一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法与流程

1.本发明属于浇道管制备领域，具体地说是一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法。


背景技术：

2.一、浇道管是铸造的一种常用耗材，市面上常见的有纸质浇道管、陶瓷浇道管及泡沫浇道等，日本花王公司专利cn100363127c的湿法成型纸质浇道管在中国已有一定的市场份额并有多家工厂在进行生产，但均面临着由于原料和工艺两方面原因带来的制作成本过高，因而无法与陶瓷浇道管和泡沫浇道竞争的问题，从而导致纸质浇道管这种有着使用方便、能有效提高铸件质量和减少固废排放等诸多优点的铸造耗材不能得到广泛的推广。
3.二、采用先湿法制作出半管再组合成完整管的方法制作的纸质浇道管，在使用性能上已达到用户要求，并且该工艺相对于按花王技术生产的纸质浇道管具有成本优势和适合制作复杂形状管件的优势，但若想大面积推广仍然面临成本需进一步降低的问题，比如在如下几个方面：
4.1、原料的选择：现有技术为了满足浇道管的常温强度和高温强度要求，实践中均需加入一定比例的价格昂贵的碳纤维，从而加大了原料成本。
5.2、线型酚醛树脂与固化剂乌洛托品的比例：现有技术在使用线型酚醛树脂作为粘合剂时，一般将乌洛托品和线型酚醛树脂按1:9的重量比混合，实践证明对于半管组合式纸质浇道管制作工艺来说这个比例下乌洛托品的量过小，为使线型酚醛树脂固化以建立起必要的常温强度，必须延长在热定型模具中的时间，从而使得生产效率大大降低。
6.3、每模多个管件之间的分割方法：现有技术为在半管热定型固化和施胶粘合成一个整体后采用锯切和木工雕铣机雕铣等办法进行分割，实践证明这种方法效率很低且粉尘较大。
7.4、粘合面施胶的方法：现有技术曾尝试使用滚胶机滚热熔胶，但未能解决如何使又硬又不光滑且不连续的粘合面均匀地滚上热熔胶的难题，故只好采用点胶机，而点胶机的效率远低于滚胶机。


技术实现要素：

8.本发明提供一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，用以解决现有技术中的缺陷。
9.本发明通过以下技术方案予以实现：
10.一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，包括如下步骤：
11.步骤一：制浆：将预先称量好的原料粉碎分散后用循环水进行制浆，得混合浆；
12.步骤二：成型：将步骤一所得的混合浆注入成型机中采用负压或正压法成型出在法兰处连在一起的至少两个管件的半管湿坯；
13.步骤三：湿坯干燥：将步骤二所得的成型湿坯干燥至含水率为0-35％；
14.步骤四：模切-热定型-固化：将干燥后的成型湿坯放入安装有切刀的热定型模具中进行模切、热定型及固化，得半管成品；
15.步骤五：粘合：在两个半管成品的粘合面上施胶，然后分别放入一副粘合模具的两个半模内，使粘合面准确对正再压合；
16.步骤六：分割：对模切后剩余连接处进行最后的分割。
17.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的混合浆料的浓度为0.3-2％。
18.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述半管成品中各原料的重量份数为：硅酸铝纤维和/或铝硅酸盐纤维：20-80份；纸纤维：5-30份；粘合剂：5-40份；耐火粉料：0-60份。
19.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的耐火粉料为高铝粉、蓝晶石粉、鳞片石墨粉等其中的任意一种或两种及两种以上以任意比例混合的混合物。
20.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述粘合剂为线型酚醛树脂。
21.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的线型酚醛树脂与其他原料一起在步骤一中粉碎或分散，步骤一的循环水中加入线型酚醛树脂固化剂乌洛托品。
22.所述的固化剂乌洛托品的浓度≥(1-湿坯含水率)*线型酚醛树脂百分含量*5％/湿坯含水率。
23.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的步骤三中湿坯干燥至含水率为8-35％。
