FI92984B - Lasitusmassan muottivalua varten tarkoitettu muotti ja menetelmä muotin valmistamiseksi - Google Patents

Description

92984

Lasitusmassan muottivalua varten tarkoitettu muotti ja menetelmä muotin valmistamiseksi Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdan-5 non mukaista muottia lasitusmassan muottivalua varten ja patenttivaatimuksen 7 johdannon mukaista muotin valmistusmenetelmää. Käsiteltävän keksinnön mukaisia muotteja voidaan käyttää edullisesti valmistettaessa muottivalutuot-teita keraamisesta lasitusmassasta saniteettifajanssien, 10 keramiikka-astioiden, muiden keraamisten tuotteiden ynnä muiden tuottamiseksi.

Tavanomaiset lasitusmassan valumenetelmät käsittävät esimerkiksi osiin jaetun kipsimuotin muottiontelon täyttämisen lasitusmassalla ja lasitusmassan sijoittamisen 15 kipsimuotin pintaan kipsin imiessä vettä lasitusmassasta. Mekaanisessa muottivaluprosessissa tällaiset toiminnot suoritetaan tehokkaasti paineistamalla lasitusmassa veden poistamiseksi siitä ja sen sijoittamiseksi muottiin.

Valumuotin kestävyyden kannalta on käytetty ylei-20 sesti valumuottia, joka on huokoista muovia. Tällöin on kuitenkin jouduttu asentamaan tällaiseen muottiin veden-poistoputket muotin tyhjentämisen ja lasitusmassan suhteellisen tasaisen syöttämisen varmistamiseksi, koska muo-vimuotin avokennohuokoisuus ei ole ollut yleensä tasainen. 25 Tällaisten muovimuottien epäkohtia ovat olleet yleensä niiden tarkoista mitoista ja muodoista tapahtuneet poikkeamiset, jotka ovat johtuneet niiden suuresta kovettumiskutistumisesta niitä valmistettaessa. Tässä yhteydessä tunnetaan huokoinen epoksihartsituote ja siitä 30 valmistettu muotti, jolloin valmistukseen on käytetty epoksiseosta, kovetinta, täyteaineita ja sopivien ei-* ionisten emulgaattorien ynnä muiden seoksia (EP-patentti- hakemus 0 194 757). Mainitussa patenttihakemuksessa ei kuitenkaan kiinnitetä huomiota sellaisiin vakaviin ongel-35 miin kuin vaikeasti kylmään veteen liukenevan emulgaatto- 92984 2 ripohjaisen viskoosin aineen muodostumiseen tällaisen aineen jäädessä alustavasti kovettuneeseen epoksihartsiin ja lisäksi viskoosin aineen eluointiin liuottimena.

Käsiteltävän keksinnön tavoitteena on saada aikaan 5 lasitusmassan valamista varten sellainen muotti, jossa on tasaisesti hienot avokennorakenteet, tarkat mitat ja jolla on lisäksi hyvä kestävyys, yhtenäiset lasitusmassan vastaanotto-ominaisuudet ja hyvät muotin tyhjennysominaisuu-det; sekä valumuotin tehokas valmistusmenetelmä.

10 Asetettuun tavoitteeseen päästään keksinnön mukai sella muotilla, jolle on tunnusomaista se mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa, sekä menetelmällä, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 7 tunnus-merkkiosan tunnusmerkit.

15 Nyt käsiteltävän keksinnön tekijät ovat todenneet, että kovettuneiden hartsien yhtenäisen, hienon avokennora-kenteen muodostuminen estyy ei-ionisen emulgaattorin sisältävän muoviemulsiomateriaalin kovettuessa, koska vaikeasti kylmään veteen liukeneva emulgaattoripohjäinen vis-20 koosi aine jää kovettuneeseen hartsiin ja jähmettyy sitten. Joskus viskoosit aineet ovat emulgaattorin ja veden tiheä seos, emulgaattorin ja polymeroitavan materiaalin reaktioseos ja/tai emulgaattorin ja pienpolymeerihartsin seos.

25 Tämän keksinnön tekijät ovat ratkaisseet edellä mainitut ongelmat eluoimalla pääasiassa emulgaattoripoh-jaista viskoosia ainetta käyttämällä suuren määrän liuotinta, esimerkiksi alkoholia sisältävää lämmintä vettä. Lisäksi keksinnön tekijät ovat todenneet, että vedenpois-30 toputkien asentamista emulgaattorin sisältävästä hartsima-• teriaalista valmistettuun valumuottiin olisi vältettävä, * koska liuotin, jota käytetään emulgaattoripohjaisen vis koosin aineen eluoimiseen, virtaa herkästi putkia päin ja viskoosin aineen epäyhtenäinen eluointi saa tällöin aikaan 35 muovimuotin epäyhtenäiset avokennorakenteet.

