold cavity 30a and assigned starter cavity 30d where numerous grains nucleate and grow upwards as a result of the contact of the metal or alloy melt with the quenching plate 40 , The grains grow upward through the molten metal or alloy in the mold cavity 30a to form a stem grain turbine blade, as is well known. Single crystal turbine blades can be placed in any mold cavity 30a are made by placing a seed (not shown) in the grain starter cavity 30d and a crystal selector passage (not shown) between the seed and the mold cavity 30a , as is well known. The invention is not limited to use for the production of shell molds for directional solidification casting processes and can be used for conventional casting processes which are used to produce castings with an equiaxial grain structure using shell molds which have a grain starter cavity 30d not have or do not need to be used.
    [0019] Ein flüchtiges Modellmaterial gemäß einerAusführungsformder Erfindung zur Verwendung in der Herstellung von Modellen 10 und,optional, von Elementen 14, 16, 18 umfassteine erste Komponente A, umfassend ein im Wesentlichen statistischesInterpolymer, bevorzugt mit ca. 1 bis ca. 65 mol-% mindestens eines aromatischenVinyl- oder Vinyliden-Monomers und einem zusätzlichen Monomer, insbesondereC2- bis C20-α-Olefine,eine zweite Komponente B, bevorzugt umfassend ein Polymer mit sehrniedrigem Molekulargewicht, noch bevorzugter ein Polystyrol niederenMolekulargewichts, und eine optionale dritte Komponente C, welcheein oder mehrere thermoplastische Polymere umfassen kann, die typischals Füllstoffin dem Modellmaterial vorliegen. Die Anteile der Komponenten A,B und, optional, C sind so gewählt,dass ein Modellmaterial bereitgestellt wird, welches eine Kombinationvon Eigenschaften aufweist, umfassend eine geeignete Modellschrumpfratefür schnelles,kostengünstigesSpritzgießenmit geeigneter optischer Oberflächenqualität; verbessertemechanische Modelleigenschaften zur Aufrechterhaltung einer Modell-Dimensionsstabilität, welche Six-Sigma-Fertigungsanforderungenin einem automatisierten Schalenformherstellungsvorgang erfüllt; geeigneteSchmelztemperatur, Schmelzflussrate und thermischen Ausdehnungskoeffizienten,um eine Modellentfernung aus der Schalenform mit konventionellenschnellen thermischen Entfernungstechniken ohne Formspalt- oder-rissbildung zu erlauben; und sauberes (aschearmes) Ausbrennen ausder Schalenform.A volatile model material according to an embodiment of the invention for use in the production of models 10 and, optionally, elements 14 . 16 . 18 comprises a first component A, comprising an essentially statistical interpolymer, preferably with about 1 to about 65 mol% of at least one aromatic vinyl or vinylidene monomer and an additional monomer, in particular C 2 - bis C 20 α-olefins, a second component B, preferably comprising a very low molecular weight polymer, more preferably a low molecular weight polystyrene, and an optional third component C, which may comprise one or more thermoplastic polymers typically used as fillers in the Model material is available. The proportions of components A, B and, optionally, C are selected such that a model material is provided which has a combination of properties, comprising a suitable model shrink rate for fast, inexpensive injection molding with a suitable optical surface quality; improved mechanical model properties to maintain model dimensional stability that meets Six Sigma manufacturing requirements in an automated shell mold manufacturing process; Appropriate melting temperature, melt flow rate and thermal expansion coefficient to allow model removal from the shell mold with conventional rapid thermal removal techniques without mold gap or cracking; and clean (low ash) burning out of the shell shape.
    [0020] Alle Bezugnahmen hierin auf Elementeoder Metalle, welche zu einer bestimmten Gruppe gehören, beziehensich auf die Tabelle des Periodensystems der Elemente, veröffentlichtund urheberrechtlich geschütztvon CRC Press, Inc., 1989. Ferner versteht sich jeder Bezug aufdie Gruppe oder die Gruppen als Bezug auf die Gruppe oder die Gruppen,wie sie in dieser Tabelle des Periodensystems der Elemente wiedergegebensind, wobei die Nummerierung der Gruppen nach dem IUPAC-System erfolgt.All references herein to elementsor metals that belong to a certain grouppublished on the table of the Periodic Table of the Elementsand protected by copyrightby CRC Press, Inc., 1989. Furthermore, every reference is made tothe group or groups as a reference to the group or groups,as reflected in this table of the periodic table of the elementsthe groups are numbered according to the IUPAC system.
    [0021] Der Begriff "Interpolymer" im vorliegenden Text bedeutet ein Polymer,wobei mindestens zwei verschiedene Monomere polymerisiert werden,um das Interpolymer zu bilden. Dies umfasst Copolymere, Terpolymereetc.The term "interpolymer" in the present text means a polymerwherein at least two different monomers are polymerized,to form the interpolymer. This includes copolymers, terpolymersEtc.
    [0022] Der Ausdruck "im Wesentlichen statistisch" (bei dem im Wesentlichenstatistischen Interpolymer, welches Polymereinheiten umfasst, dievon einem oder mehreren α-Olefin-Monomerenmit einem oder mehreren aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren und/oder gehindertenaliphatischen oder cycloaliphatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomerenhergeleitet sind) im Sinne des vorliegenden Textes bedeutet, dassdie Verteilung der Monomeren des Interpolymers nach dem statistischenModell von Bernoulli oder nach einem statistischen Markowschen Modellerster oder zweiter Ordnung beschrieben werden kann, wie von J.C.Randall in POLYMER SEQUENCE DETERMINATION Carbon-13 NMR Method,Academic Press New York, 1977, pp. 71–78, beschrieben. Bevorzugtenthalten die im Wesentlichen statistischen Interpolymere nichtmehr als 15% der Gesamtmenge des aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomersin Blöckenvon aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren von mehr als 3Einheiten.The expression "essentially statistical" (where essentiallystatistical interpolymer comprising polymer units whichof one or more α-olefin monomerswith one or more aromatic vinyl or vinylidene monomers and / or hinderedaliphatic or cycloaliphatic vinyl or vinylidene monomersin the sense of the present text means thatthe distribution of the monomers of the interpolymer according to the statisticalBernoulli model or a statistical Markow modelfirst or second order, as described by J.C.Randall in POLYMER SEQUENCE DETERMINATION Carbon-13 NMR Method,Academic Press New York, 1977, pp. 71-78. Prefersdo not contain the essentially statistical interpolymersmore than 15% of the total amount of the aromatic vinyl or vinylidene monomerin blocksaromatic vinyl or vinylidene monomers of more than 3Units.
    [0023] Noch bevorzugter ist das Interpolymernicht durch einen hohen Grad an Isotaktizität oder Syndiotaktizität gekennzeichnet.Dies bedeutet, dass im Kohlenstoff-l3-NMR-Spektrumdes im Wesentlichen statistischen Interpolymers die Peakflächen, welchezu den Hauptketten-Methylen- und -Methin-Kohlenstoffatomen korrespondieren,die entweder meso-Diadensequenzen oder racemische Diadensequenzenrepräsentieren,75% der Gesamtpeakflächeder Hauptketten-Methylen- und -Methin-Kohlenstoffatome nicht überschreitensollten.More preferably, the interpolymer is not characterized by a high degree of isotacticity or syndiotacticity. This means that in the carbon- 13 NMR spectrum of the essentially statistical interpolymer, the peak areas corresponding to the main chain methylene and methine carbon atoms, which represent either meso-diad sequences or racemic diad sequences, represent 75% of the total peak area of the main chains -Methylene and -Methine carbon atoms should not exceed.
    [0024] Die zur Herstellung des Modellmaterialsund des flüchtigenspritzgegossenen Modells in Einklang mit der vorliegenden Erfindungverwendeten Interpolymere umfassen Interpolymere, hergestellt durchPolymerisieren eines oder mehrerer α-Olefine mit einem oder mehrerenaromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren und/oder einem oder mehrerengehinderten aliphatischen oder cycloaliphatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren.The for the production of the model materialand the fleetinginjection molded model in accordance with the present inventionInterpolymers used include interpolymers made byPolymerize one or more α-olefins with one or morearomatic vinyl or vinylidene monomers and / or one or morehindered aliphatic or cycloaliphatic vinyl or vinylidene monomers.
    [0025] Geeignete α-Olefine umfassen zum Beispiel α-Olefine,welche 2 bis ca. 20, bevorzugt 2 bis ca. 12, noch bevorzugter 2bis ca. 8 Kohlenstoffatome enthalten. Besonders geeignet sind Ethylen,Propylen, Buten-1,4-Methyl-l-penten, Hexen-1 oder Octen-1 oder Ethylenin Kombination mit einem oder mehreren Mitgliedern, ausgewählt ausPropylen, Buten-1,4-Methyl-l-penten, Hexen-1 oder Octen-1. Diese α-Olefineenthalten keine aromatische Gruppe.Suitable α-olefins include, for example, α-olefins,which are 2 to about 20, preferably 2 to about 12, more preferably 2contain up to about 8 carbon atoms. Ethylene is particularly suitable,Propylene, butene-1,4-methyl-1-pentene, hexene-1 or octene-1 or ethylenein combination with one or more members, selected fromPropylene, butene-1,4-methyl-1-pentene, hexene-1 or octene-1. These α-olefinsdo not contain an aromatic group.
    [0026] Geeignete aromatische Vinyl- oderVinyliden-Monomere, welche zur Herstellung der Interpolymere Verwendungfinden können,umfassen z.B. diejenigen, welche durch die folgende Formel repräsentiertsind:
    [0027] Der Ausdruck "gehinderte aliphatische oder cycloaliphatischeVinyl- oder Vinyliden-Verbindungen" bedeutet additionspolymerisierbareVinyl- oder Vinyliden-Monomerekorrespondierend zu der Formel:
    [0028] Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere könnentypisch modifiziert sein durch Pfropfen, Hydrieren, Funktionalisierenoder andere Reaktionen, wie auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt.Die Polymere könnenleicht sulfoniert oder chloriert werden zur Bereitstellung funktionalisierterDerivate nach etablierten Techniken.The essentially statisticalInterpolymers cantypically modified by grafting, hydrogenating, functionalizingor other reactions as are well known in the art.The polymers cancan be easily sulfonated or chlorinated to provide functionalizedDerivatives using established techniques.
    [0029] Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere könnenferner modifiziert sein durch verschiedene Vernetzungsprozesse,einschließlich,jedoch nicht ausschließlichPeroxid-, Silan-, Schwefel-, Strahlen- oder Azid-basierter Härtungssysteme.Eine vollständigeBeschreibung der verschiedenen Vernetzungstechniken ist in den US-PatentenNr. 5 869 591 und Nr. 5 977 271 beschrieben, deren beider Inhaltein ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommenwerden.The essentially statisticalInterpolymers canfurther modified by various networking processes,including,but not exclusivelyPeroxide, silane, sulfur, radiation or azide based curing systems.A completeDescription of the various networking techniques is in the US patentsNo. 5,869,591 and No. 5,977,271, both of which are contentsin its entirety incorporated by reference into this textbecome.
