無硫雕塑材料及其製造方法

2024-02-18 03:46:15

專利名稱：無硫雕塑材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及無硫雕塑材料及其製造方法，更具體而言，涉及下述不含硫的新型雕塑材料及其製造方法，所述雕塑材料能夠替代含有作為雕塑填充組合物成分的硫的常規雕塑材料，特別是工業雕塑材料。
背景技術：
通常，在藝術教育、展覽、電影動畫等領域中使用的雕塑材料包括例如石膏柱、肥皂、橡膠和樹脂柱。石膏柱的問題在於當雕刻為所需形狀時它會產生大量粉末。由此生成的石膏粉使環境變髒，還對免疫力低的兒童的健康有害。肥皂則會散發強烈的氣味，並且只能製造為較小的尺寸。因此，肥皂並不適合用作環境友好的雕塑材料，並且在被使用者雕刻為所需形狀的能力方面存在相同大的限制。至於橡膠，在橡膠成分之間具有高結合力，但卻難以雕刻。因此，使用者很難將橡膠雕刻為精
細的3D形狀。以硬塑料為例的樹脂柱應該在預定壓力下加工，以將其雕刻為所需形狀。因此，加工速率降低，並且在使用者因疏忽而犯錯時會容易使手受傷。特別是，還存在以下問題，即，在使用太硬的樹脂柱時，靈巧性較低的兒童可能會使手受傷。
主要用作汽車模型材料的工業雕塑材料在常態下處于堅硬狀態，但是在置於烘箱中由其加熱時將變軟。在這種柔軟狀態下，雕塑材料成型為預定形狀，以便製造汽車模型。在形成預定形狀後，用於汽車模型的雕塑材料在大氣溫度下固化，然後使用雕刻刀精確雕刻由此固化的模型，從而製成需要的汽車模型。
然而，用於製造汽車模型的常規雕塑材料含有大量的硫。在將雕塑材料從粘土烘箱中取出以使用時，雕塑材料會釋放出大量的硫氣體，並生成刺激性氣味，不合需要地導致工作者頭痛。此外，在其使用後，其廢物非常難以處理。這種廢物不會分解，因而將其掩埋是不合法的，此 外，在焚化時還會向大氣排放二氧化硫和二噁英，獲得不合需要的結果， 即，非法掩埋這種廢物會不可避免地出現。此外，因為硫的比重很高， 與其它具有同樣體積的模型相比，由常規雕塑材料製造的模型非常重， 所以模型運輸難度也很大。
.由上可知，出於改善上述常規雕塑材料的目的，對於新型無硫雕塑 材料的研究目前得以持續進行，這些研究考慮到了環境友好性、穩定性、 加工便利性和加工效率，以及雕塑材料的可靠性
發明內容
'技術問題
因此，在注重現有技術中存在的上述問題的前提下進行了本發明， 本發明的目的是提供無硫雕塑材料及其製造方法。更具體而言，本發明 提供下述無硫雕塑材料，所述雕塑材料是環境友好的，因而可以用於制 造諸如汽車模型等工業模型，由此避免產生因硫而導致的刺激性氣味， 使其可以回收數次，並且在處理廢物時不產生硫類有毒氣體。
技術方案
根據本發明， 一種無硫雕塑材料可以含有包含微晶蠟、凡士林和硬 脂酸鋅的雕塑材料組合物和包含澱粉的雕塑填充組合物，其中，相對於 所述無硫雕塑材料的總重量，所述微晶蠟的含量為10重量％ 25重量。％，
所述凡士林的含量為3重量％ 20重量％，所述硬脂酸鋅的含量為5重 量0% 25重量％，所述澱粉的含量為30重量％ 70重量％。
所述無硫雕塑材料還可以包含石蠟，相對於所述無硫雕塑材料的總 重量，所述石蠟的含量為5重量％ 15重量％。
所述澱粉優選為含有辛烯基琥珀酸鈉的改性澱粉。
根據本發明， 一種製造所述無硫雕塑材料的方法可以包括(I)將微 晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅放入加熱爐中，並熱處理所述微晶蠟、凡士林 和硬脂酸鋅；(II)將經熱處理的所述微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅與澱粉 放入容器中，並捏合所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉；和(III)將經捏合的所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉放入真空擠出機中， 並將所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉擠壓為需要的目標形狀。
所述方法還可以包括在(II)的捏合中加入石蠟。
有利效果
