本发明涉及纸质浇道管的制作方法,包括将以水为载体的纸纤维通过堆积、挤压和干燥的成型过程制得具有一定形状的高密度高强度纸管的方法及将耐高温材料与该纸管复合的方法。
背景技术:
在铸造行业中,由日本花王公司发明的成型技术所生产的纸质浇道管(授权公告号:cn100363127c),正在推广使用,但其成型技术没有脱离开传统纸浆模塑中空制品成型技术,即两个半模合成一个模腔,由开口部先后向模腔内注浆使纸纤维堆积成型、注入压缩空气使成型纸纤维脱水,再由开口部插入弹性体型芯并使之膨胀以挤压成型纸纤维使与模具贴实,进而在热整形工位也需在开口部插入弹性体型芯并使之膨胀以获得良好形状,上述工艺的缺点是过于繁琐导致成本过高,从而严重阻碍纸质浇道管的推广使用。
技术实现要素:
鉴于现有技术所生产的纸质浇道管成本过高的现状,本发明提出一种纸质浇道管的制作方法,包括将以水为载体的纸纤维通过堆积、挤压和干燥过程制成具有高密度和高强度的纸管的方法及将耐高温材料与该纸管复合的方法,该方法能够使纸质浇道管的制作工艺简化从而使产品成本显著降低,并能够使纸质浇道管的强度和外观更优化,十分有利于纸质浇道管的推广。
本发明的技术解决方案是这样实现的:
1、纸管的基材使用以水为载体的纸纤维,模具组成包括两个成型表面合起来与所制纸管的外表面相同的半模,每个半模的气室可以按设定分别通大气、真空或压缩空气,气室与成型表面有小孔或缝隙相通,成型表面还覆有可以使水通过并拦截纸浆中固状物的网或多孔材料层,两个半模初始处于分开状态,一个表面形状与所制纸管内表面相同的芯模置于两个半模之间;
2、两个半模可以在其成型表面浸入纸纤维与水形成的浆料中后靠纤维浆与气室的压力差排水成型,所述芯模与两个半模的初始距离要能够满足两个半模排水层积纤维不受到阻碍的要求;
3、两个半模能够在层积了足够的纤维层后或层积的过程中向芯模相对运动,一直到两个半模的分型面紧密贴合,同时芯模与半模成型表面的间隙达到设定间隙;芯模和半模的 共同作用使已层积的纤维充分脱水;两个半模紧密贴合后,成型表面的纤维层在0.01至40mpa压力作用下于分型面处紧密结合成一体,经济的压力为0.5至10mpa;
4、两个半模的层积成型可以依赖设定其气室为负压,从而形成真空成型方式;
5、另外的方式是:一个半模作为上模安装在上模安装板上,另一个为下模安装在下模安装板上,模具组成中还包括一个动密封地套在下模(或上模)安装板上,其上端(下端)与上模(或下模)安装板形成静密封的柱面筒,上模安装板、下模安装板与该柱面筒三者组成一个密封空间,在外力作用下上下模安装板可相向运动,此时套在下模(或上模)安装板上的柱面筒也跟着相对于下模(或上模)安装板滑动,使得三者组成的密封空间容积不断缩小,从而对密封在其间的纤维浆产生压力,使纤维浆中的水不断从半模成型表面被挤出而纤维层状地堆积在半模成型表面,这种方式称之为密封挤压成型;在芯模和半模共同作用使已层积的纤维充分脱水之前,该方式下的纤维浆压力范围为0.01至40mpa,最经济为0.01至8mpa。
6、为增加两个半模表面的纸纤维层在分型面处的结合强度,可将每个半模的成型表面扩展形成两侧的与分型面平行的翻边,其翻边的宽度与纸管的径向尺寸相适宜;翻边的宽度与纸管的径向尺寸的比值约在1/10至1/5左右;由此形成的纸管的鳍边对纸管的抗弯强度和局部抗凹陷能力均有显著增强作用,纸管的插入端的鳍边可用合适的工具去除。
7、芯模设置在两个半模之间的方法为:芯模至少有一端的一定长度在半模成型表面的覆盖范围之外,芯模赖此一定长度的端头与芯模支架可拆卸地固联在一起,芯模支架与两个半模安装板中的至少一个之间有一根或一根以上的定位杆定位,芯模支架可以套在定位杆上上下滑动,以实现芯模相对于两个半模的接近或远离的运动。
8、在同一个上下模安装板与柱面筒组成的模具内或真空成型方式的同一个成型机构中可安放两套以上更多的半模及芯模组合,它们可以是完全一样的也可以是形状不一样的,但最好是所成型的纸管的壁厚具有相同或近似的厚度要求。
9、芯模由热膨胀系数较大的塑料材料制成,芯模可以是实心的也可以是有轴向长孔的,l形管和三通管的芯模可由两件塑料棒相交联接组成,四通管则由位于同一平面的三件塑料棒相交联接组成;所述的相交联接为可插拔式;
10、芯模与包覆其外的纸管湿坯一同被取出,在常温下于通风处放置至含水率下降至25-50%时送入烘干机内烘干或置于热模中干燥,也可以直接进入烘干机烘干或置于热模中干燥;当含水率降至10%以下(最好是6%以下)取出冷却至能够顺利抽取芯模所需温度时,将芯模抽出回用;
11、所制得的纸质浇道管的密度为0.6-1.3克/立方厘米,以大于1.0克/立方厘米为好;
