水性凝膠填充的熱塑性熔模形成組合物及有關方法

2023-06-18 07:46:46 2

專利名稱：水性凝膠填充的熱塑性熔模形成組合物及有關方法
背景技術：
本發明涉及改進的熔模形成組合物，更具體地說，本發明涉及用於熔模鑄造的、含填料的熔模形成熱塑性組合物，並涉及製備和使用這種改進的熔模形成組合物的方法。
大家對各種熔模鑄造方法(也稱為失蠟法)的了解已有數百年的歷史。在這整個時期內，已經篩選出用於熔模鑄造方法中的具有構成一次性熔模所需若干特徵的組合物，這些特徵包括諸如尺寸再現性及在模製的一次性熔模中能形成高精度和高表面光潔度。因為這些性能對於以失蠟法製造的許多產品來說是很重要的，因此對其進行了反覆的研究並還在研究以改進熔模形成組合物的這些性能。
熔模鑄造的質量和性能不可避免地隨一次性熔模的質量而定，而該熔模質量又決定於模製一次性熔模的熔模形成組合物的特性。
一次性熱塑性熔模常常是通過加熱並熔融一種用來製作熔模的熱塑性組合物，將該熔融的組合物導入模具中，然後經冷卻至組合物固化成形為一次性熔模的步驟而製成的。本文所用的名詞熱塑性組合物的「熔融」是指將熱塑性組合物熔融至組合物成為流體，儘管組合物中仍可能存在如分散其中的未熔化的固態粒狀填料。
此後，從模具中取出該一次性熱塑性熔模，根據需要，與其它熔模裝配在一起，然後，按照多種已知方法之一將一種成模用材料，通常為陶瓷材料，以水性漿料的形態塗敷在熔模上，從而形成包裹一次性熔模的型殼或鑄模。然而，由於陶瓷漿料與熔模材料間往往缺乏粘附性，因而常常難以將陶瓷材料包覆在熔模上。據信，這一問題是因熔模材料固有的疏水性所引起的。因此，人們期望一種具有較高親水性的或對陶瓷材料有較高粘合力的熔模材料。
接著，當陶瓷材料硬化後，通過以中速升溫的熱壓作用熔融熱處理的方法除去大部分一次性熔模，而幾乎所有剩餘的熔模材料則在相當高溫度下經蒸發或燃燒，或經蒸發與燃燒而被除去，因此，除來自熔模材料的灰分殘餘外，型殼或型模的內表面是光潔的。其後，該型殼或型模可供一次性用於形成熔模鑄造部件。一本敘述用於失蠟法的已知工藝過程的教科書的書名為「熔模鑄造法(Investment Casting)」,H.T.Bidwell,Machinery Publishing Co.,Ltd.,England,1969。
通過該方法，一次性熔模和陶瓷型殼的表面特徵被「轉移」到成品鑄件上。因此，上述熔模形成組合物及由此形成的任何殘留物的性能會影響鑄件的表面特徵和金相特性。同樣，形成一次性熔模的組合物的膨脹性和收縮性的變化也會引起型殼或鑄型尺寸的改變，因此製成的鑄件尺寸也會發生變化。
因此，一種含熱塑性熔模材料的理想組合物不僅應該尺寸不隨溫度變化而變化，而且應該燃燒後幾乎不留或完全不留灰分殘餘物，從而能製得精密鑄件。此外，還希望當包含熱塑性熔模材料的組合物被加熱時，該材料在熔融前不會分解，而當材料完全熔融時能自由流動。熔融至自由流動狀態的熱塑性組合物大體上能以熔融態從模具中排空，因而使後續燃燒操作過程的負荷減至最低，並能使燃燒過程產生的有害煙霧降至最少。
過去，已經採用或提出了許多熱塑性熔模組合物。如稱為「失蠟法中所用的諸如包括蜂蠟等的天然蠟就是最早使用的熱塑性熔模材料。為了改善一次性熔模的性能，已探索了其它熔模材料，證明其它天然熱塑性材料如達瑪樹脂、松香、西班牙草蠟等，地蠟如從煙煤中提取的蠟等以及石蠟都可採用。