在使用根據本發明的雕塑材料以製造模型時，由於不同於常規雕塑 材料，其不含有硫，因此不產生刺激性氣味。目前的情況是，雕塑材料 (粘土)含有大量硫，因而很重，其比重大於或等於1.5。然而，本發明 的使用澱粉的雕塑材料的比重約為1.2，相對較輕，因而便於運輸和製造 大尺寸產品。
本發明的雕塑材料的表面可以是柔軟的或者堅硬的，這取決於雕塑 材料組合物與雕塑填充組合物的比例，因此，其硬度容易控制，從而實 現了雕塑材料品種的多樣化。
本發明的雕塑材料是100%可燃的並具有環境友好性，可以100%回收。
艮口，本發明的雕塑材料兼具穩定性和功能性，因而可以廣泛應用於 工業模型製造，或者可以被用作學校中的雕塑材料。
具體實施例方式
'根據本發明，無硫雕塑材料主要由微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱 粉構成，並且還可以包含石蠟。 微晶蠟
微晶蠟(也被稱作微晶石蠟)通過利用溶劑提取使具有高粘度的潤 滑油餾分脫蠟或脫油而獲得，並且主要由側鏈飽和的烴構成。微晶蠟的
熔點為65.5。C 76.6'C，並表現出韌性和撓性。具有高熔點和高粘度的微 晶蠟具有粘著性，呈白色或黃色。由於微晶蠟對於油性成分具有高親和 性，因而其油含量比石蠟高。
微晶蠟可以與其它品種的蠟有效地結合，因此可用於提高熔點、粘 度和硬度，並且還可以用作止汗劑。微晶蠟主要用於各種蠟化合物、與 橡膠相關的產品的抗氧化劑、介電材料和耐水或耐溼塗層劑。凡士林
,凡士林也稱作石油膏或蠟膏，是具有CnH加+2組成的飽和烴，並且是
其中微晶固體烴被液體烴分散的凝膠。凡士林的熔點為38'C 54。C，呈 白色或黃色。凡士林可溶於苯、氯仿、醚、石油苯、二硫化碳和油。此 外，凡士林可與其它材料高度互混，由此目標表面會變得溼潤或光滑。 凡士林主要用於減摩劑、抗水劑、化妝品材料和醫用材料。 硬脂酸鋅
硬脂酸鋅(Zn(C17H35COO)2)主要用作無毒穩定劑。硬脂酸鋅是無 毒的，具有高活性，並可迅速硬化。硬脂酸鋅作為用於與其它材料均勻 混合的分散劑特別有效。此外，硬脂酸鋅還用於在美學方面處理目標的 表面，並在著色時有效地為經處理的目標表面賦予顏色。
澱粉
澱粉是植物利用水和二氧化碳進行光合作用後產生的天然高分子材 料。為使澱粉揚長避短，可以對其進行物理或化學改變，由此生產改性 澱粉。
在本發明中，可以使用通過向澱粉中加入乳化劑而獲得的改性澱粉。 可用的乳化劑以辛烯基琥珀酸鈉為例，它們以酯的方式連接於澱粉的OH 基，從而將疏水基引入親水的澱粉中，從而賦予澱粉乳化能力和穩定性。 特別是，在本發明中，優選使用玉米澱粉。
艮口，含有辛烯基琥珀酸鈉的改性澱粉在一個分子中具有作為親水部 分的羥基和羧基，以及作為疏水部分的烴，由此起到乳化劑和穩定劑的 作用。
石蠟
石蠟(也被稱作石油蠟)通過精煉原油，特別是精煉從其中分離出 潤滑油油料的高沸點粗蠟而獲得，並且主要由直鏈飽和烴構成。石蠟的 熔點為47'C 65t:，並且是化學穩定的。
石蠟可以與其它品種的蠟有效地結合，因而被用作提高撓性的軟化 劑，還被用作促進抗水性的試劑。石蠟主要用於包裝紙的塗層劑、增塑 劑、脫模劑和蠟燭材料。製造方法
技術領域：
本發明的雕塑材料由包含微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅的雕塑材料組 合物與包含澱粉的雕塑填充組合物構成。在本發明的雕塑材料的製造方 法中，將微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅放在加熱爐中並進行熱處理。熱處
理在150。C 20(TC的溫度氣氛中如此進行。
相對於由雕塑材料組合物和雕塑填充組合物構成的雕塑材料的總重 量，微晶蠟的用量為10重量％ 25重量％。當微晶蠟的用量小於10重 量％時，雕塑材料的雕刻能力良好，但是粘著力降低。另一方面，當微 晶蠟的用量大於25重量％時，雕塑材料成分的粘著性良好，但是雕刻能 力較差。
相對於雕塑材料的總重量，凡士林的用量為3重量％ 20重量％。 當凡士林的用量小於3重量％時，雕塑材料表面不溼潤，但是過于堅硬。 另一方面，當凡士林的用量大於20重量％時，雕塑材料的硬度降低，但 是雕刻能力較差。
相對於雕塑材料的總重量，硬脂酸鋅的用量為5重量％ 25重量％。 當硬脂酸鋅的用量大於或等於5重量％時，雕塑材料的表面可以以美學 方式進行加工。然而，當硬脂酸鋅的用量超過25重量％時，雕塑材料的 表面變得粗糙。
