水性凝胶填充的热塑性熔模形成组合物及有关方法

专利名称：水性凝胶填充的热塑性熔模形成组合物及有关方法
背景技术：
本发明涉及改进的熔模形成组合物，更具体地说，本发明涉及用于熔模铸造的、含填料的熔模形成热塑性组合物，并涉及制备和使用这种改进的熔模形成组合物的方法。
大家对各种熔模铸造方法(也称为失蜡法)的了解已有数百年的历史。在这整个时期内，已经筛选出用于熔模铸造方法中的具有构成一次性熔模所需若干特征的组合物，这些特征包括诸如尺寸再现性及在模制的一次性熔模中能形成高精度和高表面光洁度。因为这些性能对于以失蜡法制造的许多产品来说是很重要的，因此对其进行了反复的研究并还在研究以改进熔模形成组合物的这些性能。
熔模铸造的质量和性能不可避免地随一次性熔模的质量而定，而该熔模质量又决定于模制一次性熔模的熔模形成组合物的特性。
一次性热塑性熔模常常是通过加热并熔融一种用来制作熔模的热塑性组合物，将该熔融的组合物导入模具中，然后经冷却至组合物固化成形为一次性熔模的步骤而制成的。本文所用的名词热塑性组合物的“熔融”是指将热塑性组合物熔融至组合物成为流体，尽管组合物中仍可能存在如分散其中的未熔化的固态粒状填料。
此后，从模具中取出该一次性热塑性熔模，根据需要，与其它熔模装配在一起，然后，按照多种已知方法之一将一种成模用材料，通常为陶瓷材料，以水性浆料的形态涂敷在熔模上，从而形成包裹一次性熔模的型壳或铸模。然而，由于陶瓷浆料与熔模材料间往往缺乏粘附性，因而常常难以将陶瓷材料包覆在熔模上。据信，这一问题是因熔模材料固有的疏水性所引起的。因此，人们期望一种具有较高亲水性的或对陶瓷材料有较高粘合力的熔模材料。
接着，当陶瓷材料硬化后，通过以中速升温的热压作用熔融热处理的方法除去大部分一次性熔模，而几乎所有剩余的熔模材料则在相当高温度下经蒸发或燃烧，或经蒸发与燃烧而被除去，因此，除来自熔模材料的灰分残余外，型壳或型模的内表面是光洁的。其后，该型壳或型模可供一次性用于形成熔模铸造部件。一本叙述用于失蜡法的已知工艺过程的教科书的书名为“熔模铸造法(Investment Casting)”,H.T.Bidwell,Machinery Publishing Co.,Ltd.,England,1969。
通过该方法，一次性熔模和陶瓷型壳的表面特征被“转移”到成品铸件上。因此，上述熔模形成组合物及由此形成的任何残留物的性能会影响铸件的表面特征和金相特性。同样，形成一次性熔模的组合物的膨胀性和收缩性的变化也会引起型壳或铸型尺寸的改变，因此制成的铸件尺寸也会发生变化。
因此，一种含热塑性熔模材料的理想组合物不仅应该尺寸不随温度变化而变化，而且应该燃烧后几乎不留或完全不留灰分残余物，从而能制得精密铸件。此外，还希望当包含热塑性熔模材料的组合物被加热时，该材料在熔融前不会分解，而当材料完全熔融时能自由流动。熔融至自由流动状态的热塑性组合物大体上能以熔融态从模具中排空，因而使后续燃烧操作过程的负荷减至最低，并能使燃烧过程产生的有害烟雾降至最少。
过去，已经采用或提出了许多热塑性熔模组合物。如称为“失蜡法中所用的诸如包括蜂蜡等的天然蜡就是最早使用的热塑性熔模材料。为了改善一次性熔模的性能，已探索了其它熔模材料，证明其它天然热塑性材料如达玛树脂、松香、西班牙草蜡等，地蜡如从烟煤中提取的蜡等以及石蜡都可采用。
根据这项研究，已开发出改性蜡如微晶蜡用于失蜡法的方法。最近，由于许多研究者为改进和开发新的热塑性材料所作的不懈努力，合成热塑性材料已用作熔模材料或用作热塑性熔模形成组合物的改性剂。这些努力也已经促使某些熔模铸造者采用不同于热塑性材料的材料，如金属盐与汞混合物材料。此外，已找到了能较常规组合物更快、更完全地从模具中流出的熔模组合物。
