Modèle pour la fabrication de moules réfractaires. <B>La</B> présente invention concerne un irio- dèle moulé.. destiné<B>à</B> être utilisé pour la la- brication de moules réfraetaires, notamment par siii-moulage du modèle<B>à</B> l'aide d'une pâte réfractaire et cuisson du réfractaire après qu'il a fait prise, en particulier dans <B>le</B> moiflage (le précision.
<B>fi</B> est connu (le fabriquer (les pièces nié- talliques moulées en chassant un métal ou alliage 1#ondu,, par pression hydrostatique ou par la force centrifuge, à l'intérieur d'un <B>M</B> moule en matière réfractaire ', par exemple en sable, chaux, siliee, zircone, alumine, etc., ou cri mélange,, de matières de ce genre.
On<B>fa-</B> briquait habituellement le moule par sur- moula-e ou enrobage d'un modèle de cire ou de paraffine,<B>à</B> l'aide du réfractaire. Lors- (lue le réfraetaire avait fait prise, on fondait le modèle de paraffine ou de cire et on l'éli minait. Finalement, le réfractaire solidifié était soumis<B>à</B> une cuisson, ce qui l'amenait <B>à,</B> sa forme finale et<B>à</B> l'état convenant en vue de son emploi comme moule pour le mou- la.-e des métaux.
Dans son principe, la méthode eonsistant <B>à</B> utiliser les modèles de cire ou de paraffine de la façon décrite semble simple et sédui- s. santé. Mais#, dans la pratique, elle présente de nombreuses imperfections et inconvé nients.
Quoique la cire oui la paraffine puisse être coulée ou moulée aisément pour cons- tinter le modèle, un tel modèle ne possède pas -une très grande stabilité dans ses dimensions, ni une résistance mécanique élevée. Les mo dèles de paraffine ou de cire sont sensibles<B>à</B> la température, aux solvants organiques et aux actions mécaniques.
Dans de nombreux cas, la manipulation des modèles de ce genre suffit<B>déjà</B> a les déformer au point de les rendre impropres<B>à</B> Fusage. En raison de ces #1 caractéristiques, il était nécessaire de pré parer et manipuler soigneusement le modèle de, cire ou<B>de</B> paraffine et, même lorsqu'on prenait de telles précautions, le procédé n'était acceptable que lorsquIl était utilisé pour préparer de petits modèles simples (le précision limitée.
De plus, l'enlèvement du modèle de cire ou de paraffine de l'intérieur du moule, par fusion, était souvent incomplet. Il restait -un peu de cire ou de paraffine dans les petits conduits capillaires ou interstices du moule, surtout lorsque celui-ci était compliqué. La cire et la paraffine ne subissent pas néces- saireinent une combustion on une volatilisation complète pendant la cuisson du réfractaire.
Il arrivait souvent que de faibles quantités de gouidron ou de carbone se déposaient, et ces dépôts constituaient un facteur incontrô lable qui empêchait ]'obtention (le pièces mou lées clé précision satisfaisante.
On a tenté de surmonter les défauts des modèles de cire ou<B>clé</B> paraffine en fabri quant le modèle ù ]'aide de matières plas- tiques diverses telles que l'acétate de cellu lose, l'éthylcellalose, les polyacrylates et le polystyrène. Toutefois, les modèles faits de ces matières ne possédaient par non plus la stabilité de dimensions et les propriétés né cessaires. Lorsqu'on surmoulait ces modèles, ceux-ci commençaient<B>à</B> se déformer au voi sinage de<B>601 Q</B> température<B>à</B> laquelle cer tains moules réfractaires n5ont pas encore acquis la rigidité désirable.
Par conséquent, des variations appréciables dans les dimen- sîons se produisaient dans le moule avant sa cuisson, ce qui le rendait impropre<B>à</B> la pro duction de pièces coulées précises<B>à</B> l'aide de métaux et d'alliages fondus. De plus, lors qu'on préparait de tels modèles par le pro <B>cédé</B> de moulage par injection, les modèles subissaient -une dilatation considérable lors qu'ils étaient portés<B>à</B> leurs points de ramol lissement respectifs, de sorte que, pendant la fabrication du moule, celui-ci, qui était encore insuffisamment rigide<B>à</B> de telles tempéra tures, se déformait et devenait ainsi impropre au moulage de précision de métaux et al liages fondus.
La présente invention a pour but d'évi ter les inconvénients précités.
Le modèle selon l'invention est caracté risé en ce qu'il est constitué en un mélange homogène, comprenant une matière plas tique organique et une substance combus tible finement divisée, en proportions propres <B>à</B> conférer au modèle une bonne résistance mécanique et la stabilité de forme et de di mension, ce mélange ne laissant a-Li plus, après combustion, qu'un résidu de cendre pulvérulente et duveteuse dont le poids n'excède pas 2,% du poids du mélange.
Ladite substance combustible finement divisée peut être un polysaccharose ou du soufre. Le rapport des proportions de la ma tière plastique organique<B>à</B> la substance finement divisée peut être compris entre<B>1:3</B> et<B>6:1.</B> Ledit mélange peut contenir en outre un accélérateur de la combustion en propor tion ne dépassant pas 2%, un plastifiant en proportion lie dépassant pas<B>20%,</B> un agent h- .ydrophobc en proportion ne dépassant pas 2%, ces pourcentages devant être compris en poids,
sur la base<B>du</B> poids combiné de la matière plastique organique et de la sabs- tance combustible. La matière plastique or ganique petit être un polymère vinylique, un polyllière du styrène, Lin polymère d'un dé rivé de l'acide acrylique, un dérivé de la cellulose ou un dérivé de l'amidon.
L'accélérateur peut être de la nitrogly cérine, du nitroglycol, de la nitrocellulose, du nitrate d'ammonium.
Le plastifiant peut être l'huile de ricin, le camphre, le phtalate dibutylique, le phos phate tricrésylique, le sébaçate d'oetyle.
L'agent hydrophobe peut être une huile, un savon, une cire. Le modèle peut être revêtu d'une mince co Liche protectrice d'agent hydrophobe.
Les modèles conformes<B>à</B> l'invention peu vent être préparés par moulage ou simple coulée du mélange sensiblement homogène de la matière plastique et de la substance fille- ment divisée, appelée ci-après charge . Pour la réalisation de modèles de grandes di mensions, il est préférable qu'un plastifiant soit incorporé audit mélange de manière<B>à</B> réduire la pression de moulage. On se sert aussi d'un plastifiant pour certaines réali sations de l'invention<B>à</B> l'aide d'un mélange qui est, normalement, difficilement mou- ]able en raison de la nature et<B>de</B> la pro portion de la charge.
L'incorporation d'un plastifiant<B>à</B> un tel mélange ou composition rend celle-ci facilement moulable, et cela entre d'assez larges limites pour qu'il soit même possible d'en obtenir des modèles coin- pliqués de grandes dimensions. Dans cer tains cas, la facilité de moulage peut être assurée par l'utilisation d'une résine de faible viscosité.
Dans certains modes de réalisation de Fin- vention dans lesquels la composition contient, pour des raisons d'économie, de grandes quantités de charge et de plastifiant, le mo dèle produit<B>à</B> partir de ladite composition témoigne normalement d'une tendance<B>fâ-</B> clieuse <B>à</B> -onfler. Pour obtenir par moulage, <B>à</B> partir d'une telle composition, un modèle possédant la stabilité désirée dans ses dinien- sions, même lorsque le moulage est réalisé dans des conditions sévères, on #- incorpore un agent liydrophobe, c'est-à-dire repoussant l'eau.
Selon une variante, on peut assurer l'obtention d'un modèle possédant<B>à</B> tin degré suffisant le pouvoir<B>de</B> repousser l'eau en<B>le</B> revêtant d'une mince couche protectrice d'agent hydrophobe après qu'il a été fa briqué.
Daiis d'autres J'ovines de réalisation de Finvention, on augmente la combustibilité du <B>C</B> modèle en incorporant,<B>à</B> la composition dont il est fait Lin accélérateur (le la combustion. Dans la forme de réalisation préférée de Vitivention, la composition comprend une ma tière plastique organique., une charge, un agent hydrophobe et un accélérateur de la combustion.
EMI0003.0017
Le <SEP> eonstiliiani, <SEP> matière <SEP> plastique <SEP> orga nique, <SEP> <B>de</B> <SEP> la <SEP> composition <SEP> est, <SEP> de <SEP> préférence,
<tb> du <SEP> type <SEP> thermoplastique. <SEP> <B>Il</B> <SEP> est <SEP> aussi, <SEP> de <SEP> pré férenee, <SEP> dun <SEP> type <SEP> qui <SEP> lie <SEP> laisse <SEP> pratique nient <SEP> aucun <SEP> résidu <SEP> lorsqu'il <SEP> est <SEP> brûlé <SEP> ou <SEP> <B>dé-</B>
<tb> composé <SEP> thermiquenient.