    [0030] Duale Härtungssysteme, welche eineKombination von Warm-, Feuchthärtenund Bestrahlungsschritten verwenden, können effektiv verwendet werden.Duale Härtungssystemesind in den US-Patenten Nr. 5 911 940 und Nr. 6 124 370 offenbartund beansprucht, die ebenfalls beide durch Bezugnahme in den vorliegenden Textaufgenommen werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, Peroxid-Vernetzungsmittelin Verbindung mit Silan-Vernetzungsmitteln,Peroxid-Vernetzungsmittel in Verbindung mit Bestrahlung, schwefelhaltigeVernetzungsmittel in Verbindung mit Silan-Vernetzungsmitteln etc.zu verwenden.Dual hardening systems, which oneCombination of warm and wet hardnessand using irradiation steps can be used effectively.Dual hardening systemsare disclosed in U.S. Patent Nos. 5,911,940 and 6,124,370and claimed, both also by reference in the present textbe included. For example, it may be desirable to use peroxide crosslinking agentsin connection with silane crosslinking agents,Peroxide crosslinking agents in connection with radiation, containing sulfurCrosslinking agents in connection with silane crosslinking agents etc.to use.
    [0031] Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere könnenauch durch verschiedene Vernetzungsprozesse modifiziert sein, welche – ohne jedochhierauf begrenzt zu sein – Folgendesumfassen: die Inkorporation einer Dien-Komponente als Termonomerbei seiner Herstellung mit anschließender Vernetzung nach denim Vorstehenden erwähntenMethoden und weiteren Methoden, einschließlich der Vulkanisation über dieVinylgruppe, beispielsweise unter Verwendung von Schwefel als Vernetzungsmittel.The essentially statisticalInterpolymers canalso be modified by various networking processes, which - but withoutto be limited to this - the followinginclude: incorporation of a diene component as a termonomerin its manufacture with subsequent networking according to thementioned aboveMethods and other methods, including vulcanization through theVinyl group, for example using sulfur as a crosslinking agent.
    [0032] Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere umfassen die pseudostatistischen Interpolymere, wie in EP-A-0 416 815 und EP-A-0 765 888 (JamesC. Stevens et al.) und in US-Patent Nr. 5 703 187 (Francis J. Timmers)beschrieben, die beide in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in denvorliegenden Text aufgenommen werden. Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere umfassen ferner die im Wesentlichen statistischenTerpolymere, wie in US-Patent Nr. 5 872 201 beschrieben, welchesin seiner Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommenwird. Ebenfalls geeignet sind die im Wesentlichen statistischen Interpolymere,welche wenigstens eine Tetrade von α-Olefin/aromatischem Vinyl/aromatischemVinyl/α-Olefin aufweisen,wie in US-Patent Nr. 6 191 245 B1 offenbart, welches ebenfalls inseiner Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommenwird.The essentially statistical interpolymers include the pseudo-statistical interpolymers as in EP-A-0 416 815 and EP-A-0 765 888 (James C. Stevens et al.) And in U.S. Patent No. 5,703,187 (Francis J. Timmers), both of which are incorporated by reference in their entirety. The substantially statistical interpolymers further include the substantially statistical terpolymers as described in US Patent No. 5,872,201, which is incorporated in its entirety by reference in the present text. Also suitable are the substantially statistical interpolymers which have at least one tetrad of α-olefin / aromatic vinyl / aromatic vinyl / α-olefin, as disclosed in U.S. Patent No. 6,191,245 B1, which is also incorporated in its entirety by reference in the present text is included.
    [0033] Die im Wesentlichen statistischenInterpolymere könnenhergestellt werden durch Polymerisieren einer Mischung von polymerisierbarenMonomeren in Gegenwart eines oder mehrerer Metallocen-Katalysatoren oderKatalysatoren mit vorgegebener Geometrie in Kombination mit verschiedenenCo-Katalysatoren. Bevorzugte Arbeitsbedingungen für die Polymerisationsreaktionensind Drückevon Atmosphärendruckbis 3000 Atmosphärenund Temperaturen von –30°C bis 200°C. Beispielefür Verfahren,welche zur Herstellung der im Wesentlichen statistischen Interpolymereverwendet werden, sind in den US-PatentenNr. 6 048 909 und Nr. 6 231 795 B1 beschrieben, deren Inhalte inihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommenwerden.The essentially statistical interpolymers can be produced by polymerizing a mixture of polymerizable monomers in the presence of one or more metallocene catalysts or catalysts with a predetermined geometry in combination with various co-catalysts. Preferred working conditions for the polymerization reactions are pressures from atmospheric pressure to 3000 atmospheres and temperatures from -30 ° C to 200 ° C. Examples of processes used to make the substantially statistical interpolymers are in U.S. Patents 6,048,909 and 6 231 795 B1, the contents of which are incorporated in their entirety by reference in the present text.
    [0034] Beispiele für geeignete Katalysatoren undVerfahren zur Herstellung der im Wesentlichen statistischen Interpolymeresind beschrieben in EP-A-0416 815 ; EP-A-514828 (US-Patent Nr. 6 118 013); EP-A-520 732 (US-Patent Nr.5 721 185); sowie in den US-Patenten Nr. 5 055 438; Nr. 5 057 475;Nr. 5 096 867; Nr. 5 064 802; Nr. 5 132 380; Nr. 5 189 192; Nr.5 321 106; Nr. 5 347 024; Nr. 5 350 723; Nr. 5 374 696 und Nr. 5399 635; Nr. 5 470 993; Nr. 5866 704; Nr. 5 959 047; Nr. 6150 297und Nr. 6 015 868; alle diese US-Patente werden durch Bezugnahmein den vorliegenden Text aufgenommen.Examples of suitable catalysts and processes for producing the essentially statistical interpolymers are described in EP-A-0 416 815 ; EP-A-514 828 (U.S. Patent No. 6,118,013); EP-A-520 732 (U.S. Patent No. 5,721,185); and in U.S. Patent Nos. 5,055,438; No. 5,057,475; No. 5,096,867; No. 5,064,802; No. 5,132,380; No. 5,189,192; No. 5,321,106; No. 5,347,024; No. 5,350,723; No. 5,374,696 and No. 5,399,635; No. 5,470,993; No. 5866 704; No. 5,959,047; No. 6150 297 and No. 6 015 868; all of these U.S. patents are incorporated herein by reference.
    [0035] Währendder Herstellung des im Wesentlichen statistischen Interpolymerskann eine Menge eines aromatischen Homopolymers von ataktischemVinyl- oder Vinylidenentstehen infolge Homopolymerisation des aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomerenbei erhöhtenTemperaturen. Die Anwesenheit des aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Homopolymersist im Allgemeinen nicht schädlichfür dieZwecke der vorliegenden Erfindung und kann toleriert werden. Dasaromatische Vinyl- oder Vinyliden-Homopolymer kann, falls gewünscht, vondem Interpolymer getrennt werden durch Extraktionstechniken, soetwa durch selektive Fällung ausder Lösungmit einem Nicht-Lösemittelfür dasInterpolymer oder das aromatische Vinyl- oder Vinyliden-Homopolymer.Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass nichtmehr als 20 Gew.-%, bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, basierend aufdem Gesamtgewicht der Interpolymere, des aromatischen Homopolymersvon ataktischem Vinyl- oder Vinyliden vorliegen.Whilethe production of the essentially statistical interpolymercan be a lot of an aromatic homopolymer of atacticVinyl or vinylidenearise as a result of homopolymerization of the aromatic vinyl or vinylidene monomerat elevatedTemperatures. The presence of the aromatic vinyl or vinylidene homopolymeris generally not harmfulfor thePurposes of the present invention and can be tolerated. Thearomatic vinyl or vinylidene homopolymer, if desired, ofthe interpolymer are separated by extraction techniques, soabout selective precipitationthe solutionwith a non-solventfor theInterpolymer or the aromatic vinyl or vinylidene homopolymer.For the purposes of the present invention, it is preferred that notmore than 20% by weight, preferably less than 15% by weight, based onthe total weight of the interpolymers, the aromatic homopolymerof atactic vinyl or vinylidene.
    [0036] Die im Wesentlichen statistischenaromatischen α-Olefin-/Vinyl-oder Vinyliden-Interpolymere können fernerhergestellt werden nach den in JP07/278230 beschriebenen Verfahren oder nach den Verfahren,wie sie von John G. Bradfute et al. (W.R. Grace & Co.) in WO 95/32095; von R.B. Pannell(Exxon Chemical Patents Inc.) in WO 94/00500 und in Plastics Technoloay,p. 25 (September 1992) beschrieben werden; alle diese Druckschriftenwerden in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegendenText aufgenommen.The substantially statistical aromatic α-olefin / vinyl or vinylidene interpolymers can also be prepared according to the in JP 07/278230 described methods or according to the methods as described by John G. Bradfute et al. (WR Grace & Co.) in WO 95/32095; by RB Pannell (Exxon Chemical Patents Inc.) in WO 94/00500 and in Plastics Technoloay, p. 25 (September 1992); all of these documents are incorporated in their entirety by reference in the present text.
    [0037] Die Komponente A umfasst ein odermehrere im Wesentlichen statistische Interpolymere, welche bevorzugtein oder mehrere aromatische Vinyl- oder Vinyliden-Monomere umfassen(1 bis 65 mol-%, bevorzugter Bereich 10 bis 60 mol-%, meistbevorzugterBereich 30 bis 50 mol-%) und zusätzlicheMonomere. Die bevorzugten zusätzlichenMonomere sind Ethylen oder eine Kombination von Ethylen mit mindestenseinem Mitglied, ausgewähltaus Propylen, 4-Methyl, 1-Penten, Buten-1, Hexen-1, Octen-1 oderNorbornen.Component A comprises one orseveral essentially statistical interpolymers, which are preferredcomprise one or more aromatic vinyl or vinylidene monomers(1 to 65 mol%, preferred range 10 to 60 mol%, most preferredRange 30 to 50 mol%) and additionalMonomers. The preferred additionalMonomers are ethylene or a combination of ethylene with at least oneone memberfrom propylene, 4-methyl, 1-pentene, butene-1, hexene-1, octene-1 orNorbornene.
    [0038] Die Komponente B umfasst ein odermehrere Polymere mit niederem MW (Molekulargewicht), so etwa einPolystyrol (PS) niederen Molekulargewichts, klebrigmachendes Harzoder Wachs mit einem mittleren Molekulargewicht (Mn) von < 10 000, bevorzugt < 5 000, meistbevorzugt < 2 000.Component B comprises one orseveral low MW (molecular weight) polymers, such as oneLow molecular weight polystyrene (PS), tackifying resinor wax with an average molecular weight (Mn) of <10,000, preferably <5,000, most preferably <2,000.
    [0039] Die optionale Komponente C umfasstein thermoplastisches Polymer mit einer Schmelzflussrate (MFR) (ASTMD1238, 200°C,5 kg) größer als100, bevorzugt größer als200, meistbevorzugt größer als300 g/10 min. Ferner oder zusätzlichkann die Komponente C Additive umfassen, einschließlich, jedochnicht ausschließlichAntioxidantien (z.B. gehinderte Phenole, wie z.B. Irganox®1010),Phosphite (z.B. Irgafos®168), UV-Stabilisatoren,Haftadditive (z.B. Polyisobutylen), Antiblockadditive, Farben, Pigmente,Füllstoffeund dergleichen, insoweit, als sie die Erzielung der Modelleigenschaftennicht beeinträchtigen.Organische Füllstoffe, wieBPA (Bisphenol A), vernetztes Polystyrol, vermahlenes Polystyroloder Acrylpartikel könnenin einer Gesamtmenge von 0 bis 40 Gew.-% enthalten sein.Optional component C comprises a thermoplastic polymer with a melt flow rate (MFR) (ASTM D1238, 200 ° C, 5 kg) greater than 100, preferably greater than 200, most preferably greater than 300 g / 10 min. Furthermore or additionally, the component C may comprise additives including, but not limited to antioxidants (eg, hindered phenols such as Irganox ® 1010), phosphites (such as Irgafos ® 168), ultraviolet stabilizers, cling additives (for example, polyisobutylene), antiblock additives, colors, Pigments, fillers and the like insofar as they do not impair the achievement of the model properties. Organic fillers such as BPA (bisphenol A), crosslinked polystyrene, ground polystyrene or acrylic particles can be contained in a total amount of 0 to 40% by weight.