根據這項研究，已開發出改性蠟如微晶蠟用於失蠟法的方法。最近，由於許多研究者為改進和開發新的熱塑性材料所作的不懈努力，合成熱塑性材料已用作熔模材料或用作熱塑性熔模形成組合物的改性劑。這些努力也已經促使某些熔模鑄造者採用不同於熱塑性材料的材料，如金屬鹽與汞混合物材料。此外，已找到了能較常規組合物更快、更完全地從模具中流出的熔模組合物。
為提高熱塑性熔模形成組合物的尺寸精度和穩定性的其它工作涉及添加固態填料。「填料」是不與分散填料的熱塑性材料發生化學反應的惰性添加劑。填料仍然呈一獨立的相併在整個熔模鑄造過程中保持其同一性。通常，填料是分散在整個熱塑性材料連續相中的固態微粒。在熱塑性熔模形成組合物中只佔少量的填料中，可注意到有熱塑性或熱固性聚苯乙烯粉末，尤其是與二乙烯基苯交聯的聚苯乙烯和尿素粉末。美國專利5270360公開了以細分的聚(甲基丙烯酸甲酯)作為填料的應用。有時也以有機酸如富馬酸、乙二酸及間苯二甲酸作為填料，其通常用量為高達熱塑性熔模形成組合物的50％(重量)，顆粒尺寸一般為約175-約250目。因此，對於一般的填料來說，至少約90％，優選為100％(重量)的顆粒可通過100目篩孔，且至少約50％，優選約50％(重量)的顆粒可通過200目篩孔。
然而，常規填料有幾個缺點。例如，這類填料通常含有在熔模鑄造法的高溫下會產生灰分殘留物的有機組分。因此，作為一個舉例性的說明，聚苯乙烯含有可分解成除氫氣外還有碳的碳質苯環。由此型模中引入灰分殘留物即雜質會影響模製的一次性熔模中精密尺寸的再現性及製造高精度，高表面光潔度的可能性。還已發現標準填料也會在模具中留下不希望的高量灰分殘留物。
各種標準填料還存在若干其它問題例如，尿素在蠟熔融時往往會分解；如果過熱，熱塑性苯乙烯會熔融；有機酸有較大的比重，因而在攪拌不充分時往往會迅速沉降。此外，許多種填料有較高熱導率，這是所希望的，因為這樣可更快速、更均勻和更完全地熔融和冷卻。然而，如果熔模組合物具有高的熱膨脹率，那麼，在經熱壓處理時，由於組合物過早膨脹，高熱導率會導致型殼開裂，除非在產生明顯的熱膨脹前，熔模組合物已足以成為流體，以致能流出模具。
因此，熔模形成組合物中仍需要改進的填料，這類填料具有高的熱導率，但有助於該組合物在引起型殼開裂的熱膨脹發生前能迅速地流出型模，有助於該組合物更完全地流出型殼，在型模中只留下少許灰分殘留物以及使熔模產生光滑的表面而只發生少許收縮。當然，人們也總是期望能找到容易購到且價格較低的用於熔模形成材料的填料。
本發明概述簡要地說，本發明涉及一種新型的、在熔模鑄造法中鑄塑熱塑性熔模的熱塑性組合物。該組合物包含分散在熱塑性材料連續相中的約5-約70％(重量)的含水凝膠填料。
本發明也涉及一種新的、在熔模鑄造法中鑄塑熱塑性熔模的熱塑性組合物的製備方法。根據該方法，水性凝膠被分散在整個熱塑性材料中以形成包含分散在熱塑性材料連續相中的水性凝膠顆粒的熱塑性熔模形成組合物。
本發明還涉及一種新的熔模鑄造方法。根據該方法，由熔模鑄造法中鑄塑熱塑性熔模的熱塑性組合物的一次性熔模是在模具中形成的。該熱塑性組合物包含分散在熱塑性材料連續相中的約5-約70％(重量)的水性凝膠填料，隨後在熔模上覆層，形成鑄型。
在本發明已取得的幾個優點中，值得指出的有可使在熔模鑄造法中用於鑄塑熱塑性熔模的改良熱塑性組合物具有較高的熱導率；可使在熔模鑄造法中用於鑄塑熱塑性熔模的改良熱塑性組合物具有較低的熱膨脹率；可使在熔模鑄造法中用於鑄塑熱塑性熔模的改良熱塑性組合物對溼陶瓷材料的粘附性較常規的熔模好；可使在熔模鑄造法中用於鑄塑熱塑性熔模的改良熱塑性組合物的成本顯著降低；以及能提供製備這種改良的熱塑性熔模形成組合物的方法。
