DE1218662B

DE1218662B - Cast model made of foamed plastic

Info

Publication number: DE1218662B
Application number: DEG39981A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Adalbert Wittmoser; Dipl-Chem Dr Heinz Schweikert
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1964-02-29
Filing date: 1964-02-29
Publication date: 1966-06-08
Also published as: US3498365A

Description

Gießmodell aus aufgeschäumtem Kunststoff Es ist ein Gießverfahren bekanntgeworden, bei dem ein ohne merkliche Rückstände verbrennbares Modell in die Gießform eingebettet und unmittelbar durch das Eingießen des Gießmaterials ausgebrannt und durch dieses ersetzt wird.Cast model made of foamed plastic It is a casting process became known, in which a model which burns without noticeable residues in the Cast mold embedded and burned out immediately by pouring in the casting material and is replaced by this.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist ein Modell aus geschäumtem Kunststoff vorgesehen. Obwohl die Art des Kunststoffes nicht ausschlaggebend ist, werden in der industriellen Praxis für dieses sogenannte Vollform-Gießverfahren zumeist Modelle aus in an sich bekannter Weise aufgeschäumten Styrolpolymerisaten verwendet, vorwiegend wegen der leichten Schäumbarkeit und des günstigen Preises dieses Kunststoffes.To carry out this process is a model made of foamed Plastic provided. Although the type of plastic is not decisive, are used in industrial practice for this so-called full-mold casting process mostly models made of styrene polymers foamed in a manner known per se used, mainly because of the easy foamability and the low price this plastic.

Indessen hat sich gezeigt, daß in ungünstigen Fällen die »Vergasung« des Schaumstoffes unvollständig verlaufen - und zu Oberflächenfehlern am Gußstück führen kann.However, it has been shown that in unfavorable cases the "gassing" of the foam run incompletely - and to surface defects on the casting can lead.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurde bereits vorgeschlagen, dem Schaumstoff Substanzen einzuverleiben, die als Depolymerisationskatalysatoren wirken, wie z. B. Bortrifluorid u. dgl., und die Vergasung des Kunststoffs in Form seines oder seiner Monomeren begünstigen.To overcome these difficulties, it has already been proposed that the Incorporating foam substances that act as depolymerization catalysts, such as B. boron trifluoride and the like., And the gasification of the plastic in the form of his or its monomers favor.

Ein anderer Vorschlag richtet sich darauf, dem Schaumstoff des Modells organische Substanzen zuzusetzen, die rascher als der Schaumstoff verbrennen oder vergasen. Diese Substanz kann auch die Form eines filmartigen Überzugs haben und z. B. aus Collodium und ähnlichen Zellulosenitraten bestehen.Another suggestion is based on the foam of the model add organic substances that burn faster than the foam or gas. This substance can also be in the form of a film-like coating and z. B. consist of collodion and similar cellulose nitrates.

Demgegenüber schlägt die Erfindung zur Beseitigung des genannten Nachteils vor, den geschäumten Kunststoff durch Zusatz an sich bekannter Substanzen flammwidrig einzustellen.In contrast, the invention proposes to eliminate the disadvantage mentioned before making the foamed plastic flame-retardant by adding substances known per se to adjust.

Es sind bereits zahlreiche Verbindungen bekannt, die Kunststoffen flammwidrige Eigenschaften verleihen. Man verwendet diese Verbindungen auch schon dazu, aufgeschäumte Kunststoffe, unter anderem Styrolpolymerisat, z. B. für eine Anwendung im Bauwesen mit solchen Flammschutzmitteln auszurüsten. Als Beispiele für solche, meist halogenhaltigen Mittel seien etwa Chlorparaffine, Tris-(2,3-dibrompropyl)-phosphat, Pentabromdiphenyläther u. dgl. oder Antimontrioxyd genannt.Numerous compounds are already known, the plastics impart flame retardant properties. These connections are already being used in addition, foamed plastics, including styrene polymer, z. B. for a Use in construction to equip with such flame retardants. As examples for such, mostly halogen-containing agents, for example, chlorinated paraffins, tris (2,3-dibromopropyl) phosphate, Pentabromodiphenyl ether and the like or called antimony trioxide.