为提高热塑性熔模形成组合物的尺寸精度和稳定性的其它工作涉及添加固态填料。“填料”是不与分散填料的热塑性材料发生化学反应的惰性添加剂。填料仍然呈一独立的相并在整个熔模铸造过程中保持其同一性。通常，填料是分散在整个热塑性材料连续相中的固态微粒。在热塑性熔模形成组合物中只占少量的填料中，可注意到有热塑性或热固性聚苯乙烯粉末，尤其是与二乙烯基苯交联的聚苯乙烯和尿素粉末。美国专利5270360公开了以细分的聚(甲基丙烯酸甲酯)作为填料的应用。有时也以有机酸如富马酸、乙二酸及间苯二甲酸作为填料，其通常用量为高达热塑性熔模形成组合物的50％(重量)，颗粒尺寸一般为约175-约250目。因此，对于一般的填料来说，至少约90％，优选为100％(重量)的颗粒可通过100目筛孔，且至少约50％，优选约50％(重量)的颗粒可通过200目筛孔。
然而，常规填料有几个缺点。例如，这类填料通常含有在熔模铸造法的高温下会产生灰分残留物的有机组分。因此，作为一个举例性的说明，聚苯乙烯含有可分解成除氢气外还有碳的碳质苯环。由此型模中引入灰分残留物即杂质会影响模制的一次性熔模中精密尺寸的再现性及制造高精度，高表面光洁度的可能性。还已发现标准填料也会在模具中留下不希望的高量灰分残留物。
各种标准填料还存在若干其它问题例如，尿素在蜡熔融时往往会分解；如果过热，热塑性苯乙烯会熔融；有机酸有较大的比重，因而在搅拌不充分时往往会迅速沉降。此外，许多种填料有较高热导率，这是所希望的，因为这样可更快速、更均匀和更完全地熔融和冷却。然而，如果熔模组合物具有高的热膨胀率，那么，在经热压处理时，由于组合物过早膨胀，高热导率会导致型壳开裂，除非在产生明显的热膨胀前，熔模组合物已足以成为流体，以致能流出模具。
因此，熔模形成组合物中仍需要改进的填料，这类填料具有高的热导率，但有助于该组合物在引起型壳开裂的热膨胀发生前能迅速地流出型模，有助于该组合物更完全地流出型壳，在型模中只留下少许灰分残留物以及使熔模产生光滑的表面而只发生少许收缩。当然，人们也总是期望能找到容易购到且价格较低的用于熔模形成材料的填料。
本发明概述简要地说，本发明涉及一种新型的、在熔模铸造法中铸塑热塑性熔模的热塑性组合物。该组合物包含分散在热塑性材料连续相中的约5-约70％(重量)的含水凝胶填料。
本发明也涉及一种新的、在熔模铸造法中铸塑热塑性熔模的热塑性组合物的制备方法。根据该方法，水性凝胶被分散在整个热塑性材料中以形成包含分散在热塑性材料连续相中的水性凝胶颗粒的热塑性熔模形成组合物。
本发明还涉及一种新的熔模铸造方法。根据该方法，由熔模铸造法中铸塑热塑性熔模的热塑性组合物的一次性熔模是在模具中形成的。该热塑性组合物包含分散在热塑性材料连续相中的约5-约70％(重量)的水性凝胶填料，随后在熔模上覆层，形成铸型。
在本发明已取得的几个优点中，值得指出的有可使在熔模铸造法中用于铸塑热塑性熔模的改良热塑性组合物具有较高的热导率；可使在熔模铸造法中用于铸塑热塑性熔模的改良热塑性组合物具有较低的热膨胀率；可使在熔模铸造法中用于铸塑热塑性熔模的改良热塑性组合物对湿陶瓷材料的粘附性较常规的熔模好；可使在熔模铸造法中用于铸塑热塑性熔模的改良热塑性组合物的成本显著降低；以及能提供制备这种改良的热塑性熔模形成组合物的方法。
优选实施方案的说明根据本发明，业已发现，以水性凝胶形态的水可作为一种填料分散在熔模形成热塑性材料中。令人惊奇的是，掺混到该材料中的凝胶量可高达组合物重量的约70％，并可形成水含量高达60％(重量)的固态熔模。已经发现，可以制得这样的水性凝胶，即具有低热膨胀系数和高热传导系数的、低灰分填料的水性凝胶。还发现，已掺混凝胶的熔模很容易流化态，且粘度很低以致在能引起型壳发生开裂的热膨胀前，熔模就会及时地从模具中流出。此外，令人惊异的是，已发现以凝胶为填料成形的熔模与陶瓷浆料有良好的粘附性，据推测，这是由于熔模有高的亲水性，因而能较容易和较完全地被陶瓷浆料包裹。尽管陶瓷浆料与固体熔模间有高的粘附性，但当陶瓷浆料硬化和加热熔模时，该熔模组合物会较完全地流出型模，在模内只留下少许灰分和其它残留物，由此制得了具有光滑表面和少许收缩的熔模。此外，水当然是较任何可能想象到的潜在填料更容易获得且成本更低。不仅如此，而且已发现适用于制造凝胶的凝胶剂是极普通的而且是花费不多的。
