TWI630041B

TWI630041B - 鑄造用澆道保護管及其製造方法

Info

Publication number: TWI630041B
Application number: TW106115249A
Authority: TW
Inventors: 陳璟豐
Original assignee: 皇廣鑄造發展股份有限公司
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-07-21
Also published as: TW201900296A

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。

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同時利用熱固性樹脂及熱塑性樹脂製成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，習知的鑄造用澆道保護管在耐火度、強度、防水性及高溫穩定性等方面均存在有待改良精進的空間。

基於上述，發展出一種能夠兼具良好的耐火度、強度、防水性及高溫穩定性的鑄造用澆道保護管，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兼具良好的耐火度、強度、防水性及高溫穩定性。

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。

在本發明的一實施例中，以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量為10 wt%至25 wt%，無機纖維的使用量為1 wt%至15 wt%，熱固性樹脂的使用量為5 wt%至20 wt%，熱塑性樹脂的使用量為1 wt%至15 wt%，無機粒子的使用量為10 wt%至70 wt%，無機黏結劑的使用量為1 wt%至10 wt%。

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，無機纖維包括陶瓷纖維。

在本發明的一實施例中，陶瓷纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維。

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，熱塑性樹脂包括壓克力樹脂。

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。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，並加水稀釋漿料。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。之後，對濕紙坯體在50℃至100℃的低溫下進行烘乾，並於120℃至200℃的溫度下進行熱壓整形，以製成鑄造用澆道保護管。

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，同時含有具有防潮功能且可提升耐火溫度的熱固性樹脂以及能夠增加紙張強度的熱塑性樹脂，因此，本發明的鑄造用澆道保護管可兼具良好的耐火度、強度、防水性及高溫穩定性，並符合現今產業所提倡的環保需求。

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，並作詳細說明如下。

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。以漿料組成物的總重量計，有機纖維的使用量例如是10 wt%至25 wt%。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。＜ 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1 wt%至15 wt%，增加陶瓷纖維使用量可以增加鑄造用澆道保護管結構強度及耐火度。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5 wt%至20 wt%。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壓克力樹脂，以漿料組成物的總重量計，熱塑性樹脂的使用量例如是1 wt%至15 wt%。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。但本發明不以此為限，亦可以是其他材料，例如乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)共聚物、聚乙烯醇（PVA）、乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或乳膠等。＜ 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70 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，當添加量例如是10%至30%時，可以避免澆鑄過程中紙管膨脹係數和砂模不一致產生裂痕。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1 wt%至10 wt%。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1500-1600℃、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。以重量而言，水的添加量是漿料組成物的添加量的3至5倍。更詳細而言，加入有機纖維後攪拌5分鐘至10分鐘，加入無機纖維後攪拌3分鐘至5分鐘，加入熱固性樹脂、熱塑性樹脂、無機粒子及無機黏結劑，攪拌3分鐘至5分鐘。若攪拌時間過久，超出上述時間段，則無機纖維容易起毛球。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0.5 %至3 %(水:料=97:3)。

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，模具結構由網模、上模與下模組成的背腔、氣室和模具支座組成。其中網模是模具的主體，網模由直徑0.15 mm~0.25 mm、30~40目不銹鋼網，通過焊接方式貼附在模具型腔工作表面。模具工作面與背腔之間由均勻的小孔聯通。模具通過模具支座安裝在成型機的範本上，範本的另一面安裝有氣室，氣室與背腔相通，氣室壁上設有兩個通壓縮空氣或抽真空的通道。然而，本發明並不以此為限，亦可使用其他習知成型模具結構以對漿料機械成型。

更詳細而言，將成型上模和下模在合模的狀態同時沉入漿液裡通過真空泵吸漿5秒至10秒，真空壓0.04至0.09MPa，以管厚4mm來決定吸漿時間。上模和下模在合模的狀態上浮開始脫水5秒至10秒。下模通入正壓(吹氣)，同時上模通入負壓(吸氣)將產品轉移至上模，下模下降即分模；接料板移進，上模通入正壓將產品吹至接料板上，接料板移出，下模上升至合模，如此迴圈以得到所需的產品。

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，在成型後盡速使用烘箱以低溫烘乾50℃至100℃乾燥10分鐘至1小時。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(4 Kg/cm ³至8 Kg/cm ³)，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。進行加壓乾燥(15秒鐘至60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並冷卻，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，同時含有具有防潮功能且可提升耐火溫度的熱固性樹脂以及能夠增加紙張強度的熱塑性樹脂。並且，更可將廢紙進行回收二次利用以製成鑄造用澆道保護管。因此，本發明的鑄造用澆道保護管可兼具良好的耐火度、強度、防水性及高溫穩定性，並符合現今產業所提倡的環保及綠能需求，更兼顧對人體的無毒性及環境友善性。

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，其中所述無機纖維包括陶瓷纖維，所述陶瓷纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維，以所述漿料組成物的總重量計，所述無機纖維的使用量為1wt%至15wt%。
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，所述有機纖維的使用量為10wt%至25wt%，所述熱固性樹脂的使用量為5wt%至20wt%，所述熱塑性樹脂的使用量為1wt%至15wt%，所述無機粒子的使用量為10wt%至70wt%，所述無機黏結劑的使用量為1wt%至10wt%。
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壓克力樹脂。
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，包括：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，並加水稀釋所述漿料，其中所述無機纖維包括陶瓷纖維，所述陶瓷纖維包括CaO-MgO系的陶瓷纖維，以漿料組成物的總重量計，所述無機纖維的使用量為1wt%至15wt%；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在50℃至100℃的溫度下進行烘乾，並於120℃至200℃的溫度下進行熱壓整形，以製成鑄造用澆道保護管。