    [0040] Das Modellmaterial umfasst Mischungender Komponenten A, B und, optional, C in Anteilen, die eine Kombinationvon Modelleigenschaften bereitstellen, welche geeignet sind zurVerwendung bei der Herstellung einer Formanordnung 30 zurVerwendung in dem Feingießverfahrennach dem verlorenen Wachsmodell. Hierbei umfassen die Anteile inGewichtsprozent: Komponente A: 10–95%, bevorzugt 30–80%, meistbevorzugt 50–70%; KomponenteB: 5–60%,bevorzugt 10–50%,meistbevorzugt 20–50%;und optional wenigstens eine andere Polymerkomponente C: 2–40%, bevorzugt5–20%,meistbevorzugt 10–15%.The model material includes mixtures of components A, B and, optionally, C in proportions that provide a combination of model properties that are suitable for use in the manufacture of a mold assembly 30 for use in the investment casting process based on the lost wax model. The proportions in percent by weight comprise: Component A: 10-95%, preferably 30-80%, most preferably 50-70%; Component B: 5-60%, preferably 10-50%, most preferably 20-50%; and optionally at least one other polymer component C: 2-40%, preferably 5-20%, most preferably 10-15%.
    [0041] Beispielhaft und ohne hierauf begrenztzu sein, wird durch ein exemplarisches flüchtiges Modellmaterial, welchesein Ethylen/Styrol-Interpolymer (ESI) als Komponente A in einerMenge von ca. 60 Gew.-% des Modellmaterials und ein Polystyrol niederenMolekulargewichts als Komponente B in einer Menge von ca. 40 Gew.-%des Modellmaterials umfasst, eine Kombination von Modelleigenschaftenbereitgestellt, welche geeignet sind zur Verwendung in der Herstellungeiner Formanordnung 30 zur Verwendung in dem Feingießverfahrennach dem verlorenen Wachsmodell, wie im Vorstehenden beschrieben.Ein derartiges Modellmaterial zeigt eine Modellschrumpfrate, diegeeignet ist fürschnelles, kostengünstigesSpritzgießenmit im Wesentlichen fehlerfreier optischer Oberflächenqualität; verbessertemechanische Modelleigenschaften zur Aufrechterhaltung einer Modelldimensionsstabilität, welcheSix-Sigma-Fertigungsanforderungen in einem automatisierten Montage-und Schalenformherstellungsvorgang erfüllt; geeignete Schmelztemperatur,Schmelzflussrate und thermischer Ausdehnungskoeffizient, um eineModellentfernung aus der Schalenform mit konventionellen schnellenthermischen Modellentfernungstechniken ohne Formspalt- oder -rissbildungzu erlauben; und sauberes Ausbrennen (aschearm und spurenmetallfrei)aus der Schalenform.By way of example and without being limited to this, an exemplary volatile model material which contains an ethylene / styrene interpolymer (ESI) as component A in an amount of approximately 60% by weight of the model material and a polystyrene of low molecular weight as component B in 40% by weight of the model material, a combination of model properties is provided which are suitable for use in the manufacture of a mold assembly 30 for use in the investment casting process according to the lost wax model, as described above. Such a model material shows a model shrink rate which is suitable for fast, inexpensive injection molding with an essentially flawless optical surface quality; improved mechanical model properties to maintain model dimension stability that meet Six Sigma manufacturing requirements in an automated assembly and shell mold manufacturing process; Appropriate melting temperature, melt flow rate and thermal expansion coefficient to allow model removal from the shell mold using conventional rapid thermal model removal techniques without mold gap or cracking; and clean Burn out (low ash and trace metal free) from the shell shape.
    [0042] Das ESI-1-Interpolymer wurde in einemkontinuierlich betriebenen Schleifenreaktor hergestellt. Eine Ingersoll-Dresser-Doppelschraubenpumpebesorgte das Mischen. Der Reaktor wurde flüssigkeitsgefüllt bei 475psig (3 275 kPa) betrieben. Die Rohmaterialien und die Katalysator-/Co-Katalysator-Ströme wurdendurch Injektoren und statische Kenics-Mischer in den Schleifenreaktorrohrleitungenin den Reaktor eingespeist. Nach Austritt aus der Schleifen-Pumpe durchläuft derProzessstrom zwei Rohrbündelwärmetauscher,bevor er zur Ansaugung der Schleifen-Pumpe zurückkehrt. Nach Verlassen desletzten Austauschers kehrt der Schleifen-Strom durch die Injektorenund statischen Mischer zur Ansaugung der Pumpe zurück. Einzweiter Monomer-/Speise-Injektor und Mischer wurden verwendet, wennverfügbar.Ein Wärmeträgeröl oder temperiertes Wasserwurde durch den Austauschermantel zirkulieren gelassen, um die Schleifen-Temperaturzu kontrollieren. Der Austrittsstrom des Schleifenreaktors wurdezwischen den zwei Austauschern entgenommen. Fluss und Lösungsdichtedes Austrittsstroms wurden mit Hilfe einer Massenstrommessvorrichtungvom Typ Micro-MotionTM gemessen.The ESI-1 interpolymer was made in a continuously operated loop reactor. An Ingersoll-Dresser twin screw pump did the mixing. The reactor was operated liquid-filled at 475 psig (3275 kPa). The raw materials and catalyst / co-catalyst streams were fed into the reactor through injectors and Kenics static mixers in the loop reactor tubing. After exiting the loop pump, the process stream passes through two shell and tube heat exchangers before returning to suction the loop pump. After leaving the last exchanger, the loop flow through the injectors and static mixers returns to the suction of the pump. A second monomer / feed injector and mixer were used if available. A heat transfer oil or tempered water was circulated through the exchange jacket to control the loop temperature. The loop reactor exit stream was withdrawn between the two exchangers. The flow and solution density of the outlet flow were measured using a Micro-Motion TM mass flow measuring device.
    [0043] Lösemittelwurde in den Reaktor eingespritzt, vornehmlich als Teil des Speisestroms,um das Ethylen in Lösungzu halten. Es wurde ein Teilstrom von den Druckpumpen vor der Ethylen-Injektionentnommen, um einen Spülstromfür dieSchleifenreaktorpumpendichtungen bereitzustellen. ZusätzlichesLösemittel wirdals Verdünnerfür denKatalysator zugegeben. Das eingespeiste Lösemittel wurde mit nicht-inhibiertemStyrol-Monomer auf der Saugseite der Druckpumpe gemischt. Die Druckpumpelieferte dem Reaktor Lösemittelund Styrol bei ca. 650 psig (4 583 kPa). Der Frisch-Styrol-Flusswurde mit Hilfe einer Micro-MotionTM-Massenstrommessvorrichtunggemessen, und der Gesamt-Lösemittel-/Styrol-Flusswurde mit einer separaten Micro-MotionTM-Massenstrommessvorrichtunggemessen. Das Ethylen wurde dem Reaktor bei ca. 690 psig (4 865kPa) zugeführt.Der Ethylenstrom wurde mit einer Micro-MotionTM-Massenstrommessvorrichtunggemessen. Eine Durchflussmess-/-kontrolleinrichtungwurde verwendet zur Einführungvon Wasserstoff in den Ethylenstrom am Austritt des Ethylenkontrollventils.Solvent was injected into the reactor, primarily as part of the feed stream, to keep the ethylene in solution. A partial flow was withdrawn from the pressure pumps prior to the ethylene injection to provide a purge flow for the loop reactor pump seals. Additional solvent is added as a thinner for the catalyst. The solvent fed was mixed with non-inhibited styrene monomer on the suction side of the pressure pump. The pressure pump delivered solvent and styrene to the reactor at approximately 650 psig (4,583 kPa). The fresh styrene flow was measured using a Micro-Motion ™ mass flow meter and the total solvent / styrene flow was measured using a separate Micro-Motion ™ mass flow meter. The ethylene was fed to the reactor at approximately 690 psig (4,865 kPa). The ethylene flow was measured with a Micro-Motion ™ mass flow meter. A flow measuring / control device was used to introduce hydrogen into the ethylene stream at the outlet of the ethylene control valve.
    [0044] Die Ethylen-/Wasserstoff-Mischungliegt bei Umgebungstemperatur vor, wenn sie mit dem Lösemittel-/Styrol-Stromzusammengeführtwird. Die Temperatur des gesamten Speisestroms beim Eintritt indie Rektorschleife wurde mit einem Glycol-gekühlten Austauscher auf ca. 2°C gesenkt.Die Herstellung der drei Katalysatorkomponenten wurde in drei separatenBehälternvorgenommen. Frisches Lösemittelund konzentrierte Katalysator/Cokatalyator/Sekundär-Cokatalysator-Vormischungwurden ihren jeweiligen Sammelbehälter zugegeben und eingemischtund überdrehzahlveränderlicheMembranpumpen vom Typ PulsafeederTM in den Reaktoreingespeist. Wie bereits erläutert,trat das Dreikomponenten-Katalysatorsystem in die Reaktorschleife durcheinen Injektor und statischen Mischer in die Ansaugseite der Doppelschneckenpumpeein. Der Rohmaterialspeisestrom wurde ebenfalls durch einen Injektorund statischen Mischer stromaufwärtsder Katalysatoreinspritzstelle oder durch einen Speise-Injektor/Mischerzwischen den zwei Austauschern, falls vorhanden, in die Reaktorschleifeeingespeist.The ethylene / hydrogen mixture is at ambient temperature when combined with the solvent / styrene stream. The temperature of the entire feed flow when entering the rector loop was reduced to approx. 2 ° C using a glycol-cooled exchanger. The three catalyst components were produced in three separate containers. Fresh solvent and concentrated catalyst / cocatalyst / secondary cocatalyst premix were added to their respective collection containers and mixed in and fed into the reactor via variable-speed diaphragm pumps of the Pulsafeeder TM type. As previously discussed, the three component catalyst system entered the reactor loop through an injector and static mixer on the suction side of the twin screw pump. The raw material feed stream was also fed into the reactor loop through an injector and static mixer upstream of the catalyst injection point, or through a feed injector / mixer between the two exchangers, if any.