優選實施方案的說明根據本發明，業已發現，以水性凝膠形態的水可作為一種填料分散在熔模形成熱塑性材料中。令人驚奇的是，摻混到該材料中的凝膠量可高達組合物重量的約70％，並可形成水含量高達60％(重量)的固態熔模。已經發現，可以製得這樣的水性凝膠，即具有低熱膨脹係數和高熱傳導係數的、低灰分填料的水性凝膠。還發現，已摻混凝膠的熔模很容易流化態，且粘度很低以致在能引起型殼發生開裂的熱膨脹前，熔模就會及時地從模具中流出。此外，令人驚異的是，已發現以凝膠為填料成形的熔模與陶瓷漿料有良好的粘附性，據推測，這是由於熔模有高的親水性，因而能較容易和較完全地被陶瓷漿料包裹。儘管陶瓷漿料與固體熔模間有高的粘附性，但當陶瓷漿料硬化和加熱熔模時，該熔模組合物會較完全地流出型模，在模內只留下少許灰分和其它殘留物，由此製得了具有光滑表面和少許收縮的熔模。此外，水當然是較任何可能想像到的潛在填料更容易獲得且成本更低。不僅如此，而且已發現適用於製造凝膠的凝膠劑是極普通的而且是花費不多的。
通常，本發明的熱塑性組合物包含分散有水性凝膠不連續相的熱塑性材料連續相。該熱塑性材料可以是任何標準的熔模形成熱塑性材料。熔模鑄造工業中普通技術熟練人員都會容易地辨別各種適用材料，一般而言，這類材料在室溫下是固態(雖是無定形)，但加熱到約50℃～95℃之間時，會成為能自由流動的液態。
因此，用在本文中的名詞「有機熱塑性熔模材料」或簡稱「熔模材料」或「熱塑性材料」是指包括熱塑性材料的天然或合成的可再熔融的組合物，熱塑性材料如蠟，任何不同熱塑性聚合物，任何不同熱塑性樹脂或它們的混合物。如已指出的，這類組合物對於本領域普通技術人員來說是一清二楚的，適用於以常規熔模鑄造技術形成常規熱塑性熔模的有機熱塑性材料也適用於形成本發明的熱塑性熔模。
因此，本發明的熱塑性材料可包括諸如常規熱塑性材料如包括蜂蠟等天然蠟的蠟，包括達瑪樹脂、松香、西班牙草蠟等的其它天然熱塑性材料，地蠟及石油蠟，諸如微晶蠟的改性蠟以及合成熱塑性材料。
適用於本發明的優選熱塑性材料包括(但不受此限制)蠟、硬脂酸及天然和合成熱塑性樹脂如松香和聚乙烯。各種品種的蠟，包括通常用在商品熱塑性熔模形成組合物中的任何一種蠟，如石蠟、巴西棕櫚蠟和微晶蠟都可以摻混在該熱塑性熔模材料中。
正如先有技術組合物那樣，本發明熱塑性材料中除熱塑性物質外，通常還可包含各種其它聚合物和樹脂。因此，例如但不是作為限制，這類熱塑性材料通常包含約25％(重量)的蠟和75％(重量)其它聚合物及樹脂。
由於水組成是作為填料摻混在本發明的熱塑性材料中的，因此該材料應在低於水的沸點溫度下熔融。雖然在水中可添加使沸點升高的物質，但優選的熱塑性材料在低於100℃熔融，如在約50℃-約95℃熔融。此外，本文中有關用於熱塑性材料或熱塑性組合物中的名詞「熔融」是指熱塑性材料或組合物完全熔化成為流體，而並不要求該組合物中每一成分如顆粒狀固態填料都熔融成液體。
如上所述，本發明熱塑性熔模形成組合物還包括一種分散在連續相中的水性凝膠填料。該水性凝膠包括水和膠凝劑，優選為基本上呈均相混合物形態。雖然本發明可採用包括(但不受此限制)自來水在內任何種類的水，但去離子水或蒸餾水或它們的混合物是優先採用的水。雖然本發明可採用任何種類的水，但應考慮優先採用在熱塑性熔模形成組合物中灰分量產生最少的那些類的水。此外，根據需要還可向水中添加任何添加劑，例如表面活性劑、水起泡劑、殺菌劑、殺真菌劑等都可添加到水中以防止攪拌時起泡，細菌和黴菌生長等。