Es muß bereits als überraschend angesehen werden, daß flammwidrig eingestellte Kunststoffschäume für das Vollform-Gießverfahren überhaupt brauchbar sind. Versuche haben jedoch ergeben, daß das nicht nur tatsächlich zutrifft, sondern auch die Abgüsse eine wesentlich verbesserte Oberflächenqualität aufweisen. Entgegen der Erwartung müssen also Vergasungsvorgänge und Rückstandsbildungen durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusätze offenbar günstig beeinflußt werden, wenn dafür auch vorerst keine sichere Erklärung möglich ist.It must already be regarded as surprising that it is flame retardant adjusted plastic foams for the full-mold casting process can be used at all are. Experiments have shown, however, that this is not only actually true, but the casts also have a significantly improved surface quality. In contrast to the expectation must therefore be gasification processes and the formation of residues due to the invention envisaged additives are evidently favorably influenced, albeit for the time being no definite explanation is possible.

Es wurde ferner beobachtet, daß der erfindungsgemäße Zusatz eines Flammschutzmittels zum Modellwerkstoff zwar die Oberflächengüte der Gußstücke verbessert, jedoch auch zu einer langsamer ablaufenden Vergasung des Schaumstoffs führen kann, was wiederum die Gießgeschwindigkeit herabsetzen würde.It was also observed that the inventive addition of a Flame retardant to the model material improves the surface quality of the castings, however, it can also lead to slower gasification of the foam, which in turn would reduce the casting speed.

In Fortführung des vorstehenden Gedankens sieht die Erfindung daher ferner vor, dem Schaumstoff des Modells außerdem Stoffe hinzuzusetzen, die bei der Gießtemperatur in Radikale verfallen. Als Beispiel solcher Stoffe, deren radikalbildende Wirkung an sich bekannt ist, seien Di-benzoyl-, Di-tert.-butyl-, Dicumyl-peroxyd, Di-lauroyl-peroxyd und tert.-Butylhydroperoxyd oder Azo-diisobutyronitril genannt. Radikalbildende Substanzen dieser Art beschleunigen die Vergasung der Flammschutzmittel enthaltenden Schaumstoffe unter den Bedingungen des Verfahrens merklich. Es war zwar bekannt, daß z. B. Halogene enthaltende Flammschutzmittel und organische Peroxyde u: dgl. synergistisch zusammenwirken. Die gemeinsame Verwendung dieser Stoffe diente bisher jedoch nur dazu, den zur Selbstlöschung von z. B. Kunststoffen erforderlichen Anteil des Flammschutzmittels herabzusetzen. Beim Vollformgießen hingegen kann mangels Sauerstoffzutritt in der Gießform weder eine Flamme noch überhaupt eine nennenswerte Verbrennung auftreten, sondern der Schaumstoff vergast, überwiegend in Form des oder der Monomeren.The invention therefore sees a continuation of the above idea furthermore, to add substances to the foam of the model that are used in the Casting temperature decays into radicals. As an example of such substances, their radical-forming Effect is known per se are di-benzoyl, di-tert-butyl, dicumyl peroxide, Di-lauroyl peroxide and tert-butyl hydroperoxide or azo-diisobutyronitrile called. Radical-forming substances of this kind accelerate the gasification of the flame retardants containing foams under the conditions of the process noticeably. It was although known that z. B. Flame retardants containing halogens and organic peroxides u: like. work together synergistically. The common use of these substances served So far, however, only to the self-deletion of z. B. plastics required Reduce proportion of the flame retardant. In full mold casting, on the other hand, there may be a lack Oxygen ingress into the casting mold is neither a flame nor a noticeable one at all Combustion does occur, but the foam is gasified, predominantly in the form of the or the monomers.

