生產金屬鑄件的方法技術

一種生產金屬鑄件的方法，在該方法中使用一種泡沫熱塑模，該模由可發泡化樹脂組合物通過發泡化和根據所需形狀模塑成型制得，而其中的該組合物是由具有重均分子量為１５０，０００到３５０，０００的共聚物組成，所述的共聚物由占重為５５－８５％苯乙烯單體和１５－４５％甲基丙烯酸酯單體經共聚合作用而成。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
生產金屬鑄件的方法本專利申請為中國專利申請號92112468.6、申請日1992年9月19日、專利技術名稱《用于制造泡沫熱塑模的樹脂組合物、由該樹脂組合物制造的模樣及它們在金屬鑄造中的應用》的中國專利申請的分案申請。本專利技術涉及一種用于制造泡沫熱塑性金屬鑄模的樹脂組合物，由該樹脂組合物制造的模樣及它們在金屬鑄造中的應用。泡沫熱塑材料的模樣，如泡沫聚苯乙烯，被用于澆鑄熔化金屬的泡沫塑料實型鑄造或失泡沫鑄造中。與要生產的金屬鑄件和澆口相對應的一個或多個模樣以及鑄型澆道系統涂有耐火涂層，并在型箱內被非粘結的型砂包圍以形成一個鑄型。當熔融金屬澆入鑄型時，模樣燃燒分解被金屬所替代，然后金屬固化形成與模樣相同形狀的鑄件。上述工藝使用的泡沫聚苯乙烯模通常由下述過程生產在熱作用下，將含有揮發性發泡劑如戊烷的聚苯乙烯小球粒部分發泡，并將小球粒熟化，將部分發泡化的小球粒充入一個模具中，該模具一般由金屬如鋁制成，然后在熱作用下在模具中進一步發泡化該小球粒，使小球粒熔化在一起從而形成模樣。通過向部分發泡化的小球粒物質注入蒸汽來加熱模具內部。眾所周知，當泡沫聚苯乙烯模用于實型或相似鑄造中時，在澆鑄中，由于模樣的不完全揮發或分解將出現缺陷，這些缺陷被稱為碳缺陷，在鐵澆鑄中最為引入注目，它表現為皺紋、冷卻結疤、表面凹陷和表面下的夾渣，通常認為是由于模樣的聚苯乙烯熱分解的瀝青狀物的存在導致的。現有許多方案采用對模樣使用添加劑用以解決與泡沫聚苯乙烯模相關的碳缺陷這一難題。日本專利公開號40-24146中采用高氯酸銨作為模樣的一種添加劑，日本專利公開號41-16925中采用解聚催化劑英國專利申請號2193666A中采用氧化劑如氧化鐵或二氧化錳，使碳氧化為二氧化碳或一氧化碳。然而這些申請中都具有不足，它們使模的制造更困難，其效果并不能較好的克服碳缺陷難題。也有其它的方案在泡沫塑料模中采用其它聚合物而不是聚苯乙烯。美國專利4790367和4983640中利用丙烯酸烷基酯聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯來制造模樣。但是當采用甲基丙烯酸甲酯聚合物時，不能有效地使發泡劑完全浸漬，從而導致發泡化粒發泡化度低。還有成型性不佳，鑄模產品的機械強度和表面質量差的缺點。在澆鑄聚甲基丙烯酸甲酯過程中會快速放出大量氣體，并引起噴濺，從而導致澆鑄產品的表面光潔度差。已用部分發泡化的聚苯乙烯和部分發泡化的聚甲基丙烯酸甲酯的混合物來制作模樣進行了嘗試，但在該模的制造和使用中出現了許多難題。必須將這兩種材料分別預發泡化，在對其進行混合中，難于產生均勻的混合物，由于成型聚苯乙烯的壓力和溫度的最佳條件不同于聚甲基丙烯酸甲酯，需要對這些條件進行折衷。制成的模樣有不均勻的密度，因為聚苯乙烯小球粒和聚甲基丙烯酸甲酯小球粒是分別各自熔化而不是相互熔化，從而使得模樣易破碎，且模樣的表面光潔度亦差。日本專利公開號49-23458中采用以具有很好的熱分解特性的甲基丙烯酸異丁基酯為主要成份，以甲基丙烯酸甲酯為起共聚作用的成份來制作泡沫模，并且也有采用以甲基丙烯酸甲酯為主要成份來制作泡沫模的方案。