    [0045] Die Polymerisation wurde mit Zugabeeines Katalysatordeaktivierungsmittels (Wasser) in die Reaktorproduktleitunghinter der die Lösungsdichtemessenden Micro-MotionTM-Massenstrommessvorrichtunggestoppt. Ein statischer Mischer in der Leitung sorgte für Dispersiondes Katalysatordeaktivierungsmittels und der Additive in dem abgehendenReaktorstrom. Dieser Strom trat sodann in nachgeschaltete Reaktorheizvorrichtungenein, welche zusätzlicheEnergie fürdie Schnellverdampfung zur Lösemittelentfernungbereitstellten. Diese Schnellverdampfung trat auf, wenn der abgehendeStrom die nachgeschaltete Reaktorheizvorrichtung verließ und derDruck von 475 psig (3 275 kPa) auf etwa 450 mmHg (60 kPa) Absolutdruckam Reaktordruckkontrollventil abfiel.The polymerization was stopped with the addition of a catalyst deactivator (water) into the reactor product line behind the Micro-Motion ™ mass flow meter measuring the solution density. A static mixer in the line dispersed the catalyst deactivant and additives in the outgoing reactor stream. This stream then entered downstream reactor heaters, which provided additional energy for rapid evaporation to remove solvent. This flash evaporation occurred when the outgoing stream exited the downstream reactor heater and the pressure dropped from 475 psig (3275 kPa) to about 450 mmHg (60 kPa) absolute pressure at the reactor pressure control valve.
    [0046] Dieses entspannte Polymer trat inden Entgasungsabschnitt des Prozesses ein. Die bei der Entgasung raschausdampfenden flüchtigenBestandteile wurden mit einem Glycolmantelaustauscher kondensiert,durch eine Vakuumpumpe geleitet und zum Dampf-/Flüssigkeitstrennbehälter abgeführt. ImVakuumsystem der ersten Stufe wurden Lösemittel/Styrol vom Boden diesesBehältersals Recycle-Lösemittelabgezogen, während unreagiertesEthylen vom oberen Bereich abgezogen wurde. Der Ethylenstrom wurdemit Hilfe einer Micro-MotionTM-Massenstrommessvorrichtung gemessen. DieMessung des abgezogenen Ethylens plus eine Berechnung der gelösten Gasein dem Lösemittel-/Styrol-Stromwurden verwendet, um die Ethylenkonversion zu berechnen. Das Polymerund restliches Lösemittelwurden mit Hilfe einer Zahnradpumpe einem Endentgaser zugeführt. DerDruck in dem zweiten Entgaser wurde bei ca. 10 mmHg (1,4 kPa) Absolutdruckbetrieben, um das restliche Lösemittelschnell abzudampfen. Das trockene Polymer (< 1000 ppm Gesamtflüchtige) wurde mit einer Zahnradpumpeeiner Unterwassergranuliervorrichtung zugeführt, dann zentrifugalgetrocknetund aufgefangen. Die Herstellbedingungen und Eigenschaften von ESI-1sind in den Tabellen 1' bzw.2' aufgeführt.This relaxed polymer entered the degassing section of the process. The volatile constituents which evaporate rapidly during the degassing were condensed with a glycol jacket exchanger, passed through a vacuum pump and discharged to the vapor / liquid separation container. In the first stage vacuum system, solvent / styrene was withdrawn from the bottom of this container as a recycle solvent while unreacted ethylene was withdrawn from the top. The ethylene flow was measured using a Micro-Motion ™ mass flow meter. The stripped ethylene measurement plus a calculation of the dissolved gases in the solvent / styrene stream were used to calculate the ethylene conversion. The polymer and residual solvent were fed to a final degasser using a gear pump. The pressure in the second degasser was operated at about 10 mmHg (1.4 kPa) absolute pressure in order to quickly evaporate the remaining solvent. The dry polymer (<1000 ppm total volatility) was fed to an underwater pelletizer with a gear pump, then centrifugally dried and collected. The manufacturing conditions and properties of ESI-1 are listed in Tables 1 'and 2'.
    [0047] Alle Mischungen wurden zuerst gründlich trockengemischt,bevor sie compoundiert wurden. Fürdas Compoundieren wurde ein Haake Polylab-System verwendet, ausgestattetmit einem Doppelschneckenextruder vom Typ Berstorff PTW/25P. Dietypische Extrudertemperatur betrug 160–190°C bei einer Ausstoßrate von 12–22 lb/h.Die Wasserbadtemperatur betrug 5°C.Die Zusammensetzung der Mischungen wird ausgedrückt in Gewichtsprozent, bezogenauf das Gesamtgewicht der Mischungskomponenten.All mixes were first thoroughly dry blended,before they were compounded. Forcompounding was used using a Haake Polylab systemwith a twin-screw extruder of the type Berstorff PTW / 25P. Thetypical extruder temperature was 160-190 ° C with an output rate of 12-22 lb / h.The water bath temperature was 5 ° C.The composition of the mixtures is expressed in percent by weighton the total weight of the mixture components.
    [0048] Der Styrolgehalt und die Konzentrationan ataktischem Polystyrol des Interpolymers wurden bestimmt durchprotonenkernmagnetische Resonanz (1H-NMR),wie in US-Patent Nr. 6 476 141 beschrieben, dessen Inhalt in seinerGesamtheit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommenwird.The styrene content and concentration of atactic polystyrene of the interpolymer were determined by proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) as described in US Pat. No. 6,476,141, the entirety of which is incorporated by reference into the present text.
    [0049] Die Schmelztemperatur der Modellmaterialmischungenwurde bestimmt mit einem Differential-Scanning-Kalorimeter (DSC)nach dem Verfahren gemäß ASTM:D3418,wobei Tm = Schmelztemperatur (gemessen beimMaximum) δT= Breite der Schmelzzone und δHfus = latente Schmelzwärme.The melting temperature of the model material mixtures was determined with a differential scanning calorimeter (DSC) according to the method according to ASTM: D3418, where T m = melting temperature (measured at the maximum) δT = width of the melting zone and δH fus = latent heat of fusion.
    [0050] Der MFR-Wert der Modellmaterialmischungenwurde nach dem Verfahren gemäß ASTM:D1238ermittelt.The MFR value of the model material mixtureswas made according to the ASTM: D1238determined.
    [0051] Sofern nichts anderes angegeben ist,wird das Molekulargewicht der Polymerzusammensetzungen für die vorliegendeErfindung geeignet angegeben mit Hilfe einer Schmelzindexmessungnach ASTM D-1238, Bedingung 200°C/5kg (und auch als I5 bekannt).Unless otherwise stated, the molecular weight of the polymer compositions for the present invention is stated suitably by means of a melt index measurement according to ASTM D-1238, condition 200 ° C./5 kg (and also known as I 5 ).
    [0052] Der Ausdehnungskoeffizient wurdenach dem Verfahren gemäß ASTM E831gemessen, wobei: Ts Erweichungstemperatur(Beginn der Probenpenetration) Tm Schmelztemperaturnach Onset (Tangentenschnittpunkt) ε Dehndeformation ((texp – tinit)/tinit) x 100 CTE(max exp) Thermischer Ausdehnungskoeffizient (von 0°C bis zurmaximalen Ausdehnung) CTE (max slope) Thermischer Ausdehnungskoeffizient(maximale Steilheit) δT(10–30%pen) Temperaturbereich (von 10 bis 30% Probenpenetration) δT (Tm-30%pen) Temperaturbereich (von Schmelztemperatur nach Onset bis 30%Probenpenetration).The coefficient of expansion was measured according to the ASTM E831 method, where: T s softening temperature (start of sample penetration) T m melting temperature according to onset (tangent intersection) ε strain deformation ((t exp - t init ) / t init ) x 100 CTE (max exp) thermal expansion coefficient (from 0 ° C to maximum expansion) CTE (max slope) coefficient of thermal expansion (maximum slope) δT (10-30% pen) temperature range (from 10 to 30% sample penetration) δT (Tm-30% pen) temperature range (from melting temperature after onset to 30% sample penetration).
    [0053] Der CTE-Wert (maximale Ausdehnung)wurde nach dem Verfahren gemäß ASTM E831ermittelt.The CTE value (maximum expansion)was made according to the ASTM E831determined.
    [0054] Die maßliche Abweichung wurde gemessenunter Verwendung von I-Träger-Modellproben gemäß den 4A und 4B, spritzgegossen aus einem erfindungsgemäßen Modellmaterial,welches 60 Gew.-% des Ethylen/Styrol-Interpolymers (ESI) als KomponenteA und 40 Gew.-% des Polystyrols niederen Molekulargewichts als KomponenteB enthielt (ein derartiges Modellmaterial wird als CASPER bezeichnet).Zum Vergleich wurden ähnlicheI-Träger-Modellprobenspritzgegossen unter Verwendung von gegenwärtig in der kommerziellen Herstellungvon flüchtigenModellen verwendeten Polystyrolen unterschiedlicher Quelle (Lacgrene1541 Polystyrol von Atofina Division of Total-FinaElf und hochfließendes kristallines PolystyrolP5-541 von Deltech Polymers Corp.) und zwei verschiedenen konventionellenModellwachsmischungen (mit der Bezeichnung 5042 und 5038). Der maßliche Schrumpfdes Modells wurde gemessen unter Verwendung eines Optical Gauging FOVSmart Scope (OGP) oder eines ähnlichenoptischen Messinstrumentes, wobei wie folgt verfahren wurde. EineT-förmigeHaltevorrichtung fürdas I-Träger-Modellwurde auf dem OGP-Tisch lagefixiert, wie in 4C gezeigt. Jede I-Träger-Modellprobe wurde so inder Haltevorrichtung positioniert, dass die Modell-Ziellöcher N imflachen Abschnitt nach oben zeigten und das dicke Ende (Maß 0,0250Inch) der I-Träger-Modellprobeauf der rechten Seite des Halters angeordnet war. Die OGP-Beleuchtungwurde eingestellt, wobei die "Backand AUX"-Beleuchtungabgeschaltet und das "Ring"-Licht auf einenWert von zehn gesetzt wurde, um einen guten Beleuchtungskontrastzu erhalten. Zur Erhöhungder Visibilitätdes Randes der LöcherH kann eine schwarze Markierung oder weiße Farbe auf den flachen Abschnittder Probe aufgebracht werden. Sodann wird der OGP-Tisch bewegt,bis sich das linke Ende des I-Träger-Modellsunter der Optik befindet, so dass die Optik auf dem flachen Abschnitt nahedes linken Lochs H fokussiert werden kann. Die Optik wird auf eine35-fache Arbeitsvergrößerung eingestellt.Das Kreisreticle des optischen Beobachtungsinstrumentes wird durchBewegen des OGP-Tisches überdas linke Loch H der Probe gebracht und sodann wird das Reticleauf das Loch H angepasst. Die X-, Y- und Z-Koordinaten werden andem linken Messloch H genullt. Sodann wird der OGP-Tisch bewegt,um das rechte Loch H der Probe zu dem Kreisreticle auszurichten.Die Messachsen werden zu dem rechten Loch ausgerichtet. Der Abstandzwischen den Mittelpunkten der zwei Löcher H wird gemessen. Für jede Probengruppewurden Statistiken berechnet fürMittel, Maximalwert, Minimalwert, Standardabweichung, Signal-Rausch-Verhältnis, Nominalwert= Bestwert (Nominal-the-best, NTB), prozentualer Schrumpf, Inch-per-Inch-Schrumpfund Probengröße (Zahlder geprüftenProben).The dimensional deviation was measured using I-beam model samples according to the 4A and 4B , injection molded from a model material according to the invention which contained 60% by weight of the ethylene / styrene interpolymer (ESI) as component A and 40% by weight of the low molecular weight polystyrene as component B (such a model material is referred to as CASPER). For comparison, similar I-beam model samples were injection molded using polystyrenes from various sources currently used in the commercial manufacture of volatile models (Lacgrene 1541 polystyrene from Atofina Division of Total-FinaElf and high-flow crystalline polystyrene P5-541 from Deltech Polymers Corp.) and two different conventional model wax mixtures (with the designations 5042 and 5038). The dimensional shrinkage of the model was measured using an Optical Gauging FOV Smart Scope (OGP) or similar optical measuring instrument, and the procedure was as follows. A T-shaped holding device for the I-beam model was fixed in position on the OGP table, as in 4C shown. Each I-beam model sample was positioned in the holder with the model target holes N facing up in the flat portion and the thick end (0.0250 inch dimension) of the I-beam model sample located on the right side of the holder , OGP lighting was discontinued, with the "back and AUX" lighting turned off and the "ring" light set to a value of ten to get good lighting contrast. A black mark or white paint can be applied to the flat portion of the sample to increase the visibility of the edge of the holes H. The OGP table is then moved until the left end of the I-beam model is under the optics so that the optics can be focused on the flat portion near the left hole H. The optics are set to a 35x work magnification. The circular reticle of the optical observation instrument is brought over the left hole H of the sample by moving the OGP table and then the reticle is adjusted to the hole H. The X, Y and Z coordinates are zeroed at the left measuring hole H. The OGP table is then moved to align the right hole H of the sample with the circular reticle. The measuring axes are aligned to the right hole. The distance between the centers of the two holes H is measured. Statistics were calculated for each sample group for mean, maximum value, minimum value, standard deviation, signal-to-noise ratio, nominal value = best value (nominal-the-best, NTB), percentage shrinkage, inch-by-inch shrinkage and sample size (number of tested Rehearse).