<SEP> L'acétate <SEP> de <SEP> poly vinyle, <SEP> le <SEP> butvrate <SEP> de <SEP> polyvinyle, <SEP> Je <SEP> polyvi ny1formal, <SEP> le <SEP> polystyrène, <SEP> les <SEP> esters <SEP> polyacry liques, <SEP> tels <SEP> que <SEP> le <SEP> polyméthacrylate <SEP> de <SEP> me tltyle, <SEP> l'acétate <SEP> (le <SEP> cellulose, <SEP> le <SEP> nitrate <SEP> de <SEP> eel lulose, <SEP> les <SEP> esters <SEP> mixtes <SEP> de <SEP> la <SEP> cellulose, <SEP> tels
<tb> que <SEP> l'iteéto-I)iitvi-ate <SEP> de <SEP> cellulose, <SEP> l'éthyleellu ]ose.
<SEP> l'aeélate <SEP> d'amidon, <SEP> sont <SEP> des <SEP> exemples <SEP> de
<tb> matières <SEP> plastiques <SEP> organiques <SEP> avant <SEP> donné
<tb> des <SEP> résultats <SEP> satisfaisants.
<tb> <B>Le</B> <SEP> constituant <SEP> eharge <SEP> (le <SEP> lit <SEP> eoniposi tion <SEP> est <SEP> avantageusement <SEP> une <SEP> substance <SEP> con tenant <SEP> <B>(le</B> <SEP> l'ox.vde, <SEP> telle <SEP> qWun <SEP> polysaceliarose,
<tb> par <SEP> exemple <SEP> la <SEP> farine <SEP> de <SEP> bois, <SEP> la <SEP> farine <SEP> de
<tb> lignine, <SEP> la <SEP> pâte <SEP> <B>ii</B> <SEP> papier <SEP> râpée <SEP> et <SEP> Famidon.
<tb> Le <SEP> soiifre <SEP> en <SEP> poudre <SEP> fine <SEP> est <SEP> un <SEP> a-Litre <SEP> exem ple <SEP> d'tine <SEP> eliarge <SEP> avant <SEP> donné <SEP> (les <SEP> résultats
<tb> La <SEP> iiiti-oglveéi-iiie,
<SEP> le <SEP> <U>iiitro--</U> <SEP> le <SEP> iii trate <SEP> (Faillitioliiiiiii <SEP> et <SEP> <B>la</B> <SEP> nitrocellulose <SEP> sont <SEP> des
<tb> em,1111)les <SEP> d'accélérateurs <SEP> <B>(le</B> <SEP> combustion <SEP> <B>sus-</B> eeptibles d'être utilisés. L'un quelconque (les autres accélérateurs de combustion connus peut é.-alenient être employé.
Oit petit recourir<B>à</B> Fun. quelconque des plastifiants connus et normalement utilisés pour plastifier la matière plastique de la composition. L'huile de riein, le camplire, le plitalate dibutylique, le phosphate tricrésy- lique, le séba#ate dioctylique, etc. sont des exemples de plastifiants qui ont été -utilisés avec succès.
J)es huiles, des savons et des eires peuvent être incorporés<B>à</B> la composition dont le Rio- déle doit être fait, en -viie de communiquer<B>à</B> ce dernier le pouvoir désiré de repousser l'eau.<B>A</B> titre de variante<B>'</B> des solutions con tenant<B>1 à 15%</B> environ d'une substance liv- drophobe dans Lui.
solvant organique, telle qu'une solution de polystyrène dans dit ben zène, une solution de nitrocellulose et de pa raffine dans de l'acétone, etc. peuvent être appliquées sous forme d'une mince couche revêtant le modèle pour lui conférer la pro priété de repousser l'eau.
Pour préparer la composition, habituelle- nient on inélaii--e intimement les constituants normalement solides<B>à</B> l'état finement divisé pour en obtenir une pàte sensiblement homogène.
EMI0003.0047
Les <SEP> proportions <SEP> des <SEP> constituants <SEP> respee tifs <SEP> <B>de</B> <SEP> la <SEP> composition <SEP> dépendent, <SEP> des <SEP> dimen sions <SEP> et <SEP> de <SEP> la <SEP> forme <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> motilée <SEP> dont
<tb> on <SEP> envisage <SEP> la <SEP> fabrication, <SEP> de <SEP> la <SEP> nature <SEP> de
<tb> la <SEP> matière <SEP> plastique <SEP> organique <SEP> utilisée, <SEP> de <SEP> la
<tb> <B>#1</B>
<tb> nature <SEP> de <SEP> la <SEP> eliar,,Ye <SEP> -utilisée <SEP> et <SEP> de <SEP> considéra tions <SEP> économiques.
<SEP> Toutefois, <SEP> dans <SEP> tous <SEP> les
<tb> cas, <SEP> les <SEP> proportions <SEP> de <SEP> la <SEP> matière <SEP> plastique
<tb> et <SEP> de <SEP> la <SEP> eliarge <SEP> doivent <SEP> être, <SEP> telles <SEP> qu'on <SEP> ob tienne <SEP> un <SEP> modèle <SEP> (le <SEP> dimensions <SEP> stables, <SEP> de
<tb> bonne <SEP> résistance <SEP> mécanique <SEP> et, <SEP> qui., <SEP> lorsqu'on
<tb> le <SEP> brûle, <SEP> ne <SEP> laisse <SEP> tout <SEP> a-Li <SEP> plus <SEP> qu'une <SEP> quan tit6 <SEP> d'une <SEP> cendre <SEP> pulvérulente, <SEP> duveteuse,
<tb> facile <SEP> <B>îà</B> <SEP> détacher, <SEP> n'excédant <SEP> pas <SEP> 2% <SEP> du
<tb> poids <SEP> du <SEP> inélange.
<SEP> Avantageusement, <SEP> la <SEP> com <B>C <SEP> C</B>
<tb> position <SEP> dont <SEP> est <SEP> fait <SEP> le <SEP> modèle <SEP> comprend <SEP> les
<tb> constituants <SEP> suivants, <SEP> dans <SEP> les <SEP> proportions
<tb> indiquées:
EMI0004.0001
Matière <SEP> plastique <SEP> organique <SEP> <B>25 <SEP> à</B> <SEP> 84 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Charge <SEP> <B>75 <SEP> à</B> <SEP> 14 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Accélérateur <SEP> de <SEP> la <SEP> combustion <SEP> <B>0 <SEP> à <SEP> 270</B> <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> du <SEP> poids <SEP> des <SEP> quantités
<tb> combinées <SEP> de <SEP> résine <SEP> et <SEP> de <SEP> charge.
<tb> Plastifiant <SEP> <B>0 <SEP> à</B> <SEP> 20 <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> du <SEP> poids <SEP> des <SEP> quantités
<tb> combinées <SEP> de <SEP> résine <SEP> et
<SEP> de <SEP> charge.
<tb> .Agent <SEP> hydrophobe <SEP> <B>0 <SEP> à</B> <SEP> 2 <SEP> sur <SEP> la <SEP> base <SEP> du <SEP> poids <SEP> des <SEP> quantités
<tb> combinées <SEP> de <SEP> résine <SEP> et <SEP> de <SEP> charge.
<tb> Une <SEP> formule <SEP> particulière <SEP> ayant <SEP> donné <SEP> des <SEP> résultats <SEP> satisfaisants <SEP> est <SEP> la <SEP> suivante:
<tb> Matière <SEP> plastique <SEP> organique <SEP> <B>80</B> <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Charge <SEP> 20 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Accélérateur <SEP> de <SEP> la <SEP> combustion <SEP> <B>1</B> <SEP> partie <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Plastifia-nt <SEP> <B>3</B> <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids.
<tb> Agent <SEP> hydrophobe <SEP> <B>1,</B> <SEP> partie <SEP> en <SEP> poids.
<tb> <B>Zn</B> Les modèles moulés ou coulés<B>à</B> l'aide de ces compositions sont insensibles aux tempé ratures auxquelles ils sont manutentionnés et auxquelles ils sont enrobés de la pâte<B>de</B> surmoulage.
Ils possèdent des surfaces lisses et dures et des bords nets et ils sont aussi insensibles aux actions mécaniques, de sorte qu'on peut les manipuler sans risque de les déformer et les utiliser avec succès pour en obtenir rapidement des modèles de grandes dimensions et/ou de formes compliquées. Pour établir -une pièce métallique moulée <B>à</B> l'aide d'un modèle conforme<B>à</B> la présente invention, on prépare d'abord un moule ou matrice métallique dont la cavité correspond exactement<B>à</B> la forme de la pièce métallique <B>à</B> mouler. Cette matrice est faite en acier ordinaire, en acier inoxydable ou en toute autre matière appropriée, en conformité avec les méthodes bien connues adoptées dans le moiflage par injection des matières plas tiques.