上述以甲基丙烯酸異丁基酯為主要成份和以甲基丙烯酸甲酯為起共聚作用的成份的泡沫模也具有缺點，它的玻璃化轉變溫度比聚苯乙烯泡沫模的溫度要低得多，如果使用用于泡沫聚苯乙烯物的預發泡化和模具，將引起泡沫模產生相當的收縮，從而導致鑄件的尺度誤差。有必要采用不同的模具，并變換如溫度、壓力這些成型條件。在日本專利公開號51-24307中揭示了以80-95％的甲基丙烯酸甲酯和5-20％重量的苯乙烯共聚的方法來改進發泡化特性。在日本專利公開號50-40160中采用了在甲基丙烯酸甲酯聚合時以α-甲基苯乙烯添加劑為補充成份來影響共聚合，在日本專利公開號60-184447中揭示了采用甲基丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯為共聚物發泡化物。以甲基丙烯酸甲酯為主要成分，以苯乙烯或α-甲基苯乙烯為共聚成份制成的泡沫模也具有預發泡化小球粒和成型模樣顯著收縮的類似缺點，且在成型中難以做到既增加預發泡化的程度同時又減小收縮。這種模樣還有產生過多氣體的趨勢并導致表面光潔度不佳。本專利技術通過提供一種可發泡化樹脂組合物解決了這些難題，該樹脂組合物能迅速地從單體為聚合體，具有優良的預發泡化和成型性能，并在澆鑄過程中只有微量的碳殘雜物產生，且鑄件具有優良的表面光潔度。本專利技術的可發泡化樹脂組合物是將一種共聚物浸漬一種可揮發性發泡劑而制成的。該共聚物重均分子量為150,000到350,000，是由55-85％重的苯乙烯單體和15-45％重的通式為CH2=C(CH3)COOR(此處R代表一個1-4碳原子的烷基)的甲基丙烯酸酯單體共聚合作用而產生的，揮發發泡劑重量占單體總重量的比例可達10％。本專利技術的另一特點是提供了一種用于金屬鑄造的泡沫熱塑模，該模是由上述的樹脂組合物通過發泡化和成型制成所需的形狀的。模樣的制造是通過對可發泡化樹脂組合物的小球粒進行預發泡化并讓其熟化然后將已預發泡化的小球粒引注入具有與所要成型的模樣相對應的內部形狀的模具之中，直到模具被填充滿，加熱這些混合物，使這些小球粒進一步發泡化和熔化，而形成模樣。該專利技術的另一特征還在于提供了一種生產金屬鑄件的方法，由上述可發泡化樹脂組合物和顆粒狀耐火材料制成的包裹發泡化熱塑模的結構，當將熔化了的金屬澆注在模上時，模樣分解，金屬固化后形成與模樣形狀一樣的鑄件。更可取的是模上涂有耐火涂層。在共聚物的甲基丙烯酸酯樹脂中R的成份可以是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基仲丁基、叔丁基或異丁基。在本專利技術中，可發泡化樹脂組合物中構成共聚物主要成份的是由重量占55-85％，最好是60-80％的苯乙烯和重量占15-45％，最好是20-40％的由通式CH2=C(CH3)COOR表示的甲基丙烯酸酯樹脂通過共聚合產生的共聚物。如果含苯乙烯重量比超過85％的材料用于泡沫模，該樹脂組合物在澆鑄時的分解度將下降，會產生碳殘余物，使鑄件表面沾污。另一方面，如果甲基丙烯酸酯含量超過45％，將會造成預發泡化度下降，在模塑時會產生大幅度的收縮。在本專利技術中，共聚物的重均分子量(Mw)控制在150,000-350,000。如果重均分子量超過350,000，盡管作為模的基質的共聚物強度提高，但在通常的發泡化和成型的蒸汽加熱條件下不能達到令人滿意的發泡化。重均分子量低于150,000時，可能導致成型時在模子的高溫區部分發泡化和表皮熔化(即角質成形)時出現阻塞。