本發明的膠凝劑是與水混合能形成凝膠的任何試劑。適用的組合物對凝膠技術領域普通技術人員來說是一清二楚的。對本發明用途來說，膠凝劑可以是任何一種能吸收水分而形成至少暫時穩定的凝膠、普通膠體分散體的有機或無機材料。這就是說，該凝膠必須在至少從形成到用於鑄造過程結束所經歷的條件下的這段時間內不可有明顯的凝膠破壞現象。因此，在這種條件下優選的是至少穩定幾小時，而更高的穩定性-甚至持久的穩定性-是最希望的。值得注意的是，這種穩定性還要求膠凝劑及製成的凝膠在熔模材料會面臨的溫度下(如約50-約95℃)是熱穩定的，因此，當熔模材料加熱到熔融溫度時，凝膠不會遭破壞。當然，用於本發明中的膠凝劑應是不會明顯增加熱塑性熔模形成組合物灰分含量的那類膠凝劑。而且，該凝膠應能承受如下面討論的，在不經受永久變形下諸如使凝膠粒化並均化分散在熱塑性材料中時的靜剪切應力。
鑑於這種考慮，據信，有些有機膠凝劑是特別適用於本發明的，儘管在某些情況下，某些無機和金屬有機膠凝劑可用於本發明中。認為適用的有機膠凝劑的實例是由樹木滲出物、植物種子、海藻或蔬菜衍生的多糖樹膠、水溶性纖維素衍生物、澱粉以及它們的混合物，這些都特別適用於本發明。優選的纖維素衍生物包括(但不受此限制)甲基纖維素、羥甲基纖維素及羧甲基纖維素。優選的澱粉是實驗式為(C6H10O5)n的天然碳水化合物，可從任何一種適用的植物源包括玉米、馬玲薯、小麥、大米及木薯製成。最優選的膠凝劑是玉米澱粉。
也可採用無機膠凝劑或金屬有機膠凝劑，但它們的應用只限於其產生的灰分殘餘是熱塑性熔模形成組合物可允許的情況中。本文所給出的膠凝劑僅是代表性舉例的，所用的膠凝劑可從符合上述標準的膠凝劑中選擇。
水性凝膠可通過標準技術製成，通常的做法只是將膠凝劑與水簡單混合併經攪拌而製成。理想的是使膠凝劑大體上均勻地或呈膠態狀分散在水性凝膠中。因此，在凝膠形成階段，可採用任何一種技術上眾所周知地攪拌方法不斷攪拌水性凝膠混合物。在凝膠形成期間通常需不斷地攪拌，而某些膠凝劑還需要加熱。已發現，形成膠凝的過程是不可逆的。通常，膠凝劑在凝膠中佔約1-約30％(重量)，優選為約4-約20％(重量)，而其餘大部分-即使不是全部-是水。
然後，將該水性凝膠基本均勻地分散在熱塑性材料中製成熔模材料。通過加熱熱塑性組合物形成熔體，然後將水性凝膠混入該熔體而達到水性凝膠在熱塑性材料中的分散，其步驟如下水性凝膠可在一個容器中製備，而熱塑性材料可在另一容器中製備，將熔模材料加熱至能自由流動的溫度。繼續對熔模材料加熱以使其保持為自由流動的熱塑性材料，並以任何一種技術上眾所周知的攪拌方法不斷地加以攪拌。然後，用混和機或均化器(如購自Sonic Corp.(Stratford,Connecticut)，品牌為SONOLATOR的均化器)將水性凝膠與自由流動的熱塑性材料混合成為以細分的凝膠顆粒分散在熔體中的、呈兩相的熱塑性熔模形成組合物。已經發現，當凝膠被粉碎成微粒並為熱塑性組合物所包圍或包覆時，凝膠微粒不會發生聚結或凝聚，並仍能以細分的離散微粒形態很好地分散，通常是均勻地分散在連續相中。由上述步驟形成的材料冷卻後，凝膠微粒仍以離散形態分散在連續相中。
