明膠涂層砂芯及其制造方法技術

在一種用于澆鑄工藝的模制品制造的方法中，砂粒與蛋白質和水混合以在砂粒上產生蛋白質涂層。然后在沒有有效冷卻涂覆砂粒的情況下，干燥涂覆蛋白質的砂粒且吹入型模以形成一種模制品。然后蒸氣通過模制品以水合和熔融蛋白質，從而在相鄰的砂粒間產生鍵合。最后，干熱空氣通過模制品使相鄰砂粒間的蛋白質鍵合硬化。此形成的一種涂覆蛋白質砂芯用于鑄造熔融金屬。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】明膠涂層砂芯及其制造方法
技術介紹
專利技術的領域本專利技術涉及砂芯及制造砂芯的方法。先有技術的描述鑄造熔融金屬用的模具包括幾個結合在一起工作以確定模制品內、外形狀的模件。這樣的模件包括翻砂和成形模制品內腔用型芯件。型芯件的制造方法一般是使砂與粘合劑混合，將粘合劑-砂混合物導入含有模型的模具，以使粘合劑-砂混合物形成制造金屬模制品所需形狀，并使粘合劑在型模中固化/硬化，以硬化粘合劑，及固定模具成型材料的形狀。明膠已用作砂的粘合劑。明膠是合乎需要的，因為它是水溶性的，對環境有利，成本低于在許多砂-粘合劑體系中使用的合成樹脂。此外，破壞明膠蛋白質結構的鍵以熱降解粘合劑所需熱量少于合成樹脂所需的熱量。結果，在模件為砂芯的情況下，明膠粘合劑易于因熔融金屬的熱量而破壞，從而可以方便地除掉模制品上的芯砂，所需的輔助加工如搖動或錘打最少。此外，由于明膠是水溶性的，任何無法用機械方法從模制品上除掉的砂用水就能方便地洗去。明膠的溶解性也便于從砂中洗去粘合劑供循環使用，并重復使用砂以制造其他模件，從而節省了每個模具所用新砂的成本。明膠是用膠原、皮膚、骨頭、生皮和動物的白色結締組織的主要蛋白質組分部分水解所得到的蛋白質材料，基本上是含氨基酸的多肽的非均質混合物，氨基酸主要包括甘氨酸、脯氨酸、羥基脯氨酸、苯丙氨酸和谷氨酸。明膠在商業上是作為肉產業的副產品銷售的?！案伞钡纳唐访髂z實際上含水約9％-12％(按重量計)，基本上是比重在約1.3到1.4之間的無味、無嗅、脆性的固體。明膠有一個約15,000-250,000的寬分子量范圍，但本領域技術人員可用已知的合適分餾技術將一種明膠與另一種分離開來。明膠可以用稱為“Bloom”標定值或數的等級進行分級。Bloom標定值或數是通過Bloom試驗測定的，該試驗是標定不同明膠所形成的凝膠強度的系統。高Bloom標定值或數的明膠主要包含多肽，具有平均分子量大于低Bloom標定值或數的明膠。Bloom標定值或數是用評價從明膠形成的凝膠強度確定的。一般來說，明膠的粘度測定所用的明膠試樣與進行Bloom試驗所用試樣相同，與Bloom標定值或數同時測定。明膠的粘度一般與Bloom標定值或數有關。換句話說，隨著Bloom標定值或數的增加，粘度增加。授予Siak等人的美國專利USP 5,320,157提到砂芯構件用的改良的明膠粘合劑，其中在粘合劑中摻入鐵化合物。在鑄造加工時鐵化合物增加了粘合劑的熱破壞程度，以此簡化了從模制品中清除廢砂。披露了形成芯模的典型方法。授予Siak等人的美國專利5,582,231需要在用或不用再水合的情況下將明膠涂層的砂激冷到室溫或室溫以下，然后將明膠涂層的砂吹進模具。進行這一激冷工序的目的在于當明膠水合時，明膠涂層會膠凝，砂的粘性會降低。激冷工序需要金屬鑄造車間中價格昂貴的冷卻系統，那里因存在熔融金屬故環境溫度一般較高。