上述共聚合物可以通過溶液聚合作用，乳化聚合作用或懸浮聚合作用的任一方式制得。用于共聚物中起聚合作用的聚合作用引發劑可以是一種過氧化有機物，如過氧化月桂酰，過氧化苯甲酰，過氧化叔丁基(2-乙基己酸酯)。叔丁基過氧苯甲酸酯，叔丁基過氧新戊酸酯或相似的單官能團有機過氧化物，或是1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環已烷，二叔丁基過氧化六氫化對苯二酸酯，二叔丁基過氧間苯二酸酯，二叔丁基過氧三甲基己二酸或相似的雙官能團有機過氧化物，或是一種偶氮化合物，如偶氮二異丁腈或偶氮雙二甲基戊腈。上述聚合引發劑的加入在單體被加入到聚合反應器前進行，還是在單體被加入到聚合反應器后進行，或是隨單體一同加入到聚合反應器均是可行的。如果聚合引發劑適量即能很好地產生重均分子量為150,000～350,000的共聚合物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生產金屬鑄件的方法，在該方法中使用的泡沫熱塑模被特制的耐熱材料所包圍，將熔化了的金屬澆鑄入該模上，使該模分解，金屬固化后形成與該模形狀一樣的鑄件，該方法的特征在于該泡沫熱塑模是由可發泡化樹脂組合物通過發泡化和根據所需形狀模塑成型而制得，而該可發泡化樹脂組合物是一種由揮發性發泡劑浸漬的共聚物制成的可發泡化樹脂組合物，該共聚物具有１５０，０００到３５０，０００的重均分子量，是由占５５－８５％重的苯乙烯單體和占１５－４５％重的甲基丙烯酸酯單體的共聚合作用產生的，后者其通式為其中Ｒ代表１－４個碳原子的烷基的ＣＨ↓［２］＝Ｃ（ＣＨ↓［３］）ＣＯＯＲ，且揮發發泡劑含量高達單體總重量的１０％。

【技術特征摘要】
1．一種生產金屬鑄件的方法，在該方法中使用的泡沫熱塑模被特制的耐熱材料所包圍，將熔化了的金屬澆鑄入該模上，使該模分解，金屬固化后形成與該模形狀一樣的鑄件，該方法的特征在于該泡沫熱塑模是由可發泡化樹脂組合物通過發泡化和根據所需形狀模塑成型而制得，而該可發泡化樹脂組合物是一種由揮發性發泡劑浸漬的共聚物制成的可發泡化樹脂組合物，該共聚物具有150,000到350,000的重均分子量，是由占55-85％重的苯乙烯單體和占15-45％重的甲基丙烯酸酯單體的共聚合作用產生的，后者其通式為其中R代表1-4個碳原子的烷基的CH2=C(CH3)COOR，且揮發發泡劑含量高達單體總重量的10％。2．根據權利要求1所述的一種方法，其特征在于該泡沫熱塑模涂有一層耐熱涂層。3．根據權利要求1所述的方法，其中所應用的一種可發泡化樹脂組合物的特征在于，其中的共聚物是由占60-80％重的苯乙烯單體和20-40％重的甲基丙烯酸酯單體的共聚合作用而產生的共聚物。4．根據權利要求1所述的方法，其中所應用的一種可發泡化樹脂組合物的特征在于，在其中的CH2=C(CH3)COOR中R是甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基或異丁基。5．根據權利要求1至4中的任一項權利要求的方法，其中所應用的可發泡化樹脂組合物的特征在于，在有有機過氧化物作為聚合引發劑的情況下使得單體的聚合作用得以完成。6．根據權利要求5所述的方法，其中所應用一種可發泡化樹脂組合物的特征在于，所述的有機過氧化物為過氧化月桂...

【專利技術屬性】
技術研發人員：加藤芳行，柴田英昭，NK格雷厄姆，W西蒙斯，
申請(專利權)人：福塞科國際有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]