根據需要，在組合物中還可摻混一種或多種其它填料，這種填料可以是任何一類用於常規熔模形成組合物中的已知填料。例如，可用於本發明熱塑性熔模形成組合物的填料包括熱塑性或熱固性聚苯乙烯粉料，特別是用二乙烯基苯交聯的聚苯乙烯及微粒聚(甲基丙烯酸甲酯)。有機酸如富馬酸，乙二酸和間苯二甲酸也可用作填料。當然，其它填料對於熱塑性組合物中的水性凝膠應是惰性的，也就是這種填料不會破壞凝膠或與凝膠成分發生反應而產生不需要的產物。
優選的是，用於本發明的任何填料一般經燃燒後不會留下對陶瓷型模表面及在陶瓷型模中形成的成品鑄件的金相性能產生不良影響的無機雜質。而且，適用的填料既不會改變熱塑性組合物在長期貯存或使用期間的物理性能，也不會在模具中留下顯著量的灰分殘留物。
其它一種或多種填料可通過標準技術共混入熱塑性材料中。填料可只分散在連續熱塑性材料相中，或只分散在凝膠中或既分散在熱塑性材料相中又分散在凝膠中。例如，其它的一種或多種填料可在凝膠與熱塑性材料共混之前，添加到正在攪拌著的自由流動的熱塑性材料中，或者，如果凝膠能讓其它填料微粒懸浮在其中的話，那麼可將其它填料共混入凝膠中，或者，既可將其它填料共混入熔模材料中又可共混入凝膠中，或者將凝膠和其它填料同時共混入熱塑性材料中。根據需要也可採用其它技術。對於本領域普通技術熟練人員來說，共混技術是大家都知道的。
本發明熱塑性熔模形成組合物在冷卻時會凝固成穩定的固態。所用名詞「穩定的」是指在所涉溫度下，組分不發生熔融或分解並且分布在熱塑性材料中的離散微粒仍保持其微粒狀、離散狀的和「固體」性質(如果是固體填料的話)，而水性凝膠繼續分散在熱塑性材料中並保持其膠凝結構和組成。因此，水性凝膠及添加的任何其它所需填料基本上是均勻地分散在本發明熱塑性熔模組合物中的。
由此製得的熱塑性熔模形成組合物包含約5％-約70％(重量)，更優選為約15％-約65％(重量)，最優選為約20％-約60％(重量)的水性凝膠。已經發現，該項技術可使該組合物包含如高達約60％(重量)的水分，因此，優選的組合物可包含約5％(重量)-約60％(重量)，優選為約10％(重量)-約60％(重量)，更優選為約15％(重量)-約60％(重量)，還更優選為約15％(重量)-約50％(重量)，如約15％-約40％(重量)的水。
已知這些熱塑性組合物具有較不含水性凝膠的先有技術的熱塑性組合物高得多的熱導率。據信，這是由於水的熱導率遠高於組合物中有機成分和用於常規配方中填料的熱導率。因此，本發明熱塑性組合物較不含水性凝膠的常規熱塑性熔模形成組合物能更迅速地被加熱和冷卻。因此，當本發明熔模組合物以熔融狀態導入比熔融組合物溫度低的模具中時，該熔融組合物會較低熱導率組合物更迅速地被模具冷卻並且能較低熱導率組合物更快地從模具中取出。而且，這種較高的熱導率能使熔模更快地熔融並流出陶瓷型殼。
本發明的熱塑性組合物還具有某些特徵，該特徵能賦予由該組合物所制的熔模若干極需要的特徵，如優良的尺寸再現性及高精度和高光潔度的表面。這些理想的優點，據認為部分是由於含水性凝膠的熱塑性組合物具有較低的熱膨脹率。因為水有如此低的熱膨脹率，所以它能降低混有水分的熱塑性組合物的總的熱膨脹率。例如，含55％(重量)萜烯聚合物，5％(重量)合成地蠟(熔點200℃),20％(重量)石蠟(熔點59℃-60℃),10％(重量)巴西棕櫚蠟和10％(重量)微晶蠟(熔點175℃-180℃)的典型熱塑性熔模形成材料，在約24℃與69℃之間的平均熱膨脹率每攝氏度約0.16％。然而，水在同樣溫度範圍內的平均熱膨脹率每攝氏度約0.045％。因此，如果熱塑熔模形成組合物摻混了水性凝膠的話，則其熱膨脹率在上述兩值之間，並低於不含凝膠的熱塑性熔模形成組合物的熱膨脹率。