Um die Vergasungsgeschwindigkeit des Schaumstoffs noch weiter erhöhen oder regeln zu können, ist es nach einem anderen Vorschlag der Erfindung möglich, dem Schaumstoff des Modells Substanzen einzulagern, die die Wärmestrahlung der heißen Schipelze absorbieren. Für diesen Zweck eignet sich z. B. Ruß, Graphit u. dgl., sofern sie die abzugießende Schmelze nicht ungünstig beeinflussen. Andernfalls sind organische Farbstoffe, die iin langwälligen Spekträlbereich oder im Inftarotberdich absorbieteh; 'vörzuziehen, z. B. Methylviolett oder tiefblauer handelsüblicher Plastisol-FarbstofE. Diese absorbieiende Substanz sorgt dafür, daß die von der Schmelze -ausgehende langwellige Strahlung im Schaumstoff des Modells in Wärme umgewandelt wird, die im Verein mit den flammwidrigen und gegebenenfalls radikalbildenden Zusätzen zu einer raschen und vollständigen Vergasung des Modells führt. Durch geeignete Auswahl der Zusatzstoffe und ihrer jeweiligen Anteile läßt sich erreiclieil, däß d'ei Scliäümstoff keine Zeit zum Niederschmelzen findet, sondern in einer an die Schmelze grenzenden Zone, deren Dicke von der regelbaren Eindringtiefe der Strahlung abhängt iirid die relativ rasch in den Schaumstoff hinein vorrückt; fast unmittelbar in den däszustand übergeht, also sozusagen »sublimiert«. Das erscheint besonders vorteilhaft, da die bisher bei Vetgäsuhg auftretenden Schwierigkeiten, z. B. die hinterbleibenden Rückstände, möglicherweise ihre Ursache darin haben, daß der ursprünglich in der leicht zersetzlichen Form feiner Lamellen und Häutchen vorliegende Schaumstoff zunächst schmilzt und dadurch, wenn auch in sehr geringen Mengen, in feste anstatt gasförmige Verkokungsprodukte übergeht.To increase the gasification rate of the foam even further or to be able to regulate is it according to another proposal of the invention possible to store substances in the foam of the model that reduce thermal radiation absorb the hot pelts. For this purpose z. B. carbon black, graphite and the like, provided that they do not adversely affect the melt to be poured off. Otherwise are organic dyes that are in the long spectral range or in the infrared range absorbieteh; 'preferable, e.g. B. methyl violet or deep blue commercially available plastisol dyes. This absorbing substance ensures that the long-wave emanating from the melt Radiation in the foam of the model is converted into heat that is combined with the flame-retardant and possibly radical-forming additives at a rapid rate and complete gasification of the model. By suitable selection of additives and their respective proportions can be achieved that there is none Time to melt down, but in a zone bordering the melt, the thickness of which depends on the controllable penetration depth of the radiation iirid the relative advances rapidly into the foam; almost immediately goes into the steady state, so, so to speak, "sublimated". That seems particularly advantageous since the so far Difficulties encountered at Vetgäsuhg, e.g. B. the remaining residues, possibly their cause is that the originally in the easily decomposable Foam present in the form of fine lamellas and membranes initially melts and thus, albeit in very small quantities, in solid instead of gaseous coking products transforms.

Für das Einarbeiten von Füll= und Farbstoffen in Schaumstoffe sind einige Verfahren bekannt; die Herstellung,der neuen Schaumstoffe ist daher nicht Teil der Eifindung.For the incorporation of fillers and dyes into foams some procedures known; the production of the new foams is therefore not Part of the discovery.

Azten und Anteile der dem Schaumstoff eines Vergasbaren Modells erfindungsgemäß zuzusetzenden Substanzen inüsseü auf den jeweiligen Schaumstoff, die Temperatur und Art der Schmelze, den Pöfmstoff usw. abgestimmt werden. Ein Beispiel soll die Erfindung weiter erläutern: Es wurden Modelle Eines Pressenteils -äbgegos"sen, die aus aufgeschäumten Polystyrol mit einem Räumgewicht von etwa 18 kp/m3 bestanden. Die Schmelze war Gußeisen, die Gießtempäratur 1350° C. Die Waridstätkd betrug durchschnittlich 50 mm, und das Gewicht der Gußstücke lag bei 650 kp: Formstoff war normaler Gießereisand üblicher Feuchte: Es Würde steigend gegossen.Azte and proportions of the foam of a gasifiable model according to the invention Substances to be added depend on the respective foam, the temperature and type of melt, the Pöfmstoff etc. can be matched. An example should be the Explain the invention further: There were models of a press part -äbgegos "sen that consisted of foamed polystyrene with a clearing weight of about 18 kp / m3. The melt was cast iron, the casting temperature was 1350 ° C. The Waridstätkd was average 50 mm, and the weight of the castings was 650 kg: the molding material was normal foundry sand normal humidity: it was poured increasing.