    [0055] Der Biegemodul wurde nach A5TM D-790gemessen.The bending module was made according to A5TM D-790measured.
    [0056] Die Zugfestigkeit wurde nach ASTMD638 gemessen.The tensile strength was determined according to ASTMD638 measured.
    [0057] Das Spritzgießen der Probekörper wurdeauf einer Fanuc Roboshot EV110-Tonnen-Spritzgießmaschinedurchgeführt.Die Einspritzzykluszeit betrug 30 Sekunden für Probekörper aus Polystyrol-Materialund ESI-Mischungsmaterialien und 60 Sekunden für Probekörper aus Modellwachs. Die Wachsprobekörper wurdenbei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 160°F und einem Packdruck von 150bis 200 psi spritzgegossen, in Abhängigkeit von der Probekörpergeometrie.Die Polystyrol-Probekörperwurden bei einer Temperatur im Bereich von 390 bis 550°F und einemPackdruck von 6000 bis 10 000 psi spritzgegossen, in Abhängigkeit vonder Probekörpergeometrie.Die ESI-Mischungs-Probekörper [verschiedenvon dem Versuchsmaterial) Nr. 5 nach Tabelle 1 mit der BezeichnungCASPER-Material] wurden bei einer Temperatur im Bereich von 235bis 330°Fund einem Packdruck von 3500 bis 11 000 psi spritzgegossen, in Abhängigkeitvon der Probekörpergeometrie.Die CASPER-Mischungs-Probekörper (VersuchsmaterialNr. 5 gemäß Tabelle1) wurden bei einer Temperatur im Bereich von 260 bis 290°F und einemPackdruck von 6500 bis 8000 psi spritzgegossen, in Abhängigkeitvon der Probekörpergeometrie(d.h. I-Träger-,Zugstab-, Gießkeil-Probekörper).The injection molding of the test specimens was carried out on a Fanuc Roboshot EV110-ton injection molding machine. The injection cycle time was 30 seconds for test specimens made of polystyrene material and ESI mixture materials and 60 seconds for test specimens made of model wax. The wax specimens were injection molded at a temperature in the range of 140 to 160 ° F and a packing pressure of 150 to 200 psi, depending on the specimen geometry. The polystyrene test specimens were at one temperature injection molded in the range of 390 to 550 ° F and a packing pressure of 6000 to 10,000 psi, depending on the specimen geometry. The ESI blend specimens [different from the test material) No. 5 of Table 1 called CASPER material] were injection molded at a temperature in the range of 235 to 330 ° F and a packing pressure of 3500 to 11,000 psi, depending on from the specimen geometry. The CASPER blend specimens (Test Material No. 5 in Table 1) were injection molded at a temperature in the range of 260 to 290 ° F and a packing pressure of 6500 to 8000 psi, depending on the specimen geometry (ie, I-beam, tensile bar -, wedge test specimen).
    [0058] Das Ausbrennverhalten (Anfälligkeitfür Formrissbildung)wurde beurteilt währendder Modellentfernung durch Schnellentwachsen unter Verwendung einesKeilblockmodells, 5A.Dieses keilförmigeModell kann vielfach Schalenformrisse entlang der Kanten des Keilsverursachen. KeilförmigeTest-Schalenformen wurdenmontiert, unter Verwendung der verschiedenen Modellmaterialmischungenfür jedesKeilblockmodell. Jedes der sechs verschiedenen keilförmigen Modellewurde mit seiner eigenen Ablassleitung T verbunden und dann an einemgemeinsamen Ringanschnitt G, welcher mit einem Eingusstrichter PCverbunden war, montiert, um eine Modellanordnung zu bilden, 5A. Jede Modellanordnungumfasste ein konventionelles keilförmiges Wachsmodell und keilförmiges Polystyrol-Modellals Kontrollen. Jede Modellanordnung wurde dann mit der gleichenArt von DS/SC-(gerichtet erstarrter/Einkristall-)Produktions-Keramikschalenformumhüllt.Die Schalenform umfasste eine kommerziell verwendete Schalenformkonstruktion,umfassend eine Keramikschlicker/Sand-Frontschicht, gebildet unterVerwendung von Aluminiumoxid- und Cobaltaluminat-Mehlen, vier keramische(Zircon-)Schlicker-/Sand-Backup-Schichten und eine Schlickerdeckschicht,und wurde durch Ausbrennen unter Verwendung von für das zuuntersuchende Modellmaterial geeigneten Produktionsverfahren verarbeitet.Die Schalenformen (5B),welche Modellmischungen in Einklang mit der Erfindung aufwiesen, wurdenin einem gasgefeuerten Tunnelbrennofen bei 1450°F schnell erhitzt. Die Schalenformen,welche nur konventionelle Wachsmodelle aufwiesen, wurden einem Dampfautoklavenverfahrenunterworfen, um den größten Teildes Wachses zu entfernen, gefolgt von einem Schnellentwachsen ineinem gasgefeuerten Tunnelbrennofen bei 1450°F. Die Schalenformen wurdeneiner visuellen Prüfungauf Rissart, Rissort (z.B. Spitze, Seiten oder Flächen desKeils) und Schwere (Risslänge)unterworfen. Die verschiedenen Modellmaterialmischungen wurden alsschlechter, gleich oder besser als das Kontroll-Wachsmodell eingestuftbezogen auf die Formrissbildung während der Modellentfernung.The burnout behavior (susceptibility to form cracking) was assessed during the model removal by rapid dewaxing using a wedge block model, 5A , This wedge-shaped model can often cause shell tears along the edges of the wedge. Wedge-shaped test cup molds were assembled using the different model material mixtures for each wedge block model. Each of the six different wedge-shaped models was connected to its own drain line T and then mounted on a common ring gate G, which was connected to a pouring funnel PC, to form a model arrangement, 5A , Each model arrangement included a conventional wedge-shaped wax model and wedge-shaped polystyrene model as controls. Each model assembly was then encased with the same type of DS / SC (directionally solidified / single crystal) production ceramic bowl mold. The shell mold comprised a commercially used shell mold construction comprising a ceramic slip / sand face layer formed using alumina and cobalt aluminate flours, four ceramic (zircon) slip / sand backup layers and a slip top layer, and was burned out under Use of production processes suitable for the model material to be examined. The shell shapes ( 5B ), which had model mixtures in accordance with the invention, were quickly heated in a gas-fired tunnel kiln at 1450 ° F. The shell molds, which only had conventional wax models, were subjected to a steam autoclave process to remove most of the wax, followed by rapid dewaxing in a gas-fired tunnel kiln at 1450 ° F. The shell shapes were subjected to a visual inspection for the type of crack, crack location (eg tip, sides or surfaces of the wedge) and severity (crack length). The various model material mixtures were classified as worse, equal or better than the control wax model in relation to the formation of cracks during the model removal.
    [0059] Die verschiedenen Modellmaterialmischungen,welche ESI-1 als Komponente A zusammen mit anderen Mischungskomponentenverwenden und getestet wurden, sind in der nachfolgenden Tabelle1 aufgeführt, unddie Resultate der Tests fürdiese Mischungen sind in der nachfolgenden Tabelle 2 angegeben.The different model material mixtures,which ESI-1 as component A together with other mixture componentsused and tested are in the table below1 listed, andthe results of the tests forthese mixtures are given in Table 2 below.
    [0060] Vergleichsexperiment 1 istdas hochfließendePolystyrol PS-541 von Deltech Polymers Corp. VergleichsexperimentEx. 2 ist das hochfließendeLacgrene 1541 Polystyrol von Atofina, während die Vergleichsexperimente 3 und 4 jeweilsein konventionelles Modellwachsmaterial sind (WM5042 und WM5038),hergestellt von Howmet Castings Corporation.Comparative experiment 1 is the high-flow polystyrene PS-541 from Deltech Polymers Corp. Comparative experiment Ex. 2 is the high-flow Lacgrene 1541 polystyrene from Atofina, while the comparative experiments 3 and 4 are each a conventional model wax material (WM5042 and WM5038) manufactured by Howmet Castings Corporation.
    [0061] PiccolasticTM A-75ist ein Polystyrol mit niederem Molekulargewicht von Eastman/HerculesChemical, PiccolyteTM S-125 ist einaus Polynopinen erhaltenes Harz mit niederem Molekulargewicht vonEastman/Hercules Chemical, EscoreneTM istein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer von ExxonMobil Chemical, WM5042ist ein konventionelles Modellwachsmaterial, Produkt der HowmetCastings Corporation, Paraffinwachs 1278 ist ein Spezialmischungsparaffinwachsvon The International Group, Incorporated, ValtecTM istein hochfließendesPolypropylen von Basell North America, Incorporated.Piccolastic TM A-75 is a low molecular weight polystyrene from Eastman / Hercules Chemical, Piccolyte ™ S-125 is a low molecular weight resin from Eastman / Her obtained from polynopines cules chemical, Escorene TM is an ethylene-vinyl acetate copolymer from ExxonMobil Chemical, WM5042 is a conventional model wax material, product of Howmet Castings Corporation, Paraffin wax 1278 is a special blend paraffin wax from The International Group, Incorporated, Valtec TM is a high flow polypropylene from Basell North America, Incorporated.
