TW202030168A

TW202030168A - 鑄造用澆道保護管及其製造方法

Info

Publication number: TW202030168A
Application number: TW108104864A
Authority: TW
Inventors: 陳璟豐
Original assignee: 皇廣鑄造發展股份有限公司
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-16
Also published as: JP2020132511A; JP6838096B2; TWI689482B

Abstract

一種鑄造用澆道保護管及其製造方法，所述鑄造用澆道保護管由漿料組成物製成，所述漿料組成物包括有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑。以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量為26 wt%至40 wt%，其中無機纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維。

Description

鑄造用澆道保護管及其製造方法

本發明是有關於一種鑄造用澆道保護管及其製造方法，且特別是有關於一種在造模過程中不易破損的鑄造用澆道保護管及其製造方法。

鑄造用澆道保護管為鑄造業廣泛使用的技術之一。現有技術中，通常都採用陶瓷等耐火材料製作鑄造用澆道保護管，其製作過程是先製成管狀生坯，乾燥後進行高溫燒製成耐火陶瓷管。使用鑄造用澆道保護管時，將其埋入型砂內，以成為鐵水進入型腔的通道。鑄造用澆道保護管的基本功能是確保鐵水流動過程中不會造成沖砂、黏砂，鐵水冷卻後不黏鐵、不黏砂。實質上，鑄造用澆道保護管是利用材料的耐火性質使鐵水與型砂隔離，以達到上述目的。然而，若產品韌性不夠高，則可能在造模過程中破損，且產品的重量一致性及厚薄度均一性也很重要。此外，整型過程中所造成的黏模問題，也可能導致製程上的不便利性。

基於上述，發展出一種在造模過程中不易破損的鑄造用澆道保護管，同時降低生產成本，為目前所需研究的重要課題。

本發明提供一種鑄造用澆道保護管及其製造方法，所述鑄造用澆道保護管在造模過程中不易破損，且可改善產品的重量一致性及厚薄度均一性。

本發明的鑄造用澆道保護管是由漿料組成物製成，漿料組成物包括有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑。以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量為26 wt%至40 wt%，其中無機纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維。

在本發明的一實施例中，以漿料組成物的總重量計，無機纖維的使用量為5 wt%以下，熱固性樹脂的使用量為10 wt%以下，熱塑性樹脂的使用量為10 wt%以下，無機粒子的使用量為10 wt%至40 wt%，無機黏結劑的使用量為5 wt%以下。

在本發明的一實施例中，有機纖維包括紙漿。

在本發明的一實施例中，熱固性樹脂包括酚醛樹脂。

在本發明的一實施例中，熱塑性樹脂包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇或醋酸乙烯酯。

在本發明的一實施例中，無機粒子包括土狀石墨、雲母粉、矽灰粉或二氧化矽。

在本發明的一實施例中，無機黏結劑包括矽酸膠液。

本發明的鑄造用澆道保護管的製造方法包括以下步驟，用於製造上述鑄造用澆道保護管。將有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、热塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑依序加入水中攪拌均勻以製備漿料，並加水稀釋漿料。以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量為26 wt%至40 wt%，其中無機纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維。之後，通過成型模具對所述漿料機械成型，以形成鑄造用澆道保護管的濕紙坯體。然後，對濕紙坯體進行烘乾與熱壓整形製程，以製成鑄造用澆道保護管。

在本發明的一實施例中，加水稀釋漿料，稀釋至水料比為25 %至40 %。

在本發明的一實施例中，熱壓整形製程的壓力為10 Kg/cm³ 至20 Kg/cm³ 。

基於上述，本發明提出一種鑄造用澆道保護管，其中包含可增加結構強度的生物可分解CaO-MgO系陶瓷纖維，並提高有機纖維的使用量，以增加產品韌性，在造模過程中不易破損。同時，本發明提出一種鑄造用澆道保護管的製造方法，用於製造上述鑄造用澆道保護管，其中提高整形壓力，以有效克服提高有機纖維使用量可能導致的密度下降問題，更可改善整形過程中的黏模問題。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，作詳細說明如下。

以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。

本發明提供一種鑄造用澆道保護管，其由用於形成鑄造用澆道保護管的漿料組成物製成，漿料組成物包括有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑。以下將詳細說明所提到的成分。＜ 有機纖維 ＞

本發明的有機纖維可包括紙漿，例如是廢紙紙漿，亦即，可將廢紙與水製備成紙漿。因此，本發明可將廢紙進行回收二次利用，符合現今產業所提倡的環保與綠能需求。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如紙纖維、再生纖維、木材纖維、木棉、竹纖維、稻草等。以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量例如是26 wt%至40 wt%。當有機纖維的使用量在上述範圍時，透過提升有機纖維含量可有效地提高產品韌性，在造模過程中不易破損。＜ 無機纖維 ＞

