CN105175851A - 一种精密铸造蜡及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密铸造蜡，所述精密铸造蜡按质量百分比包括如下组分：PE蜡80～90％；聚苯乙烯4～10％；硬脂酸4～10％；白炭黑0.2～0.4％；其中，所述精密铸造蜡的质量百分比之和为100wt％。本发明提供的精密铸造蜡在CAD精密加工中，明显改善了小尺寸范围内的再熔融和拉丝现象，明显改善了以PE蜡为基础蜡用于CAD精密加工的效果；本发明提供的精密铸造蜡蜡块内部成分均一，各部位收缩率均一，提高了蜡块的质量。

Description

一种精密铸造蜡及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于精密铸造技术领域，涉及一种精密铸造蜡及其制备方法和用途。

背景技术

目前随着材料科学的迅速发展，CAD技术在聚合物复合材料方面的应用得到越来越广泛的关注。作为典型的聚合物复合材料基体，PE蜡在可替代金属、木、以及热固性塑料成为工艺品、人体组织模型、齿科模型以及日常生活用品生产中所使用的三维模具。

应用熔模铸造技术可将PE蜡快速地成型为所需的基本形状，而后经过CAD制图和机械雕刻得到产品模型或模具。熔模铸造通过将聚合加热到其熔点之上从而形成一种近似液态金属的流动态，而后在所需的模具中冷却成型得到铸造蜡块。采用PE蜡制备的铸造蜡块具有铸件的尺寸精确、表面光滑、硬度适中且可控、制备过程简单，制备过程可重复性高等优点。

但是，未经改性的PE蜡块在CAD精密加工中，由于分子内应力以及机械加工过程中产生的积热效应，容易在小尺寸范围内(≤100微米)出现再熔融以及拉丝现象，严重影响了成品的最终质量；因此，如何改善以PE蜡为基体的铸造蜡的CAD加工性能成为了行业内的一大难题。

另外，由于铸造蜡块的体积较大，在成型冷却过程中往往出现热传导不均匀的现象，从而导致外层的降温速度快于内层的降温速度，位于内层的蜡熔体由于还具有一定的流动性，所制备的蜡块会产生密度不均匀的现象，严重时会导致蜡块各部位的收缩率的不同，最终影响产品质量。

因此，本领域需要开发一种基于未改性PE蜡的精密铸造蜡，所述精密铸造蜡在保留了PE蜡优势的同时，避免了其再熔融和拉丝现象，同时具有较为均匀的热传导性能，提高了产品的最终品质。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种精密铸造蜡，所述精密铸造蜡按质量百分比包括如下组分：

其中，所述精密铸造蜡各组分的质量百分比之和为100wt％。

本发明以PE蜡为基础蜡，配合聚苯乙烯、硬脂酸和白炭黑，从蜡块的制备过程开始改善其后续的加工性能。特定比例的聚苯乙烯的加入能够改善铸造蜡块的硬度，改善再熔融和拉丝现象；硬脂酸与白炭黑在高温时的流动性较差，但经过双螺杆挤出过程又可均匀的分布于铸造蜡整体，并可在一定程度上改善蜡块在后续的CAD机械加工中由于积热效应产生的形变以及拉丝现象。本发明通过调整精密铸造蜡中聚苯乙烯、硬脂酸和白炭黑的比例得到理想的铸造蜡块产品。

本发明所述PE蜡纯度为100％；

优选地，所述PE蜡的重均分子量为2000～5000，例如2500、2800、3200、3800、4000、4300、4700等。

本发明所述聚苯乙烯的重均分子量为180,000～220,000，例如190,000、210,000、215,000等，优选200,000。

本发明所述硬脂酸的纯度≥99.8％。

本发明所述白炭黑为1000目，纯度≥96％。

本发明目的之二是提供一种如目的之一所述的精密铸造蜡的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)按权利要求1～5所述的配方机械混合各原料组分；

(2)将混合后的原料加入双螺杆挤出机料筒，得到混合粒料；

(3)烘干混合粒料后，加热熔融，然后在模具中冷却成型，得到铸造蜡盘。

步骤(2)所述双螺杆挤出过程中，从机头到机尾十段螺杆的工作温度依次设定为120、130、130、140、150、150、140、130、120、110℃；

优选地，双螺杆挤出过程中，造粒牵引速度为30米/分钟。

步骤(3)所述加热熔融的温度为140～160℃，例如143℃、147℃、155℃、158℃等，优选150℃；

优选地，所述冷却为自然降温。

本发明目的之三是提供一种目的之一所述的精密铸造蜡的用途，所述精密铸造蜡用于CAD精密加工。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供的精密铸造蜡软化点均在83℃以上，收缩率≤0.8％，在精密加工中没有拉丝现象，灰分＜1.3％；在CAD精密加工中，明显改善了≤100微米的小尺寸范围内的再熔融和拉丝现象，明显改善了以PE蜡为基础蜡用于CAD精密加工的效果；