    [0062] Das Ausbrennverhalten, wie in Tabelle2 dargestellt, ist die Fähigkeitdes Modellmaterials, aus einer grünen Schalenform entfernt zuwerden, ohne Defekte zu erteilen, z.B. Schalenformrisse, -spaltungenund -abplatzungen, Frontschichtreaktionen oder Gusseinschlüsse. DieAusbrennqualitätwird von vielen thermomechanischen Materialeigenschaften beeinflusst,einschließlich, abernicht ausschließlichvon der Erweichungstemperatur (Ts), derSchmelztemperatur (Tm), dem Ausdehnungskoeffizienten(%), dem CTE-Wert (maximale Ausdehnung und maximale Steilheit) undder Schmelzflussrate (MFR). Die industrielle Erfahrung zeigt, dass Modellmaterialienmit niederen Werten fürTs, Tm und niedrigenAusdehnungskoeffizienten zusammen mit hohen MFR-Werten das besteAusbrennverhalten zeigen. Modellmaterialien mit Erweichungs- undSchmelztemperaturen größer als100°C und/odereiner Ausdehnung von größer als3,0% erzeugen üblicherweiseSchalendefekte wegen der Unfähigkeit,schnell die Schmelztemperatur zu erreichen und aus der grünen Schalenformauszufließen,bevor die Ausdehnung zu Schalenformspalt- oder -rissbildung führt. DerMFR-Wert ist eine gleichermaßenwichtige Materialeigenschaft, welche thermisch basierte Modellentfernungsprozessebeeinflusst. Beispielsweise muss das geschmolzene Modellmaterialdie Fähigkeithaben, einmal geschmolzen, schnell aus einer erhitzten Schalenformabzufließen,um Defekte zu vermeiden, die durch den Innendruck infolge der Ausdehnungdes flüssigenModellmaterials verursacht werden. Ein MFR-Wert von weniger als350 wurde als inakzeptabel in kommerziellen Produktionsausbrennprozessengefunden, weil das Modellmaterial zu lange in der Schalenform bleibt.The burnout behavior, as shown in Table 2, is the ability of the model material to be removed from a green shell shape without giving defects, for example shell shape cracks, splits and flaking, front layer reactions or cast inclusions. Burnout quality is affected by many thermomechanical material properties, including, but not limited to, softening temperature (T s ), melting temperature (T m ), expansion coefficient (%), CTE (maximum expansion and maximum slope), and melt flow rate ( MFR). Industrial experience shows that model materials with low values for T s , T m and low expansion coefficients together with high MFR values show the best burnout behavior. Model materials with softening and melting temperatures greater than 100 ° C and / or an expansion of greater than 3.0% usually produce shell defects because of the inability to quickly reach the melting temperature and flow out of the green shell shape before the expansion to shell mold gap or - leads to cracking. The MFR value is an equally important material property that influences thermally based model removal processes. For example, the melted model material must have the ability, once melted, to drain quickly from a heated shell mold to avoid defects caused by the internal pressure due to the expansion of the liquid model material. An MFR of less than 350 has been found to be unacceptable in commercial production burnout processes because the model material remains in the shell shape for too long.
    [0063] Tabelle 2 zeigt, dass bei den aufalle in der Tabelle aufgeführtenEigenschaften getesteten ESI-Modellmaterialmischungen die Mischungender Experimente Nr. 3, 5 und 6 Ts- und Tm-Werte zeigen, die vergleichbar oder kleinersind als die fürkonventionelle Modellwachsmaterialien (Vergleichsexperimente 3 und4), bei genügendembis gutem Ausbrennverhalten. Solche ESI-Modellmaterialmischungengemäß Experiment3, 5 und 6 zeigen ferner viel höhereMFR-Werte als Polystyrol-Modellmaterialien(Vergleichsexperimente 1 und 2). Für eine experimentelle CASPER-Mischung5 (Experiment Nr. 5) betrug der MFR-Wert mehr als das Zehnfache desjenigenvon Polystyrol, was füreinen erhöhtenFluss des schmelzenden Modellmaterials während des Modellentfernungsprozessesunter Anwendung einer thermischen Behandlung, wie Schnellerhitzenoder Dampfautoklavieren, sorgen wird.Table 2 shows that in the case of the ESI model material mixtures tested for all properties listed in the table, the mixtures from experiments No. 3, 5 and 6 show T s and T m values which are comparable or smaller than those for conventional model wax materials ( Comparative experiments 3 and 4), with sufficient to good burnout behavior. Such ESI model material mixtures according to experiments 3, 5 and 6 also show much higher MFR values than polystyrene model materials (comparative experiments 1 and 2). For an experimental CASPER blend 5 (Experiment # 5), the MFR was more than ten times that of polystyrene, which will provide for an increased flow of the melting model material during the model removal process using thermal treatment such as rapid heating or steam autoclaving ,
    [0064] Die kombinierten Effekte von niederenSchmelztemperaturen, niedriger Ausdehnung und hohen MFR-Werten derModellmaterialmischungen der Experimente Nr. 3, 5 und 6 führen zuAusbrenneigenschaften, die denen von Modellwachsmaterial gleichkommen und viel besser sind als die von Polystyrol-Modellmaterialien.Diese erfindungsgemäßen Modellmaterialmischungenkönnenein Ausbrennverhalten auf genügendem bisgutem Niveau, ähnlichdem von Modellwachsmaterialien erzielen und reduzieren oder eliminierenschalenbezogene Defekte, wie sie bei Polystyrol-Modellmaterialien üblich sind.The combined effects of lowerMelting temperatures, low expansion and high MFR values ofModel material mixtures of experiments No. 3, 5 and 6 lead toBurnout properties equal to those of model wax materialcome and are much better than that of polystyrene model materials.These model material mixtures according to the inventioncana burnout behavior up to sufficientgood level, similarachieve and reduce or eliminate that of model wax materialsShell-related defects, as are common with polystyrene model materials.
    [0065] Zusätzlich zum Ausbrennverhaltensind die mechanischen Eigenschaften der Schlüssel für das wirtschaftliche Funktionierenvon Modellmaterialien. Konventionelle Modellwachsmaterialien sindsehr schwach und spröde,was sie zerbrechlich und anfälligfür Handling-Schäden während derMontage einer Modellanordnung macht, und sie lassen sich nicht leichtan eine Automatisierung anpassen. Dagegen haben Polystyrol-Modellmaterialieneine hohe Festigkeit und Zähigkeit.Modelle aus Polystyrol-Modellmaterialien sind robust gegenüber denHandling-Kräftenbei Montage- und schalenbezogenen Prozessen und können inkomplexen Modellausgestaltungen verwendet werden, so etwa für Turbinenradprodukteund als dünneAnordnungskomponenten, wie Anschnitte, Gießläufe, Eingusstrichter und Kristallstarter,wo hohe Festigkeit und Steifigkeit während des Schalenaufbauprozessesgefordert sind.In addition to the burnout behaviormechanical properties are the key to economic operationof model materials. Conventional model wax materials arevery weak and brittle,what makes them fragile and fragilefor handling damage during theAssembling a model arrangement makes, and they are not easyadapt to automation. In contrast, polystyrene model materialshigh strength and toughness.Models made of polystyrene model materials are robust against theHandling forcesin assembly and shell related processes and can incomplex model configurations are used, such as for turbine wheel productsand as a thinArrangement components, such as gates, casting runs, pouring funnels and crystal starters,where high strength and rigidity during the shell building processare required.
    [0066] Tabelle 2 vergleicht mechanischeSchlüsseleigenschaftender ESI-Modellmaterialmischungen mit denjenigen konventionellerModellwachsmaterialien und Polystyrol-Materialien. Die Daten für Zugfestigkeit undBiegemodul (ein Maß für die Zähigkeit)zeigen, dass die ESI-Modellmaterialmischungen von Experiment 3,5 und 6 eine ca. drei- bis zehnmal größere Zugfestigkeit und vielhöhereBiegemoduleigenschaften aufweisen als Modellwachs und dabei gleichzeitigdie oben beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften zeigen.Table 2 compares mechanicalkey featuresof the ESI model material mixtures with those of conventional onesModel wax materials and polystyrene materials. The data for tensile strength andBending module (a measure of toughness)show that the ESI model material mixtures from Experiment 3,5 and 6 about three to ten times greater tensile strength and muchhigherBending module properties show as model wax and at the same timeshow the advantageous properties described above.
    [0067] Bei den auf alle in Tabelle 2 angegebenenEigenschaften getesteten ESI-Modellmaterialmischungen istdie CASPER-Mischung von Experiment Nr. 5 hinsichtlich Festigkeitund Zähigkeitim Wesentlichen den Polystyrol-Modellmaterialien ähnlich.In Anwendungen, wo – wegenseiner mechanischen Eigenschaften – ein Polystyrol-Modellmaterialzur Verwendung gewähltwird, z.B. fürein Turboladerrad-Modell oder große Gießanschnittkomponenten, kanndie erfindungsgemäße CASPER-Mischungvon Experiment Nr. 5, welche 60 Gew.-% ESI und 40 Gew.-% des Polystyrolsniederen Molekulargewichts (Picolastic A75) umfasst, als direkter Ersatzfungieren.In the case of all specified in Table 2Properties tested ESI model material mixturesthe CASPER blend of Experiment No. 5 for strengthand toughnessessentially similar to the polystyrene model materials.In applications where - forits mechanical properties - a polystyrene model materialchosen for usee.g. Fora turbocharger wheel model or large cast gate componentsthe CASPER mixture according to the inventionfrom Experiment No. 5, which contains 60% by weight of ESI and 40% by weight of the polystyrenelow molecular weight (Picolastic A75), as a direct replacementact.
    [0068] Aufgrund des guten Ausbrennverhaltensund der guten mechanischen Eigenschaften wurden die maßlichenEigenschaften, Schrumpf und Variabilität der CASPER-Mischung von ExperimentNr. 5, welche 60 Gew.-% ESI und 40 Gew.-% des Polystyrols niederenMolekulargewichts (Picolastic A75) umfasste, beurteilt. Zum Vergleichwurden auch zwei Polystyrol-Modellmaterialien (Deltech PS-541 undAtofina 1541) und zwei konventionelle Modellwachsmaterialien (WM5038und WM5042) hinsichtlich ihrer maßlichen Eigenschaften beurteilt.Due to the good burnout behavior and the good mechanical properties, the dimensional properties, shrinkage and variability of the CASPER mixture from Experiment No. 5, which 60 Wt .-% ESI and 40 wt .-% of the low molecular weight polystyrene (Picolastic A75). For comparison, two polystyrene model materials (Deltech PS-541 and Atofina 1541) and two conventional model wax materials (WM5038 and WM5042) were also assessed with regard to their dimensional properties.
    [0069] Die maßlichen Beurteilungen der Modellewurden durchgeführtdurch Messen der Distanz zwischen Ziellöchern unter Verwendung vonI-Träger-Modellen,wie in 4A und 4B gezeigt. Messmethoden,Werkzeuge, Halterungen und Ausrüstungsind im Vorstehenden unter dem Abschnitt Testmethoden beschrieben. Beidieser Beurteilung und Analyse wurden alle Modelle auf einer 100t-Vertikal-Elektrospritzgießmaschinegeformt unter Verwendung eines temperaturkontrollierten Werkzeugsmit vollautomatischem Ausstoß.Der Einspritzprozess war ein standardmäßiger entkoppelter Zweistufen-Zyklus,der bis auf Materialtemperatur und Packdruck für jedes Modellmaterial ähnlich war.Materialtemperatur und Packdruck wurden für jedes Modellmaterial angepasst,um die optische Qualitätdes Modells zu optimieren.The dimensional assessments of the models were made by measuring the distance between target holes using I-beam models as in 4A and 4B shown. Measurement methods, tools, brackets and equipment are described in the Test Methods section above. In this assessment and analysis, all models were molded on a 100 ton vertical electric injection molding machine using a temperature controlled tool with fully automatic ejection. The injection process was a standard decoupled two-step cycle that was similar for each model material except for the material temperature and packing pressure. Material temperature and packing pressure were adjusted for each model material in order to optimize the optical quality of the model.