本發明的無機纖維可包括陶瓷纖維，以漿料組成物的總重量計，無機纖維的使用量例如是5 wt%以下。當無機纖維的使用量在上述範圍時，透過降低無機纖維使用量，在裁切或使用過程中，可避免無機纖維沾附在人體皮膚表面刺激皮膚。更具體而言，本發明所使用的陶瓷纖維例如是CaO-MgO系的陶瓷纖維，相較於習知技術中使用矽酸鋁陶瓷纖維、鋯矽酸鋁陶瓷纖維、石綿或玻璃纖維等致癌物或潛在的致癌物，本發明選用人體更容易排出的CaO-MgO系的陶瓷纖維，其為一種生物可分解纖維。因此，本發明在提升鑄造用澆道保護管的結構強度及耐火度的同時，更兼顧對人體的無毒性及環境友善性。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如陶瓷纖維、礦物纖維、矽土纖維、金屬纖維、玻璃纖維、碳纖維等。＜ 熱固性樹脂 ＞

本發明的熱固性樹脂可包括酚醛樹脂，以漿料組成物的總重量計，熱固性樹脂的使用量例如是10 wt%以下。當熱固性樹脂的使用量在上述範圍時，透過降低熱固性樹脂使用量，可避免整形過程中樹脂沾附在模具上，有效地防止清潔耗時的缺點。熱固性樹脂在本發明鑄造用澆道保護管的製造中可作為有機黏結劑。必須說明的是，本發明所使用的酚醛樹脂是目前所知耐火溫度最高的熱固形樹脂，也是碳化率最高的樹脂，在缺氧情況下酚醛樹脂遇高溫會乾餾變成炭化物，而炭化物具有耐高溫的特性。同時，酚醛樹脂也具有防潮功能，添加適量的酚醛樹脂可讓紙纖維防潮。因此，本發明使用酚醛樹脂作為熱固性樹脂以製作鑄造用澆道保護管，能夠提升鑄造用澆道保護管的耐火溫度及防潮性。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如澱粉、糊精、玉米糖膠。＜ 熱塑性樹脂 ＞

本發明的熱塑性樹脂可包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、聚乙烯醇（PVA）或醋酸乙烯酯，以漿料組成物的總重量計，熱塑性樹脂的使用量例如是10 wt%以下。熱塑性樹脂在本發明鑄造用澆道保護管的製造中可作為有機黏結劑及紙張增強劑，不但有助於後段整形製程且具有防水性，更具有增加紙張強度的作用。＜ 無機粒子 ＞

本發明的無機粒子可包括土狀石墨、雲母粉、矽灰粉或二氧化矽，以漿料組成物的總重量計，無機粒子的使用量例如是10 wt%至40 wt%。更詳細而言，石墨在缺氧情況下耐溫超過2000℃甚至更可以達到2200℃，在鑄件裏頭就是屬於缺氧狀態。雲母在950℃會有相變化，變成具有陶瓷效果的材質，可以增加熱間強度，但也不能添加太多，因為相變過程是容易被鐵水穿刺的時間點，若過度陶瓷化則有礙後續製程的進行。矽灰粉即為一般常用之飛灰(fly ash)，其為火力發電廠在燃燒粉碳後所產生的廢棄物，當粉煤在經過火爐高溫區域時，揮發性物質被燒掉，而存在粉煤中之黏土與石英等礦物雜質在高溫下被融化，其中產生之氫氣與氮氣會將融化物鼓起，形成中空體或破裂中空體，這些物質最後被送到低溫區，經冷卻變成玻璃圓球狀微粒子，大部分微粒子會隨著高溫排出，並利用集塵器捕捉收集而成。二氧化矽為常見便宜的耐火材，因為材質跟鑄造用砂模一樣，所以有相同的膨脹係數。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如石英粉、三水鋁石、氧化鋁、氧化鎂、鋯英粉、臘石粉、滑石粉、長石粉、高嶺土、橄欖石粉、空心氧化鋁等。＜ 無機黏結劑 ＞

本發明的無機黏結劑可包括矽酸膠液，以漿料組成物的總重量計，無機黏結劑的使用量例如是5 wt%以下。更詳細而言，矽酸膠液具有優良的高溫穩定性(熱間強度)、耐高溫1500℃至1600℃、黏結性、成膜性、比表面積大等性能，因此，可改善所製成的鑄造用澆道保護管的高溫穩定性(熱間強度)。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、膨潤土等。

本發明亦提出製造上述鑄造用澆道保護管的方法，由於漿料組成物中所包含的有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑已於上文中詳述，故在說明鑄造用澆道保護管的製造方法時省略有關製造原料的細節描述。

本發明提供一種鑄造用澆道保護管的製造方法，包括以下步驟。

首先，將有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑依序加入水中攪拌均勻以製備漿料。漿料製備完畢之後，排洩到儲存槽，並加水稀釋，稀釋至水料比25 %至40 %。將水料比控制在上述範圍中，可進一步控制厚度，並使製成的成品管厚符合產業需求，所製成的成品管厚例如是2 mm。