(2)本发明提供的精密铸造蜡蜡块内部成分均一，各部位收缩率均一，提高了蜡块的质量。

附图说明

图1为本发明实施例1制备得到的圆盘形铸造蜡块；

图2为造粒机及造粒车间。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例

一种CAD精密铸造蜡，按质量百分比包括如下组分：

其中，所述精密铸造蜡的质量百分比之和为100wt％；PE蜡为分子量为2000～5000；聚苯乙烯为H640聚苯乙烯；白炭黑为K200白炭黑；

所述精密铸造蜡的制备方法包括如下步骤：

(1)按配方比例机械混合各原料组分；

(2)将混合后的原料加入双螺杆挤出机料筒，得到混合粒料；所述双螺杆挤出过程中，从机头到机尾十段螺杆的工作温度依次设定为120、130、130、140、150、150、140、130、120、110℃；造粒牵引速度为30米/分钟；

(3)经热空气干燥烘干混合粒料后，经熔蜡机140～160℃加热熔融，然后在模具中冷却成型，得到铸造蜡盘。

实施例1～4

按实施例所述过程制备精密铸造蜡，具体配方比例见表1：

表1实施例1～4提供的精密铸造蜡配方组成

原料(wt％)	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							PE蜡	85	85	85	85	80	90
聚苯乙烯	10.6	8.6	6.6	4.6	9.7	4.8
							硬脂酸	4	6	8	10	10	4.8
白炭黑	0.4	0.4	0.4	0.4	0.3	0.2

图1为本发明实施例1制备得到的圆盘形铸造蜡块。

对比例1

以100％纯度的PE蜡为对比例1。

对比例2～5

按实施例所述过程制备精密铸造蜡，具体配方比例见表2：

表2对比例2～5提供的精密铸造蜡配方组成

原料	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
					PE蜡	85	85	85	85
聚苯乙烯	12	3.5	2.9	11
					硬脂酸	2	11	12	3
白炭黑	1	0.5	0.1	1

性能测试：

将实施例和对比例提供的精密铸造蜡按如下方法进行性能测试：

(1)软化点：参考GB/T12007.6——1989环氧树脂软化点测定方法；

(2)收缩率：参考HG/T2625-94环氧浇铸树脂线性收缩率的测定方法

(3)拉丝：通过放大镜随机观测10个加工点来判断树脂的拉丝行为；

(4)灰分：800℃煅烧2小时后与初始重量相比计算得到灰分结果；

(5)硬度：采用邵氏硬度仪测试样品硬度；

表3实施例和对比例提供的精密铸造蜡的性能测试结果

通过表3可以看出，本发明提供的精密铸造蜡在CAD精密加工中，明显改善了小尺寸范围内的再熔融和拉丝现象，明显改善了以PE蜡为基础蜡用于CAD精密加工的效果；且精密铸造蜡蜡块内部成分均一，各部位收缩率均一，提高了蜡块的质量。而通过对比例1～5的效果可以看出，在精密铸造蜡中，聚苯乙烯、硬脂酸和白炭黑的添加范围的选择均带来了意料不到的技术效果，在避免拉丝现象的同时，将样品煅烧后的灰分残余控制在合理范围内(＜1.3％)。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种精密铸造蜡，其特征在于，所述精密铸造蜡按质量百分比包括如下组分：

其中，所述精密铸造蜡各组分的质量百分比之和为100wt％。

2.如权利要求1所述的精密铸造蜡，其特征在于，所述PE蜡纯度为100％；

优选地，所述PE蜡的重均分子量为2000～5000。

3.如权利要求1或2所述的精密铸造蜡，其特征在于，所述聚苯乙烯的重均分子量为180,000～220,000，优选200,000。

4.如权利要求1～3之一所述的精密铸造蜡，其特征在于，所述硬脂酸的纯度为≥99.8％。

5.如权利要求1～4之一所述的精密铸造蜡，其特征在于，所述白炭黑为1000目，纯度≥96％。

6.一种如权利要求1～5之一所述的精密铸造蜡的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)按权利要求1～5所述的配方机械混合各原料组分；

(2)将混合后的原料加入双螺杆挤出机料筒，得到混合粒料；

(3)烘干混合粒料后，加热熔融，然后在模具中冷却成型，得到铸造蜡盘。

7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述双螺杆挤出过程中，从机头到机尾十段螺杆的工作温度依次设定为120、130、130、140、150、150、140、130、120、110℃；

优选地，双螺杆挤出过程中，造粒牵引速度为30米/分钟。

8.如权利要求6或7所述制备方法，其特征在于，步骤(3)所述加热熔融的温度为140～160℃，优选150℃；

优选地，所述冷却为自然降温。

9.一种如权利要求1～5之一所述的精密铸造蜡的用途，其特征在于，所述精密制造蜡用于CAD精密加工。