    [0070] Tabelle 3 präsentiert eine Zusammenfassungder statistischen Ergebnisse fürdie Beurteilung und Analyse der maßlichen Eigenschaften. DerSchrumpf wird beurteilt unter Verwendung von Statistiken für den mittlerenprozentualen Schrumpf und Inch/Inch-Schrumpf. Die maßliche Variationwird beurteilt mit Statistiken fürMaximalwert, Minimalwert, Standardabweichung und S/N-Verhältnis für Nominal-the-best.Wie gezeigt, ist der Schrumpf fürdie I-Träger-Modelle, welche ausder erfindungsgemäßen CASPER-Mischungvon Experiment Nr. 5 hergestellt sind, wesentlich kleiner als derfür I-Träger-Modelle,welche aus Polystyrol und konventionellen Wachsmodellmaterialienhergestellt sind. Diese Charakteristik kann das Modellwerkzeugdesignohne Erhöhungder Kosten beeinflussen zur Verwendung im Feingießverfahren.Was noch wichtiger ist: die maßlicheVariation fürdie aus der CASPER-Mischung hergestellten I-Träger-Modelle ist gleich derfür dasaus dem konventionellen Polystyrol-Modellmaterial hergestellte I-Träger-Modellund drei- bis sechsmal kleiner als die für Modellwachsmaterialien. Wiegezeigt, beträgtdie Standardabweichung von 5,500 Inch I-Träger-Merkmal 0,0005 Inch für das I-Trägermodellaus der CASPER-Mischung, verglichen mit 0,0017 und 0,0032 für I-Träger-Modelleaus den Wachsmaterialien 5042 bzw. 5038. Die erfindungsgemäße CASPER-Mischung bietet alle Vorteiledes steifen Polystyrol-Modellmaterials hinsichtlich Raumtemperaturfestigkeit,Dimensionsstabilitätund deutlich verminderter maßlicherVariabilitätim Vergleich zu Modellwachsmaterialien.Table 3 presents a summaryof statistical results forthe assessment and analysis of the dimensional properties. TheShrinkage is assessed using statistics for the middlepercentage shrink and inch / inch shrink. The dimensional variationis judged with statistics forMaximum value, minimum value, standard deviation and S / N ratio for nominal-the-best.As shown, the shrink is forthe I-beam models, which are made ofthe CASPER mixture according to the inventionmade by Experiment No. 5, much smaller than thatfor I-beam models,which are made of polystyrene and conventional wax model materialsare made. This characteristic can be the model tool designwithout increaseof costs affect use in investment casting.What is more important: the dimensionalVariation forthe I-beam models made from the CASPER blend is the samefor theI-beam model made from the conventional polystyrene model materialand three to six times smaller than that for model wax materials. Howshown isthe standard deviation of 5,500 inches I-beam feature 0,0005 inches for the I-beam modelfrom the CASPER blend, compared to 0.0017 and 0.0032 for I-beam modelsfrom the wax materials 5042 or 5038. The CASPER mixture according to the invention offers all advantagesthe rigid polystyrene model material with regard to room temperature resistance,dimensional stabilityand significantly less dimensionallyvariabilitycompared to model wax materials.
    [0071] Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Modellmaterialumfasst ca. 50 bis 70 Gew.-% ESI und ca. 20 bis ca. 50 Gew.-% Polystyrolniederen Molekulargewichts.A preferred model material according to the inventioncomprises approximately 50 to 70% by weight of ESI and approximately 20 to approximately 50% by weight of polystyrenelow molecular weight.
    [0072] Zusammenfassend können die erfindungsgemäßen Modellmaterialmischungenin Bezug auf schalenrissloses Ausbrennen des Modells ähnlichesVerhalten erzielen wie die konventionellen Modellwachse. Ferner können dieerfindungsgemäßen Modellmaterialmischungendie folgenden Vorteile gegenüberkonventionellem Modellwachs bieten: Spritzgießbar über einenweiteren Temperatur-/Druckbereich, 70 bis 200°C, 100 bis 2000 psi, verglichenmit 70°C,100 psi fürkonventionelle Modellwachsmaterialien; schnellere Einspritzzykluszeiten, verbesserteDimensionsstabilität, höhere Zugfestigkeitfür eineausgezeichnete Anpassbarkeit an eine automatisierte Modellmontageund wesentlich geringere maßlicheVariation.In summary, the model material mixtures according to the invention can achieve behavior similar to that of the conventional model waxes with regard to burning out the model without cracking the shell. Furthermore, the model material mixtures according to the invention can offer the following advantages over conventional model wax: Injection moldable over a wider temperature / pressure range, 70 to 200 ° C, 100 to 2000 psi, compared to 70 ° C, 100 psi for conventional model wax materials; faster injection cycle times, improved dimensional stability, higher tensile strength for excellent adaptability to automated model assembly and significantly less dimensional variation.
    [0073] Die vorliegende Erfindung wurde imDetail in Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen derselben zurHerstellung eines Modells, einer Modellanordnung sowie Anordnungskomponenten(z.B. Anschnitte, Gießläufe etc.)zum Feingießeneines Metalls oder einer Legierung beschrieben; die Erfindung istjedoch nicht hierauf begrenzt und kann Anwendung finden zur Herstellunganderer Arten von flüchtigenModellen zum Gießeneines Metalls oder einer Legierung. So kann die Erfindung beispielsweiseumgesetzt werden zur Herstellung eines flüchtigen Modells für ein Gießverfahrennach dem verlorenen Schaummodell, wobei das Modell in einem Bettvon refraktärenPartikeln angeordnet wird und eine Metall- oder Legierungsschmelzein Kontakt mit dem Modell fließengelassen wird, um das Modell in dem Bett von refraktären Partikelnzu zerstören(z.B. zu verdampfen) und zu ersetzen. Die Mischung des im Wesentlichenstatistischen Interpolymers (Komponente A), des Polymers niederenMolekulargewichts (Komponente B) und des optionalen thermoplastischenPolymers (Komponente C) wird so gewählt, dass Modelleigenschaftenbereitgestellt werden, welche geeignet sind für das Gießverfahren nach dem verlorenenSchaummodell, z.B. niedrige Dichte, hohe Zugfestigkeit und Aschearmut.The present invention was made inDetail related to certain embodiments thereofProduction of a model, a model arrangement and arrangement components(e.g. gates, casting runs etc.)for investment castingdescribed a metal or an alloy; the invention ishowever, not limited to this and can be used for the productionother types of volatileModels for castinga metal or an alloy. For example, the inventionare implemented to produce a volatile model for a casting processafter the lost foam model, the model in a bedof refractoryParticles is arranged and a metal or alloy meltflow in contact with the modelis left to the model in the bed of refractory particlesto destroy(e.g. to evaporate) and replace. The mix of the twostatistical interpolymer (component A), of the lower polymerMolecular weight (component B) and the optional thermoplasticPolymers (component C) is chosen so that model propertiesare provided, which are suitable for the casting process after the lostFoam model, e.g. low density, high tensile strength and ash poverty.
    [0074] Die vorliegende Erfindung wurde imDetail in Verbindung mit gewissen Ausführungsformen derselben beschrieben;die Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und für den Fachmannwird erkennbar sein, dass Änderungen,Modifikationen und dergleichen vorgenommen werden können, ohneden Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen.The present invention was made inDescribed in detail in connection with certain embodiments thereof;however, the invention is not limited to this and for the person skilled in the artwill be recognizable that changes,Modifications and the like can be made withoutto depart from the scope of the invention as set out in the appended claims.
    权利要求:
    Claims (38)
    [1]
    Ein Modellmaterial zur Herstellung eines flüchtigenModells eines aus einem Metall oder einer Legierung zu gießenden Artikels,umfassend; A) ein im Wesentlichen statistisches Interpolymerund B) ein Polymer niederen Molekulargewichts, welches vondem Interpolymer verschieden ist.A model material for making a volatile model of one from a metal or an alloy to be cast article comprising; A) an essentially statistical interpolymer and B) a low molecular weight polymer which is different from the interpolymer.
    [2]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 1, umfassend einthermoplastisches Polymer, welches von dem Interpolymer und demPolymer niederen Molekulargewichts verschieden ist.The model material of claim 1 comprising athermoplastic polymer, which of the interpolymer and theLow molecular weight polymer is different.
    [3]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 1, wobei das Interpolymerhergestellt ist durch Polymerisieren eines oder mehrerer α-Olefinemit einem oder mehreren aromatischen Vinyl- oder Vinyliden-Monomerenund/oder einem oder mehreren gehinderten aliphatischen oder cycloaliphatischenVinyl- oder Vinyliden-Monomeren.The model material of claim 1, wherein the interpolymeris produced by polymerizing one or more α-olefinswith one or more aromatic vinyl or vinylidene monomersand / or one or more hindered aliphatic or cycloaliphaticVinyl or vinylidene monomers.
    [4]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 1, wobei das Interpolymerein oder mehrere aromatische Vinyl- oder Vinyliden-Monomere undein zusätzlichesMonomer umfasst.The model material of claim 1, wherein the interpolymerone or more aromatic vinyl or vinylidene monomers andan additionalIncludes monomer.
    [5]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 3, wobei das aromatischeVinyl- oder Vinyliden-Monomer 1 bis 65 mol-% des Interpolymers ausmacht.The model material of claim 3, wherein the aromaticVinyl or vinylidene monomer makes up 1 to 65 mol% of the interpolymer.
    [6]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 5, wobei das aromatischeVinyl- oder Vinyliden-Monomer 10 bis 60 mol-% des Interpolymersausmacht.The model material of claim 5, wherein the aromaticVinyl or vinylidene monomer 10 to 60 mol% of the interpolymeraccounts.
    [7]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 6, wobei das aromatischeVinyl- oder Vinyliden-Monomer 30 bis 50 mol-% des Interpolymersausmacht.The model material of claim 6, wherein the aromaticVinyl or vinylidene monomer 30 to 50 mol% of the interpolymeraccounts.
    [8]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 1, wobei das Polymerausgewähltist aus einem Polystyrol niederen Molekulargewichts, klebrigmachendemHarz und Wachs mit einem mittleren Molekulargewicht (Mn) < 10 000.The model material of claim 1, wherein the polymerselectedis made of a low molecular weight, tackifying, polystyreneResin and wax with an average molecular weight (Mn) <10,000.
    [9]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 8, wobei das mittlereMolekulargewicht < 5000 ist.The model material of claim 8, wherein the middleMolecular weight <5Is 000.
    [10]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 9, wobei das mittlereMolekulargewicht < 2000 ist.The model material of claim 9, wherein the middleMolecular weight <2Is 000.
    [11]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 1, umfassend inGewichtsprozent: 10–95%des Interpolymers und 5–60%eines Polymers niederen Molekulargewichts.The model material of claim 1 comprising inWeight percent: 10–95%of the interpolymer and 5–60%of a low molecular weight polymer.
    [12]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 11, umfassend inGewichtsprozent: 30–80%des Interpolymers und 10–50%des Polymers niederen Molekulargewichts.The model material of claim 11 comprising inWeight percent: 30-80%of the interpolymer and 10-50%of the low molecular weight polymer.
    [13]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 12, umfassend inGewichtsprozent: 50–70%des Interpolymers und 20–50%eines Polymers niederen Molekulargewichts.The model material of claim 12 comprising inWeight percent: 50-70%of the interpolymer and 20–50%of a low molecular weight polymer.