92984 3 Käsiteltävän keksinnön tekijät ovat todenneet, että suodatuskerros, jossa on suunnilleen yhtenäiset, hienot avokennohuokoset, saadaan aikaan valamalla muoviemulsioma-teriaali hartsikerrokseksi, jossa ei ole vedenpoistoputkia 5 eikä äkillistä muutosta vahvuudessa (mieluimmin ei ollenkaan sanottavaa muutosta vahvuudessa) ja jolloin emulgaat-toripohjaisen viskoosin aineen eluointi ja liuottaminen tapahtuvat yhtenäisesti. Näin ollen lasitusmassan valamiseen tarkoitettu muotti, jolla on tarkat mitat, hyvä kes-10 tävyys, tasaiset lasitusmassan vastaanotto-ominaisuudet ja hyvät muotin tyhjennysominaisuudet, saadaan aikaan muodostamalla karkea nestevirtauskerros hartsisuodatuskerroksen viereen.

Edellä mainittu suodatuskerros työntyy karkean vä-15 likerroksen karkeanhuokoiseen pintaan ja kiinnitetään läpäisevänä välikerrokseen muovisidoksena pääasiassa huokoisen rajapinnan avulla. Suodatuspinnassa, joka on muodostettu valamalla muoviemulsiomateriaalia ja eluoimalla emulgaattoripohjäinen viskoosi aine tietyn liuotteen avul-20 la, on yhtenäiset, hienot avokennohuokoset, joilla on tyydyttävä mekaaninen lujuus, mitanpitävyys ja luja hartsi-adheesio. Näin ollen käsiteltävässä valumuotissa ei tarvita monimutkaisia kiinnityslaitteita molempia kerroksia varten, jotka aiheuttavat epäyhtenäisen läpäisevyyden tai 25 estävät läpäisemisen suodatuskerroksen ja karkean välikerroksen välillä, esimerkkinä tällöin kiinnitys kiilamaisen kuperankoveran rajapinnan avulla, metalliosia upottamalla tai liima-aineella tapahtuva läpäisemätön kiinnitys. Lisäksi suositetaan, että käsiteltävän valumuotin suodatus-30 kerroksen vahvuudessa ei esiinny äkillistä muutosta kohtuullista tarpeellista muutosta lukuunottamatta, niin että * emulgaattoripohjäinen viskoosi aine voidaan eluoida tasai sesti yhtenäisten avokennohuokosrakenteiden muodostamiseksi .

35 Edellä mainitut muottikotelot käsittävät esimer kiksi osiin jaettavan ilmatiiviin säiliön, koteloraken- 92984 4 teen, jossa on levymäinen tai säiliön muotoinen osa ja suljettu osa, joka on päällystetty maalilla, muovimateriaalilla tai vastaavalla.

Edellä mainittu liuotin emulgaattoripohjäisen vis-5 koosin aineen eluointia varten voi olla sellainen liuotin, joka liuottaa viskoosin aineen eikä syövytä kovettunutta hartsia eikä muotin osia. Normaalisti voidaan käyttää vesipohjaista liuotinta, esimerkiksi lämmintä vettä, jonka lämpötila on noin 35 *C - noin 80 °C ja mieluimmin sello laista lämmintä vettä, joka sisältää siihen liuotettuja lisäaineita, kuten mietoa alkoholia (esimerkiksi 1-4 hiiliatomia sisältävää alkoholia). Viskoosin aineen elu-ointi voidaan suorittaa syöttämällä suhteellisen suuri määrä liuotinta alustavasti kovetetun suodatuskerroksen 15 läpi esimerkiksi noin yhdestä tunnista alkaen muutaman kymmenen tunnin ajan.

Edellä mainittua ei-ionista emulgaattoria voidaan käyttää myös yksinään. Kuitenkin on toivottavaa, että käytetään kahta tai kolmea tyyppiä ei-ionisia emulgaattorei-20 ta, joilla on erilaiset HLB-arvot (toisin sanoen hydrofii-linen-lipofiilinen tasapaino). Tarkemmin sanottuna yhdistettäessä kaksi emulgaattoria on toivottavaa, että toisen emulgaattorin määrä on vähintään noin 5 painoprosenttia ja mieluimmin ainakin noin 10 % toisen emulgaattorin määrän 25 ollessa enintään noin 95 %. Käytettäessä kolmea tai useampaa emulgaattorityyppiä kahden emulgaattorin määrät vastaavat edellä mainittuja. Kolmannen tai sitä useampien emulgaattorien määrä ei ole tarkasti rajattu, mutta mieluimmin sen tulisi olla ainakin noin 5 painoprosenttia.

