鑄造石蠟的制作方法
【技術領域】
[0001] 在用于失蠟鑄造的混合石蠟中對尺寸變化(收縮)的控制，運在烙模鑄造領域是公 知的，傳統上一直通過加入惰性的低灰分有機填料來實現，W減小制劑的遭受收縮的體積。 該制劑的其余部分包括少量石蠟組分、相容樹脂、添加劑和染料。
[0002] 現已發現了可W通過較低水平的填料來實現類似的結果，或者在一些應用中不使 用填料，而是由結晶石蠟組分的幾個單獨的"饋分"小屯、混合，當"饋分"固化時，通過影響的 程度、晶體的尺寸和結晶類型來實現尺寸變化的控制。
【背景技術】
[000：3] US3，554，949 (Burke)公開了可烙性固體石蠟，結合有剛性的、不可烙化的、不溶性 交聯的、膠體大小的乙締基填料顆粒，所述顆粒能提供改善的物理性能，如增加的硬度和強 度。
[0004] US5,518,537(MuscMo)公開了包含熱塑性纖維素乙酸醋樹脂粉末的用于烙模石 蠟的填料。
[0005] US6,326,429(Sturgis等人)公開了石蠟組合物，其包括聚合有機碳酸醋填料。運 些填料能減少收縮，并減少在鑄造過程中發生的成形和烙化過程的揮發性有機化合物的排 放。
[0006] 所謂的"失蠟"工藝被用于鑄件制造已有數千年。基本上，該工藝包括:形成石蠟或 各種適宜的石蠟和樹脂的混合物的蠟模和制造其金屬拷貝。通常，蠟模是通過將熱的液體 或糊狀石蠟注射入可重復使用的模具產生。該注射過程經由任一個罐加載液壓驅動注射活 塞和噴嘴或通過固體石蠟錠劑的料斗、一個螺紋加載活塞和噴嘴組合進行。
[0007] 操作員或工藝負責人對于注射裝置有一定程度的控制，運使得W下因素，包括:存 儲石蠟的溫度、待注射石蠟的溫度、噴嘴溫度、石蠟的壓力和流速可被優化，W獲得所用石 蠟的最佳性能。
[000引注射后，允許蠟模有足夠的時間冷卻到從模具中取出之前可被處理的狀態。
[0009] 然后將此成品蠟模用合適的介質，例如陶瓷或耐火漿料涂覆（invested),然后將 其固化并變成包被蠟模的模具。然后將蠟模材料或更常用的石蠟通過烙化和/或通過燃燒 從模具中除去，并將烙融金屬倒入現在的空模具中，W產生成品部件。
[0010] 在失蠟鑄造工藝中通常使用的石化衍生的石蠟，被注意到發生收縮已有好多年 了，該收縮是從液體石蠟到固體結晶材料的摩爾體積變化中所固有的。
[0011] 石蠟，特別地，具有初始結晶收縮和由晶體結構的轉變引起的后續的收縮。
[0012] 極性材料如尿素已被用于制造無固有收縮的鑄模，但存在許多缺點。
[0013] 因此，失蠟鑄造業中使用有機填料作為混合石蠟制劑內收縮中性成分，W減小當 它們從液體到固體進行相改變時與結晶石蠟組分收縮相關的尺寸變化的影響。
[0014] 在用的所有類型的填料在性能、表現和成本方面均有其自身的優點和缺點。在過 去的幾年中，隨著石油價格和用于制造填料的原材料的不穩定性，填料的成本已日漸成為 一個負擔。此外，如果填料包含在石蠟組合物內，石蠟組合物作為固體必須能被安全地處 理，并且必須能夠方便地通過烙化或燃燒流出模具。最優選的石蠟組合物具有低的灰分含 量；即，小于約0.1%，優選在燃燒時按重量計約0.02%或更低。還需要運樣的石蠟組合物具 有足夠的強度和在室溫下足夠硬，W使得蠟模能夠自支撐，并可W無損處理。
【發明內容】
[0015] 本發明包括通過仔細選擇混合物中使用的石蠟饋分的數量和性質，減少石化石蠟 混合物的固有收縮和使用傳統填料的必要性的方法。
[0016] 根據本發明，提供一種用于失蠟鑄造的混合石蠟。
[0017] 根據本發明，提供一種用于失蠟鑄造的混合石蠟，包括Ξ種或更多種石蠟或石化 衍生類的石蠟饋分的混合物。
[0018] 優選地，Ξ種或更多種石蠟饋分中的每種具有不同的烙點，并且其中每種石蠟饋 分的烙點與另一種石蠟饋分的烙點有3-6Γ的差異。
[0019] 優選地，所述Ξ種或更多種石蠟饋分被配制為，其中一種石蠟饋分相對于另一種 石蠟饋分的比例為1:1至11:1。
[0020] 在一個實施方案中，所述混合石蠟包括四種石蠟或石化類衍生的石蠟饋分的混合 物。在本實施方案中，第一石蠟饋分優選包括烙點在48-5(TC范圍內，第二石蠟饋分優選包 括烙點在54-57Γ范圍內，第Ξ石蠟饋分優選包括烙點在60-62Γ范圍內和第四石蠟饋分優 選包括烙點在65-68°C范圍內。
[0021] 優選地，所述混合石蠟包括一種或多種有機樹脂。所述一種或多種有機樹脂可選 自包括下述成分的組:松香、松香衍生物、松香醋。
[0022] 優選地，所述混合石蠟包括一種或多種聚合物。更優選地，所述一種或多種聚合物 包含控類聚合物。
[0023] 所述共混石蠟可W進一步包含一種或多種惰性有機填料。所述一種或多種有機填 料可W選自包括下述成分的組:高烙點有機酸、多元醇、不飽和單體的交聯聚合物、纖維素 衍生物、聚醋樹脂、交聯的或直鏈聚碳酸醋樹脂和雙-酪衍生物。
