CN106180547B - 一种stmma与eps混料制作消失模板材的方法 - Google Patents

一种stmma与eps混料制作消失模板材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)与苯乙烯聚合物(EPS)混料制作消失模板材的方法，包括以下步骤：选料：选择粒径为0.6‑0.9mm、发泡倍率为75‑80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物，粒径为0.7‑1.1mm、发泡倍率为65‑70倍的苯乙烯聚合物，二者按重量1:5‑‑5:1的配比进行混合发泡；预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.025‑0.04MPa之间，发泡温度为90‑105℃；熟化：熟化温度控制在21‑25℃，熟化时间为12‑36h；板材成形：蒸汽压力为0.65‑0.8MPa之间，一次穿透压力为0.07‑0.12MPa，二次穿透压力为0.06‑0.08MPa，温度控制在95‑115℃下进行板材成形。

Description

一种STMMA与EPS混料制作消失模板材的方法
技术领域
本发明涉及制作模板材的方法，更具体地，涉及制作实型、负压消失模铸造用泡沫板材的方法。
背景技术
制作消失模板材的珠粒原材料有EPS、STMMA、EPMMA。其中,EPS(苯乙烯聚合物)价格低廉，应用广泛，但是不易气化，铸件易夹渣；STMMA(苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物)价格较贵，发气量大，容易气化，铸件夹渣风险低，加工表面质量好；EPMMA(甲基丙烯酸甲酯聚合物)价格昂贵，在消失模铸造中应用较少。
消失模模样的质量是消失模铸造成功与否的最关键因素。实型/负压消失模铸造模样的来源之一为板材机床加工。板材的质量决定着模样的质量，模样的表面质量、发气量、是否容易燃烧气化与铸件的表面质量、浇注呛火、夹渣等缺陷直接相关。
铸件夹渣是一项长期以来一直困扰消失模铸造界的难题。模样的气化速度及残留碳渣是此问题的症结。STMMA组成中主要是丙烯酸酯基链节，在高温下是拉链式分解，易生成低分子液体和气体，铸件不易夹渣，但是成本偏高。EPS气化速率较STMMA缓慢，铸件易夹碳渣，但是其价格低廉、应用广泛。如能将两者的优势结合在一起应用于消失模铸造，在减少铸件夹渣的情况下控制生产成本，两全其美。
发明内容
为了在减少铸件夹渣的情况下控制生产成本，本发明将EPS与STMMA珠粒以一定的比例进行混合发泡，进行铸造模样的生产，在提高消失模模样气化速率的同时降低生产成本。
本发明主要是将EPS珠粒与STMMA珠粒按照一定的比例进行混合，经过预发泡、熟化、板材成形，最终进行模样生产。整个过程中跟踪不同珠粒配比的模样质量及铸件浇注反喷、夹渣、尺寸变形的问题。
本发明提供了一种苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)与苯乙烯聚合物(EPS)混料制作消失模板材的方法，包括以下步骤：(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物，粒径为0.7-1.1mm、发泡倍率为65-70倍的苯乙烯聚合物，二者按重量1:5--5:1的配比进行混合发泡；(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.025-0.04MPa之间，发泡温度为90-105℃；熟化：熟化温度控制在21-25℃，熟化时间为12-36h；(4)板材成形：蒸汽压力为0.65-0.8MPa之间，一次穿透压力为0.07-0.12MPa，二次穿透压力为0.06-0.08MPa，温度控制在95-115℃下进行板材成形。
在上述方法中，在步骤(1)中，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)与苯乙烯聚合物(EPS)的质量配比为2:1。
在上述方法中，在步骤(2)中，预发蒸汽压力为0.03-0.04MPa。
在上述方法中，在步骤(2)中，发泡温度为95-99℃。
在上述方法中，在步骤(3)中，熟化温度为23-25℃。
在上述方法中，在步骤(3)中，熟化时间为22-24h。