通常，本发明的热塑性组合物包含分散有水性凝胶不连续相的热塑性材料连续相。该热塑性材料可以是任何标准的熔模形成热塑性材料。熔模铸造工业中普通技术熟练人员都会容易地辨别各种适用材料，一般而言，这类材料在室温下是固态(虽是无定形)，但加热到约50℃～95℃之间时，会成为能自由流动的液态。
因此，用在本文中的名词“有机热塑性熔模材料”或简称“熔模材料”或“热塑性材料”是指包括热塑性材料的天然或合成的可再熔融的组合物，热塑性材料如蜡，任何不同热塑性聚合物，任何不同热塑性树脂或它们的混合物。如已指出的，这类组合物对于本领域普通技术人员来说是一清二楚的，适用于以常规熔模铸造技术形成常规热塑性熔模的有机热塑性材料也适用于形成本发明的热塑性熔模。
因此，本发明的热塑性材料可包括诸如常规热塑性材料如包括蜂蜡等天然蜡的蜡，包括达玛树脂、松香、西班牙草蜡等的其它天然热塑性材料，地蜡及石油蜡，诸如微晶蜡的改性蜡以及合成热塑性材料。
适用于本发明的优选热塑性材料包括(但不受此限制)蜡、硬脂酸及天然和合成热塑性树脂如松香和聚乙烯。各种品种的蜡，包括通常用在商品热塑性熔模形成组合物中的任何一种蜡，如石蜡、巴西棕榈蜡和微晶蜡都可以掺混在该热塑性熔模材料中。
正如先有技术组合物那样，本发明热塑性材料中除热塑性物质外，通常还可包含各种其它聚合物和树脂。因此，例如但不是作为限制，这类热塑性材料通常包含约25％(重量)的蜡和75％(重量)其它聚合物及树脂。
由于水组成是作为填料掺混在本发明的热塑性材料中的，因此该材料应在低于水的沸点温度下熔融。虽然在水中可添加使沸点升高的物质，但优选的热塑性材料在低于100℃熔融，如在约50℃-约95℃熔融。此外，本文中有关用于热塑性材料或热塑性组合物中的名词“熔融”是指热塑性材料或组合物完全熔化成为流体，而并不要求该组合物中每一成分如颗粒状固态填料都熔融成液体。
如上所述，本发明热塑性熔模形成组合物还包括一种分散在连续相中的水性凝胶填料。该水性凝胶包括水和胶凝剂，优选为基本上呈均相混合物形态。虽然本发明可采用包括(但不受此限制)自来水在内任何种类的水，但去离子水或蒸馏水或它们的混合物是优先采用的水。虽然本发明可采用任何种类的水，但应考虑优先采用在热塑性熔模形成组合物中灰分量产生最少的那些类的水。此外，根据需要还可向水中添加任何添加剂，例如表面活性剂、水起泡剂、杀菌剂、杀真菌剂等都可添加到水中以防止搅拌时起泡，细菌和霉菌生长等。
本发明的胶凝剂是与水混合能形成凝胶的任何试剂。适用的组合物对凝胶技术领域普通技术人员来说是一清二楚的。对本发明用途来说，胶凝剂可以是任何一种能吸收水分而形成至少暂时稳定的凝胶、普通胶体分散体的有机或无机材料。这就是说，该凝胶必须在至少从形成到用于铸造过程结束所经历的条件下的这段时间内不可有明显的凝胶破坏现象。因此，在这种条件下优选的是至少稳定几小时，而更高的稳定性-甚至持久的稳定性-是最希望的。值得注意的是，这种稳定性还要求胶凝剂及制成的凝胶在熔模材料会面临的温度下(如约50-约95℃)是热稳定的，因此，当熔模材料加热到熔融温度时，凝胶不会遭破坏。当然，用于本发明中的胶凝剂应是不会明显增加热塑性熔模形成组合物灰分含量的那类胶凝剂。而且，该凝胶应能承受如下面讨论的，在不经受永久变形下诸如使凝胶粒化并均化分散在热塑性材料中时的静剪切应力。
鉴于这种考虑，据信，有些有机胶凝剂是特别适用于本发明的，尽管在某些情况下，某些无机和金属有机胶凝剂可用于本发明中。认为适用的有机胶凝剂的实例是由树木渗出物、植物种子、海藻或蔬菜衍生的多糖树胶、水溶性纤维素衍生物、淀粉以及它们的混合物，这些都特别适用于本发明。优选的纤维素衍生物包括(但不受此限制)甲基纤维素、羟甲基纤维素及羧甲基纤维素。优选的淀粉是实验式为(C6H10O5)n的天然碳水化合物，可从任何一种适用的植物源包括玉米、马玲薯、小麦、大米及木薯制成。最优选的胶凝剂是玉米淀粉。
