[發明專利]一種基于泡沫白模的成型發泡階段富氧消失模的制備方法

在審

• 申請號: 201710374885.5
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107310087A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 陳志浩;姚敏;朱協彬;尹博;白明雪
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B29C44/34
• 分類號: B29C44/34;B22C9/04;B22C7/02
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 任立

技術領域

本發明屬于消失模鑄造技術領域，尤其涉及一種基于泡沫白模的成型發泡階段富氧消失模的制備方法。

背景技術

消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的先進工藝，它符合鑄造技術發展的總趨勢，有著廣泛的發展前景，其優越性毋庸置疑。消失模工藝技術中，模樣材料的開發與模樣制備工藝尤為重要：首先是有了模樣材料才會有消失模（實型）鑄造技術，而消失模鑄造技術的發展，要求有性能更優越的模樣材料，及其制備工藝。

目前，消失模鑄造采用的泡沫模樣所用原材料為可發性樹脂珠粒，主要有三類產品：可發性聚苯乙烯（EPS）、可發性聚甲基丙烯酸甲酯（EPMMA）、苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚樹脂（STMMA）。可發性樹脂珠粒經“預發泡→干燥、熟化→成型發泡→發泡塑料模樣”步驟完成泡沫模樣的制備流程。珠粒經內部發泡劑及外部空氣、水汽進入并擴張膨脹，其體積增大數十倍，形成內含無數空泡的泡沫結構。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：1）現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，如EPS（可發性聚苯乙烯樹脂珠粒）、EPMMA（可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒）、STMMA（可發性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒）等，均不同程度存在高溫熱解固態產物殘碳造成的炭黑、夾渣等表面缺陷。2）現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，在澆注溫度高溫下，熱解過程需吸收大量熱量，造成前端金屬液快速降溫，導致鑄件充型前端流動性下降，易產生冷隔缺陷，而且隨著金屬液前端溫度的下降易導致泡沫模樣熱解氣化不充分，液態和固態殘余物增多，與過冷金屬液一起形成消失模鑄造特有的豆腐渣冷隔現象。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的存在問題提供一種基于泡沫白模的成型發泡階段富氧消失模的制備方法，本發明在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內富氧氣體一方面可促進白模內碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產生的殘余固態產物；另一方面可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；并且更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度，從而有效解決了上述技術問題。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種基于泡沫白模的成型發泡階段富氧消失模的制備方法，包括預發泡、干燥熟化及成型發泡工序，在富氧氣氛下，于成型發泡階段，采用壓機氣室或蒸缸成形方式將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，使得所述泡沫空腔的氣體中氧體積含量不低于21%。

優選的，所述泡沫白模珠粒為EPS、EPMMA、STMMA或其它可發性樹脂珠粒中任一種。

優選的，當采用壓機氣室成形方式，所述泡沫白模珠粒為EPS時，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的EPS珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2~0.4MPa，溫度為110~120℃，發泡時間為30s~2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。

優選的，當采用壓機氣室成形方式，所述泡沫白模珠粒為EPMMA時，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的EPMMA珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2~0.4MPa，溫度為115~130℃，發泡時間為30s~2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。

優選的，當采用蒸缸成形方式，所述泡沫白模珠粒為STMMA時時，首先用手工加料方法將經過預發泡和干燥熟化后的STMMA珠粒填入模具內，振動填實后合模，然后通入富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽中氧體積含量不低于21%，壓力為0.2~0.3MPa，溫度為110~120℃，發泡時間為5~20min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。

本發明的有益效果在于：

（1）在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內富氧氣體可起到如下有益作用：

A、富氧氣氛可促進白模內碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產生的殘余固態產物；

B、富氧氣氛可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；

C、富氧氣氛下，更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度。