'隨後，將微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅與澱粉一同放入容器中，並捏 合在一起。此時，可以進一步加入石蠟作為雕塑材料組分。相對於雕塑 材料的總重量，石蠟的用量為5重量％ 15重量％。
當石蠟的用量大於或等於5重量％時，石蠟可以增加微晶蠟的撓性， 由此提高雕刻能力。當石蠟的用量超過15重量％時，石蠟可以提高硬脂 酸鋅的活性，但是可能會從烘箱中流出。
另外，相對於雕塑材料的總重量，澱粉的用量為30重量％ 70重 量。％。當澱粉的用量大於或等於30重量Q/^時，澱粉可以與微晶蠟、石蠟、 凡士林和硬脂酸鋅有效地捏合。當澱粉的用量小於或等於70重量％時， 澱粉可以與微晶蠟、石蠟、凡士林和硬脂酸鋅以物理方式或化學方式有 效地結合，由此提高雕塑材料的撓性和結合性。)中均勻捏合的微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和 澱粉，或者作為選擇，將在步驟(II)中均勻捏合的微晶蠟、凡士林、硬 脂酸鋅、澱粉和石蠟放在真空擠出機中，並擠壓為對應於目標的所需形 狀。雖然優選進行擠壓以獲得圓柱形狀，但也可以根據需要使用具有不 同形狀的模具來進行擠壓以形成各種形狀，這對本領域技術人員而言是 顯而易見的。
擠壓後，可隨後對目標表面進行著色。可以將塊狀目標加工為所需 設計，並且可以使對應於目標表面的雕塑材料的表面著色。例如，由於 本發明的雕塑材料是在大氣中硬化，因此可以由其製造各種塊材，用其 代替木料。
雖然是出於說明目的而披露本發明的優選實施方式，但是本領域技 術人員將會理解，各種修改、添加和取代都是可能的，並不會脫離如所 附權利要求所揭示的本發明的範圍和要旨。
工業實用性
如上所述，本發明提供一種無硫雕塑材料及其製造方法。本發明的 無硫雕塑材料既安全又實用，因此可以應用於工業模型，特別是汽車模 型的製造，也可用作各學校中的雕塑材料。
權利要求
1. 一種無硫雕塑材料，所述雕塑材料含有包含微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅的雕塑材料組合物和包含澱粉的雕塑填充組合物，其中，相對於所述無硫雕塑材料的總重量，所述微晶蠟的含量為10重量％～25重量％，所述凡士林的含量為3重量％～20重量％，所述硬脂酸鋅的含量為5重量％～25重量％，所述澱粉的含量為30重量％～70重量％。
2. 如權利要求1所述的無硫雕塑材料，所述雕塑材料還包含石蠟，相對於所述無硫雕塑材料的總重量，所述石蠟的含量為5重量。％ 15重
3.如權利要求1或2所述的無硫雕塑材料，其中，所述澱粉是含有辛烯基琥珀酸鈉的改性澱粉。
4. 一種製造如權利要求1所述的無硫雕塑材料的方法，所述方法包括(I) 將微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅放入加熱爐中，並熱處理所述微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅；(II) 將經熱處理的所述微晶蠟、凡士林和硬脂酸鋅與澱粉放入容器中，並捏合所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉；和(III) 將經捏合的所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉放入真空擠出機中，並將所述微晶蠟、凡士林、硬脂酸鋅和澱粉擠壓為所需的目標形狀。
5. 如權利要求4所述的方法，所述方法還包括在(II)的捏合中加入石蠟。
全文摘要
本發明涉及無硫雕塑材料及其製造方法，特別涉及下述不含硫的新型雕塑材料及其製造方法，所述雕塑材料能夠替代含有作為雕塑填充組合物成分的硫的常規雕塑材料，特別是工業雕塑材料。在使用根據本發明的雕塑材料的情況下，由於不同於常規雕塑材料，所述雕塑材料不含硫，因而可以避免因硫引起的環境汙染和刺激性氣味的產生，此外，使用比重低於硫的材料有利於模塑。
文檔編號C08L91/06GK101535410SQ200780042303
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月1日 優先權日2006年11月17日
發明者金成萬 申請人:株式會社萬指樂