30 Lisäksi emulgaattorien HLB-arvojen summa, kun emulgaatto- rit sekoitetaan, on mieluummin noin 7 - 16,5, mieluimmin kuitenkin noin 8 - 16 ja tavallisesti noin 12 - 15. Käytettäessä yksinomaan ei-ionista emulgaattoria on myös toivottavaa, että sen HLB-arvo vastaa edellä mainittua aluet-35 ta.

5 92984 Käsiteltävän keksinnön muita tavoitteita, raken-nepiirteitä ja etuja käy selville seuraavasta selostuksesta ja piirustuksista.

Käsiteltävää keksintöä selostetaan nyt lähemmin 5 viittaamalla piirustuksiin, joissa kuvio 1 on kaavioleikkaus ja esittää käsiteltävän keksinnön mukaista lasitusmassan valumuottia.

kuvio 2 on kaavioleikkaus käsiteltävän keksinnön mukaisesta lasitusmassan valumuotista ja valulaitteesta, 10 ja kuvio 3 on kaavioleikkaus ja esittää toista käsiteltävän keksinnön mukaista lasitusmassan valumuottia.

1) Lasitusmassan valumuotti

Kuvion 1 esittämällä tavalla käsiteltävän keksinnön 15 mukainen valumuotti 1 on osiin jaettava valumuotti, joka käsittää lähinnä ilmatiiviin kotelon 2, karkean välikerroksen (5 ja/tai 5') ja välikerrosta lähellä olevan suoda-tuskerroksen 3. Näin ollen suodatuskerroksien 3 sisäpuolelle muodostuu muottiontelo 4. Lasitusmassan syöttöputki 20 8 on yhdistetty muottionteloon 4 ja nesteen syöttöputki 9 on yhdistetty välikerrokseen (5 tai 5'). Välikerroksien jakavien rajakerroksien päälle on järjestetty tiivistys-laitteet 7 (43 kuviossa 3), esimerkiksi a) muovi- tai metallilevyt, b) liimateipit tai c) tiivistysmateriaalipin-25 noite, jolloin muotin jokaiseen osaan voidaan kohdistaa erikseen imu- tai painetoiminto.

Karkea välikerros, jonka läpi kaasu ja neste pääsevät, käsittää mieluimmin a) sekä väliseinämän 5', jossa on monia huokosia 6 (halkaisijaltaan esimerkiksi muutamia 30 millimetrejä), että karkeahuokoisen kiinteän osan (tai . kerroksen) 5 lähellä seinämää 5' kuvion 1 esittämällä ta valla tai b) karkeahuokoisen kiinteän osan (tai kerroksen) 5 lähellä suodatuskerrosta 3, josta edellä mainittu sisä-seinämä 5' on jätetty pois. Kuitenkin on myös mahdollis-35 ta, että karkeahuokoinen kiinteä osa 5 jätetään pois edel- • 6 92984 lä mainitusta rakenteesta a). Tällöin on välttämätöntä, että asennetaan nesteensyöttöputki 9 vedenpoistoasentoon (esimerkiksi painovoimaan nähden alhaalla olevaan asentoon), koska se tila, josta huokoinen kiinteä osa (esitet-5 ty kuviossa 1) on jätetty pois, on ontto.

Kuviossa 1 esitetty valumuotti on pääasiassa kiinteän (toisin sanoen ei onton) lasitusmassatuotteen valamista varten. Ontto valutuote voidaan kuitenkin saada aikaan käyttämällä sellaista valumuottia, jossa on paksu 10 muottiontelon 4 tila. Tilapäisesti ontot valutuotteet voidaan valmistaa täyttämällä muottiontelo lasitusmassalla, sijoittamalla lasitusmassa suodatuskerroksen päälle noin 10 mm vahvuisena kerroksena ja poistamalla sitten loppu lasimassa, mitä selostetaan lähemmin kuvioihin 2 ja 3 15 viittaamalla.

2) Materiaalien valaminen suodatuskerrosta varten Käsiteltävän suodatuskerroksen valmistukseen käytettävä muovimateriaali voi olla juoksevaa muovimateriaalia, joka voidaan kovettaa huokoisen avokennorakenteen 20 käsittäväksi kovetetuksi muoviksi. Juoksevuus voidaan saa da aikaan emulgoimalla muovimateriaali.

Sopivat muovimateriaalit käsittävät esimerkiksi epoksihartsin, fenolihartsin, jäykän uretaanihartsin, polyester ihartsin, furaanihartsin, akryylihartsin ja niin 25 edelleen.