水合時，涂層砂的溫度在室溫以上，明膠膠涂層熔化，砂是粘性的，阻止了砂的流動。但是，即使水合的、涂層砂受到激冷，它仍不能象干砂或著甚至是用酚醛氨基甲酸乙酯(冷芯盒)樹脂涂層的砂那樣流動。在授予Siak等人的另一個美國專利5,749,409中，公開了給明膠涂層砂制成的鑄芯面涂折射粒子的方法。在砂芯表面涂上有機防水層，然后將折射粒子作為水液懸液進行涂敷。防水層防止砂芯受到水懸浮液中的水所產生的變質。砂芯是按照美國專利5,320,157的描述制成的。授予Salzberg的美國專利2,415,317提出采用水溶性蛋白質材料如明膠和可結晶碳水化合物作為粘合材料制造烘干模制品芯。概括地討論了形成砂芯模件的方法。授予Moore等人的美國專利5,262,100提出了用水從模制產品中取下砂芯的方法。該專利公開了包括碳水化合物和蛋白質如明膠的粘合劑材料。討論了形成芯模具的一般方法。授予Anderson等人的美國專利5,580,400公開了從包括明膠的有機粘合劑粘合在一起的纖維增強聚聚體形成的包裝材料。討論了形成模制品的各種方法。專利技術概要在鑄造加工中用于制造模制品的優選實施方案中，將砂粒與蛋白質和水混合，以在砂粒上產生蛋白質涂層。然后在沒有有效冷卻的情況下將涂覆蛋白質的砂粒吹進模具。然后蒸氣吹過涂覆蛋白質的砂粒以便使蛋白質水合并熔融，以此使相鄰的砂粒之間產生鍵合而形成模制品。然后用干熱空氣吹過模制品，以使相鄰砂粒間的蛋白質鍵合硬化。在制造砂芯的優選實施方法中，在加熱的同時使砂粒與明膠和水混合，其中熱量使明膠熔融以起到在砂粒上涂敷明膠的作用，并使涂覆明膠的砂粒干燥。在不進行有效冷卻的情況下將干涂覆明膠的砂粒吹進模具，然后使蒸氣通過涂覆明膠的砂粒以使明膠水合并熔融，以此使相鄰的砂粒之間產生鍵合而形成模制品。然后用干熱空氣吹過模制品，以使相鄰砂粒間的明膠鍵合硬化。在另一個制造砂芯的優選實施方法中，砂粒與明膠和水混合產生混合物。對混合物加熱以起到將明膠涂敷到砂粒上的作用，并使水干燥，從而干燥混合物。然后對干混合物研磨，使混合物自由流動，并將于燥的涂覆明膠的砂粒吹進模具。使蒸氣通過明膠涂層顆粒以使明膠水合并熔融，使相鄰的砂粒之間產生鍵合而形成模制品。然后用干熱空氣吹過模制品，以使相鄰砂粒間的明膠鍵合硬化。在另一個制造砂芯的優選實施方法中，將砂粒加熱到40℃以上，然后與明膠和水混合，其中加熱砂粒使明膠熔融，以此在砂粒上涂覆明膠。然后將涂覆明膠的砂粒干燥并吹進模具。使蒸氣通過明膠涂層顆粒以使明膠水合并熔融，以此使相鄰的砂粒之間產生鍵合而形成模制品。然后用干熱空氣吹過模制品，以使相鄰砂粒間的明膠鍵合硬化。在另一個制造砂芯的優選實施方法中，砂粒與蛋白質和水混合以起到將蛋白質涂敷到砂粒上的作用。然后將涂覆蛋白質的砂粒干燥并吹進模具。涂覆蛋白質的砂粒在模具內水合，以此使相鄰的砂粒之間產生鍵合而形成模制品。然后用干熱空氣吹過模制品，以使相鄰砂粒間的蛋白質鍵合硬化。附圖的簡要說明附圖說明圖1顯示先有技術制造砂芯的工藝流程。圖2顯示本專利技術制造砂芯的工藝流程，和圖3顯示用于評價用蒸氣使砂芯模具中的明膠涂層砂水合的設備配置。需優選實施例的詳細說明圖1顯示先有技術制造砂芯的工藝流程。先有技術一般在約80-100℃用明膠水溶液涂敷砂粒，在砂芯吹送前將涂敷過的砂粒冷卻到室溫(如21±2℃)以促使明膠膠凝，然后將涂膠砂粒涂層中的水含量調節至70-85wt％。在本工藝中，將砂吹進芯盒之前，使砂冷卻很重要，因為如果砂是熱的，明膠會變粘，砂粒將不易吹進芯盒。