[0024] 優選地，Ξ種或更多種石蠟饋分的混合物占混合石蠟總重量的15~40%。
[0025] 所述混合石蠟按混合石蠟總重量計還可W包含1-16%的微蠟、0-5%的天然和/或 合成蠟、20-50 %的樹脂材料、0-5 %聚合物和0-30 %的填料。優選地，所述填料按混合石蠟 總重量計含20%或更少。
[0026] 與現有技術相比，本發明的優點在于：該方法使得達到給定收縮所需填料的量大 幅減少，從而減小了在混合石蠟中使用填料的不足。
【具體實施方式】
[0027] 石蠟和其它石化衍生的石蠟作為"饋分"或"級分"提供，表現為軟化點和含有一系 列不同烷基鏈長、結構和分子量的單個化合物。
[0028] 制劑領域的技術人員經常選擇特定烙點的石蠟W達到所需的烙點和硬度特性，此 夕h已經公知的是當石蠟與可變特性的樹脂混合時，通過混合兩種饋分來實現中間的烙點 或實現烙點控制。
[0029] 本申請人已發現，通過使用更廣泛的石蠟或類似的石化衍生石蠟"饋分"而不是一 種特定的"饋分"配制混合石蠟，制劑中任何特定單個化合物或饋分的必要性(prevalence) 得W減小。
[0030] 本申請人發現具有一個烙點范圍的石蠟混合物可通過具有Ξ種或更多種"饋分" 的混合制劑來獲得(見表1)。
[0031] 表1
[0032]
[0033] 混合物A是一種單一石蠟級分的參考樣本。混合物B-H由各種混合比例組成。饋分1 的烙點約為52-54Γ，饋分5的烙點為66-69°C。
[0034] 需要注意的是，從單一中間石蠟饋分（3)的烙點59.50°C到與由比例為50:50的饋 分1和饋分5組成的的傳統混合物相當的烙點可通過使用巧巾和5種組分混合實現。
[0035] 還需要注意的是，本文的混合物圍繞參考"饋分3"均是對稱的，上述結果表明，所 述混合物不一定與混合物定律(本領域技術人員在配制混合石蠟時最常用的經驗法則)完 全相符。
[0036] 當烙化的石蠟混合物從液態冷卻時，晶體形成的點，W及晶體的尺寸和形態受到 由該制劑內的各種石蠟化合物的濃度影響。
[0037] 運從反映在石蠟共混物的從冷卻差示掃描量熱法(DSC)跡線中提取的凝固洽可W 看出（見表2)"DSC是用于確定石蠟混合物的熱行為的優選技術。
[0038] 大多數鑄造石蠟中的尺寸變化歸因于液體組分到結晶形式的轉變，一個從結晶洽 (ΔΗ)直接可測量的過程。
[0039] 表 2 Γ00401
[0041] ~由于結晶成一種特定形式的給定分子類型的結晶洽相當固定W及任何殘留的非胃 晶成分還顯示出凝固洽的低變性，W上所記錄的變化幾乎完全是由于源自各種石蠟饋分混 合的總結晶的減少。
[0042] 那么根據有機化合物的預期行為，不同結構的單個分子的廣泛分布（wide spread)降低了該晶體的形成溫度，并改變了數量、類型和形成的任何特定晶體的最終尺 寸，運可從凝固洽中反映出來。
[0043] 根據本發明，提供了一種用于失蠟鑄造的混合石蠟，其中對于所述石蠟從烙融狀 態或糊狀冷卻引起的收縮可通過廣泛的石蠟"饋分"的混合來控制。
[0044] 冷卻W運種方式配制的液體石蠟，或類似配制的糊狀石蠟導致了比由單一或有限 選擇的石蠟"饋分"配制的石蠟更小的尺寸變化。
[0045] 本文描述的多饋分方法的一個令人驚訝的效果是，當由制劑引起的結晶溫度降低 時，石蠟的流動性溫度及可用的糊的形成溫度也一并降低。
[0046] 圖1和2分別示出了常規鑄造石蠟和多饋分石蠟在不同的冷卻速率下的流變曲線。
[0047] 需要注意的是，加熱和冷卻行為間的滯后度意味著結晶度的降低不會對形成的蠟 模的熱穩定性有任何影響。（參見W上表1的烙點數據）
[0048] 對于有經驗的注塑機操作者，運一意想不到的優點有助于進一步降低蠟模收縮， 因為操作者可W針對給定的蠟流在更低的注射溫度下運行注塑機。
[0049] 減少所使用的固體填料的量的能力也有助于石蠟的流動性，因此在較低溫度下注 入而減少收縮也是一大優點。
[0050] 多饋分方法的第二個令人驚訝的效果是，通過在較低溫度下注射運些低凝固洽制 劑，鑄造石蠟的比較大的零件有少得多的熱量在凝固之前失去，由此得到更快的循環時間。 現場試驗通過各種生產件已經證明了運一點(表3):
[0化1 ] 表3 「0化 21
[0053]表3中的試件被挑選為復用于常規石蠟注射或從模具中除去，具體如下：
[0化4] 零件1-A 30X30X5厘米的空屯、方形板
[0化日]零件2-A25 X 20 X 30厘米的實屯、卡尺(石蠟冷卻）
[0化6] 零件3-類似于零件2
[0057] 零件4-A22 X 15 X 5實屯、12.5毫米厚U段，整個"If頂部約束。
[0058] 在配制運種類型的混合石蠟時，人們可能會從含有3-7種不同石蠟饋分(優選至少 4種)的混合物開始，每種被選定為具有3-6°C的烙點間隔，優選4-60°C的烙點間隔，