24.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的热定型模具上切刀刃角为15-60
°
，所述的切刀露出热定型模具表面的高度约等于热定型凸凹模设定的热压时的最小间隙。
25.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的步骤五中的施胶采用热熔胶的滚胶方法，所述的半管成品放入上下两面平行的胎具中从滚胶机的胶辊和压辊之间通过进行施胶，所述的胎具包括硬质的胎体以及能够与半管成品粘合面的背面紧密贴合的弹性材料层。
26.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的粘合剂还包括硅溶胶或可溶性酚醛树脂，所述的硅溶胶或可溶性酚醛树脂在湿坯干燥至含水率为0-30％后采用喷涂或浸渍方法施加。
27.本发明的优点是：
28.1、本发明制备方法制备出的纸质浇道管在保证纸质浇道管性能的同时还能大幅降低生产成本从而使纸质浇道管得到广泛推广。
29.2、当粘合剂为线型酚醛树脂时，本发明预先设置循环水中乌洛托品的浓度，使线型酚醛树脂获得充足且均匀分布的乌洛托品，因而在热定型模具内的初步固化时间由2分钟缩短至最快40秒钟，使生产效率得到显著提高。
30.3、当粘合剂为硅溶胶时，本发明的产品获得更高的耐火能力，能够适用于铸钢生
产。
31.4、与现有的其他分割方法相比，本发明的模切因先于热定型-固化过程，此时材料处于含水的软状态，因而容易切透并且高效、节能及环保，同时模切使浇道管粘合边的宽度精确，便于相互承插连接。
32.5、本发明的滚胶胎材质的软硬两层设计能够使胶层均匀涂满，从而使热熔胶的滚胶方法成功应用于纸质浇道管生产上，施胶的生产效率提高大约10倍以上，并且更加环保。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明的产品图之一；
35.图2是本发明的产品图之二；
36.图3是本发明的产品图之三；
37.图4是本发明的产品图之四；
38.图5是本发明的产品图之五；
39.图6是本发明制备的纸质浇道管使用的组装图之一；
40.图7是本发明制备的纸质浇道管使用的组装图之二；
41.图8是本发明制备的纸质浇道管使用的组装图之三；
42.图9是本发明制备的纸质浇道管使用后示意图之一；
43.图10是本发明制备的纸质浇道管使用后示意图之二；
44.图11是本发明制备的纸质浇道管使用后示意图之三；
45.图12是本发明制备的纸质浇道管使用后示意图之四；
46.图13是本发明的切刀安装示意图之一；
47.图14是本发明的切刀安装示意图之二；
48.图15是本发明的滚胶用胎具示意图。
49.附图标记：11、沟槽；12、切刀；13、压板；14、螺丝；15、安装孔；20胎具；21胎体；22、弹性材料层。
具体实施方式
50.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，包括如下步骤：
52.步骤一：制浆：将预先称量好的原料粉碎分散后用循环水进行制浆，得混合浆；
53.步骤二：成型：将步骤一所得的混合浆注入成型机中采用负压或正压法成型出在法兰处连在一起的至少两个管件的半管湿坯；
54.步骤三：湿坯干燥：将步骤二所得的成型湿坯干燥至含水率为0-35％；
55.步骤四：模切-热定型-固化：将干燥后的成型湿坯放入安装有切刀的热定型模具中进行模切、热定型及固化，得半管成品；
56.步骤五：粘合：在两个半管成品的粘合面上施胶，然后分别放入一副粘合模具的两个半模内，使粘合面准确对正再压合；
57.步骤六：分割：对模切后剩余连接处进行最后的分割。
58.如上所述的一种由半管组合而成的纸质浇道管的制作方法，所述的混合浆料的浓度为0.3-2％。
59.优选的，所述的步骤一中各原料的重量份数为：硅酸铝纤维和/或铝硅酸盐纤维：20-80份；纸纤维：5-30份；粘合剂：5-40份；耐火粉料：0-60份。
60.优选的，所述的耐火粉料为高铝粉、蓝晶石粉、鳞片石墨粉等其中的任意一种或两种及两种以上以任意比例混合的混合物。
61.优选的，所述的粘合剂为线型酚醛树脂。
62.所述的线型酚醛树脂与其他原料一起在步骤一中粉碎或打散，步骤一中循环水中加入线型酚醛树脂固化剂乌洛托品，乌洛托品的浓度≥(1-湿坯含水率)*线型酚醛树脂百分含量*5％/湿坯含水率；上式推导过程：
63.乌洛托品浓度≥每片湿坯中线型酚醛树脂的重量*5％(注：最小固化剂用量)/每片湿坯含水量