此外，該含水組合物較先有技術組合物容易流化，並且當流化時，其粘度較先有技術組合物低。因此，本發明組合物可流態化並在組合物過度膨脹前能經型殼的注入口排出，從而減少了使型殼發生開裂的危險性。此外，已發現本發明組合物能較許多常規的一次性熔模材料更容易地又更完全地從陶瓷型殼中流出。
本發明含凝膠的熔模組合物能賦予由該組合物制的熔模極需的另一個特徵是較常規熱塑性熔模形成組合物高的親水性，或高潤溼性。常規熱塑性熔模形成組合物是比較疏水的，由該組合物制的熔模呈蠟狀觸感。在這種熔模上的水滴基本上形成高的球狀水珠。與此相反，由本發明組合物成形的熔模，其蠟狀觸感明顯降低且滴於其上的水滴形成較平坦的水珠。因此，根據本發明可形成有高潤溼性的組合物，而該組合物可使得在以型殼材料或成模材料的水性漿料塗敷熔模的外側時擁有另外一些優點。反之，由於常規熔模組合物的抗水性，因而陶瓷漿料就難以粘附在熔模組合物上，但是根據本發明配製的熔模組合物對陶瓷漿料有較高的粘附性，這不僅使塗敷漿料更為容易，而且能使形成較好塗層，從而可製得尺寸精確的型殼或模。
雖然，固態組合物已顯示對陶瓷漿料有較高的粘附性，但是，一旦漿料硬化形成型殼並且為從型殼中除去而熔融該組合物時，本發明熱塑性組合物也不會粘附在陶瓷型殼內表面上，只要有一點任何攪動，就很容易流出，而且，還發現該組合物不會降低鑄件表面重現精度或在成品鑄件中形成非金屬夾雜物。
此外，同用無灰分的水代替常規填料，能使本發明熱塑性組合物成形的一次性熔模的灰分殘留物比常規的有機熱塑性組合物形成的熔模顯著減少。雖然所有有機熱塑性組合物由於有機雜質引起的灰分含量有限，但仍可通過向熱塑性熔模形成組合物中添加本發明的水性凝膠而容易地除去顯著量的形成灰分的雜質含量，還已發現，通過採用去離子水或蒸餾水來製備水性凝膠，還可進一步減少灰分含量。
此外，由於採用水與膠凝劑(如玉米澱粉)取代常規填料，所以本發明組合物的生產成本較低，而且各成分較易購得。
本發明的熱塑性熔模組合物可按與常規熔模組合物應用於熔模鑄造工藝中相同的方法應用於熔模鑄造。簡單地說，先將本發明熱塑性組合物在模具中成形為熔模，然後在熔模上覆層而製成鑄型。
本發明的熱塑性熔模形成組合物用作熔模鑄造組合物時，可將其加熱至自由流動溫度並在貯槽中保持熔融狀態以供轉移到模具中。在熔融狀態或自由流動狀態下，熱塑性熔模形成組合物中各組分能在足以完成模塑操作的長時間內，基本保持均勻分散狀態。然而，根據需要可以採用攪拌，以保證組合物中各組分均勻分散，或者如在貯存期間熔融的組合物已發生沉降，則可使各組分重新分散。
下列實施例介紹了本發明的優選實施方案。根據本文公開的本發明的說明書或實施方法，本領域技術熟練人員對本發明範圍內的其它實施方案會是一清二楚的。因此，說明書加上實施例被認為只是說明性的，而本發明的範圍和精神是由緊隨實施例之後的權利要求書來規定的，在實施例中所有百分比都以重量計，除非另有說明。
實施例1