La surface intérieure de ces matrices est d'ordinaire extrêmement polie ou chro mée, afin d'assurer la plus grande exactitade possible dans les dimensions du modèle. On utilise cette matrice pour fabriquer un nom bre quelconqLie de modèles<B>à</B> base de matière plastique organique et de charge, qui sont strictement conformes ainx conditions spéci fiées et identiques entre eux. Chaque modèle ou une série de modèles, suivant les circons tances, est placé dans un châssis (cylindre métallique). On verse dans le châssis la com position d'enrobage (une bouillie ou pâte aqueuse d'une ou plusieurs matières Mlinem- ment réfractaires, avec ou sans liant).
On laisse alors le châssis contenant les modèles enrobés<B>à</B> la température ambiante, ou on le soumet<B>à</B> une température légèrement supé- rieuire, jusqu'à ce que la bouillie ou pâte d'enrobage liquide ait fait prise. Ceci peut demander de<B>10</B> minutes<B>à</B> 24 heures, selon la nature de la composition d'enrobage et la température. On place alors le châssis conte nant les modèles, enrobés de la matière solide analogue<B>à</B> -une céramique, dans un four, dont on élève lentement la température pen dant une période de<B>6 à</B> 24 heures.
La teni- pérature maximum est voisine de<B>725'</B> C pour les métaux et alliages de faibles points de fu sion et peut s'élever<B>à 1700' C</B> pour l'acier et les métaux et alliages de points de fusion élevés. Le moule est maintenu<B>à</B> la tempéra ture de cuisson maximum pendant la dernière période pouvant varier d'une demi-heure<B>à</B> 4 heures. Pendant le cycle de cuisson, le ou les modèles subissent une combustion com plète et laissent dans le moule des cavités qui correspondent exactement<B>à</B> leur forme. On enlève du four le moule cuit, et on l'utilise alors pour le moulage ou coulage du métal.
Selon les constituants particuliers de la composition dont est fait le modèle suivant l'invention, il peut résulter de la combustion titi petit résidu (le cendre pulvérulente dtive- tense, dont ]a quantité dépend<B>de</B> la qualité (le<B><I>la</I></B> matière plastique or-g-alii (Ille, et<B>de</B> la qualité (le la eliarge constituant le iriodèle et, en aueLin eas, lie dépasse 21%. Par exemple,
(laits le cas d'une composition contenant<B>50%</B> (le pî^î1e de bois, lit quantité de cendre, est approximativement de 0,02%, alors quel, dans le cas d'une farine (le bois normale, elle est d'environ<B>1,5%</B> et, dans le cas de farines de bois spéciales, elle peut être réduite<B>à</B> une valeur- aussi faible que 0,1%. Ce résidu n'ad- lière pas d#iiiie fanon tenac-e <B>à</B> la paroi (le la ea#'i1é (lu moule, ni même aux petits conduits capillaire,;
ou interstices d'un moule coin- pliqué. <B>Il</B> peut être enlevé facilement, par exemple îà J'aide d'un.<B>jet</B> avant (I*Liti- liser le moule dans l'opération de coulée.
l'our mieux faire comprendre Finvention, oii déerira ci-après quelques exemples de fa- I)i-i(-#itioii (le modèles conformes<B>à</B> l'invention. <I>Exemple</I> I: Les constituants suivants, utilisés dans les proportions indiquées, ont été mêlan--és dans #1 un broveur <B>à</B> #mlets ordinaire pendant <B>3</B> heures, de manière qu'on obtienne Lui tué- lange sensiblement homogène.
Poudre de moulage<B>à</B> base d'acétate de cellulose du commerce (contenant 54,5 0',' d'acétate)<B>73 g</B> <B>/0</B> Farine (te bois rouge (seqLioia, semper- virens) finement broyée.
(passant<B>à</B> travers un tamis<B>à</B> ouverture de maille de<B>75</B> niierons) <B>7:3</B> gr On a monté<B>17 g</B> de la composition<B>à</B> base de résine et de charge dans une matrice ey- lindrique en aeier inoxvdable de<B>28,5</B> min de diamètre<B>à</B> -une température de '210W <B>C</B> et sous une pression d'environ<B>350</B> kg/em#. Le mou lage<B>(le</B> la composition s'est effectué facile ment, et le produit moulé (modèle)
<B>a</B> pu fa- eileinent être retiré<B>de</B> la matrice.
EMI0005.0056
Ce <SEP> modèle <SEP> possédait <SEP> les <SEP> propriétés <SEP> mécaniques <SEP> suivantes:
<tb> Module, <SEP> d'élasticité <SEP> (traction <SEP> 14000 <SEP> <B>k <SEP> <I>-/</I></B><I> <SEP> e<B>l)</B></I><B> <SEP> l'-,</B>
<tb> Module <SEP> <B>CI</B> <SEP> 'élastieité <SEP> (flexion) <SEP> 8400 <SEP> <B> </B>
<tb> Modttle <SEP> d'élasticité <SEP> (compression) <SEP> <B>1.7</B> <SEP> WO <SEP> <B> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (traction) <SEP> 4'21<B>0 <SEP> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (flexion) <SEP> 420 <SEP> <B> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (compression) <SEP> <B>560 <SEP> </B>
<tb> Résilience <SEP> (éprouvettes <SEP> non <SEP> entaillées) <SEP> <B>0,
83</B> <SEP> kgm <SEP> (sur <SEP> 2,54 <SEP> em) La surface (lu modèle était. excessivement lisse et ses bords étaient très nets.
Oit na observé aucune variation inesu- rabJe dans ]es dimensions lorsque le modèle a été soumis<B>à</B> des températures de<B>01 C</B> et de<B>50" C.</B>
Aucun 1-onflement mesurable n'a non plus été observé lorsqu'on a exposé le modèle<B>à</B> l'action d'une atmosphère de<B>10070</B> d1iiiiii- dité relative,<B>à</B> 24"C pendant 224 heures.
Le modèle a bi-filé ré-ulièrenient et facile- n ment lor,,xlu'il <B>a</B> été chauffé dans titi creuset de porcelaine<B>à</B> environ 450<B>à 500'C,</B> et il n'est resté aucun résidu organique collant oit goudronneux après la combustion. Le seul résidu (le la combustion était une cendre sèche, duveteuw, représentant 1,2% de la composition.
Cette cendre n'accusait aucune tendance<B>à</B> adhérer aux parois du creuset ni <B>à</B> s'agglomérer pour donner de-, éléments plus gros ou plu.,; lourds,<B>Il</B> était facile de la dé,- tacher par un jet d'air.
<I>Exemple Il:</I> Les substances suivantes, utilisées dans les proportions indiquées, ont été broyées pen dant .1 heures dans un broyeur<B>à</B> galets et l'on<B>a</B> obtenu une composition sensiblement homo1--ène <B>-</B>
EMI0005.0080
Poudre <SEP> de <SEP> moula.-e <SEP> <B>à</B> <SEP> base <SEP> d'acétate
<tb> de <SEP> cellulose <SEP> de <SEP> faible <SEP> viscosité <SEP> (la
<tb> même <SEP> que <SEP> dans <SEP> l'exemple <SEP> 1) <SEP> <B>5 <SEP> 0</B>
<tb> Pâte <SEP> de <SEP> bois <SEP> de <SEP> sapin <SEP> a-Li <SEP> sulfite <SEP> fine ment <SEP> râpée <SEP> et <SEP> blanchie <SEP> <B>1-50</B> 12<B>g</B> de cette composition ont 'été moules par compression dans la même matrice que celle utilisée dans l'exemple I,
<B>à</B> -une tempé rature de<B>192 à</B> 2001<B>C</B> et sous une pression de 1400 kg/cm#. Le modèle moulé a été éjecté <B>à</B> chaud directement après décompression.
L'aspect de la surface et les propriétés mécaniques étaient analogues<B>à</B> celles spéci fiées dans lexemple I.
Les variations dans les dimensions résul tant dune exposition<B>à</B> -une atmosphère bu- mide ont été négligeables dans tous les cas.
Les modèles ont commencé<B>à</B> brûler dans l'air au voisinage de 50011 <B>C</B> et ont été com plètement brûlés après avoir été chauffés<B>10</B> minutes environ<B>à 10000 0.</B> Le seul résidu de la combustion était une cendre pulvérulente, sèche et duveteuse, et représentait environ 0,2,0,,' de la composition.
Exemple<I>III:</I> Les substances suivantes (clés mêmes sortes que celles décrites dans l'exemple I) ont été broyées dans Lin broyeur<B>à</B> galets, dans les proportions indiquées, pendant<B>5</B> lieures, ce qui a donné un mélange sensible ment homogène: Acétate de cellulose<B>17 g</B> Farine de bois<B>83 g</B> 12<B>g</B> de ce mélange de résine et de charge ont été moulés par compression<B>à</B> 2001<B>C</B> sous une pression de 1400 kg/CM2# pendant 4 mi nutes, et le produit a été éjecté<B>à</B> chaud, La surface du modèle était aussi dure et aLissi lisse que celle du modèle de l'exemple I.
