SE453183B - Forfarande for reducering av tiden vid avlegsnande av temporera bindemedel fran en formad kropp - Google Patents

Description

453 183 g som föregår sintringen av grönkroppen. Detta avlägsnande eller som det oftast handlar om avbränning är mycket tidskrävande. Avbränningstider på ett till flera dygn nämns i litteraturen (ref l och 2).

Det temporära bindemedlet vid formsprutningen, en organisk polymer t ex en termoplast, avlägsnas genom upphettning. Upphettningen kan ske i en inert gas (t ex N2), en reaktiv gas (t ex luft) eller i vakuum. Under upphettningen omvandlas oftast bindemedlet genom en heterogen eller en autogen reaktion eller som oftast är fallet en kombination av bada pro- cesserna. Den heterogena reaktionen kan bestå av-t ex en oxidation och den autogena reaktionen av t ex kedjenedbrytning genom radikalomvandling.

Resultatet blir i båda fallen att det organiska bindemedlet omvandlas till lättflyktigare nedbrytningsprodukter som efter förångning kan diffun- dera iväg från kroppen.

Om upphettningen sker genom ett monotont stigande förlopp kommer större delen av avgången av organiskt bindemedel att ske inom en mycket kort tidsrymd och den snabba materietransporten orsakar då bildning av stora porer och sprickor. För att motverka detta måste extremt låga upphettnings- hastigheter användas vid de hittillsvarande sätten att avlägsna organiskt bindemedel. Försök att reducera avbränningstiden finns tidigare redovisade.

Härvid har tvâ olika angreppsätt. utnyttjats, dels mycket långsam avbränning i olika atmosfärer (luft, gas eller vakuum), dels ett laborerande med olika plastsammansättningar för att sprida temperaturintervallet för bindemedlets nedbrytning (ref 3 och 4).

I föreliggande uppfinning registreras viktsförändringen under avbränningen och denna information utnyttjas för att kontrollera temperaturen och däri- genom styra den hastighet varmed det organiska bindemedlet bryts ned och avlägsnas. Pâ detta sätt kan en kontrollerad och självinställande avbränning erhållas. Pâ detta sätt möjliggörs en avsevärd reduktion av avbrännings- tiden med bibehållande av felfria grönkroppar.

I sin enklaste form sker förfarandet enligt föreliggande uppfinning genom att formkroppen upphettas med en konstant upphettningshastighet tills vikts- minskningen överskrider ett kritiskt värde. Vid denna punkt hålls tempera- turen konstant tills viktsminskningshaštigheten åter sjunkit.under sitt kritiska värde. Dä detta skett àtertas den konstanta upphettningshastig- heten tills viktsminskningshastigheten åter överskrider sitt kritiska värde då samma process upprepas. 3 455 185 Då det är vanligt att organiska bindemedel visar en exponentiellt ökande sönderfallshastighet även vid konstant temperatur och vakuum har ovan-_ stående modell modifierats för detta. I den modifierade modellen hejdas inte enbart temperaturstegringen utan dessutom sänks temperaturen när en begynnande häftig ökning av sönderfallshastigheten (och därmed vikt-- minskning) inträffar. Genom en lämpligt vald temperatursänkning vid över- skridandet av en kritisk viktminskningshastighet, kan viktminskningshas- tigheten hållas nära nog konstant under hela avlägsnandet av bindemedlet.

På detta sätt kan tiden för avlägsnande av bindemedel minimeras med bibe- hållande av en opåverkad grönkropp.

Eftersom förfarandet till stora delar är självinställande fordras en mindre utprovning av nya betingelser vid byte av bindemedel eller vid ändring av geometri hos använda kroppar.

Följande utföringsexempel belyser uppfinningen ytterligare: l. En provstav med dimensionerna l0x3x55 mm formsprutades av en blandning av 84 vikts-% SiC och l6 vikts-% LD-polyeten. Plasten avlägsnades genom upphettning i vakuum. För att undvika bildning av stora porer och sprickor fick följande upphettningsprogram användas: a) Snabb upphettning till 350 °C (l7.5°/h). Under denna upphettning sker mycket lite sönderfall. b) Lang- sam upphettning till 450 °C (4°/h). Total tid för temperaturprogrammet var ca 45h. 2. En anläggning för utnyttjande av uppfinningens förfaringssätt uppbyggdes enligt följande: En vakuumbehàllare innesluter fonnkroppen som är pla- cerad pá en elektronisk våg. Formkroppen kan upphettas via elektriska upphettningselement. En rotationspump upprätthåller vakuum i behållaren.