Käsiteltävää keksintöä selostetaan lähemmin seu-raavassa viittaamalla epoksihartsiemulsiomateriaalin käyttöön.

3) Epoksihartsi suodatuskerroksia varten 30 Käsiteltävässä keksinnössä mieluimmin käytettävä, täyteainetta sisältävä epoksihartsisuodatuskerros saadaan aikaan tehokkaasti valamalla valumateriaali, joka käsittää epoksiseoksen, jossa on yksi tai useampia epoksiryhmiä jokaisessa molekyylissä, koviteseoksen, joka kovetetaan 35 epoksiseoksen kanssa, emulgaattorin, jossa on mieluimmin » 7 92984 kaksi tai useampia ei-ionisia emulgaattorityyppejä, jotka on valittu kolmesta tai useammasta ei-ionisesta emulgaat-torityypistä, joiden HLB-arvot ovat noin 4-8, noin 8 -17 ja noin 11 - 15,6, vettä tai veden ja pinta-aktiivisen 5 pesuaineen seosta ja täyteainehiukkasia; tällöin mainittu valumateriaali käsittää noin 100 paino-osaa epoksiseoksen ja koviteseoksen seosta, noin 30 paino-osaa tai vähemmän, esimerkiksi noin 1 - noin 30 osaa (mieluimmin noin 5 -noin 30 osaa) ei-ionisia emulgaattoreita, noin 1 - noin 10 200 paino-osaa (tavallisesti noin 10 - noin 80 osaa) vettä ja noin 50 - noin 600 paino-osaa täyteainehiukkasia; ja sitten emulgaattoripohjaisen viskoosin materiaalin eluoin-ti liuottimena. Koviteseoksen määrä on yleensä noin 20 -noin 50 paino-osaa ja enintään 100 paino-osaa epoksiseok-15 sen määrästä.

3a) Epoksiseos (selostus) Käsiteltävässä keksinnössä käytetään sellaista epoksiseosta, jossa on yksi tai useampia epoksiryhmiä yhdessä molekyylissä. Epoksiseokseksi suositetaan yleensä 20 bis-fenoli-A-tyypin tai bis-fenoli-B-tyypin diglysidyyli- eetteriä. Tarvittaessa kemikaaleja ja kuumuutta hyvin kestäviä suodatuskerroksia suositetaan käytettäväksi poly-funktionaalisia epoksihartseja, esimerkiksi polyglysidyy-lieetteriä, joka on peräisin fenolinovolakasta tai kreso-25 linovolakasta tai trimetylolipropaanin (TMP) triglysidyy- liesteriä, joka on peräisin happoanhydrideistä kuten vi-nyylisykloheksaanidiksodista, tetrahydroftalaattianhydri-distä (THPA) ja heksahydroftaalihaposta (HHPA) tai jostakin alisyklisestä epoksihartsista kuten hydantoiinipohjai-30 sesta epoksihartsista. Viskositeetin muuttamiseen käytet tävänä epoksiseoksena voi olla mono- tai diglysidyylieet-teri tai -esteri, nimittäin rasvan glysidyylieetterit, joita ovat butyyligysidyylieetteri (BGE), aromaattinen glysidyylieetteri kuten kresyyliglysidyylieetteri (CGE), 35 fenyyliglysidyylieetteri, glysidyylieetterit, jotka ovat peräisin korkeammista alkoholeista ja glykoleista ja rasvahaposta peräisin olevista glysidyyliestereistä.

« 92984 8 Tällaista epoksiseosta voidaan käyttää yksinään tai tarvittaessa kahden tai useamman aineen yhdistelmänä.

3b) Koviteseos (selostus)

Koviteseokset epoksihartsia varten käsittävät esi-5 merkiksi alifaattisia polyamiineja, esimerkiksi dietylee-nitriamiinia (DETA), trietyleenitetra-amiinia (TETA), m-ksylyleenidiamiinia (m-XDA) ja trimetyyliheksametyleeni-diamiini (TMD), alisyklisiä polyamiineja kuten isoforoni-diamiinia (IPD), N-aminoetyylipiperatsiini- ja imidatsoli-10 seosta, aromaattisia polyamiineja kuten diaminodifenyyli-metaania (DDM), diaminodifenyylisulfonia (DADPS) ja feny-leenidiamiinia, polyamideja kuten emäksisen hapon ja poly-aminin kondensaatteja, ja vastaavia. Tällaisia seoksia voidaan käyttää yksin tai yhdistelmänä tarpeen mukaan. 15 Lisäksi kovitteena voidaan käyttää polymeerejä, kondensaatteja tai reaktiotuotteita, jotka kuuluvat ainakin yhteen edellä mainituista seoksista, joissa on ainakin yksi seuraavista: formaliini, akryylihappo, polyolit, fenolit, polyesterit, oksidit, mono-, di- tai polyglysidyylieette-20 rit. Näiden joukossa suositettavia kovettimia ovat edellä mainitun amiinin tai amidin reaktiotuotteet tai niiden seos, jossa on glysidyylieetteriä tai polyfenolia, tai niiden polykondensaatit, joissa on jokin perushappo tai formaliinia. Muita sopivia kovettimia ovat alifaattisen 25 polyamiinin, glysidyylieetterin ja polyfenolin reaktio-tuotteet, alifaattisen polyamiinin, aromaattisen polyamiinin, glysidyylieetterin ja polyfenolin reaktiotuotteet ja disyaanidiamidin, alifaattisen polyamiinin, glysidyylieetterin ja polyfenolin reaktiotuotteet.