On n'a observé aucune variation mesu- rable des dimensions lorsque le modèle a été exposé<B>à</B> des températures s'élevant jusqu'à 451<B>C,</B> pas pl-Lis que lorsque le produit moulé a été exposé<B>à</B> -Lme humidité relative attei gnant 45<B>7, à</B> 241<B>C</B> pendant 2 heures.
Le résidu de la combustion complète con sistait en 2% (par rapport<B>à</B> la composition) d'une cendre pulvérulente, blanche et dave- teuse. E,xemple ly.- On a broyé pendant<B>5</B> heures dans un broyeur<B>à</B> galets, dans les proportions indi quées, les substances suivantes, qui passaient entièrement<B>à</B> travers un tamis<B>à</B> ouvert-Lire de maille de<B>76</B> microns, ce qui a donné un mélange sensiblement homogène:
EMI0006.0022
Poudre <SEP> de <SEP> moulage <SEP> <B>à</B> <SEP> base <SEP> d'éthv.leelli-i lose <SEP> <B>du</B> <SEP> commerce <SEP> <B>150 <SEP> g</B>
<tb> Farine <SEP> de <SEP> bois <SEP> rouge <SEP> finement <SEP> broyée <SEP> <B>150 <SEP> g</B> 12<B>g</B> de ce mélange de résine et de charge ont été moulés par compression dans la même matrice que celle utilisée dans l'exemple I<B>à</B> une température de<B>185"</B> C et sous une pres sion de<B>1260</B> kg/em2. On a laissé refroidir dans le moule le produit moulé avant de l'éjecter. La surface du modèle était très dure et lisse, et les bords étaient nets et peu sujets<B>à</B> s'entailler. Des chocs assez violents n'ont pas réussi<B>à</B> briser l'échantillon.
On n'a pas observé de changements dans les dimensions lorsqu'on a exposé le modèle<B>à</B> des températures s'élevant<B>à</B> 45'<B>0,</B> pas plus que lorsqu'on a exposé<B>à</B> l'action dune humi dité relative atteignant 45<B>70 à</B> 241 C pen dant 2 heures.
L'échantillon s'est consumé régulière ment et, après combustion, a laissé une cendre blanche duveteuse représentant 1,2% de la composition. <I>Exemple</I> V: Les substances suivantes, utilisées dans les proportions indiquées, ont été broyées dans -Lui broyeur<B>à</B> galets pendant<B>1</B> heure, ce qui a donné un mélange sensiblement homogène:
Poudre de moulage de polystyrène du commerce 150 <B>g</B> Farine de lignine passant<B>à</B> travers un tamis<B>à</B> ouverture de maille de <B>152</B> microns<B>50 g</B> <B>Il g</B> de ce mélange ont été moulés sous pression<B>à 130 à</B> 1401<B>C</B> sous une pression de <B>560</B> kg/,cm'. Lorsquon a soumis le modèle<B>à</B> la cuisson, des vapeurs se sont dégagées par suite d'une décomposition,
mais ces vapeurs n'ont pas entretenu la flamme aussi facile- ment que dans le cas<B>de</B> l'acétate de cellu- ]ose oit (le La combustion s'est effectuée régulièrement jusqu'à ]a fin et l'échantillon ne s'est pas affaissé ou ne s'est pas déforiné clé quelque autre manière peu- dant Ji combustion jLisq-Li#,iu moment où le carbone lui-inénie a commencé<B>à</B> se constituer.
Ce comportement<B>à</B> la combustion fait que cette composition particulière est spéciale ment avantageuse.
<B>A</B> Faclièvenient de la combustion, il res tait une cendre pulvérulente duveteuse.,<B>à</B> raison (Fenviron <B>0,5%</B> clé la composition de n)o11la#-e.
On n'a pas observé de changements mesu- rables (les dimensions lorsqu'on a exposé le modèle<B>à</B> des températures atteignant 45'C, pas plus que lorsqu'on l'a exposé à une humi dité relative atteignant 451#j, a 2WC pendant <B>2)</B> heures.
Exe)ni)le <I>FI:</I> <B>2,7 kg</B> d'une poudre de moulage d'acétate de cellulose, obtenue<B>à</B> partir de déchets (par exemple de modèles manqués et inutilisables), ont été malaxés intimement pendant 2 heures avec<B>0,9 kg,</B> de farine de bois, le tout passant <B>à</B> travers un tainis <B>à</B> ouverture de maille de <B>76</B> microns, en présence de 200<B>g</B> de phos phate tricrésylique. Pendant le malaxage, <B>50 g</B> d'oléyl-sulfonate d'ammonium et<B>10<U>-</U></B> de nitrate d'ammonium ont été ajoutés.
On a introduit le mélange homogène résultant dans la trémie d*une machine de moulage<B>à</B> injee- tion et oit a i-é#-lé la température de la cham bre de fusion<B>à</B> 193"C'. La composition s'est ramollie sous forme d'une masse facilement moulable et on l'a injectée sous une pression d'environ<B>1050</B> k,-/em-. Le temps de remplis sage de la matrice a été de<B>6</B> secondes et la matrice a été maintenue<B>à</B> la température ain- biante. La durée du cycle total a été de<B>18</B> se condes.
L'injection s'est effectuée régulière ment. Les modèles fabriqués avaient la forme de pei.a-iies. Ils étaient caractérisés par une surface très lisse et possédaient des bords durs.
Le phosphate tricrésylique a augmenté le caractère hydrophobe des modèles, et le gonflenieiii observé était négligeable, même <B>Il n</B> lorsque les modèles étaient inaintenus dans J'eau pendant plusieurs heures.
Les modèles brûlaient très facilement, en ne laissant que environ d'une cendre duveteuse. Exc#ni1_)1c <I>VII:</I> <B>9 kg</B> d'une poudre de moulage d'acétate- butyrate de cellulose du commerce ont été mélangés intinieinent sur des cylindres chauds avee <B>1,8 kg</B> clé pâte de bois au sulfite râpée de premier choix (grosseur de particule de 124<B>à 65</B> microns) et l'on a ajouté<B>225</B> d'huile de ricin pendant le malaxage. Un me- ]ange fin et homogène ayant été obtenu, on a introduit ce mélange dans une machine<B>à</B> mouler a injection.
La température de la chambre était clé 212"<B>C</B> et la pression appli quée de Fordre de<B>560</B> k,,Y/,Cni2. Le remplissage d'une matrice<B>à</B> peignes a été terminé en 4 se condés. Le cycle total. a duré environ<B>15</B> se condés. Le moula-e a été très rémilier. Les modèles étaient très satisfaisants en ce qui concerne la surface et les bords et ont donné de très bons moules éminemment réfractaires.
La combustion s'est effectuée aisément et sans laisser aucun résidu dans le moule. <I>Exemple</I> VIII. <B>6,8 kg</B> de poudre de moulage d'acétate de polyvinyle du comnierce ont été mélangés intimement avec<B>6,8 kg</B> de pâte de bois au sul fite râpée, en présence de O#9 <B>kg</B> de phtalate dioetylique, et (le 0,45<B>kg</B> d'huile de ricin.
Vers la fin de la période clé malaxage, on a ajouté<B>127 g</B> de nitrobenzène. On a moulé des modèles<B>à</B> J'aide de cette pâte hoinogène, par compression,<B>à</B> des température,-, de<B>110 à</B> <B>130" C.</B>
Les modèles possédaient une surface exces- sivenient lisse et des bords très nets.
La stabilité des dimensions des modèles était similaire<B>à</B> celle du modèle obtenu dans l'exemple<B>1.</B>
Pour réduire<B>à</B> une valeur très faible le (YO <B>,</B> iiflement, du modèle dans la pâte d'enro bage, on a projeté sur les modèles inoulés une solution de benzène contenant 4<B>%</B> de polysty rène avant de les introduire dans le châssis.
<I>Exemple</I> lx: <B>31,1 kg</B> d'une poudre de moulage<B>à</B> base de polyméthacrylate de méthyle du commerce, cPun très faible degré de polymérisation, ont été mélangés intimement avec<B>1, 6 kg</B> de<B>f</B>arine de bois passant<B>à</B> travers un tamis<B>à</B> ouver ture de maille de<B>89</B> microns, et Fon a ajouté <B>0,68 kg</B> de sébaçate dilaulylique, <B>à</B> titre de plastifiant. Le mélange, moulé par injection<B>à</B> l'aide d'une machine normale et dans des con ditions de moulage normales, a donné d'excel lents modèles, même dans le cas de formes très compliquées.