接著，通過成型模具對漿料機械成型，以形成鑄造用澆道保護管的濕紙坯體。在模具部分，模具結構由左模和右模組成。將成型左模和右模在合模的狀態，定量的漿料注入模具內，再使用離心原理將水分甩出，離心時間例如是15秒至30秒，離心轉速例如是6000 rpm至16000 rpm必須在模具後端加上彈簧及擋板，擋板在離心過程會因離心力而打開，讓水分流出。透過定量搭配離心脫水方法，可提高產品的均勻度，讓每根產品的重量一致且厚薄度均一。

之後，對濕紙坯體進行低溫烘乾及熱壓整形，以製成鑄造用澆道保護管。更詳細而言，使用金屬模作為乾燥模，於金屬模上形成連通模腔形成面與外部之多個連通孔。將半乾至八分乾紙坯體移載至加熱至120℃至200℃之乾燥模中，並且自乾燥模之上方開口部插入袋狀之彈性模芯，於密閉之乾燥模內，對彈性模芯內注入加壓空氣(10 Kg/cm³ 至20 Kg/cm³ )，使彈性模芯膨脹，利用彈性模芯將濕紙坯體按壓至乾燥模之內面，提高鑄造用澆道保護管密度與結構強度，並加以整形。由於熱壓整型製程的壓力提高至10 Kg/cm³ 至20 Kg/cm³ ，因此，可改善漿料中有機纖維含量增加可能導致的密度下降缺點，使產品密度維持在例如0.9 g/cm³ 至1.0g/cm³ 。此外，整形壓力在上述範圍中，也可提高抗壓強度，使密度更紮實，因此，可以改善整形過程中造成的黏模問題，使用更少的樹脂也可達到一樣的強度。進行加壓乾燥(60秒鐘至180秒鐘)後，除去彈性模芯內之加壓空氣，使彈性模芯收縮，自乾燥模內取出，將成型體自乾燥模內取出，再使用烘箱以100℃至150℃乾燥10分鐘至1小時，以製成鑄造用澆道保護管。

綜上所述，本發明提出一種鑄造用澆道保護管，其中包含可增加結構強度的生物可分解CaO-MgO系陶瓷纖維，並提高有機纖維的使用量，以增加產品韌性，在造模過程中不易破損，更降低無機纖維使用量，在裁切或使用過程中，可避免無機纖維沾附在人體皮膚表面刺激皮膚。同時，本發明提出一種鑄造用澆道保護管的製造方法，用於製造上述鑄造用澆道保護管，其中提高整形壓力，以有效克服提高有機纖維使用量可能導致的密度下降問題，更可改善整形過程中的黏模問題，使用更少的樹脂也可達到一樣的強度，進而提升製程上的方便性並避免清潔耗時的缺點。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

無

Claims

一種鑄造用澆道保護管，其由用於形成鑄造用澆道保護管的漿料組成物製成，所述漿料組成物包括有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑，以所述漿料組成物的總重量計，所述有機纖維的使用量為26 wt%至40 wt%，其中所述無機纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中以所述漿料組成物的總重量計，所述無機纖維的使用量為5 wt%以下，所述熱固性樹脂的使用量為10 wt%以下，所述熱塑性樹脂的使用量為10 wt%以下，所述無機粒子的使用量為10 wt%至40 wt%，所述無機黏結劑的使用量為5 wt%以下。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中所述有機纖維包括紙漿。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中所述熱固性樹脂包括酚醛樹脂。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中所述熱塑性樹脂包括乙烯醋酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇或醋酸乙烯酯。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中所述無機粒子包括土狀石墨、雲母粉、矽灰粉或二氧化矽。
如申請專利範圍第1項所述的鑄造用澆道保護管，其中所述無機黏結劑包括矽酸膠液。
一種鑄造用澆道保護管的製造方法，用於製造如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的鑄造用澆道保護管，包括：將有機纖維、無機纖維、熱固性樹脂、热塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑依序加入水中攪拌均勻以製備漿料，並加水稀釋所述漿料，以漿料組成物的總重量計，所述有機纖維的使用量為26 wt%至40 wt%，其中所述無機纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維；通過成型模具對所述漿料機械成型，以形成鑄造用澆道保護管的濕紙坯體；以及對所述濕紙坯體進行烘乾與熱壓整形製程，以製成鑄造用澆道保護管。
如申請專利範圍第8項所述的鑄造用澆道保護管的製造方法，其中加水稀釋所述漿料，稀釋至水料比為25 %至40 %。
如申請專利範圍第8項所述的鑄造用澆道保護管的製造方法，其中所述熱壓整形製程的壓力為10 Kg/cm³ 至20 Kg/cm³ 。