30 3c) Suositettavat emulgaattorit . Jotta saataisiin sellainen suodatuskerro, joilla on yhtenäinen huokoisuus ja erittäin hyvä mitanpitävyys sekä mekaaninen kestävyys, suositetaan käytettäväksi ainakin kahta tyyppiä kolmesta ei-ionisesta emulgaattorista, joi-35 den vastaavat HLB-arvot ovat 4-8, 8 - 17 ja 11 - 15,6.

• • · 92984 9

Suositettavia emulgaattoreita, joiden HLB-arvo on 4 - 8, ovat alifaattisten happojen sorbitaaniesterit. HLB-arvon 8-17 käsittäviä sopivia emulgaattoreita ovat polyoksi-etyleeni-olelyylieetterit ja HLB-arvon 11 - 15,6 täyttäviä 5 sopivia emulgaattoreita ovat alifaattisten happojen poly-oksietyleeni-sorbitaaniesterit. On toivottavaa, että ainakin kahta tällaista emulgaattorityyppiä käytetään yhdessä ja suositetaan, että käytetään kolmea emulgaattorityyppiä, joiden vastaavat HLB-arvot ovat 4-8, 8 - 17 ja 11 -10 15,6. Vielä edullisempaa on, että käytetään seosta, jossa on alifaattisen hapon sorbitaaniesteriä, polyoksietyleeni-olelyylieetteriä ja alifaattisen hapon polyoksietyleeni-sorbitaaniesteriä.

Nimenomaan epoksihartsijärjestelmien ollessa ky-15 seessä emulgaattori on mieluimmin sellainen, että se voidaan lisätä epoksi- tai koviteseokseen tai molempiin. On toivottavaa, että emulgaattorin varastointikyky on erittäin hyvä myös silloin, kun sitä käytetään epoksiseoksen ja/tai kovettimen kanssa.

20 3d) Täyteainehiukkaset Täyteaineen tyyppi, hiukkaskoko ja määrä ovat sellaisia tekijöitä, jotka vaikuttavat lisättävän vesimäärän ohella suuresti suodatuskerrosten ominaisuuksiin. Keksinnössä käytettyjen täyteaineiden tyyppi ei ole mitenkään 25 rajoitettu, kunhan ne ovat muoveille yleensä käytettyjä aineita. Esimerkiksi kvartsihiekka, kalsiumkarbonaatti, talkki, bariumsulfaatti, savi, alumiinihydroksidi ja pigmentit, esimerkiksi titaanioksidit ja kromioksidit ovat sopivia aineita. Myös dolomiittia ja keraamista jauhetta 30 voidaan käyttää. Epäorgaanisia täyteaineita kuten alumi-. niumoksidia, lasihelmiä, helmihiekkaa ja Ottawa-hiekkaa sekä orgaanisia täyteaineita kuten fenolihartsin ja epok-sihartsin pallohiukkasia voidaan myös käyttää. On edullista, että täyteaineella on tietty hiukkaskokoalue, esi-35 merkiksi 60 - 100 mesh, 100 - 200 mesh tai alle 300 mesh 92984 10 ja että se on lähinnä pallomaista tai vastaavaa muotoa. Kun on muodostettava suodatuskerros, jolla on tarkka huo-koshalkaisija ja huokoisuus, tällainen tuote voidaan saada aikaan käyttämällä täyteainetta, jolla on tietty hiukkas-5 koko ja pallomainen tai vastaava muoto, joko erikseen tai yhdistelmänä. Lisättävän täyteaineen suositettava määrä on noin 30 - noin 80 painoprosenttia valumateriaalin kokonaismäärästä .