也可采用无机胶凝剂或金属有机胶凝剂，但它们的应用只限于其产生的灰分残余是热塑性熔模形成组合物可允许的情况中。本文所给出的胶凝剂仅是代表性举例的，所用的胶凝剂可从符合上述标准的胶凝剂中选择。
水性凝胶可通过标准技术制成，通常的做法只是将胶凝剂与水简单混合并经搅拌而制成。理想的是使胶凝剂大体上均匀地或呈胶态状分散在水性凝胶中。因此，在凝胶形成阶段，可采用任何一种技术上众所周知地搅拌方法不断搅拌水性凝胶混合物。在凝胶形成期间通常需不断地搅拌，而某些胶凝剂还需要加热。已发现，形成胶凝的过程是不可逆的。通常，胶凝剂在凝胶中占约1-约30％(重量)，优选为约4-约20％(重量)，而其余大部分-即使不是全部-是水。
然后，将该水性凝胶基本均匀地分散在热塑性材料中制成熔模材料。通过加热热塑性组合物形成熔体，然后将水性凝胶混入该熔体而达到水性凝胶在热塑性材料中的分散，其步骤如下水性凝胶可在一个容器中制备，而热塑性材料可在另一容器中制备，将熔模材料加热至能自由流动的温度。继续对熔模材料加热以使其保持为自由流动的热塑性材料，并以任何一种技术上众所周知的搅拌方法不断地加以搅拌。然后，用混和机或均化器(如购自Sonic Corp.(Stratford,Connecticut)，品牌为SONOLATOR的均化器)将水性凝胶与自由流动的热塑性材料混合成为以细分的凝胶颗粒分散在熔体中的、呈两相的热塑性熔模形成组合物。已经发现，当凝胶被粉碎成微粒并为热塑性组合物所包围或包覆时，凝胶微粒不会发生聚结或凝聚，并仍能以细分的离散微粒形态很好地分散，通常是均匀地分散在连续相中。由上述步骤形成的材料冷却后，凝胶微粒仍以离散形态分散在连续相中。
根据需要，在组合物中还可掺混一种或多种其它填料，这种填料可以是任何一类用于常规熔模形成组合物中的已知填料。例如，可用于本发明热塑性熔模形成组合物的填料包括热塑性或热固性聚苯乙烯粉料，特别是用二乙烯基苯交联的聚苯乙烯及微粒聚(甲基丙烯酸甲酯)。有机酸如富马酸，乙二酸和间苯二甲酸也可用作填料。当然，其它填料对于热塑性组合物中的水性凝胶应是惰性的，也就是这种填料不会破坏凝胶或与凝胶成分发生反应而产生不需要的产物。
优选的是，用于本发明的任何填料一般经燃烧后不会留下对陶瓷型模表面及在陶瓷型模中形成的成品铸件的金相性能产生不良影响的无机杂质。而且，适用的填料既不会改变热塑性组合物在长期贮存或使用期间的物理性能，也不会在模具中留下显著量的灰分残留物。
其它一种或多种填料可通过标准技术共混入热塑性材料中。填料可只分散在连续热塑性材料相中，或只分散在凝胶中或既分散在热塑性材料相中又分散在凝胶中。例如，其它的一种或多种填料可在凝胶与热塑性材料共混之前，添加到正在搅拌着的自由流动的热塑性材料中，或者，如果凝胶能让其它填料微粒悬浮在其中的话，那么可将其它填料共混入凝胶中，或者，既可将其它填料共混入熔模材料中又可共混入凝胶中，或者将凝胶和其它填料同时共混入热塑性材料中。根据需要也可采用其它技术。对于本领域普通技术熟练人员来说，共混技术是大家都知道的。
本发明热塑性熔模形成组合物在冷却时会凝固成稳定的固态。所用名词“稳定的”是指在所涉温度下，组分不发生熔融或分解并且分布在热塑性材料中的离散微粒仍保持其微粒状、离散状的和“固体”性质(如果是固体填料的话)，而水性凝胶继续分散在热塑性材料中并保持其胶凝结构和组成。因此，水性凝胶及添加的任何其它所需填料基本上是均匀地分散在本发明热塑性熔模组合物中的。