在上述方法中，在步骤(4)中，板材成形的蒸汽压力为0.7-0.8MPa。
在上述方法中，在步骤(4)中，板材成形的一次穿透压力为0.10-0.12MPa。
在上述方法中，在步骤(4)中，板材成形的二次穿透压力为0.07-0.075MPa。
在上述方法中，在步骤(4)中，板材成形的温度控制在100-105℃。
采用本发明方法生产的消失模材料融接致密(融合度≥90％)、强度较高(抗弯强度可以达到0.65MPa)不易变形、机床加工表面质量优良(可以达到1级质量标准)、材料发气量适中(650ml/g左右)、气化速率较EPS快、气化残留物少，铸件不易夹渣。
最优配比的混合料生产出来的模样板材其内部融合致密，纯EPS板材融合度80％左右，混合料板材融合度可达到90％；尺寸稳定性好，纯EPS板材尺寸稳定性3％左右，混合料可低至1.5％；机加后的模样表面质量优良，纯EPS机加表面质量为2级，混料可达1级；铸件夹渣面积比例低，同一浇注工艺下易夹渣部位EPS料夹渣面积比例25％左右，混料夹渣面积比例1.5％以下。在提高板材质量的同时一定程度上降低了单独使用STMMA发泡成形带来的成本过高的问题。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明提供了一种STMMA与EPS混料制作消失模板材的方法，包括以下步骤：
(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物；粒径为0.7-1.1mm、发泡倍率为65-70倍的苯乙烯聚合物，二者按重量1:0--0:1的配比进行混合发泡；
(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.025-0.04MPa之间，预发珠粒密度为18g/L，发泡温度为90-105℃；
(3)熟化：温度控制在21-25℃，熟化时间12-36h；
(4)板材成形：蒸汽压力取0.65-0.8MPa之间，一次穿透压力0.07-0.12MPa，二次穿透压力0.06-0.08MPa，温度控制在95-115℃下进行板材成形。
在步骤(1)中，两种材料的配比优选1:5--5:1混合。
在步骤(1)中，两种材料的配比最优选为2:1。
在步骤(2)中，优选预发蒸汽压力范围为：0.03-0.04MPa。
在步骤(2)中，优选发泡温度为95-99℃。
在步骤(3)中，优选熟化温度为23-25℃。
在步骤(3)中，优选熟化时间22-24h。
在步骤(4)中，优选板材成形主线蒸汽压力为0.7-0.8MPa。
在步骤(4)中，优选板材成形一次穿透压力为0.10-0.12MPa
在步骤(4)中，优选板材成形二次穿透压力为0.07-0.075MPa。
在步骤(4)中，优选板材成形温度控制在100-105℃。
采用本发明的方法生产的消失模材料融接致密(融合度≥90％)、强度较高(抗弯强度可以达到0.65MPa)不易变形、机床加工表面质量优良(可以达到1级质量标准)、材料发气量适中(650ml/g左右)、气化速率较EPS快、气化残留物少，铸件不易夹渣。
铸造用消失模板材的质量直接决定着模样的质量，通常衡量板材质量的指标有融合度、尺寸稳定性、抗弯强度、机床加工表面质量。标准如下所示：
项目 融合度 尺寸稳定性 抗弯强度 表面质量
标准 ＞80％ ≤3％ ≥0.31MPa ≥2级(1-4级，1级最好)
使用本领域常用的方法，检测时选取板材的中心点、次中心点、边缘三个点进行检测求平均值与标准值进行对比。
实施例一
(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)；粒径为0.7-1.1mm、发泡倍率65-70倍的苯乙烯聚合物(EPS)，二者按重量比5:1进行混合；
(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.04MPa，预发珠粒密度为18g/L，发泡温度为99℃；
(3)熟化：温度控制在23℃，熟化时间24h；
(4)板材成形：主线蒸汽压力0.7MPa，一次穿透压力0.10MPa，二次穿透压力0.07MPa，温度控制在105℃下进行板材成形。
采用该技术方案生产的板材，其各项指标为：
项目 融合度 尺寸稳定性 抗弯强度 表面质量
实测值 93％ 0.11％ 0.44MPa 1级
实施例二