3e) Materiaalin valaminen 10 Edellä selostetut materiaalit sekoitetaan yhteen, niin että saadaan aikaan emulgoitu hartsimateriaali, jota käytetään valamiseen.

Valettavaa materiaalia sekoitettaessa muodostuneiden kuplien särkemiseksi lisätään tarvittaessa jokin sel-15 lainen vaahdonpoistoaine, jolla on vaahdonpoisto- tai vaahdonsärkemistoiminto.

Suodatuskerros voidaan tehdä esimerkiksi valamalla edellä mainittu valumateriaali, hyydyttämällä se ja kuumentamalla se sitten veden poistamiseksi siitä ja sen ko-20 vettamiseksi samanaikaisesti, minkä jälkeen suoritetaan emulgaattoripohjäisen aineen eluointi liuottimena ja valetun tuotteen eluointi.

Tällainen edellä mainituista materiaaleista tehty suodatuskerros voidaan saada aikaan valumenetelmällä ja 25 sillä on tällöin yhtenäinen, hieno avokennorakenne ja erittäin hyvä mitanpitävyys, mekaaniset ominaisuudet, kestävyys ja niin edelleen. Lisäksi on mahdollista saada aikaan sellainen suodatuskerros, jolla on tarkka huokos-halkaisija ja huokoisuus, valitsemalla käytettävän veden 30 määrä ja täyteainetyyppi. Myös valitsemalla kovetin sopivalla tavalla voidaan lyhentää valumateriaalin hyytymisai-kaa koko prosessiajan lyhentämiseksi.

4) Suodatuskerros Näin muodostuneen suodatuskerroksen 3 pinnan on 35 oltava tasainen ja sillä on oltava myös hieno avokenno- # » • · 92984 11 rakenne, joka tekee mahdolliseksi suodattamisen ja lasi-tusmassan sijoittamisen. Kerroksen hienojen huokosien halkaisija on mieluimmin esimerkiksi noin 2 - noin 60 mikronia. Suodatuskerroksen vahvuus on ainakin noin 0,5 mm tai 5 enemmän, mutta mieluimmin kuitenkin noin 10 - noin 50 mm tai enemmän. Kun vahvuus on alle 5 mm, suodatuskerros voidaan valamisen asemesta muodostaa helposti jo tunnetuilla menetelmillä, esimerkiksi tasoituslastalla, harjaamalla, ruiskuttamalla, virtausvaluna tai kaavinteräpinnoitteena. 10 5) Karkeahuokoisten kiinteiden materiaalien muo dostama välikerros

Karkean huokosrakenteen käsittävän karkeahuokoisen kiinteän kerroksen 5 materiaali ei ole erityisesti määrätty, kunhan siinä on avokennorakenne, joka mahdollistaa 15 helpon vedenpoiston, imun ja paineistamisen. Valamisen helppouden vuoksi materiaalina on käytettävä mieluimmin kiinteää aggregaatti-hartsimateriaalia, jossa on suuri määrä aggregaattia (esimerkiksi noin 80 - 90 paino-osaa) ja pieni määrä hartsia (esimerkiksi noin 20 - 10 paino-20 osaa), niin että aggregaatti saadaan osittain sidotuksi. Aggregaattina käytetään esimerkiksi tavallisen aggregaatin seoksia (hiukkaskoko noin 500 - 5000 mikronia), jolloin niissä on kvartsihiekkaa, kalsiumkarbonaattia, valkoista marmoria ja niin edelleen) ja kevyttä aggregaattia (esi-25 merkiksi vulcanic balloon'ia, felite'ä, hohkakiveä, alumi-niumoksidisoraa ynnä muuta). Adhesiivisena hartsimateriaa-lina voidaan käyttää mitä tahansa adhesiivista hartsimate-riaalia edellyttäen, että se on veteen liukenematonta, kun se adheesiokovetetaan. Tällaisia materiaaleja ovat epoksi-30 hartsit, fenolihartsit, uretaanihartsit, akryylihartsit , ynnä muut. Karkeahuokoisen kiinteän kerroksen valaminen voidaan suorittaa helposti vaivaamalla aggregaatti ja hartsimateriaali ja sitten esimerkiksi syöttämällä näin saatu seos tietyn muodon omaavaan muottiin hartsimateri-35 aalin kovettamiseksi.

• • · 92984 12

Karkeahuokolsen kiinteän kerroksen 5 karkeiden huokosien halkaisija on mieluimmin esimerkiksi noin 80 - noin 1000 mikronia. Kiinteän kerroksen vahvuus on ainakin noin 5 mm tai enemmän ja mieluimmin noin 30 - noin 100 mm. Ker-5 roksen vahvuutta voidaan tarvittaessa muuttaa eri osissa.