由此制得的热塑性熔模形成组合物包含约5％-约70％(重量)，更优选为约15％-约65％(重量)，最优选为约20％-约60％(重量)的水性凝胶。已经发现，该项技术可使该组合物包含如高达约60％(重量)的水分，因此，优选的组合物可包含约5％(重量)-约60％(重量)，优选为约10％(重量)-约60％(重量)，更优选为约15％(重量)-约60％(重量)，还更优选为约15％(重量)-约50％(重量)，如约15％-约40％(重量)的水。
已知这些热塑性组合物具有较不含水性凝胶的先有技术的热塑性组合物高得多的热导率。据信，这是由于水的热导率远高于组合物中有机成分和用于常规配方中填料的热导率。因此，本发明热塑性组合物较不含水性凝胶的常规热塑性熔模形成组合物能更迅速地被加热和冷却。因此，当本发明熔模组合物以熔融状态导入比熔融组合物温度低的模具中时，该熔融组合物会较低热导率组合物更迅速地被模具冷却并且能较低热导率组合物更快地从模具中取出。而且，这种较高的热导率能使熔模更快地熔融并流出陶瓷型壳。
本发明的热塑性组合物还具有某些特征，该特征能赋予由该组合物所制的熔模若干极需要的特征，如优良的尺寸再现性及高精度和高光洁度的表面。这些理想的优点，据认为部分是由于含水性凝胶的热塑性组合物具有较低的热膨胀率。因为水有如此低的热膨胀率，所以它能降低混有水分的热塑性组合物的总的热膨胀率。例如，含55％(重量)萜烯聚合物，5％(重量)合成地蜡(熔点200℃),20％(重量)石蜡(熔点59℃-60℃),10％(重量)巴西棕榈蜡和10％(重量)微晶蜡(熔点175℃-180℃)的典型热塑性熔模形成材料，在约24℃与69℃之间的平均热膨胀率每摄氏度约0.16％。然而，水在同样温度范围内的平均热膨胀率每摄氏度约0.045％。因此，如果热塑熔模形成组合物掺混了水性凝胶的话，则其热膨胀率在上述两值之间，并低于不含凝胶的热塑性熔模形成组合物的热膨胀率。
此外，该含水组合物较先有技术组合物容易流化，并且当流化时，其粘度较先有技术组合物低。因此，本发明组合物可流态化并在组合物过度膨胀前能经型壳的注入口排出，从而减少了使型壳发生开裂的危险性。此外，已发现本发明组合物能较许多常规的一次性熔模材料更容易地又更完全地从陶瓷型壳中流出。
本发明含凝胶的熔模组合物能赋予由该组合物制的熔模极需的另一个特征是较常规热塑性熔模形成组合物高的亲水性，或高润湿性。常规热塑性熔模形成组合物是比较疏水的，由该组合物制的熔模呈蜡状触感。在这种熔模上的水滴基本上形成高的球状水珠。与此相反，由本发明组合物成形的熔模，其蜡状触感明显降低且滴于其上的水滴形成较平坦的水珠。因此，根据本发明可形成有高润湿性的组合物，而该组合物可使得在以型壳材料或成模材料的水性浆料涂敷熔模的外侧时拥有另外一些优点。反之，由于常规熔模组合物的抗水性，因而陶瓷浆料就难以粘附在熔模组合物上，但是根据本发明配制的熔模组合物对陶瓷浆料有较高的粘附性，这不仅使涂敷浆料更为容易，而且能使形成较好涂层，从而可制得尺寸精确的型壳或模。
虽然，固态组合物已显示对陶瓷浆料有较高的粘附性，但是，一旦浆料硬化形成型壳并且为从型壳中除去而熔融该组合物时，本发明热塑性组合物也不会粘附在陶瓷型壳内表面上，只要有一点任何搅动，就很容易流出，而且，还发现该组合物不会降低铸件表面重现精度或在成品铸件中形成非金属夹杂物。
此外，同用无灰分的水代替常规填料，能使本发明热塑性组合物成形的一次性熔模的灰分残留物比常规的有机热塑性组合物形成的熔模显著减少。虽然所有有机热塑性组合物由于有机杂质引起的灰分含量有限，但仍可通过向热塑性熔模形成组合物中添加本发明的水性凝胶而容易地除去显著量的形成灰分的杂质含量，还已发现，通过采用去离子水或蒸馏水来制备水性凝胶，还可进一步减少灰分含量。
此外，由于采用水与胶凝剂(如玉米淀粉)取代常规填料，所以本发明组合物的生产成本较低，而且各成分较易购得。
本发明的热塑性熔模组合物可按与常规熔模组合物应用于熔模铸造工艺中相同的方法应用于熔模铸造。简单地说，先将本发明热塑性组合物在模具中成形为熔模，然后在熔模上覆层而制成铸型。