Kroppens vikt och temperatur registreras elektroniskt. värdena omvandlas till digital form och registreras av en dator. Tiden registreras via datorns interna klocka. Datorn är dessutom kopplad så att den kan styra effekten på upphettningselementen. Genom att skriva olika typer av mät- och styrprogram för datorn kan avbränningsförloppet styras enligt önskad algoritm. 3. Anläggningen i exempel 2 programmerades att upphetta provet med en upp- hettningshascighat av 1oo°c/h upp tm sso°c och därefter med 2o°c/h upp till 500°C. Samtidigt registrerades vikten och viktminskningen per tidsenhet, d v s viktminskningshastigheten, beräknades. När viktminsk- .ningshastigheten överskred 0.02 g/min (för ett prov med totalvikten l2g) sänkte programmet temperaturen med l20°C/h. När viktminskningshastigheten 453 185 m åter underskred ovannämnda värde fortsattes upphectningen enligt _ tidigare. Detta resulterade i att en stav, med dimensioner och samman- sättning enligt exempel l, avbrändes på l6h utan att defekter (stora porer eller sprickor) uppstod. Detta innebär en kraftig reduktion av avbränningstiden jämfört med exempel l. 4. Anläggningen enligt exempel 2 och programmet enligt exempel 3 användes för att bränna av plasten från en formsprutad detalj med grövre dimen- sioner. Detaljen var en ring med yttre diameter 40mm, inre diameter 14 mm och tjocklek l6 mm och var tillverkad av 85 vikt-% SiC och l5 vika-z Ln-poiyeten. Avbi-änningsförloppet tog i' detta fan ien. 455 183 REFERENSER (1) Mann D.L.: "Injection moldíng of sinterable sílícon-base, nonoxide ceramics", Technical Report AFML-TR-78-200 (1978) (2) U.S. patent nr 4.144.207 (3) U.S. patent nr 2.593.507 (4) Ger. Offen 2.409.942

Claims (1)

1. 453 183 (o PATENTKRAV

1. Ett förfarande för reducering av tiden vid avlägsnande av tempo- rära bindemedel från en formad kropp kännetecknat av upphett- ning av kroppen i inert eller reaktiv gas eller vakuum där upp- hettninghastigheten under processens gång regleras till ett bör- värde beräknat ur en algoritm med momentanvärdet av tid och vikt som utgångsdata för beräkningen. Algoritmen utformas så att upp- hettningshastigheten minskas när viktsminskningshastigheten ökar respektive ökar när viktsminskningshastigheten minskar. Ett förfarande enligt krav 1 kännetecknat av att algoritmen ger en upphettning som enbart är en funktion av tiden så länge en kritisk viktsminskningshastíghet inte överskrids. När denna över- skrids skall temperaturen hållas konstant tills viktsminsknings- hastigheten åter fallit under sin förutbestämda gräns. Ett förfarande enligt krav 1 dessutom kännetecknat av att algo- ritmen ger en upphettning som enbart är en funktion av tiden tills en förutbestämd viktsminskningshastighet överskrids, då temperaturen sänks tills en önskvärd viktsmínskningshastighet erhålls. Ett förfarande enligt krav 1 dessutom kännetecknat av att algo- ritmen ger en upphettning som enbart är en funktion av tiden tills en kritisk viktsminskningshastighet överskrids. Därefter regleras temperaturen nedåt repektive uppåt så att viktsminsk- ningshastigheten hålls på en önskvärd nivå. Ett förfarande för reducering av tiden vid avlägsnade av temporä- ra bindemedel från en formad kropp kännetecknat av ett förfa- rande som, enligt krav 1 och 2, 3 eller 4 avlägsnar bindemedlet från en provkropp och samtidigt registerar upphettningsförloppet. En sålunda erhållen upphettningskurva används sedan vid upprepade avbränningar.