铸造石蜡的制作方法
【技术领域】
[0001] 在用于失蜡铸造的混合石蜡中对尺寸变化(收缩)的控制，运在烙模铸造领域是公 知的，传统上一直通过加入惰性的低灰分有机填料来实现，W减小制剂的遭受收缩的体积。 该制剂的其余部分包括少量石蜡组分、相容树脂、添加剂和染料。
[0002] 现已发现了可W通过较低水平的填料来实现类似的结果，或者在一些应用中不使 用填料，而是由结晶石蜡组分的几个单独的"馈分"小屯、混合，当"馈分"固化时，通过影响的 程度、晶体的尺寸和结晶类型来实现尺寸变化的控制。
【背景技术】
[000：3] US3，554，949 (Burke)公开了可烙性固体石蜡，结合有刚性的、不可烙化的、不溶性 交联的、胶体大小的乙締基填料颗粒，所述颗粒能提供改善的物理性能，如增加的硬度和强 度。
[0004] US5,518,537(MuscMo)公开了包含热塑性纤维素乙酸醋树脂粉末的用于烙模石 蜡的填料。
[0005] US6,326,429(Sturgis等人)公开了石蜡组合物，其包括聚合有机碳酸醋填料。运 些填料能减少收缩，并减少在铸造过程中发生的成形和烙化过程的挥发性有机化合物的排 放。
[0006] 所谓的"失蜡"工艺被用于铸件制造已有数千年。基本上，该工艺包括:形成石蜡或 各种适宜的石蜡和树脂的混合物的蜡模和制造其金属拷贝。通常，蜡模是通过将热的液体 或糊状石蜡注射入可重复使用的模具产生。该注射过程经由任一个罐加载液压驱动注射活 塞和喷嘴或通过固体石蜡锭剂的料斗、一个螺纹加载活塞和喷嘴组合进行。
[0007] 操作员或工艺负责人对于注射装置有一定程度的控制，运使得W下因素，包括:存 储石蜡的溫度、待注射石蜡的溫度、喷嘴溫度、石蜡的压力和流速可被优化，W获得所用石 蜡的最佳性能。
[000引注射后，允许蜡模有足够的时间冷却到从模具中取出之前可被处理的状态。
[0009] 然后将此成品蜡模用合适的介质，例如陶瓷或耐火浆料涂覆（invested),然后将 其固化并变成包被蜡模的模具。然后将蜡模材料或更常用的石蜡通过烙化和/或通过燃烧 从模具中除去，并将烙融金属倒入现在的空模具中，W产生成品部件。
[0010] 在失蜡铸造工艺中通常使用的石化衍生的石蜡，被注意到发生收缩已有好多年 了，该收缩是从液体石蜡到固体结晶材料的摩尔体积变化中所固有的。
[0011] 石蜡，特别地，具有初始结晶收缩和由晶体结构的转变引起的后续的收缩。
[0012] 极性材料如尿素已被用于制造无固有收缩的铸模，但存在许多缺点。
[0013] 因此，失蜡铸造业中使用有机填料作为混合石蜡制剂内收缩中性成分，W减小当 它们从液体到固体进行相改变时与结晶石蜡组分收缩相关的尺寸变化的影响。
[0014] 在用的所有类型的填料在性能、表现和成本方面均有其自身的优点和缺点。在过 去的几年中，随着石油价格和用于制造填料的原材料的不稳定性，填料的成本已日渐成为 一个负担。此外，如果填料包含在石蜡组合物内，石蜡组合物作为固体必须能被安全地处 理，并且必须能够方便地通过烙化或燃烧流出模具。最优选的石蜡组合物具有低的灰分含 量；即，小于约0.1%，优选在燃烧时按重量计约0.02%或更低。还需要运样的石蜡组合物具 有足够的强度和在室溫下足够硬，W使得蜡模能够自支撑，并可W无损处理。
【发明内容】
[0015] 本发明包括通过仔细选择混合物中使用的石蜡馈分的数量和性质，减少石化石蜡 混合物的固有收缩和使用传统填料的必要性的方法。
[0016] 根据本发明，提供一种用于失蜡铸造的混合石蜡。
[0017] 根据本发明，提供一种用于失蜡铸造的混合石蜡，包括Ξ种或更多种石蜡或石化 衍生类的石蜡馈分的混合物。
[0018] 优选地，Ξ种或更多种石蜡馈分中的每种具有不同的烙点，并且其中每种石蜡馈 分的烙点与另一种石蜡馈分的烙点有3-6Γ的差异。
[0019] 优选地，所述Ξ种或更多种石蜡馈分被配制为，其中一种石蜡馈分相对于另一种 石蜡馈分的比例为1:1至11:1。
[0020] 在一个实施方案中，所述混合石蜡包括四种石蜡或石化类衍生的石蜡馈分的混合 物。在本实施方案中，第一石蜡馈分优选包括烙点在48-5(TC范围内，第二石蜡馈分优选包 括烙点在54-57Γ范围内，第Ξ石蜡馈分优选包括烙点在60-62Γ范围内和第四石蜡馈分优 选包括烙点在65-68°C范围内。
[0021] 优选地，所述混合石蜡包括一种或多种有机树脂。所述一种或多种有机树脂可选 自包括下述成分的组:松香、松香衍生物、松香醋。
[0022] 优选地，所述混合石蜡包括一种或多种聚合物。更优选地，所述一种或多种聚合物 包含控类聚合物。
[0023] 所述共混石蜡可W进一步包含一种或多种惰性有机填料。所述一种或多种有机填 料可W选自包括下述成分的组:高烙点有机酸、多元醇、不饱和单体的交联聚合物、纤维素 衍生物、聚醋树脂、交联的或直链聚碳酸醋树脂和双-酪衍生物。