64.＝每片湿坯干重*线型酚醛树脂百分含量*5％/湿坯含水率*每片湿坯干重/(1-湿坯含水率)
65.＝线型酚醛树脂百分含量*5％/湿坯含水率/(1-湿坯含水率)
66.＝(1-湿坯含水率)*线型酚醛树脂百分含量*5％/湿坯含水率；
67.同理按照固化剂最大用量可以得出乌洛托品浓度的上限。
68.当使用线型酚醛树脂为粘合剂时，采用负压法成型湿坯含水率以50-55％为宜；采用正压法成型湿坯含水率以42-50％为宜。
69.优选的，当使用线型酚醛树脂为粘合剂时，负压法成型湿坯通过自然晾晒或抽湿房或隧道式烘干机等脱水方式被干燥至含水率为8-35％，过干易在热定型时被拉裂和达不到所需密度，过湿则易粘模和延长固化时间降低设备使用效率；
70.优选的，所述的粘合剂为硅溶胶或可溶性酚醛树脂。
71.当使用硅溶胶或可溶性酚醛树脂为粘合剂时的加入方法为：成型湿坯干燥至含水率在0-30％范围内后以浸渍法或喷涂法加入(即制浆步骤中的粘合剂加入量为0％)，加入量按固含量计，一般为固化后粘合剂的重量占产品重量的5-40％。如使用固含量为30％的硅溶胶，并使固化后的硅溶胶达到产品总重量的15％以上，则硅溶胶的加入量a≧浸渍前的干坯理论重量w*0.5882。注：根据所设定条件有：a*30％/(w a*30％)≧15％。
72.当使用硅溶胶或可溶性酚醛树脂为粘合剂时，用负压法成型的湿坯初始含水率一般为30-50％。
73.优选的，当使用硅溶胶或可溶性酚醛树脂为粘合剂时，加入硅溶胶或可溶性酚醛树脂后的湿坯含水率控制在8-35％；
74.优选的，镶嵌在热定型模具上的切刀刃角为15-60度，露出模具表面的高度约等于
热定型凸凹模设定的热压时最小间隙，经模切和热定型固化后的至少两个管件的半管可以不完全相互切开，或没有设置刀刃的地方仍保留部分连接处，或虽设置刀刃但刀刃露出模具表面的高度比热定型凸凹模设定的热压时最小间隙小0.1-0.5mm，以使经模切后至少两个管件的半管仍保持为一个整体。
75.优选的，使用刃角为30-52度、厚度为1.5至3mm的高速钢刀片，可使刀片寿命提高；
76.优选的，在热定型模具的凹(凸)模表面上加工出矩形截面的沟槽11；将切刀12置于沟槽11内；采用钢制压板13和螺丝14将切刀12固定在热定型模具的凹(凸)模上开设的沟槽11内。
77.优选的，在热定型模具的凹(凸)模表面上加工出矩形截面的沟槽11，在沟槽11开设安装孔15，安装时将切刀12敲入沟槽11中即可，拆卸时从底面的安装孔15伸入钢棒敲击即可卸下切刀12。
78.优选的，施胶采用热熔胶的滚胶方法，所述的半管成品放入上下两面平行的胎具20中从滚胶机的胶辊和压辊之间通过进行施胶，所述的胎具20包括硬质材料的胎体21以及能够与半管成品粘合面的背面紧密贴合的弹性材料层22；
79.粘合好的两个以上的管件之间大部分的连接已被模切断开，在分割步骤仅需对少部分的连接处进行诸如锯切(对四边连接处)、雕铣(对中间的连接点)及手掰等方法进行最后的分割。
80.实施例1 制作适用于铸铁的纸质浇道管
81.[硅酸铝纤维的水洗]用两级漂洗工艺将硅酸铝纤维的渣球含量降至10％以下，并使用离心甩干机脱水至含水率为15％。
[0082]
[制浆]原料配比：原料的组成种类及其质量如下：
[0083]
废报纸：13kg；硅酸铝纤维：40kg；高铝粉：23kg；线型酚醛树脂：24kg。
[0084]
将上述原料加入具有所需浓度的乌洛托品水溶液中，经碎解和搅拌制得原料浓度为0.65％的混合浆。
[0085]
所需乌洛托品水溶液浓度＝(1-52％)*24％*13.5％/52％＝3.0％
[0086]
此处乌洛托品/树脂的重量比取0.135。
[0087]
[成型]将上述混合浆注入真空成型机的浆槽中，一模多件的半管成型模浸入浆槽中真空吸附成型，成型湿坯含水率为52％左右。
[0088]
[湿坯干燥]湿坯含水率由初始52％左右，通过自然晾晒被干燥至含水率为14％左右。
[0089]
[模切-热定型-固化]将上述成型湿坯转移至模切-热定型-固化模具内进行模切、热定型及固化，切刀安装在凹模上，刃角40度，露出模具表面高度为1.6mm(保持部分连接处)和1.8mm(彻底切断处)两种，热定型凸凹模设定的热压时最小间隙1.8mm，热定型压力为3.5兆帕。
[0090]
[粘合](1)使用滚胶胎将每片半管经热熔胶滚胶机滚胶，滚胶胎由分别按照半管形状制作的硬质材料层和弹性材料层组成；(2)将两片半管粘合面相对地分别装入粘合压力机上的上下粘合模中然后压合至设定压力，上下粘合模被压力机的定位及导向装置精确对正，保证了两片半管粘合后不错位并充分压严。