在約150℃下，通過熔融、混合和均勻地分散下列成分，製成熱塑性材料成分份數(重量)萜烯聚合物(熔點115℃) 55巴西棕櫚蠟 10石蠟(熔點59°-60℃)20微晶蠟(熔點77°-79℃) 10合成鏈烷地蠟 5實施例2在約150℃下，通過熔融、混合和均勻地分散下列成分，製成熱塑性材料成分份數(重量)石蠟(熔點59-60℃) 4蜂蠟 10達瑪樹脂 7巴西棕櫚蠟 20萜稀聚合物(熔點115℃) 49低分子量聚乙烯 10實施例3混合10份玉米澱粉與90份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下將水性凝膠與實施例1的熱塑性材料相共混，以形成含20份水性凝膠、80份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例4混合10份玉米澱粉與90份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，將水性凝膠與實施例1的熱塑性材料相共混，以形成含40份水性凝膠、60份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例5混合10份玉米澱粉與90份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，將水性凝膠與實施例1的熱塑性材料相共混，以形成含50份水性凝膠、50份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例6混合15份玉米澱粉與85份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，將水性凝膠與實施例2的熱塑性材料相共混，以形成含20份水性凝膠、80份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例7混合15份玉米澱粉與85份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，將水性凝膠與實施例2的熱塑性材料相共混，以形成含40份水性凝膠、60份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例8混合15份玉米澱粉與85份熱蒸餾水製成水性凝膠。藉助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，將水性凝膠與實施例2的熱塑性材料相共混，以形成含50份水性凝膠、50份熱塑性材料的熱塑性熔模形成組合物。
實施例9將實施例3-8的組合物注入模具中製成具有高精確度和高光潔度表面特徵和優良流動性能的熔模。而且，實施例3-8中的熱塑性熔模形成組合物可按常規方式進行處理，只要熔融的組合物溫度不超過水的沸點，不必擔心水性凝膠會遭破壞。
鑑於上述說明，可清楚地看到本發明具有幾個優點及其它所能達到的有利結果。
因為不違背本發明範圍的條件下是可對上述方法和組合物進行種種改變的，因此以上說明書中的所有內容只是說明性的解釋而不是對本發明的限制。
權利要求
1．一種在熔模鑄造工藝中用來鑄塑熱塑性熔模的熱塑性組合物，該組合物包含約5％-約70％(重量)的、分散在熱塑性材料連續相中的水性凝膠填料。
2．根據權利要求1所述的組合物，其中熱塑性材料在溫度為約50℃-約95℃下熔融。
3．根據權利要求2所述的組合物，其中水性凝膠填料是以水性凝膠的離散微粒形式分散在連續相中的。
4．根據權利要求2所述的組合物，其中組合物包含約15％-約65％(重量)的水性凝膠填料。