涂敷并經調節的砂在或加熱到80-120℃下吹進型模，以促使明膠膠體熔融并在砂粒間形成明膠鍵合。明膠被吹過多孔模芯的干熱空氣所硬化，使水含量減少到低于15wt％。吹送工序中溫度的控制似乎是防止明膠過早干燥的關鍵。過早干燥會導致涂層砂變“粘”且堵塞設備。圖2顯示在澆鑄工藝中使用的模制品制造的優選實施方法。一般來說，本專利技術工藝是將干燥的涂覆明膠的砂粒吹進芯盒，用吹過芯盒的蒸氣使明膠水合并熔融，然后用干氣洗干燥明膠以硬化相鄰的砂粒間的明膠。本專利技術的一個優選實施例使用了授予Siak等人的美國專利5,582,231所公開的那種類型的明膠，在此納入作參考。還應當明白本領域已知的其他明膠或蛋白質粘合劑也可以用于本工藝。但本專利技術不需要對涂層砂粒進行有效冷卻，且涂層砂粒具有類似于干砂的極好本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于澆鑄工藝的模制品的制造方法，包括：ａ．將砂粒與蛋白質和水混合，以在砂粒上產生蛋白質涂層；ｂ．干燥涂覆蛋白質的砂粒；ｃ．在沒有有效冷卻的情況下將干燥、涂覆蛋白質砂粒吹進模具；ｄ．使蒸氣通過涂覆蛋白質的砂 粒以使蛋白質水合和熔融，從而在相鄰砂粒間產生鍵合而形成模制品；和ｅ．使干熱空氣通過模制品，以使相鄰砂粒間的蛋白質鍵合硬化。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種用于澆鑄工藝的模制品的制造方法，包括a.將砂粒與蛋白質和水混合，以在砂粒上產生蛋白質涂層；b.干燥涂覆蛋白質的砂粒；c.在沒有有效冷卻的情況下將干燥、涂覆蛋白質砂粒吹進模具；d.使蒸氣通過涂覆蛋白質的砂粒以使蛋白質水合和熔融，從而在相鄰砂粒間產生鍵合而形成模制品；和e.使干熱空氣通過模制品，以使相鄰砂粒間的蛋白質鍵合硬化。2.權利要求1所述的方法，其特征在于，蛋白質為一種明膠。3.權利要求2所述的方法，其特征在于，明膠的用量約為砂重量的0.5-2.0％。4.權利要求2所述的方法，其特征在于，明膠與水之比約為1∶1到1∶5。5.權利要求2所述的方法，其特征在于，明膠與水之比為1∶2到1∶3。6.權利要求1所述的方法，其特征在于，干燥工序在使用熱量時進行。7.權利要求6所述的方法，其特征在于，加熱溫度約為60-120℃。8.權利要求1所述的方法，其特征在于，混合和干燥工序同時進行。9.權利要求1所述的方法，其特征在于，約3-4psi的蒸氣通過模制品約20秒。10.權利要求1所述的方法，其特征在于，干熱空氣通過模制品的150秒。11.權利要求10所述的方法，其特征在于，干熱空氣的溫度約為室溫到300℃。12.權利要求10所述的方法，其特征在于，干熱空氣的溫度約為100℃到150℃。13.一種制造砂芯的方法包括a.在加熱的同時將砂粒與明膠和水混合，其中，熱量使明膠熔融，以在砂粒上產生明膠涂層，且干燥涂覆明膠的砂粒；b.在沒有有效冷卻的情況下將干燥、涂覆明膠的砂粒吹進模具；c.使蒸氣通過涂覆明膠的砂粒以使明膠水合并熔融，從...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RM赫里德，BJ斯里森，
申請(專利權)人：荷麥食品公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]