[0091]
[分割]粘合好的两个以上的管件之间大部分的连接已被模切断开，在分割步骤仅
需锯切切边及手掰方法即可。
[0092]
实施例2 制作适用于风电设备铸件的纸质浇道管
[0093]
一般认为纸质浇道管不能用于风电设备铸件，即使花王公司的以碳纤维为主要原料的浇道管耐火度也不够，本实施例做出的浇道管能够满足浇注时间5分钟、水头高度4.5米的风电铸件的使用要求。
[0094]
[制浆]原料配比：原料的组成种类及其质量如下：
[0095]
废报纸：13kg；高铝纤维：36kg；高铝粉：21kg；蓝晶石粉：7kg；线型酚醛树脂：23kg；
[0096]
将上述原料加入3.1％浓度的乌洛托品水溶液中，经碎解和搅拌制得原料浓度为0.6％的混合浆。
[0097]
[成型]将上述混合浆注入正压法成型机的模具容腔中，一模多件的半管成型模在压力作用下成型，成型湿坯含水率为47％左右。
[0098]
[模切、热定型及固化]将上述成型湿坯经干燥至含水率为25％时，转移至模切及热定型模具内进行模切、热定型及固化。切刀安装在凹模上，刃角45度，露出模具表面高度为1.7mm(保持部分连接处)和1.9mm(彻底切断处)两种，热定型凸凹模设定的热压时最小间隙1.9mm，热定型压力为5兆帕。
[0099]
[粘合][分割]与实施例1相同，略。
[0100]
本实施例的要点是：树脂的充分固化；在成型高压及热定型较高湿坯含水率下获得的制品的高密度。
[0101]
实施例3 制作适用于铸钢件的纸质浇道管
[0102]
一般认为纸质浇道管不能用于铸钢件，即使花王公司的以碳纤维为主要原料的浇道管耐火度也不够，本实施例做出的浇道管能够满足浇注温度1600℃铸钢件的使用要求。
[0103]
[制浆]原料配比：原料的组成种类及其质量如下：
[0104]
废报纸：14kg；莫来石纤维(al2o3含量在72-80％)：80kg；高铝粉：6kg；
[0105]
将上述原料加入清水中，经碎解和搅拌制得原料浓度为0.6％的混合浆。
[0106]
[成型]将上述混合浆注入正压法成型机的模具容腔中，一模多件的半管成型模在压力作用下成型，成型湿坯含水率为30％左右。
[0107]
[喷涂硅溶胶]将上述湿坯干燥至含水率3％，然后在水平放置的半管湿坯凹面上喷涂固含量为30％的硅溶胶，喷涂量为喷涂前湿坯重量的0.6倍，喷涂后湿坯含水率增至35％。
[0108]
[模切、热定型及固化]将上述通过喷涂法浸渍了硅溶胶的湿坯转移至模切及热定型模具内进行模切、热定型及固化。切刀安装在凹模上，刃角45度，露出模具表面高度为1.7mm(保持部分连接处)和1.9mm(彻底切断处)两种，热定型凸凹模设定的热压时最小间隙1.9mm，热定型压力为5兆帕。
[0109]
[粘合][分割]与实施例1相同，略。
[0110]
本实施例获得硅溶胶含量15％左右、纸纤维含量12％及莫来相纤维含量接近68％的以无机材料为主的纸质浇道管。
[0111]
实施例4 使用可溶性酚醛树脂作为粘合剂
[0112]
[制浆]原料配比：原料的组成种类及其质量如下：
[0113]
废报纸：13kg；高铝纤维：46kg；高铝粉：24kg；蓝晶石粉：7kg；
[0114]
将上述原料加入清水中，经碎解和搅拌制得原料浓度为0.6％的混合浆。
[0115]
[成型]将上述混合浆注入真空成型机的浆槽中，一模多件的半管成型模浸入浆槽中真空吸附成型，成型湿坯含水率为35％左右。
[0116]
[浸渍可溶性酚醛树脂]将上述湿坯干燥至含水率3％，然后放入固含量为50％的可溶性酚醛树脂中浸渍20秒钟，湿坯含水率增至30％左右。
[0117]
[模切、热定型及固化]将上述浸渍了可溶性酚醛树脂的湿坯转移至模切及热定型模具内进行模切、热定型及固化。切刀安装在凹模上，刃角45度，露出模具表面高度为1.7mm(保持部分连接处)和1.9mm(彻底切断处)两种，热定型凸凹模设定的热压时最小间隙1.9mm，热定型压力为5兆帕。
[0118]
下略。
[0119]
本实施例获得可溶性酚醛树脂含量15％左右、纸纤维含量11％及高铝纤维含量39％左右，耐火粉料含量26％左右的以无机材料为主的纸质浇道管。
[0120]
由图1-12所示，上述实施例制备纸质浇道管均能成型良好，且经过厂家实际使用，本发明制备的浇道管在使用完成后还能保持完整形态，其耐热性能是经过实践检验完全符合标准的，最重要的是本发明通过改进工艺，降低了纸质浇道管的生产成本，缩短了生产周期，便于纸质浇道管广泛的推广和应用。