    [14]
    Ein flüchtigesModellmaterial zur Herstellung eines flüchtigen Modells eines aus einemMetall oder einer Legierung zu gießenden Artikels, umfassend; A)ein Ethylen/Styrol-Interpolymer und B) ein Polystyrol niederenMolekulargewichts.A fleeting oneModel material for making a volatile model one out of oneA metal or alloy to be cast, comprising;A)an ethylene / styrene interpolymer andB) lower a polystyreneMolecular weight.
    [15]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 14, umfassend inGewichtsprozent: 50–70%des Interpolymers und 20–50%des Polystyrols niederen Molekulargewichts.The model material of claim 14, comprising inWeight percent: 50-70%of the interpolymer and 20–50%of low molecular weight polystyrene.
    [16]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 15, umfassend inGewichtsprozent: 60% des Interpolymers und 40% des Polystyrols niederenMolekulargewichts.The model material of claim 15 comprising inWeight percent: Lower 60% of the interpolymer and 40% of the polystyreneMolecular weight.
    [17]
    Das Modellmaterial nach Anspruch 14 mit einer Schmelzflussratevon 350 oder größer nachASTM D1238.The model material of claim 14 having a melt flow ratefrom 350 or greater afterASTM D1238.
    [18]
    Ein flüchtigesModell mit einer Gestalt eines aus einem Metall oder einer Legierungzu gießendenArtikels, umfassend das Modellmaterial nach Anspruch 1 oder 14.A fleeting oneModel with a shape of a metal or an alloyto be pouredAn article comprising the model material according to claim 1 or 14.
    [19]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einer spritzgegossenenGestalt des Artikels.The model of claim 18 with an injection moldedShape of the article.
    [20]
    Das Modell nach Anspruch 18, wobei die Gestalt eineGasturbinentriebwerks-Laufschaufel oder -Leitschaufel umfasst.The model of claim 18, wherein the shape is oneGas turbine engine blade or vane includes.
    [21]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einer vermindertenmaßlichenVariation als eine I-Träger-Modellgestaltim Vergleich zu einem Wachsmodell als eine I-Träger-Modellgestalt.The model of claim 18 with a reduceddimensionalVariation as an I-beam model shapecompared to a wax model as an I-beam model shape.
    [22]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einer höheren Festigkeitim Vergleich zu einem Wachsmodell.The model of claim 18 having a higher strengthcompared to a wax model.
    [23]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einer höheren Zähigkeit,ausgedrücktdurch geringere Sprödigkeit, imVergleich zu einem Wachsmodell.The model of claim 18 with higher toughness,expresseddue to less brittleness, inComparison to a wax model.
    [24]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einer Schmelzflussratevon 350 oder größer nachASTM D1238.The model of claim 18 having a melt flow ratefrom 350 or greater afterASTM D1238.
    [25]
    Das Modell nach Anspruch 18 mit einem niedrigerenSchrumpf im Vergleich zu einem Wachsmodell und einem Polystyrol-Modell.The model of claim 18 with a lowerShrinkage compared to a wax model and a polystyrene model.
    [26]
    Kombination eines flüchtigen Modells mit einer Gestalteines aus einem Metall oder einer Legierung zu gießenden Artikelsund einer das Modell umhüllendenSchalenform, wobei das Modell das Modellmaterial nach Anspruch 1oder 14 umfasst.Combination of a fleeting model with a shapean article to be cast from a metal or an alloyand one that envelops the modelShell shape, the model being the model material of claim 1or 14.
    [27]
    Die Kombination nach Anspruch 26 mit einer spritzgegossenenGestalt des Artikels.The combination of claim 26 with an injection moldedShape of the article.
    [28]
    Die Kombination nach Anspruch 26, wobei das Modelleine Gestalt einer Gasturbinentriebwerks-Laufschaufel oder -Leitschaufelumfasst.The combination of claim 26, wherein the modela shape of a gas turbine engine blade or vaneincludes.
    [29]
    Die Kombination nach Anspruch 26, wobei das Modelleine Schmelzflussrate von ca. 350 oder größer nach ASTM D1238 aufweist.The combination of claim 26, wherein the modelhas a melt flow rate of approximately 350 or greater according to ASTM D1238.
    [30]
    Das Modell nach Anspruch 26, wobei die Gestalt eineGasturbinentriebwerks-Laufschaufel oder -Leitschaufel umfasst.The model of claim 26, wherein the shape is oneGas turbine engine blade or vane includes.
    [31]
    Das Modell nach Anspruch 26 mit einer vermindertenmaßlichenVariation als eine I-Träger-Modellgestaltim Vergleich zu einem Wachsmodell als eine I-Träger-Modellgestalt.The model of claim 26 with a diminisheddimensionalVariation as an I-beam model shapecompared to a wax model as an I-beam model shape.
    [32]
    Das Modell nach Anspruch 26 mit einer höheren Festigkeitim Vergleich zu einem Wachsmodell.The model of claim 26 having a higher strengthcompared to a wax model.
    [33]
    Das Modell nach Anspruch 26 mit einer höheren Zähigkeit,ausgedrücktdurch geringere Sprödigkeit, imVergleich zu einem Wachsmodell.The model of claim 26 with higher toughness,expresseddue to less brittleness, inComparison to a wax model.
    [34]
    Das Modell nach Anspruch 26 mit einer Schmelzflussratevon 350 oder größer nachASTM D1238.The model of claim 26 having a melt flow ratefrom 350 or greater afterASTM D1238.
    [35]
    Das Modell nach Anspruch 26 mit einem niedrigerenSchrumpf im Vergleich zu einem Wachsmodell und einem Polystyrol-Modell.The model of claim 26 with a lowerShrinkage compared to a wax model and a polystyrene model.
    [36]
    Ein Verfahren zur Herstellung einer Schalenformzum Gießeneines Metalls oder einer Legierung, umfassend: Bereitstellen einesflüchtigenModells mit einer Gestalt eines aus dem Metall oder der Legierungzu gießendenArtikels, wobei das Modell das Modellmaterial nach Anspruch 1 oder14 umfasst, Umhüllendes Modells mit einer Schalenform und Entfernen des Modells ausder Schalenform durch Schmelzen des Modells ohne Rissbildung derSchalenform.A process for making a bowl shapeto poura metal or an alloy comprising: providing onevolatileModel with a shape made of metal or alloyto be pouredArticle, wherein the model is the model material according to claim 1 or14 includes wrappingof the model with a shell shape and removing the modelthe shell shape by melting the model without cracking theShell shape.
    [37]
    Das Verfahren nach Anspruch 36, wobei das Modelldurch Schnellerhitzen geschmolzen wird.The method of claim 36, wherein the modelis melted by rapid heating.
    [38]
    Das Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Modelldurch Dampfautoklavieren geschmolzen wird.The method of claim 37, wherein the modelis melted by steam autoclaving.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    DE69736462T2|2007-03-01|Ethylenpolymere mit ultra-niedrigem molekulargewicht
    EP2222732B1|2013-04-17|Verfahren zur Herstellung eines LLDPE
    Keith et al.1966|Intercrystalline links in polyethylene crystallized from the melt
    TW440585B|2001-06-16|A rubber composition and its production method
    RU2113446C1|1998-06-20|Полиолефиновая композиция
    DE3211393C2|1988-08-11|
    US10047218B2|2018-08-14|Polyolefin composition
    EP1648958B1|2007-08-01|Pulverförmige komposition von polymer und ammoniumpolyphosphathaltigem flammschutzmittel, verfahren zu dessen herstellung und formkörper, hergestellt aus diesem pulver
    DE112006000769B4|2014-06-12|Carbide and cutting tool
    EP0052557B1|1985-03-20|Polypropylen-Zusammensetzungen mit verbesserter Schlagzähigkeit
    CN100448933C|2009-01-07|具有很低色泽和高透光率性能的聚砜组合物以及由此制造的制品
    US7282539B2|2007-10-16|Resin compositions for producing biaxially oriented polypropylene films
    Malguarnera et al.1981|The effects of processing parameters on the tensile properties of weld lines in injection molded thermoplastics
    DE10244955B4|2014-06-18|Cemented carbide, use of a cemented carbide and method of making a cemented carbide
    CN1982361B|2011-11-16|双峰聚乙烯组合物及其制品
    DE69919834T3|2009-02-05|Polypropylenzusammensetzung zur herstellung von festkörperorientierter folie
    EP1685186B2|2013-11-20|Formmasse, enthaltend ein mattierungsmittel
    CN1130426C|2003-12-10|适用于滚塑的含嵌段共聚物的组合物及其用途和制备方法
    DE69631828T2|2004-11-04|RESIN COMPOSITION AND RESIN COMPOSITION FOR SECONDARY BATTERY
    JP3396200B2|2003-04-14|選択的積層成形のための組成物および方法
    JP4169547B2|2008-10-22|自動車部品用樹脂組成物
    DE60033608T2|2007-11-22|Inorganically reinforced polyamide resin compositions
    US5055248A|1991-10-08|Process for producing stretched article of ultrahigh-molecular weight polyethylene
    US6964997B2|2005-11-15|Molded article for interior parts of a car
    Teh1983|Structure and properties of polyethylene–polypropylene blend
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN100344393C|2007-10-24|
    GB2401868A|2004-11-24|
    US20040167270A1|2004-08-26|
    US7302991B2|2007-12-04|
    US7302992B2|2007-12-04|
    GB0404188D0|2004-03-31|
    HK1071580A1|2005-07-22|
    DE102004008933B4|2016-10-20|
    DE102004008933A8|2005-02-03|
    US20060063869A1|2006-03-23|
    FR2852871A1|2004-10-01|
    US20060063870A1|2006-03-23|
    GB2401868B|2006-07-12|
    US7264036B2|2007-09-04|
    JP2004255465A|2004-09-16|
    CN1550272A|2004-12-01|
    US20060052499A1|2006-03-09|
    JP4673560B2|2011-04-20|
    FR2852871B1|2006-07-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-02-03| 8196| Reprint of faulty title page (publication) german patentblatt: part 1a6|
    2010-12-02| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-09-12| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE, DE Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE, 70182 |
    2011-11-03| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE, DE Effective date: 20110912 Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE Effective date: 20110912 |
    2011-11-03| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., MIDLAND, US Free format text: FORMER OWNER: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., HOWMET RESEARCH CORP., , US Effective date: 20110912 Owner name: HOWMET CORPORATION, INDEPENDENCE, US Free format text: FORMER OWNER: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., HOWMET RESEARCH CORP., , US Effective date: 20110912 Owner name: HOWMET CORPORATION, INDEPENDENCE, US Free format text: FORMER OWNERS: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., MIDLAND, MICH., US; HOWMET RESEARCH CORP., WHITEHALL, MICH., US Effective date: 20110912 Owner name: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., MIDLAND, US Free format text: FORMER OWNERS: DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., MIDLAND, MICH., US; HOWMET RESEARCH CORP., WHITEHALL, MICH., US Effective date: 20110912 |
    2015-07-28| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
    2016-03-22| R016| Response to examination communication|
    2016-06-08| R016| Response to examination communication|
    2016-07-05| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2017-07-21| R020| Patent grant now final|
    2019-07-28| R082| Change of representative|Representative=s name: HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWAELTE MB, DE |
    2020-09-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]