6) Valumuotin valmistaminen

Seuraavassa selostetaan esimerkkinä valumuotin alemman muottiosan valmistusta muotin muodon vastatessa tällöin kuviossa 1 esitettyä ja välirakenteen 5' ollessa 10 jätetty pois.

6a) Karkeahuokolsen kiinteän kerroksen muodostaminen

Valmistetaan muodoltaan kaareva malli, joka ympäröidään muotin alaosan kiinteällä kerroksella 5 kuvion 1 15 esittämällä tavalla. Mallin pintaan pannaan irrotusainet-ta. Malli pannaan ylösalaisin (nimenomaan kaarevan muodon ollessa kysymyksessä) ja sitten ilmatiivis kotelo, esimerkiksi säiliö 2, pannaan ylösalaisin mallin päälle. Säiliön yläosa avataan täyttämistä varten. Näin niiden väliin muo-20 dostunut karkean, kiinteän kerroksen 5 muottitila täyte tään painetta käyttäen aggregaatin ja epoksihartsin muodostamalla seoksella seuraavassa selostettavalla tavalla. Seosmateriaalin annetaan seistä hartsikomponentin kovetta-miseksi. Kovettumisen jälkeen malli otetaan pois, jolloin 25 muodostuu karkea kiinteä kerros 5. Aggregaatin ja hartsin muodostama seosmateriaali käsittää lähinnä esimerkiksi 80 osaa hohkakiveä, 10 osaa kalsiumkarbonaattia ja 10 osaa jotakin yleisesti markkinoitavaa nestemäistä epoksin ja kovitteen hartsiseosta.

30 6b) Hienon avokennorakenteen käsittävän suodatus- kerroksen valmistus

Valmistetaan kupera malli, joka ympäröidään alemman muottiosan suodatuskerroksella 3 kuviossa 1 esitetyllä tavalla ja mallin pinta käsitellään irrotusaineella. 35 Malli pannaan ylösalaisin (nimittäin kuperan muodon oi- 92984 13 lessa kysymyksessä) ja sitten edellä kohdassa 6a) muodostettu kiinteä kerros pannaan ylösalaisin mallin päälle. Edellä selostettu epoksihartsin ja täyteaineen muodostama valumateriaali kaadetaan sitten suodatuskerroksen 3 muot-5 titilaan, joka on muodostunut tällöin niiden väliin, ja sen annetaan seistä valumateriaalin kovettamiseksi alustavasti. Sitten malli otetaan pois ja emulgaattoripohjäinen viskoosi aine eluoidaan suurella määrällä lämmintä vettä, jossa on alkoholia (esimerkiksi isopropyylialkoholia).

10 Tällöin saadaan valamista varten alempi muottiosa, jossa on lähinnä ilmatiivis kotelo, esimerkiksi säiliö 2, kar-keahuokoinen kiinteä välikerros 5 ja suodatuskerros 3. Lasitusmassan syöttöputki 8, nestevirtausputki 9, tiivis-tyslaitteet 7 ja vastaavat osat voidaan asentaa helposti 15 edellä mainittuun prosessiin. Kuviossa 1 esitetty muotin yläosa voidaan valmistaa samalla tavalla.

Edellä selostetulla hartsipohjaisella valumateriaa-lilla on esimerkiksi seuraava koostumus.

20 Epoksiseos 100 paino-osaa (seos, jossa on 85 painoprosenttia Epicoatia, toimittaja Yuka-Shell Epoxy K.K., Japani, ja 15 painoprosenttia Eponit 018, toimittaja Nitto Kasei K.K., Japani) 25 Emulgaattori

Sorbitaani-rasvahappoesteri 8 paino-osaa

Polyoksietyleenioleylieetteri 8 paino-osaa

Polyoksietyleeni-sorbitaani- 8 paino-osaa rasvahappoesteri 30 Koventinseos 30 paino-osaa (muunnettu alifaattinen polyamiini, joka on saatu käyttämällä 50 painoprosenttia alifaattista poly-amiinia, 30 painoprosenttia glysidyylieetteriä ja 20 painoprosenttia polyfenolia) 35 Täyteaine (keraaminen jauhe) 220 paino-osaa

Vesi 50 paino-osaa 92984 14 7) Valumuotin käyttäminen (I)