本发明的热塑性熔模形成组合物用作熔模铸造组合物时，可将其加热至自由流动温度并在贮槽中保持熔融状态以供转移到模具中。在熔融状态或自由流动状态下，热塑性熔模形成组合物中各组分能在足以完成模塑操作的长时间内，基本保持均匀分散状态。然而，根据需要可以采用搅拌，以保证组合物中各组分均匀分散，或者如在贮存期间熔融的组合物已发生沉降，则可使各组分重新分散。
下列实施例介绍了本发明的优选实施方案。根据本文公开的本发明的说明书或实施方法，本领域技术熟练人员对本发明范围内的其它实施方案会是一清二楚的。因此，说明书加上实施例被认为只是说明性的，而本发明的范围和精神是由紧随实施例之后的权利要求书来规定的，在实施例中所有百分比都以重量计，除非另有说明。
实施例1
在约150℃下，通过熔融、混合和均匀地分散下列成分，制成热塑性材料成分份数(重量)萜烯聚合物(熔点115℃) 55巴西棕榈蜡 10石蜡(熔点59°-60℃)20微晶蜡(熔点77°-79℃) 10合成链烷地蜡 5实施例2在约150℃下，通过熔融、混合和均匀地分散下列成分，制成热塑性材料成分份数(重量)石蜡(熔点59-60℃) 4蜂蜡 10达玛树脂 7巴西棕榈蜡 20萜稀聚合物(熔点115℃) 49低分子量聚乙烯 10实施例3混合10份玉米淀粉与90份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下将水性凝胶与实施例1的热塑性材料相共混，以形成含20份水性凝胶、80份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例4混合10份玉米淀粉与90份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，将水性凝胶与实施例1的热塑性材料相共混，以形成含40份水性凝胶、60份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例5混合10份玉米淀粉与90份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，将水性凝胶与实施例1的热塑性材料相共混，以形成含50份水性凝胶、50份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例6混合15份玉米淀粉与85份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，将水性凝胶与实施例2的热塑性材料相共混，以形成含20份水性凝胶、80份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例7混合15份玉米淀粉与85份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，将水性凝胶与实施例2的热塑性材料相共混，以形成含40份水性凝胶、60份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例8混合15份玉米淀粉与85份热蒸馏水制成水性凝胶。借助SonolatorTM均化器，在80°-85℃下，将水性凝胶与实施例2的热塑性材料相共混，以形成含50份水性凝胶、50份热塑性材料的热塑性熔模形成组合物。
实施例9将实施例3-8的组合物注入模具中制成具有高精确度和高光洁度表面特征和优良流动性能的熔模。而且，实施例3-8中的热塑性熔模形成组合物可按常规方式进行处理，只要熔融的组合物温度不超过水的沸点，不必担心水性凝胶会遭破坏。
鉴于上述说明，可清楚地看到本发明具有几个优点及其它所能达到的有利结果。
因为不违背本发明范围的条件下是可对上述方法和组合物进行种种改变的，因此以上说明书中的所有内容只是说明性的解释而不是对本发明的限制。