In einem .ersten Versuch wurden ungeschlichtete Modelle abgegossen. Die Modelle aus Polystyrolschäümstöff ohne Zusatz ergaben Güßstücke mit uii= geriügetider Oberflächeüdüalität (Poren, Löcher, besohders im oberen Teil der Rohlinge, Einbtennstel= len). Die Modelle aus Pol@etyxolschaumstoff mit etwa 5 GeWichtsprözent Trls=233=dibrömpröpyl=)phösphat ergaben Rohlinge riiit äüsireichender Oberfläche (wenig Poren).In a first attempt, unsized models were cast. The models made of polystyrene foam without additives resulted in castings with uii = geriügetider Surface dullness (pores, holes, especially in the upper part of the blanks, depth = len). The models made of Pol @ etyxolschaumstoff with about 5 weight percent Trls = 233 = dibrömpröpyl =) phösphat resulted in blanks with an external surface (few pores).

In einem zweiten Versuch wurden die Modelle von Versuch 1 finit diner Schlichte (95 Gewichtspfozent Si02= Und 3 (3e#virlitspfdzdnt efaphitpültfet) ±üvbr eingestrichen. Modelle ohne den Zusatz ergaben Gußstüclt@e mit ausreichender Oberfläche, ohne Einbrennstelldn, abär mit vereinzelten Löchern von Erbsengröße. Modelle mit Flammschutzmittel führten zu einwandfreier Gußstücksoberfläche.In a second experiment, the models from experiment 1 became finite diner Plain (95 percent by weight Si02 = And 3 (3e # virlitspfdzdnt efaphitpänefet) ± uvbr streaked. Models without the addition resulted in castings with a sufficient surface, without branding, but with isolated holes the size of a pea. Models with Flame retardants resulted in a perfect casting surface.

Weitere Versuche zeigten, daß bis zu etwa 30 Gewichtsprozent Flammschutzmittel diesem Modellwerkst-öff eiüvetleibt "sein können. Je nach dem Halogengehalt des Zusatzstoffes läßt sich sein Anteil auf etwa 10 Gewichtsprozent verringern, ohne daß die Wirkung weseütlich nachläßt. Bei weiterem Zusatz vöü 0;2 bis 5 Gewichtspfözeüt eines I#ädfkalbildners känü der Antäil des Fläinmschutzmittels bis zu etwa 0,6 GbWielitsprözent rädüziert werden; ohne daß im Gußstück Löcher aufträteü, die h8chstwährscheinlich auf unvollgtäiidige Vergä"süng des Mödells zurückgehen.Further tests showed that up to about 30 percent by weight of flame retardants This model workshop can be eiüvetleibt ". Depending on the halogen content of the Additive can be reduced to about 10 percent by weight without that the effect weseütlich wears off. With further addition vöü 0; 2 to 5 weight pillars of an ädfkalbildners the portion of the anti-fire agent up to about 0.6 GbWielitsprözent be rädüziert; without holes in the casting, which are very likely go back to incomplete forgetting of the Mödell.

Es hat sieh lernet gezeigt, däß bereits etwa 2 Gewichtäspro#5erit Parbstöff genügen, um die Vergäsungsgeschwindigkeit des Modells, `angezeigt dtyrch die Gleßge"schwiüdigkeit, um das Mehrfache zu erhöhen.It has shown that there are already about 2 weight per # 5erit Parbstöff suffice to determine the gasification rate of the model, `displayed dtyrch the fatigue life to multiply.

Claims

Claims: 1. Model made of hemmed plastic for implementation a casting process; in which the embedded in the mold, without noticeable residues gasifiable model is displaced immediately by pouring the casting material and it is replaced by this, that is, that the foamed Plastic is set against flame resistance by adding substances known per se.

2. Model according to claim 1, characterized by the addition of a radical-forming Sub- "s'tänz, psbesondete of an organic peroxide, like 1) i-benzoyl =, di = tert. = Butyl-, Di-cuniyl peroxide, azo-diisobutyronitrile.

3. Model according to claims 1 and 2, characterized by the addition of one in the long-wave iti-infrared range Spectrum absorbing substance such as carbon black, graphite, organic dye.

4. Model according to An'sptücheü 1 to 3, characterized in that the flame protection agent 0.5 to 30, in particular 0.5 to 10 / ö, the radical generator 0.2 to 5% and the ab'sorbierend'en substance up to 20 / ö.