[0024] 优选地，Ξ种或更多种石蜡馈分的混合物占混合石蜡总重量的15~40%。
[0025] 所述混合石蜡按混合石蜡总重量计还可W包含1-16%的微蜡、0-5%的天然和/或 合成蜡、20-50 %的树脂材料、0-5 %聚合物和0-30 %的填料。优选地，所述填料按混合石蜡 总重量计含20%或更少。
[0026] 与现有技术相比，本发明的优点在于：该方法使得达到给定收缩所需填料的量大 幅减少，从而减小了在混合石蜡中使用填料的不足。
【具体实施方式】
[0027] 石蜡和其它石化衍生的石蜡作为"馈分"或"级分"提供，表现为软化点和含有一系 列不同烷基链长、结构和分子量的单个化合物。
[0028] 制剂领域的技术人员经常选择特定烙点的石蜡W达到所需的烙点和硬度特性，此 夕h已经公知的是当石蜡与可变特性的树脂混合时，通过混合两种馈分来实现中间的烙点 或实现烙点控制。
[0029] 本申请人已发现，通过使用更广泛的石蜡或类似的石化衍生石蜡"馈分"而不是一 种特定的"馈分"配制混合石蜡，制剂中任何特定单个化合物或馈分的必要性(prevalence) 得W减小。
[0030] 本申请人发现具有一个烙点范围的石蜡混合物可通过具有Ξ种或更多种"馈分" 的混合制剂来获得(见表1)。
[0031] 表1
[0032]
[0033] 混合物A是一种单一石蜡级分的参考样本。混合物B-H由各种混合比例组成。馈分1 的烙点约为52-54Γ，馈分5的烙点为66-69°C。
[0034] 需要注意的是，从单一中间石蜡馈分（3)的烙点59.50°C到与由比例为50:50的馈 分1和馈分5组成的的传统混合物相当的烙点可通过使用巧巾和5种组分混合实现。
[0035] 还需要注意的是，本文的混合物围绕参考"馈分3"均是对称的，上述结果表明，所 述混合物不一定与混合物定律(本领域技术人员在配制混合石蜡时最常用的经验法则)完 全相符。
[0036] 当烙化的石蜡混合物从液态冷却时，晶体形成的点，W及晶体的尺寸和形态受到 由该制剂内的各种石蜡化合物的浓度影响。
[0037] 运从反映在石蜡共混物的从冷却差示扫描量热法(DSC)迹线中提取的凝固洽可W 看出（见表2)"DSC是用于确定石蜡混合物的热行为的优选技术。
[0038] 大多数铸造石蜡中的尺寸变化归因于液体组分到结晶形式的转变，一个从结晶洽 (ΔΗ)直接可测量的过程。
[0039] 表 2 Γ00401
[0041] ~由于结晶成一种特定形式的给定分子类型的结晶洽相当固定W及任何残留的非胃 晶成分还显示出凝固洽的低变性，W上所记录的变化几乎完全是由于源自各种石蜡馈分混 合的总结晶的减少。
[0042] 那么根据有机化合物的预期行为，不同结构的单个分子的广泛分布（wide spread)降低了该晶体的形成溫度，并改变了数量、类型和形成的任何特定晶体的最终尺 寸，运可从凝固洽中反映出来。
[0043] 根据本发明，提供了一种用于失蜡铸造的混合石蜡，其中对于所述石蜡从烙融状 态或糊状冷却引起的收缩可通过广泛的石蜡"馈分"的混合来控制。
[0044] 冷却W运种方式配制的液体石蜡，或类似配制的糊状石蜡导致了比由单一或有限 选择的石蜡"馈分"配制的石蜡更小的尺寸变化。
[0045] 本文描述的多馈分方法的一个令人惊讶的效果是，当由制剂引起的结晶溫度降低 时，石蜡的流动性溫度及可用的糊的形成溫度也一并降低。
[0046] 图1和2分别示出了常规铸造石蜡和多馈分石蜡在不同的冷却速率下的流变曲线。
[0047] 需要注意的是，加热和冷却行为间的滞后度意味着结晶度的降低不会对形成的蜡 模的热稳定性有任何影响。（参见W上表1的烙点数据）
[0048] 对于有经验的注塑机操作者，运一意想不到的优点有助于进一步降低蜡模收缩， 因为操作者可W针对给定的蜡流在更低的注射溫度下运行注塑机。
[0049] 减少所使用的固体填料的量的能力也有助于石蜡的流动性，因此在较低溫度下注 入而减少收缩也是一大优点。
[0050] 多馈分方法的第二个令人惊讶的效果是，通过在较低溫度下注射运些低凝固洽制 剂，铸造石蜡的比较大的零件有少得多的热量在凝固之前失去，由此得到更快的循环时间。 现场试验通过各种生产件已经证明了运一点(表3):
[0化1 ] 表3 「0化 21
[0053]表3中的试件被挑选为复用于常规石蜡注射或从模具中除去，具体如下：
[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厘米的实屯、卡尺(石蜡冷却）
[0化6] 零件3-类似于零件2
[0057] 零件4-A22 X 15 X 5实屯、12.5毫米厚U段，整个"If顶部约束。
[0058] 在配制运种类型的混合石蜡时，人们可能会从含有3-7种不同石蜡馈分(优选至少 4种)的混合物开始，每种被选定为具有3-6°C的烙点间隔，优选4-60°C的烙点间隔，