12、将耐高温材料与纸管复合的方法包括:①按照日本花王的方法在纸浆中加入碳纤维和粘合剂,其中粘合剂也可以采用浸渍的方法加入纸管中;②在纸浆中加入粉状耐火材料和粘合剂,其中粘合剂也可以采用浸渍的方法加入纸管中,同时,为提高抗高温金属液体冲刷的能力还可在纸浆中加入碳纤维以外的其他无机纤维,如陶瓷纤维、石棉等。
与现有技术相比较,本发明的优势是显而易见的:
本发明成功地解决了纸质浇道管工艺过于复杂,导致成本过高推广不力的问题,并且由于可在纸管中加入大量的粉状耐火材料,纸质浇道管的应用范围可扩大到铸钢生产领域,同时,本发明能够使纸质浇道管在保留了原有质轻、易操作的优势前提下更坚固,破损率将显著降低。
附图说明:
本发明附图2页,即:
图1至图3为制作纸管的密封挤压成型方式的模具结构示意:分别为:注浆时状态、密封挤压开始时状态和密封挤压终了时状态;
图4为l形纸管(纸质浇道管)示意;
图5为一次成型多个纸管的模具示意。
图中:11为上半模;12为上半模安装板;21为下半模;22为下半模安装板;31为芯模;32为芯模支架;33为芯模支架定位杆;41为柱面筒;51为l形纸管。
具体实施方式
实施例1l形纸质浇道管的制作方法一:
步骤一:注浆将以废旧报纸、硅酸铝矿粉和陶瓷纤维为原料制取的浓度为1%的浆料定量地注入按密封挤压成型方式做成的模具容腔中,如图1所示,密封挤压成型模具组成包括成型表面带有翻边的上半模11和下半模21、能够升降的上半模安装板12、固定在成型件工作台上的下半模安装板22、尼龙6制成的芯模31、芯模支架32、芯模支架定位杆33及动密封地套在下模安装板22上的圆形柱面筒41,此时上半模安装板12与柱面筒41上端面分离、柱面筒41与下模安装板22形成的容腔处于最大容积状态;
步骤二:成型如图2所示,先令上半模安装板12下行接触柱面筒41上端面并建立密封,同时使芯模31处于距离上半模11和下半模21接近相等的位置;然后继续使上半模安装板12下行使得由上模安装板12、下模安装板22和柱面筒41三者组成的密封空间容积不断缩小,从而对密封在其间的混合浆料产生压力,使混合浆料中的水不断从半模成型表面被挤出而纤维层状地堆积在半模成型表面,直到上半模11和下半模21的分型面紧密贴合,同时 芯模31与半模成型表面的距离不断缩小直至达到设定间隙,芯模31和两个半模11和21的共同作用使已层积的纤维充分脱水,两个半模11和21紧密贴合后,成型表面的纤维层在最大10mpa压力作用下充分脱水并于分型面处紧密结合成一体,如图3所示;
步骤三:干燥上模安装板12上行打开模具容腔,取出已成型的含水率约为48%左右的l形纸管51(如图4所示)湿坯及被其包覆的芯模31并送到烘干机内以120度的温度烘干至含水率6%以内取出,干燥后的l形纸管的密度为0.8至1.0克/立方厘米;
步骤四:抽取芯模将经干燥后的l形纸管51及芯模31置于风冷下降温至室温,由于尼龙6的热膨胀系数大于密度为0.8以上的纸管的热膨胀系数,所以此时l形纸管51内壁与芯模31外表面之间产生间隙,可以分别从l形纸管51的两个管口处轻松地取出两个尼龙棒正交插接组成的芯模31;
步骤五:浸渍粘合剂将获得的l形纸管局部或整体依次在30%固含量的硅溶胶和可溶性酚醛树脂中浸渍,然后再在120摄氏度下烘干。
实施例2l形纸质浇道管的制作方法二:
步骤一:注浆将以木浆、硅酸铝矿粉、陶瓷纤维和硅溶胶为原料制取的浓度为1.5%的浆料定量地注入按密封挤压成型方式做成的模具容腔中,除成型表面的形状和尺寸外(其中上半模11和下半模21的成型表面的翻边宽度与管径的比值小于实施例1),模具组成与实施例1相同。
步骤二:成型除两个半模11和21紧密贴合后,成型表面的纤维层所受最大压力比10mpa更大达到20mpa外,其余与实施例1同;
步骤三:干燥上模安装板12上行打开模具容腔,取出已成型的含水率约为46%左右的l形纸管51的湿坯及被其包覆的芯模31并送到热压模具内以120度的温度烘干至含水率6%以内取出,干燥后的纸管的密度为1.0至1.2克/立方厘米;
步骤四:抽取芯模与实施例1类似,略。
步骤五:浸渍可溶性酚醛树脂再烘干。
实施例3l形纸质浇道管的制作方法五:
将以废旧报纸、碳纤维及粘合剂按花王技术所公开的重量比例混合制取浆料定量地注入按密封挤压成型方式做成的模具容腔中,以下步骤与实施例1同,但可以不包括实施例1的步骤五。
实施例4:可以一次成型多个纸管的模具
如图5所示,在一个由柱面筒和上、下模安装板组成的模腔内安装有多套上半模11、下半模21和芯模31组合,一次可以成型多个纸管。