Avant d'introduire les modèles dans le châssis, on les a enduits, par pulvérisation, d'une solution<B>à 57,</B> de nitrocelluloses dans de l'acétone contenant 107o (par rapport<B>à</B> la nitrocellulose) de paraffine. Ce revêtement a empêché le gonflement pendant la prise du réfractaire et a grandement contribué au haut degré de précision obtenu.
<I>Exemple X:</I> <B>2,27 kg</B> d'une poudre pour moulage par in jection<B>à</B> base de polystvrène du commerce ont été mélangés intimement avec<B>0,9 kg</B> de lignine finement pulvérisée et additionnés de 0,45 kgd'huile de ricin au cours de cette opé ration. Le mélange homogène brun foncé a pu facilement être moulé par injection ou par compression.
Pour faciliter sa combus tion, on a ineorporé d'une manière homogène <B>à</B> la composition<B>0,13 kg</B> de nitrocellulose <B>à</B> 12,8/001'tN. Les modèles moulés dans des condi tions normales<B>à</B> l'aide de ce mélange, que ce soit par injection ou par compression, ont donné des moules éminemment réfractaires et très satisfaisants.
Dans les exemples<B>111,</B> IV, V, VI, VII, IX et X, les propriétés mécaniques des mo dèles ont été les suivantes:
EMI0008.0017
Module <SEP> d'élasticité <SEP> (traction) <SEP> <B>7000 <SEP> à</B> <SEP> 21000 <SEP> kg/cm-\
<tb> Module <SEP> d'élasticité' <SEP> (flexion) <SEP> 4200 <SEP> <B>à <SEP> 12600 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Module <SEP> d'élasticité <SEP> (compression) <SEP> <B>7000 <SEP> à</B> <SEP> 21000 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (traction) <SEP> 140 <SEP> <B>à <SEP> 700 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (flexion) <SEP> <B>105 <SEP> à</B> <SEP> 420 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Limite <SEP> d'élasticité <SEP> (compression) <SEP> 140 <SEP> <B>à <SEP> 700 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Résilience <SEP> (barreaux <SEP> non <SEP> entaillés)
<SEP> <B>0,27 <SEP> à <SEP> 1,10</B> <SEP> kgm <SEP> (,sur <SEP> 2,54 <SEP> cm) On remarquera que les modèles moulés qui possèdent les propriétés mécaniques in diquées<B>à</B> titre de limites inférieures dans le tableau ci-dessus ont une résistance méca nique amplement suffisante pour leur emploi en vue du moulage de précision.
Les modèles conformes<B>à</B> l'invention sup priment, au moins en partie, les imperfec tions et inconvénients des modèles anté rieurs et se distinguent par des propriétés physiques qui permettent la production de g-randes pièces moulées de formes compli quées d'une manière précise et rapide. En raison de la nature des substances dont sont faits les modèles et de la façon dont on les établit, leur prix de revient est relativement faible. Ce prix peut encore être réduit par l'application de résines de second choix, moins chères, Puisque la transparence, la cou leur, la limpidité, etc. ne sont pas essentielles pour le but visé.
L'expression modèle moulé s'entend pour un modèle qui a été façonné<B>à</B> la forme voulue par tout procédé de moulage, tel que coulée, moulage par compression ou moulage par injection.
Il est évident que de nombreuses varia tions et modifications peuvent être apportées aux exemples décrits sans s'écarter de la na ture et de l'esprit de l'invention et que, par conséquent, l'invention ne doit pas être con sidérée comme limitée<B>à</B> ces exemples.
Model for the manufacture of refractory molds. <B> The </B> present invention relates to a molded iriodele .. intended <B> to </B> to be used for the la- brication of refraetaire molds, in particular by siii-molding of the model <B> to < / B> using a refractory paste and firing the refractory after it has set, especially in <B> the </B> moiflage (the precision.
<B> fi </B> is known (to manufacture (the metal parts cast by driving out a 1 # corrugated metal or alloy ,, by hydrostatic pressure or by centrifugal force, inside a <B> M </B> refractory material mold, for example sand, lime, silica, zirconia, alumina, etc., or a mixture of materials of this kind.
Usually, the mold was <B> made </B> by overmolding or embedding a model with wax or paraffin, <B> </B> using the refractory. When the refraetaire had taken, the model was melted with paraffin or wax and removed. Finally, the solidified refractory was subjected to <B> </B> firing, which brought it < B> to, </B> its final shape and <B> to </B> the condition suitable for use as a mold for the molding of metals.
In principle, the method consisting of <B> </B> using wax or paraffin models as described seems simple and attractive. health. But #, in practice, it has many imperfections and drawbacks.
Although wax or paraffin can be easily cast or molded to make up the model, such a model does not have very great stability in its dimensions, nor high mechanical strength. Paraffin or wax models are sensitive <B> to </B> temperature, organic solvents and mechanical actions.
In many cases, manipulating models like this is enough <B> already </B> to distort them to the point of making them unsuitable <B> for </B> Fusage. Because of these # 1 characteristics, it was necessary to carefully prepare and handle the wax or paraffin model, and even when such precautions were taken, the procedure was only acceptable. when used to prepare small simple models (the limited precision.
In addition, the removal of the wax or paraffin model from the interior of the mold by melting was often incomplete. There was a little wax or paraffin left in the small capillary ducts or interstices of the mold, especially when the mold was complicated. Wax and paraffin do not necessarily undergo combustion or complete volatilization during firing of the refractory.
It often happened that small amounts of gouidron or carbon were deposited, and these deposits were an uncontrollable factor which prevented the achievement of soft parts with satisfactory precision.
An attempt has been made to overcome the shortcomings of the wax or paraffin models by making the model using various plastics such as cellulose acetate, ethylcellalose, polyacrylates and polystyrene. However, models made from these materials also lacked dimensional stability and the necessary properties. When these models were overmolded, they began <B> </B> to deform around <B> 601 Q </B> temperature <B> at </B> which some refractory molds do not have. yet acquired the desirable rigidity.
As a result, appreciable variations in size occurred in the mold before it was fired, making it unsuitable <B> for </B> the production of precise castings <B> to </B> the. using molten metals and alloys. In addition, when such models were prepared by the <B> licensed </B> injection molding process, the models underwent considerable expansion as they were carried <B> at </B> their points. softening of the respective softening, so that, during the manufacture of the mold, the latter, which was still insufficiently rigid <B> at </B> such temperatures, would deform and thus become unsuitable for precision casting of metals and al molten bindings.
The object of the present invention is to avoid the aforementioned drawbacks.
The model according to the invention is characterized in that it consists of a homogeneous mixture, comprising an organic plastic material and a finely divided combustible substance, in proper proportions <B> to </B> to give the model a good mechanical strength and stability of shape and dimension, this mixture leaving a-Li more, after combustion, a residue of pulverulent and fluffy ash, the weight of which does not exceed 2.% of the weight of the mixture.
Said finely divided combustible substance may be polysaccharose or sulfur. The ratio of the proportions of the organic plastic material <B> to </B> the finely divided substance may be between <B> 1: 3 </B> and <B> 6: 1. </B> Said mixture may further contain a combustion accelerator in a proportion not exceeding 2%, a plasticizer in a proportion not exceeding <B> 20%, </B> an hydrophobic agent in a proportion not exceeding 2%, these percentages to be understood by weight,
based on <B> </B> combined weight of organic plastics and combustible material. The organic plastic may be a vinyl polymer, a styrene polymer, a polymer of an acrylic acid derivative, a cellulose derivative or a starch derivative.
The accelerator can be nitrogly cerine, nitroglycol, nitrocellulose, ammonium nitrate.
The plasticizer can be castor oil, camphor, dibutyl phthalate, tricresyl phos phate, etyl sebacate.
The hydrophobic agent can be an oil, a soap, a wax. The model can be coated with a thin protective layer of hydrophobic agent.
Models according to the invention can be prepared by molding or simply pouring the substantially homogeneous mixture of the plastic material and the daughter-divided substance, hereinafter referred to as filler. For the production of models of large dimensions, it is preferable that a plasticizer is incorporated into said mixture so as to reduce the molding pressure. A plasticizer is also used for certain embodiments of the invention <B> with </B> the aid of a mixture which is normally difficult to move due to the nature and <B> of </B> the pro portion of the load.
The incorporation of a plasticizer <B> in </B> such a mixture or composition makes it easily moldable, and that between sufficiently wide limits so that it is even possible to obtain coin-shaped models. large folds. In some cases, ease of molding can be provided by the use of a low viscosity resin.
In certain embodiments of the invention in which the composition contains, for reasons of economy, large amounts of filler and plasticizer, the model produced <B> from </B> from said composition normally exhibits 'an <B> annoying </B> tendency <B> to </B> -inflate. To obtain by molding, <B> from </B> from such a composition, a model having the desired stability in its dinitions, even when the molding is carried out under severe conditions, a hydrophobic agent is incorporated. , that is, repelling water.
