生产金属铸件的方法技术

一种生产金属铸件的方法，在该方法中使用一种泡沫热塑模，该模由可发泡化树脂组合物通过发泡化和根据所需形状模塑成型制得，而其中的该组合物是由具有重均分子量为１５０，０００到３５０，０００的共聚物组成，所述的共聚物由占重为５５－８５％苯乙烯单体和１５－４５％甲基丙烯酸酯单体经共聚合作用而成。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
生产金属铸件的方法本专利申请为中国专利申请号92112468.6、申请日1992年9月19日、专利技术名称《用于制造泡沫热塑模的树脂组合物、由该树脂组合物制造的模样及它们在金属铸造中的应用》的中国专利申请的分案申请。本专利技术涉及一种用于制造泡沫热塑性金属铸模的树脂组合物，由该树脂组合物制造的模样及它们在金属铸造中的应用。泡沫热塑材料的模样，如泡沫聚苯乙烯，被用于浇铸熔化金属的泡沫塑料实型铸造或失泡沫铸造中。与要生产的金属铸件和浇口相对应的一个或多个模样以及铸型浇道系统涂有耐火涂层，并在型箱内被非粘结的型砂包围以形成一个铸型。当熔融金属浇入铸型时，模样燃烧分解被金属所替代，然后金属固化形成与模样相同形状的铸件。上述工艺使用的泡沫聚苯乙烯模通常由下述过程生产在热作用下，将含有挥发性发泡剂如戊烷的聚苯乙烯小球粒部分发泡，并将小球粒熟化，将部分发泡化的小球粒充入一个模具中，该模具一般由金属如铝制成，然后在热作用下在模具中进一步发泡化该小球粒，使小球粒熔化在一起从而形成模样。通过向部分发泡化的小球粒物质注入蒸汽来加热模具内部。众所周知，当泡沫聚苯乙烯模用于实型或相似铸造中时，在浇铸中，由于模样的不完全挥发或分解将出现缺陷，这些缺陷被称为碳缺陷，在铁浇铸中最为引入注目，它表现为皱纹、冷却结疤、表面凹陷和表面下的夹渣，通常认为是由于模样的聚苯乙烯热分解的沥青状物的存在导致的。现有许多方案采用对模样使用添加剂用以解决与泡沫聚苯乙烯模相关的碳缺陷这一难题。日本专利公开号40-24146中采用高氯酸铵作为模样的一种添加剂，日本专利公开号41-16925中采用解聚催化剂英国专利申请号2193666A中采用氧化剂如氧化铁或二氧化锰，使碳氧化为二氧化碳或一氧化碳。然而这些申请中都具有不足，它们使模的制造更困难，其效果并不能较好的克服碳缺陷难题。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。美国专利4790367和4983640中利用丙烯酸烷基酯聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯来制造模样。但是当采用甲基丙烯酸甲酯聚合物时，不能有效地使发泡剂完全浸渍，从而导致发泡化粒发泡化度低。还有成型性不佳，铸模产品的机械强度和表面质量差的缺点。在浇铸聚甲基丙烯酸甲酯过程中会快速放出大量气体，并引起喷溅，从而导致浇铸产品的表面光洁度差。已用部分发泡化的聚苯乙烯和部分发泡化的聚甲基丙烯酸甲酯的混合物来制作模样进行了尝试，但在该模的制造和使用中出现了许多难题。必须将这两种材料分别预发泡化，在对其进行混合中，难于产生均匀的混合物，由于成型聚苯乙烯的压力和温度的最佳条件不同于聚甲基丙烯酸甲酯，需要对这些条件进行折衷。制成的模样有不均匀的密度，因为聚苯乙烯小球粒和聚甲基丙烯酸甲酯小球粒是分别各自熔化而不是相互熔化，从而使得模样易破碎，且模样的表面光洁度亦差。日本专利公开号49-23458中采用以具有很好的热分解特性的甲基丙烯酸异丁基酯为主要成份，以甲基丙烯酸甲酯为起共聚作用的成份来制作泡沫模，并且也有采用以甲基丙烯酸甲酯为主要成份来制作泡沫模的方案。上述以甲基丙烯酸异丁基酯为主要成份和以甲基丙烯酸甲酯为起共聚作用的成份的泡沫模也具有缺点，它的玻璃化转变温度比聚苯乙烯泡沫模的温度要低得多，如果使用用于泡沫聚苯乙烯物的预发泡化和模具，将引起泡沫模产生相当的收缩，从而导致铸件的尺度误差。有必要采用不同的模具，并变换如温度、压力这些成型条件。在日本专利公开号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来改进发泡化特性。在日本专利公开号50-40160中采用了在甲基丙烯酸甲酯聚合时以α-甲基苯乙烯添加剂为补充成份来影响共聚合，在日本专利公开号60-184447中揭示了采用甲基丙烯酸甲酯和α-甲基苯乙烯为共聚物发泡化物。以甲基丙烯酸甲酯为主要成分，以苯乙烯或α-甲基苯乙烯为共聚成份制成的泡沫模也具有预发泡化小球粒和成型模样显著收缩的类似缺点，且在成型中难以做到既增加预发泡化的程度同时又减小收缩。这种模样还有产生过多气体的趋势并导致表面光洁度不佳。本专利技术通过提供一种可发泡化树脂组合物解决了这些难题，该树脂组合物能迅速地从单体为聚合体，具有优良的预发泡化和成型性能，并在浇铸过程中只有微量的碳残杂物产生，且铸件具有优良的表面光洁度。本专利技术的可发泡化树脂组合物是将一种共聚物浸渍一种可挥发性发泡剂而制成的。该共聚物重均分子量为150,000到350,000，是由55-85％重的苯乙烯单体和15-45％重的通式为CH2=C(CH3)COOR(此处R代表一个1-4碳原子的烷基)的甲基丙烯酸酯单体共聚合作用而产生的，挥发发泡剂重量占单体总重量的比例可达10％。本专利技术的另一特点是提供了一种用于金属铸造的泡沫热塑模，该模是由上述的树脂组合物通过发泡化和成型制成所需的形状的。