(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80倍的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)；粒径为0.7-1.1mm、发泡倍率65—70的苯乙烯聚合物(EPS)，二者按体积重量比1:5混合；
(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.03MPa，预发珠粒密度为18g/L，发泡温度为95℃；
(3)熟化：温度控制在25℃，熟化时间22h；
(4)板材成形：主线蒸汽压力0.8MPa；一次穿透压力0.12MPa，二次穿透压力0.075MPa，温度控制在100℃下进行板材成形。
采用该技术方案生产的板材，其各项指标为：
项目 融合度 尺寸稳定性 抗弯强度 表面质量
实测值 85％ 0.28％ 0.34MPa 2级
实施例三
(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)；粒径为0.7-1.1mm发泡倍率为65-70倍的苯乙烯聚合物(STMMA)，二者按重量比2:1进行混合；
(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.035MPa，预发珠粒密度为18g/L，发泡温度为97℃；
(3)熟化：温度控制在24℃，熟化时间23h；
(4)板材成形：主线蒸汽压力0.75MPa,一次穿透压力为0.11MPa，二次穿透压力为0.07MPa，温度控制在103℃下进行板材成形。
采用该技术方案生产的板材，其各项指标为：
项目 融合度 尺寸稳定性 抗弯强度 表面质量
实测值 90％ 0.14％ 0.65MPa 1级
本发明的配比的混合料生产出来的模样板材其内部融合致密，纯EPS板材融合度80％左右，混合料板材融合度可达到90％；尺寸稳定性好，纯EPS板材尺寸稳定性3％左右，混合料可低至1.5％；机加后的模样表面质量优良，纯EPS机加表面质量为2级，混料可达1级；铸件夹渣面积比例低，同一浇注工艺下易夹渣部位EPS料夹渣面积比例25％左右，混料夹渣面积比例1.5％以下。在提高板材质量的同时一定程度上降低了单独使用STMMA发泡成形带来的成本过高的问题。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (9)

1.一种苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物(STMMA)与苯乙烯聚合物(EPS)混料制作消失模板材的方法，包括以下步骤：
(1)选料：选择粒径为0.6-0.9mm、发泡倍率为75-80的苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯共聚物，粒径为0.7-1.1mm、发泡倍率为65-70倍的苯乙烯聚合物，二者按重量2:1的配比进行混合发泡；
(2)预发：将以上两种材料进行混合、搅拌均匀后，使用间歇式预发机进行珠粒预发，预发蒸汽压力控制在0.025-0.04MPa之间，发泡温度为90-105℃；
(3)熟化：熟化温度控制在21-25℃，熟化时间为12-36h；
(4)板材成形：蒸汽压力为0.65-0.8MPa之间，一次穿透压力为0.07-0.12MPa，二次穿透压力为0.06-0.08MPa，温度控制在95-115℃下进行板材成形。
2.根据权利要求1所述的方法，在步骤(2)中，预发蒸汽压力为0.03-0.04MPa。
3.根据权利要求1所述的方法，在步骤(2)中，发泡温度为95-99℃。
4.根据权利要求1所述的方法，在步骤(3)中，熟化温度为23-25℃。
5.根据权利要求1所述的方法，在步骤(3)中，熟化时间为22-24h。
6.根据权利要求1所述的方法，在步骤(4)中，板材成形的蒸汽压力为0.7-0.8MPa。
7.根据权利要求1所述的方法，在步骤(4)中，板材成形的一次穿透压力为0.10-0.12MPa。
8.根据权利要求1所述的方法，在步骤(4)中，板材成形的二次穿透压力为0.07-0.075MPa。
9.根据权利要求1所述的方法，在步骤(4)中，板材成形的温度控制在100-105℃。
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