According to one variant, it is possible to obtain a model having <B> to </B> a sufficient degree the power <B> of </B> repelling water by <B> the </B> coating. a thin protective layer of hydrophobic agent after it has been made.
In other embodiments of the invention, the combustibility of the <B> C </B> model is increased by incorporating <B> into </B> the composition of which it is made into the accelerator (the combustion. In the preferred embodiment of Vitivention, the composition comprises an organic plastics material, a filler, a hydrophobic agent and a combustion accelerator.
EMI0003.0017
The <SEP> eonstiliiani, <SEP> material <SEP> plastic <SEP> organic, <SEP> <B> of </B> <SEP> the <SEP> composition <SEP> is, <SEP> of <SEP > preference,
<tb> of <SEP> type <SEP> thermoplastic. <SEP> <B> It </B> <SEP> is <SEP> too, <SEP> of <SEP> preferred, <SEP> of a <SEP> type <SEP> which <SEP> binds <SEP> leaves <SEP> practice deny <SEP> any <SEP> residue <SEP> when <SEP> is <SEP> burnt <SEP> or <SEP> <B> de- </B>
<tb> thermal compound <SEP>.
<SEP> <SEP> polyvinyl acetate <SEP>, <SEP> polyvinyl <SEP> butvrate <SEP> <SEP>, <SEP> I <SEP> polyvi ny1formal, <SEP> <SEP> polystyrene, <SEP> polyacrylic <SEP> esters <SEP>, <SEP> such as <SEP> that <SEP> <SEP> polymethacrylate <SEP> from <SEP> me tltyle, <SEP> acetate <SEP > (the <SEP> cellulose, <SEP> the <SEP> nitrate <SEP> of <SEP> eel lulose, <SEP> the <SEP> esters <SEP> mixed <SEP> of <SEP> the <SEP> cellulose , <SEP> such
<tb> that <SEP> the iteeto-I) iitvi-ate <SEP> of <SEP> cellulose, <SEP> ethylellu] ose.
<SEP> aeelate <SEP> of starch, <SEP> are <SEP> of <SEP> examples <SEP> of
<tb> <SEP> plastics <SEP> organic <SEP> before given <SEP>
<tb> satisfactory <SEP> <SEP> results.
<tb> <B> The </B> <SEP> constituent <SEP> load <SEP> (the <SEP> reads <SEP> eoniposition <SEP> is <SEP> advantageously <SEP> a <SEP> substance < SEP> containing <SEP> <B> (the </B> <SEP> the ox.vde, <SEP> such <SEP> qWun <SEP> polysaceliarose,
<tb> by <SEP> example <SEP> the <SEP> flour <SEP> of <SEP> wood, <SEP> the <SEP> flour <SEP> of
<tb> lignin, <SEP> the <SEP> pulp <SEP> <B> ii </B> <SEP> paper <SEP> grated <SEP> and <SEP> Famidon.
<tb> The <SEP> soifre <SEP> in <SEP> powder <SEP> fine <SEP> is <SEP> a <SEP> a-Liter <SEP> example <SEP> of tine <SEP> eliarge < SEP> before <SEP> given <SEP> (the <SEP> results
<tb> The <SEP> iiiti-oglveéi-iiie,
<SEP> the <SEP> <U> iiitro-- </U> <SEP> the <SEP> iii trate <SEP> (Faillitioliiiiiii <SEP> and <SEP> <B> the </B> <SEP> nitrocellulose <SEP> are <SEP> of
<tb> em, 1111) the <SEP> accelerators <SEP> <B> (the </B> <SEP> combustion <SEP> <B> <B> </B> capable of being used. any (other known combustion accelerators can also be used.
Or small resort to <B> </B> Fun. any of the plasticizers known and normally used to plasticize the plastic material of the composition. Castor oil, camplire, dibutyl plitalate, tricresyl phosphate, dioctyl sebate, & c. are examples of plasticizers which have been used successfully.
J) Oils, soaps and eires can be incorporated <B> into </B> the composition of which the ridgele is to be made, in order to impart <B> to </B> the latter the desired power. to repel water. <B> A </B> as an alternative <B> '</B> solutions containing about <B> 1 to 15% </B> of a liv- drophobic substance in it .
organic solvent, such as a solution of polystyrene in said ben zene, a solution of nitrocellulose and refined pa in acetone, etc. can be applied as a thin layer over the model to give it the property of repelling water.
In preparing the composition, it is customary to intimately inelate the normally solid constituents <B> in </B> the finely divided state to obtain a substantially homogeneous paste.
EMI0003.0047
The <SEP> proportions <SEP> of the <SEP> constituents <SEP> respee tives <SEP> <B> of </B> <SEP> the <SEP> composition <SEP> depend, <SEP> on the <SEP> dimensions sions <SEP> and <SEP> of <SEP> the <SEP> form <SEP> of <SEP> the <SEP> part <SEP> motile <SEP> of which
<tb> on <SEP> consider <SEP> the <SEP> manufacture, <SEP> of <SEP> the <SEP> nature <SEP> of
<tb> the <SEP> plastic <SEP> organic <SEP> material <SEP> used, <SEP> of <SEP> the
<tb> <B> # 1 </B>
<tb> nature <SEP> of <SEP> the <SEP> eliar ,, Ye <SEP> -used <SEP> and <SEP> of <SEP> economic <SEP> considerations.
<SEP> However, <SEP> in <SEP> all <SEP>
<tb> case, <SEP> the <SEP> proportions <SEP> of <SEP> the <SEP> material <SEP> plastic
<tb> and <SEP> of <SEP> the <SEP> eliarge <SEP> must be <SEP>, <SEP> such <SEP> that <SEP> obtains <SEP> a <SEP> model <SEP > (the <SEP> dimensions <SEP> stable, <SEP> of
<tb> good <SEP> resistance <SEP> mechanical <SEP> and, <SEP> which., <SEP> when
<tb> the <SEP> burns, <SEP> ne <SEP> leaves <SEP> any <SEP> a-Li <SEP> plus <SEP> than a <SEP> quan tit6 <SEP> of a <SEP > ash <SEP> powdery, <SEP> fluffy,
<tb> easy <SEP> <B> îà </B> <SEP> detach, <SEP> not exceeding <SEP> <SEP> 2% <SEP> of
<tb> weight <SEP> of the mixed <SEP>.
<SEP> Advantageously, <SEP> the <SEP> com <B> C <SEP> C </B>
<tb> position <SEP> whose <SEP> is <SEP> makes <SEP> the <SEP> model <SEP> includes <SEP> the
<tb> following <SEP> constituents, <SEP> in <SEP> the <SEP> proportions
<tb> indicated:
EMI0004.0001
Material <SEP> plastic <SEP> organic <SEP> <B> 25 <SEP> to </B> <SEP> 84 <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Load <SEP> <B> 75 <SEP> to </B> <SEP> 14 <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Accelerator <SEP> of <SEP> the <SEP> combustion <SEP> <B> 0 <SEP> to <SEP> 270 </B> <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of <SEP> weight <SEP> of <SEP> quantities
Combined <SEP> of <SEP> resin <SEP> and <SEP> of <SEP> load.
<tb> Plasticizer <SEP> <B> 0 <SEP> to </B> <SEP> 20 <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of the <SEP> weight <SEP> of the <SEP> quantities
<tb> combined <SEP> of <SEP> resin <SEP> and
<SEP> from <SEP> load.
<tb> .Agent <SEP> hydrophobic <SEP> <B> 0 <SEP> to </B> <SEP> 2 <SEP> on <SEP> the <SEP> base <SEP> of the <SEP> weight <SEP > of <SEP> quantities
Combined <SEP> of <SEP> resin <SEP> and <SEP> of <SEP> load.
<tb> A particular <SEP> <SEP> formula <SEP> having <SEP> yielding <SEP> satisfactory <SEP> <SEP> results <SEP> is <SEP> the following <SEP>:
<tb> Material <SEP> plastic <SEP> organic <SEP> <B> 80 </B> <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Load <SEP> 20 <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Accelerator <SEP> of <SEP> the <SEP> combustion <SEP> <B> 1 </B> <SEP> part <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Plastifia-nt <SEP> <B> 3 </B> <SEP> parts <SEP> in <SEP> weight.
<tb> Hydrophobic <SEP> <SEP> <B> 1, </B> <SEP> part <SEP> in <SEP> weight.
<tb> <B> Zn </B> The models molded or cast <B> with </B> using these compositions are insensitive to the temperatures at which they are handled and with which they are coated with the paste <B> of </B> overmolding.