权利要求
1．一种在熔模铸造工艺中用来铸塑热塑性熔模的热塑性组合物，该组合物包含约5％-约70％(重量)的、分散在热塑性材料连续相中的水性凝胶填料。
2．根据权利要求1所述的组合物，其中热塑性材料在温度为约50℃-约95℃下熔融。
3．根据权利要求2所述的组合物，其中水性凝胶填料是以水性凝胶的离散微粒形式分散在连续相中的。
4．根据权利要求2所述的组合物，其中组合物包含约15％-约65％(重量)的水性凝胶填料。
5．根据权利要求4所述的组合物，其中组合物包含约20％-60％(重量)的水性凝胶填料。
6．根据权利要求3所述的组合物，其中组合物包含约15％-约65％(重量)的水性凝胶填料。
7．根据权利要求6所述的组合物，其中组合物包含约20％-约60％(重量)的水性凝胶填料。
8．根据权利要求2所述的组合物，其中水性凝胶填料包含水和一种胶凝剂。
9．根据权利要求8所述的组合物，其中胶凝剂占水性凝胶重量的约1％-约30％(重量)。
10．根据权利要求9所述的组合物，其中胶凝剂占水性凝胶重量的约4％-约20％(重量)。
11．根据权利要求8所述的组合物，其中胶凝剂包括淀粉。
12．根据权利要求11所述的组合物，其中胶凝剂选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、木薯淀粉以及它们的混合物。
13．根据权利要求12所述的组合物，其中胶凝剂是玉米淀粉。
14．根据权利要求2所述的组合物还包含分散在连续相中的固体填料的离散微粒。
15．根据权利要求14所述的组合物，其中固体填料是微粒状热固性材料。
16．根据权利要求15所述的组合物，其中固体填料是微粒状聚苯乙烯。
17．根据权利要求8所述的组合物，其中水性凝胶还包含固体填料的离散微粒。
18．一种制备热塑性熔模形成组合物的方法，该方法包括将水性凝胶分散在含热塑性物质的热塑性材料中以形成含分散在热塑性材料连续相中的水性凝胶微粒的热塑性熔模形成组合物。
19．根据权利要求18所述的制备组合物的方法，其中热塑性材料熔融温度约50℃-约95℃。
20．根据权利要求19所述的制备组合物的方法，其中通过熔融热塑材料使热塑性材料成为流体并使水性凝胶与流体热塑性材料共混的步骤而将水性凝胶分散在热塑性材料中的。
21．根据权利要求19所述的制备组合物的方法，其中热塑性材料还包含分散其中的微粒状固体填料。
22．根据权利要求19所述的制备组合物的方法，其中水性凝胶包含水和一种胶凝剂。
23．根据权利要求22所述的组合物，其中胶凝剂占水性凝胶重量的约1％-约30％(重量)。
24．根据权利要求23所述的组合物，其中胶凝剂占水性凝胶重量的约4％-约20％(重量)。
25．根据权利要求24所述的组合物，其中胶凝剂是淀粉。
26．根据权利要求24所述的组合物，其中胶凝剂选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、木薯淀粉以及它们的混合物。
27．根据权利要求25所述的组合物，其中胶凝剂是玉米淀粉。
28．一种用于熔模铸造的方法包括在模具内形成一种用于熔模铸造中用作铸塑热塑性熔模的一次性热塑性组合物熔模，该热塑性熔模含约5％-约70％(重量)的，分散在热塑性材料连续相中的水性凝胶填料，以及对熔模进行覆层以制成铸型。
全文摘要
用于熔模铸造工艺的改良的热塑性熔模形成组合物。该组合物包含一种热塑性熔模形成材料和约5%—约70%(重量)的水性凝胶的共混物。而该水性凝胶基本上是均匀地分散在该热塑性熔模形成组合物中。该水性凝胶包含水和胶凝剂。该热塑性组合物也可含填料形态的另一种成分。
文档编号C08L3/00GK1235623SQ97199265
公开日1999年11月17日 申请日期1997年9月30日 优先权日1996年10月4日
发明者保罗·所罗门 申请人:保罗·所罗门