模样的制造是通过对可发泡化树脂组合物的小球粒进行预发泡化并让其熟化然后将已预发泡化的小球粒引注入具有与所要成型的模样相对应的内部形状的模具之中，直到模具被填充满，加热这些混合物，使这些小球粒进一步发泡化和熔化，而形成模样。该专利技术的另一特征还在于提供了一种生产金属铸件的方法，由上述可发泡化树脂组合物和颗粒状耐火材料制成的包裹发泡化热塑模的结构，当将熔化了的金属浇注在模上时，模样分解，金属固化后形成与模样形状一样的铸件。更可取的是模上涂有耐火涂层。在共聚物的甲基丙烯酸酯树脂中R的成份可以是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基仲丁基、叔丁基或异丁基。在本专利技术中，可发泡化树脂组合物中构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树脂通过共聚合产生的共聚物。如果含苯乙烯重量比超过85％的材料用于泡沫模，该树脂组合物在浇铸时的分解度将下降，会产生碳残余物，使铸件表面沾污。另一方面，如果甲基丙烯酸酯含量超过45％，将会造成预发泡化度下降，在模塑时会产生大幅度的收缩。在本专利技术中，共聚物的重均分子量(Mw)控制在150,000-350,000。如果重均分子量超过350,000，尽管作为模的基质的共聚物强度提高，但在通常的发泡化和成型的蒸汽加热条件下不能达到令人满意的发泡化。重均分子量低于150,000时，可能导致成型时在模子的高温区部分发泡化和表皮熔化(即角质成形)时出现阻塞。上述共聚合物可以通过溶液聚合作用，乳化聚合作用或悬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发剂可以是一种过氧化有机物，如过氧化月桂酰，过氧化苯甲酰，过氧化叔丁基(2-乙基己酸酯)。叔丁基过氧苯甲酸酯，叔丁基过氧新戊酸酯或相似的单官能团有机过氧化物，或是1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环已烷，二叔丁基过氧化六氢化对苯二酸酯，二叔丁基过氧间苯二酸酯，二叔丁基过氧三甲基己二酸或相似的双官能团有机过氧化物，或是一种偶氮化合物，如偶氮二异丁腈或偶氮双二甲基戊腈。上述聚合引发剂的加入在单体被加入到聚合反应器前进行，还是在单体被加入到聚合反应器后进行，或是随单体一同加入到聚合反应器均是可行的。如果聚合引发剂适量即能很好地产生重均分子量为150,000～350,000的共聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产金属铸件的方法，在该方法中使用的泡沫热塑模被特制的耐热材料所包围，将熔化了的金属浇铸入该模上，使该模分解，金属固化后形成与该模形状一样的铸件，该方法的特征在于该泡沫热塑模是由可发泡化树脂组合物通过发泡化和根据所需形状模塑成型而制得，而该可发泡化树脂组合物是一种由挥发性发泡剂浸渍的共聚物制成的可发泡化树脂组合物，该共聚物具有１５０，０００到３５０，０００的重均分子量，是由占５５－８５％重的苯乙烯单体和占１５－４５％重的甲基丙烯酸酯单体的共聚合作用产生的，后者其通式为其中Ｒ代表１－４个碳原子的烷基的ＣＨ↓［２］＝Ｃ（ＣＨ↓［３］）ＣＯＯＲ，且挥发发泡剂含量高达单体总重量的１０％。

【技术特征摘要】
1．一种生产金属铸件的方法，在该方法中使用的泡沫热塑模被特制的耐热材料所包围，将熔化了的金属浇铸入该模上，使该模分解，金属固化后形成与该模形状一样的铸件，该方法的特征在于该泡沫热塑模是由可发泡化树脂组合物通过发泡化和根据所需形状模塑成型而制得，而该可发泡化树脂组合物是一种由挥发性发泡剂浸渍的共聚物制成的可发泡化树脂组合物，该共聚物具有150,000到350,000的重均分子量，是由占55-85％重的苯乙烯单体和占15-45％重的甲基丙烯酸酯单体的共聚合作用产生的，后者其通式为其中R代表1-4个碳原子的烷基的CH2=C(CH3)COOR，且挥发发泡剂含量高达单体总重量的10％。2．根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于该泡沫热塑模涂有一层耐热涂层。3．根据权利要求1所述的方法，其中所应用的一种可发泡化树脂组合物的特征在于，其中的共聚物是由占60-80％重的苯乙烯单体和20-40％重的甲基丙烯酸酯单体的共聚合作用而产生的共聚物。4．根据权利要求1所述的方法，其中所应用的一种可发泡化树脂组合物的特征在于，在其中的CH2=C(CH3)COOR中R是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基或异丁基。5．根据权利要求1至4中的任一项权利要求的方法，其中所应用的可发泡化树脂组合物的特征在于，在有有机过氧化物作为聚合引发剂的情况下使得单体的聚合作用得以完成。6．根据权利要求5所述的方法，其中所应用一种可发泡化树脂组合物的特征在于，所述的有机过氧化物为过氧化月桂...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤芳行，柴田英昭，NK格雷厄姆，W西蒙斯，
申请(专利权)人：福塞科国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]