They have smooth, hard surfaces and sharp edges and they are also insensitive to mechanical actions, so that they can be handled without risk of deforming them and successfully used to quickly obtain large models and / or. of complicated shapes. To establish a metal part molded <B> with </B> using a model conforming <B> to </B> the present invention, one first prepares a metal mold or die whose cavity corresponds exactly <B> to </B> the shape of the metal part <B> to </B> to be molded. This die is made of ordinary steel, stainless steel or any other suitable material, in accordance with well known methods adopted in the molding by injection of plastics.
The interior surface of these dies is usually extremely polished or chrome-plated, in order to ensure the greatest possible accuracy in the dimensions of the model. This die is used to fabricate any number of organic plastic and filler based models, which strictly comply with the specified conditions and are identical to each other. Each model or a series of models, depending on the circumstances, is placed in a frame (metal cylinder). The coating composition (an aqueous slurry or paste of one or more finely refractory materials, with or without a binder) is poured into the frame.
The frame containing the coated models is then left at <B> at </B> room temperature, or is subjected <B> to </B> a slightly higher temperature, until the slurry or paste dies. liquid coating has taken. This can take anywhere from <B> 10 </B> minutes <B> to </B> 24 hours, depending on the nature of the coating composition and the temperature. The frame containing the models, coated with the solid material similar to <B> </B> -a ceramic, is then placed in a furnace, the temperature of which is slowly raised for a period of <B> 6 to </ B> 24 hours.
The maximum temperature is around <B> 725 '</B> C for metals and alloys with low melting points and can rise to <B> 1700' C </B> for steel and metals and alloys with high melting points. The mold is kept <B> at </B> the maximum cooking temperature during the last period which can vary from half an hour <B> to </B> 4 hours. During the cooking cycle, the model (s) undergo complete combustion and leave cavities in the mold which exactly <B> to </B> their shape. The baked mold is removed from the oven, and it is then used for casting or casting the metal.
Depending on the particular constituents of the composition from which the model according to the invention is made, it may result from the combustion of a small residue (the powdery ash is intense, the quantity of which depends <B> on </B> the quality ( the <B> <I> the </I> </B> plastic material or-g-alii (Ille, and <B> de </B> the quality (the la eliarge constituting the iriodele and, aueLin eas, lie exceeds 21%. For example,
(milks the case of a composition containing <B> 50% </B> (the pile of wood, bed quantity of ash, is approximately 0.02%, then what, in the case of a flour ( normal wood it is about <B> 1.5% </B> and in the case of special wood flour it can be reduced <B> to </B> a value- as low as 0 , 1%. This residue does not adhere a tenacious dewlap <B> to </B> the wall (the la ea # 'i1é (the mold, nor even to the small capillary conduits;
or interstices of a wedge-shaped mold. <B> It </B> can be removed easily, for example with the help of a front <B> jet </B> (I * Litilize the mold in the casting operation.
In order to better understand the invention, where will be given below some examples of fa- I) ii (- # itioii (the models conforming <B> to </B> the invention. <I> Example </I> I : The following constituents, used in the proportions indicated, were mixed in # 1 an ordinary <B> to </B> #mlets grinder for <B> 3 </B> hours, so that He killed a substantially homogeneous mixture.
Commercial <B> </B> cellulose acetate based molding powder (containing 54.5 0 ',' acetate) <B> 73 g </B> <B> / 0 </B> Finely ground flour (redwood (seqLioia, sempervirens).
(passing <B> through </B> through a sieve <B> with </B> mesh size <B> 75 </B> niierons) <B> 7: 3 </B> gr We mounted < B> 17 g </B> of the composition <B> to </B> resin and filler base in an eyelindrical matrix in stainless steel of <B> 28.5 </B> min in diameter <B > at </B> -a temperature of '210W <B> C </B> and under a pressure of approximately <B> 350 </B> kg / em #. The <B> <B> (the </B> composition was carried out easily, and the molded product (model)
<B> a </B> could easily be removed <B> from </B> the matrix.
EMI0005.0056
This <SEP> model <SEP> had <SEP> the following <SEP> mechanical <SEP> properties <SEP>:
<tb> Modulus, <SEP> of elasticity <SEP> (tension <SEP> 14000 <SEP> <B> k <SEP> <I>-/</I></B> <I> <SEP> e <B>l)</B></I> <B> <SEP> the-, </B>
<tb> Modulus <SEP> <B> CI </B> <SEP> 'elasticity <SEP> (flexion) <SEP> 8400 <SEP> <B> </B>
<tb> Modttle <SEP> of elasticity <SEP> (compression) <SEP> <B> 1.7 </B> <SEP> WO <SEP> <B> </B>
<tb> Limit <SEP> of elasticity <SEP> (tension) <SEP> 4'21 <B> 0 <SEP> </B>
<tb> Limit <SEP> of elasticity <SEP> (bending) <SEP> 420 <SEP> <B> </B>
<tb> Yield strength <SEP> <SEP> (compression) <SEP> <B> 560 <SEP> </B>
<tb> Resilience <SEP> (specimens <SEP> not <SEP> notched) <SEP> <B> 0,
83 </B> <SEP> kgm <SEP> (over <SEP> 2.54 <SEP> em) The surface (the model was. Excessively smooth and its edges were very sharp.
No undue variation in dimensions was observed when the model was subjected <B> to </B> temperatures of <B> 01 C </B> and <B> 50 "C. </ B >
No measurable swelling was observed either when the model was exposed <B> to </B> the action of an atmosphere of <B> 10070 </B> relative d1iiiiiidity, <B > at </B> 24 "C for 224 hours.
The model has two-wire re-ulierent and easily when gold ,, xlu'il <B> has </B> been heated in titi porcelain crucible <B> to </B> approximately 450 <B> to 500 'C, </B> and no sticky or tarry organic residue remained after combustion. The only residue (the combustion was a dry ash, duveteuw, accounting for 1.2% of the composition.
This ash showed no tendency to <B> </B> adhere to the walls of the crucible nor <B> to </B> agglomerate to give larger or larger elements. heavy, <B> It </B> was easy to de-stain it with a jet of air.
<I> Example II: </I> The following substances, used in the proportions indicated, were ground for .1 hours in a <B> </B> pebble mill and <B> a </ B> obtained a substantially homo1 - ene <B> - </B> composition
EMI0005.0080
Powder <SEP> of <SEP> moula.-e <SEP> <B> to </B> <SEP> acetate base <SEP>
<tb> of <SEP> cellulose <SEP> of <SEP> low <SEP> viscosity <SEP> (the
<tb> same <SEP> as <SEP> in <SEP> example <SEP> 1) <SEP> <B> 5 <SEP> 0 </B>
<tb> Pulp <SEP> of <SEP> wood <SEP> of <SEP> fir <SEP> a-Li <SEP> sulphite <SEP> finely <SEP> grated <SEP> and <SEP> bleached <SEP> <B> 1-50 </B> 12 <B> g </B> of this composition were compression molded in the same die as that used in Example I,
<B> to </B> -a temperature of <B> 192 to </B> 2001 <B> C </B> and under a pressure of 1400 kg / cm #. The cast model was ejected <B> hot </B> directly after decompression.
The surface appearance and mechanical properties were similar <B> to </B> those specified in Example I.
Variations in dimensions resulting from exposure to <B> to </B> a humid atmosphere were negligible in all cases.
The models started <B> to </B> burn in air around 50011 <B> C </B> and were completely burnt after being heated for <B> 10 </B> minutes approximately < B> 10,000 0. </B> The only residue from the combustion was a powdery, dry, fluffy ash, and made up about 0.2.0% of the composition.
Example <I> III: </I> The following substances (key same kinds as those described in Example I) were ground in a <B> roller </B> roller mill, in the proportions indicated, for <B > 5 </B> hours, which gave a substantially homogeneous mixture: Cellulose acetate <B> 17 g </B> Wood flour <B> 83 g </B> 12 <B> g </ B > of this resin and filler mixture were compression molded <B> at </B> 2001 <B> C </B> under a pressure of 1400 kg / CM2 # for 4 minutes, and the product was Hot ejected <B> </B>, The surface of the model was as hard and smoother as that of the model in Example I.
No measurable variation in dimensions was observed when the model was exposed <B> to </B> temperatures up to 451 <B> C, </B> not more than when the molded product was exposed <B> to </B> -Lh relative humidity of up to 45 <B> 7, at </B> 241 <B> C </B> for 2 hours.
The residue from complete combustion consisted of 2% (based on <B> to </B> the composition) of a powdery, white and drooling ash. E, xample ly.- The following substances were ground for <B> 5 </B> hours in a <B> with </B> pebble mill, in the proportions indicated, the following substances, which passed entirely <B> to < / B> through a <B> to </B> open-read sieve with a mesh size of <B> 76 </B> microns, which gave a substantially homogeneous mixture:
EMI0006.0022
Powder <SEP> from <SEP> molding <SEP> <B> to </B> <SEP> base <SEP> of ethv.leelli-i lose <SEP> <B> from </B> <SEP> <SEP> <B> 150 <SEP> g </B>
<tb> Flour <SEP> of <SEP> wood <SEP> red <SEP> finely <SEP> crushed <SEP> <B> 150 <SEP> g </B> 12 <B> g </B> of this mixture of resin and filler were compression molded in the same die as that used in Example I <B> at </B> a temperature of <B> 185 "</B> C and a pressure of <B> 1260 </B> kg / em2. The molded product was allowed to cool in the mold before being ejected. The surface of the model was very hard and smooth, and the edges were sharp and little subject to <B> </B> notch. Quite violent shocks failed to <B> </B> break the sample.