5．根據權利要求4所述的組合物，其中組合物包含約20％-60％(重量)的水性凝膠填料。
6．根據權利要求3所述的組合物，其中組合物包含約15％-約65％(重量)的水性凝膠填料。
7．根據權利要求6所述的組合物，其中組合物包含約20％-約60％(重量)的水性凝膠填料。
8．根據權利要求2所述的組合物，其中水性凝膠填料包含水和一種膠凝劑。
9．根據權利要求8所述的組合物，其中膠凝劑佔水性凝膠重量的約1％-約30％(重量)。
10．根據權利要求9所述的組合物，其中膠凝劑佔水性凝膠重量的約4％-約20％(重量)。
11．根據權利要求8所述的組合物，其中膠凝劑包括澱粉。
12．根據權利要求11所述的組合物，其中膠凝劑選自玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉、大米澱粉、木薯澱粉以及它們的混合物。
13．根據權利要求12所述的組合物，其中膠凝劑是玉米澱粉。
14．根據權利要求2所述的組合物還包含分散在連續相中的固體填料的離散微粒。
15．根據權利要求14所述的組合物，其中固體填料是微粒狀熱固性材料。
16．根據權利要求15所述的組合物，其中固體填料是微粒狀聚苯乙烯。
17．根據權利要求8所述的組合物，其中水性凝膠還包含固體填料的離散微粒。
18．一種製備熱塑性熔模形成組合物的方法，該方法包括將水性凝膠分散在含熱塑性物質的熱塑性材料中以形成含分散在熱塑性材料連續相中的水性凝膠微粒的熱塑性熔模形成組合物。
19．根據權利要求18所述的製備組合物的方法，其中熱塑性材料熔融溫度約50℃-約95℃。
20．根據權利要求19所述的製備組合物的方法，其中通過熔融熱塑材料使熱塑性材料成為流體並使水性凝膠與流體熱塑性材料共混的步驟而將水性凝膠分散在熱塑性材料中的。
21．根據權利要求19所述的製備組合物的方法，其中熱塑性材料還包含分散其中的微粒狀固體填料。
22．根據權利要求19所述的製備組合物的方法，其中水性凝膠包含水和一種膠凝劑。
23．根據權利要求22所述的組合物，其中膠凝劑佔水性凝膠重量的約1％-約30％(重量)。
24．根據權利要求23所述的組合物，其中膠凝劑佔水性凝膠重量的約4％-約20％(重量)。
25．根據權利要求24所述的組合物，其中膠凝劑是澱粉。
26．根據權利要求24所述的組合物，其中膠凝劑選自玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、小麥澱粉、大米澱粉、木薯澱粉以及它們的混合物。
27．根據權利要求25所述的組合物，其中膠凝劑是玉米澱粉。
28．一種用於熔模鑄造的方法包括在模具內形成一種用於熔模鑄造中用作鑄塑熱塑性熔模的一次性熱塑性組合物熔模，該熱塑性熔模含約5％-約70％(重量)的，分散在熱塑性材料連續相中的水性凝膠填料，以及對熔模進行覆層以製成鑄型。
全文摘要
用於熔模鑄造工藝的改良的熱塑性熔模形成組合物。該組合物包含一種熱塑性熔模形成材料和約5%—約70%(重量)的水性凝膠的共混物。而該水性凝膠基本上是均勻地分散在該熱塑性熔模形成組合物中。該水性凝膠包含水和膠凝劑。該熱塑性組合物也可含填料形態的另一種成分。
文檔編號C08L3/00GK1235623SQ97199265
公開日1999年11月17日 申請日期1997年9月30日 優先權日1996年10月4日
發明者保羅·所羅門 申請人:保羅·所羅門