No dimensional changes were observed when the model was exposed to <B> </B> temperatures of <B> </B> 45 '<B> 0, </B> nor when exposed to <B> to </B> the action of a relative humidity of up to 45 <B> 70 to </B> 241 C for 2 hours.
The sample burned evenly and, after combustion, left a fluffy white ash representing 1.2% of the composition. <I> Example </I> V: The following substances, used in the proportions indicated, were ground in a <B> to </B> pebble crusher for <B> 1 </B> hour, which given a substantially homogeneous mixture:
Commercial polystyrene molding powder 150 <B> g </B> Lignin flour passing <B> through </B> through a screen <B> with </B> mesh size of <B> 152 </ B > microns <B> 50 g </B> <B> He g </B> of this mixture were die-cast <B> at 130 to </B> 1401 <B> C </B> under pressure of <B> 560 </B> kg /, cm '. When the model was subjected to <B> </B> firing, vapors were evolved as a result of decomposition,
but these vapors did not sustain the flame as easily as in the case of <B> cellulose acetate </B> or (the combustion was carried out regularly until the end of and the sample did not sag or deforate in any other way during the jLisq-Li # combustion, when the carbon itself started <B> to </B> constitute.
This behavior <B> on </B> combustion makes this particular composition particularly advantageous.
<B> A </B> As a result of combustion, a fluffy powdery ash remains., <B> at </B> (about <B> 0.5% </B> key to the composition of n) o11la # -e.
No measurable changes were observed (dimensions when the model was exposed <B> to </B> temperatures up to 45 ° C, nor when it was exposed to humidity. relative reaching 451 # j, at 2WC for <B> 2) </B> hours.
Exe) ni) the <I> FI: </I> <B> 2.7 kg </B> of a cellulose acetate molding powder, obtained <B> from </B> from waste ( for example of failed and unusable models), were thoroughly kneaded for 2 hours with <B> 0.9 kg, </B> of wood flour, the whole passing <B> through </B> through a tainis <B > with </B> mesh opening of <B> 76 </B> microns, in the presence of 200 <B> g </B> of tricresylic phos phate. During mixing, <B> 50 g </B> of ammonium oleyl sulfonate and <B> 10 <U> - </U> </B> of ammonium nitrate were added.
The resulting homogeneous mixture was introduced into the hopper of a <B> injection molding machine and the temperature of the melting chamber <B> was adjusted to </ B> 193 "C '. The composition softened to an easily moldable mass and was injected under a pressure of about <B> 1050 </B> k, - / em-. The die filling time was <B> 6 </B> seconds and the die was kept at <B> at </B> the temperature at which time. The total cycle time was <B> 18 </B> second.
The injection was carried out regularly. The models manufactured were in the form of pei.a-iies. They were characterized by a very smooth surface and had hard edges.
Tricresyl phosphate increased the hydrophobicity of the models, and the observed swelling was negligible, even when the models were kept in water for several hours.
The models burned very easily, leaving only about a fluffy ash. Exc # ni1_) 1c <I> VII: </I> <B> 9 kg </B> of a commercial cellulose acetate-butyrate molding powder were thoroughly mixed on hot rolls with <B> 1.8 kg </B> key premium grated sulphite wood pulp (particle size 124 <B> to 65 </B> microns) and added <B> 225 </B> d castor oil during mixing. Once a fine and homogeneous mixture was obtained, this mixture was introduced into an injection molding machine.
The temperature of the chamber was key 212 "<B> C </B> and the pressure applied on the order of <B> 560 </B> k ,, Y /, Cni2. The filling of a matrix <B> to </B> combs was completed in 4 seconds. The total cycle. lasted about <B> 15 </B> seconds. The mold was very clear. The models were very satisfactory with regard to surface and edges and gave very good, eminently refractory molds.
The combustion proceeded easily and without leaving any residue in the mold. <I> Example </I> VIII. <B> 6.8 kg </B> of polyvinyl acetate molding powder from the trade were thoroughly mixed with <B> 6.8 kg </B> of grated sulphite wood pulp, in the presence of O # 9 <B> kg </B> of dioetyl phthalate, and (on 0.45 <B> kg </B> castor oil.
Towards the end of the key mixing period, <B> 127 g </B> of nitrobenzene was added. We molded models <B> to </B> Using this homogeneous paste, by compression, <B> at </B> temperatures, -, from <B> 110 to </B> <B> 130 "C. </B>
The models had an excessively smooth surface and very sharp edges.
The dimensional stability of the models was similar <B> to </B> that of the model obtained in example <B> 1. </B>
To reduce <B> to </B> a very low value the (YO <B>, </B> iiflement, of the model in the coating paste, we sprayed on the inouled models a benzene solution containing 4 <B>% </B> polystyrene before inserting them into the frame.
<I> Example </I> lx: <B> 31.1 kg </B> of a commercial molding powder <B> with </B> polymethyl methacrylate, cPun very low degree of polymerization, were intimately mixed with <B> 1.6 kg </B> of <B> f </B> wood arine passing <B> through </B> through a sieve <B> at </B> opening mesh size of <B> 89 </B> microns, and Fon added <B> 0.68 kg </B> of dilaulyl sebacate, <B> as </B> as a plasticizer. The mixture, injection molded <B> by </B> using a normal machine and under normal molding conditions, gave excellent patterns, even in the case of very complicated shapes.
Before inserting the models into the chassis, they were spray coated with a solution of <B> 57, </B> nitrocelluloses in acetone containing 107o (relative to <B> to </ B> nitrocellulose) paraffin. This coating prevented swelling during setting of the refractory and greatly contributed to the high degree of precision achieved.
<I> Example X: </I> <B> 2.27 kg </B> of a commercial polystvrene-based <B> </B> injection molding powder were thoroughly mixed with <B > 0.9 kg </B> of finely pulverized lignin and added with 0.45 kg of castor oil during this operation. The homogeneous dark brown mixture could easily be injection molded or compression molded.
To facilitate its combustion, <B> to </B> the composition <B> 0.13 kg </B> of nitrocellulose <B> to </B> 12.8 / 001 was homogeneously incorporated. 'tN. Models molded under normal conditions <B> to </B> using this mixture, whether by injection or compression, have produced highly resistant and highly satisfactory molds.
In Examples <B> 111, </B> IV, V, VI, VII, IX and X, the mechanical properties of the models were as follows:
EMI0008.0017
Modulus of elasticity <SEP> (traction) <SEP> <B> 7000 <SEP> to </B> <SEP> 21000 <SEP> kg / cm- \
<tb> Modulus <SEP> of elasticity '<SEP> (bending) <SEP> 4200 <SEP> <B> to <SEP> 12600 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Modulus <SEP> of elasticity <SEP> (compression) <SEP> <B> 7000 <SEP> to </B> <SEP> 21000 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Yield strength <SEP> <SEP> (tension) <SEP> 140 <SEP> <B> to <SEP> 700 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Limit <SEP> of elasticity <SEP> (bending) <SEP> <B> 105 <SEP> to </B> <SEP> 420 <SEP> <B> <SEP> </B>
<tb> Yield strength <SEP> <SEP> (compression) <SEP> 140 <SEP> <B> to <SEP> 700 <SEP> <SEP> </B>
<tb> Resilience <SEP> (bars <SEP> not <SEP> notched)
<SEP> <B> 0.27 <SEP> to <SEP> 1.10 </B> <SEP> kgm <SEP> (, on <SEP> 2.54 <SEP> cm) It will be noted that the molded models which have the mechanical properties given <B> to </B> as lower limits in the table above have a mechanical strength amply sufficient for their use for investment casting.
The models conforming <B> to </B> the invention eliminate, at least in part, the imperfections and drawbacks of the previous models and are distinguished by physical properties which allow the production of large molded parts of shapes. complicated in a precise and rapid manner. Due to the nature of the substances from which the models are made and the way in which they are established, their cost is relatively low. This price can be further reduced by the application of second choice resins, less expensive, Since transparency, color, clarity, etc. are not essential for the intended purpose.
The term molded model is understood to mean a model which has been shaped <B> to </B> the desired shape by any molding process, such as casting, compression molding or injection molding.
It is evident that many variations and modifications can be made to the examples described without departing from the nature and spirit of the invention and that, therefore, the invention should not be construed as limited. <B> to </B> these examples.