Kuviossa 2 esitetty muotti havainnollistaa erästä käsiteltävän keksinnön mukaista valumuottirakennetta. Kuvion 2 esittämällä tavalla valumuotti 1 käsittää ylemmän 5 muottiosan 2a ja alemman muottiosan 2b, jolloin suodatus-kerrokset 3, 3' on sijoitettu osiin jaettavan ilmatiiviin säiliön 2 sisäpuolelle ja karkeat välikerrokset 5, 5' on sijoitettu vastaavasti suodatuskerrosten 3, 3' ulkopuolelle. Muottiontelo 4 on muodostettu suodatuskerrosten sisä-10 puolelle. Ainakin kummankin välikerroksen 5, 5' toinen pää johtaa säiliön 2 ulkopuolelle ja on yhteydessä ilmakehän paineeseen tai paineenpoistolähteeseen. Ylempi muottiosa 2a on varustettu ylivirtausäiliöllä, joka on yhteydessä muottionteloon 4 suodatuskerroksen välityksellä. Aiempi 15 muottiosa 2b on varustettu lasitusmassan syöttöputkella 8, j oka on yhteydessä muottionteloon 4 suodatuskerroksen 3' välityksellä. Alempi muottiosa 2b on tuettu ylöspäin ja alaspäin liikkuvaksi tukiosalla 11. Valetun tuotteen vas-taanottovaunu on sijoitettu alemman muottiosan 2b liikku-20 vien kohtien väliin.

Muottivalu tapahtuu seuraavasti. Lasitusmassaa syötetään lasitusmassan syöttöputkella 8 muottionteloon 4 niin kauan, kunnes lasitusmassaa virtaa ylivirtaussäili-öön. Muottiontelossa 4 oleva lasitusmassa paineistetaan 25 syöttämällä puristettua ilmaa ylivirtaussäiliöön, ja kar- keat välikerrokset 5, 5' ovat yhteydessä ilmakehän pai neeseen tai paineenpoistolähteeseen, jolloin lasitusmassan syöttönopeus suodatuskerroksien 3, 3' päälle ja syötetyssä lasitusmassassa olevan veden diffuusionopeus kas-30 vavat. Kun suodatuskerroksiin 3, 3' syötetty lasitusmassa saavuttaa etukäteen määrätyn vahvuuden, ylivirtaussäiliös-sä oleva paine muuttuu ilmakehän paineeksi ja muottiontelossa 4 jäljellä oleva lasitusmassa poistetaan lasitusmassan syöttöputkella, jolloin saadaan ontto, valettu tuote.

15 92984 Tämän jälkeen välikerros 5' paineistetaan syöttämällä paineilmaa ilman ja veden erottimeen, joka on alemman muottiosan 2b alapuolella, niin että suodatuskerrok-sessa 3' vielä olevaa vettä tippuu suodatuskerroksen 3' ja 5 valetun tuotteen väliseen rajapintaan. Näin ollen niiden väliin muodostuu vesikalvo ja alempi muottiosa on helppo tyhjentää. Valettu tuote puristetaan ylempään muottiosaan tyhjön avulla ja se jää riippumaan siitä. Vastaanottovaunu pannaan valetun tuotteen alle. Vesikalvo muodostetaan va-10 letun tuotteen ja ylemmän muottiosan 2a suodatuskerroksen 3 väliin edellä selostetulla tavalla ja valettu tuote irrotetaan muotista vaunuun 12.

8) Valumuovin käyttäminen (II)

Kuviossa 3 esitetään toinen rakenne keksinnön mu-15 kaisesta valumuotista 21. Kuvion 3 mukaan valumuotti 21 käsittää ilmatiiviit säiliöt 26 - 29, niissä olevat suoda-tuskerrokset 30 - 33 ja karkeat välikerrokset 34 - 37 suodatuskerrosten ja säiliöiden välissä. Ainakin välikerrosten toinen pää johtaa säiliöiden 26 - 29 ulkopuolelle 20 ja on nesteensyöttökanavien 26a - 29a välityksellä yhteydessä vastaavasti ilmakehän paineeseen tai paineenpoisto-lähteeseen. Muottiontelo 38 on muodostettu suodatuskerrosten 30 - 33 sisäpuolelle. Ylempi muottiosa 22 on varustettu ylivirtaussäiliöllä 39, joka on yhteydessä muottionte-25 loon 38 suodatuskerroksen 30 välityksellä. Alempi muotti-osa 23 on varustettu lasitusmassan syöttöputkella 40, joka on yhteydessä muottionteloon 38 suodatuskerroksen 31 välityksellä.

Muottivalu suoritetaan seuraavasti. Lasitusmassaa 30 syötetään lasitusmassan syöttöputkella 40 muottionteloon 40 niin kauan, että massaa virtaa ylivirtaussäiliöön 39. Muottiontelossa 38 oleva lasitusmassa paineistetaan syöttämällä puristettua ilmaa ylivirtaussäiliöön (tai paineistamalla lasitusmassan syöttöputki), ja karkeat välikerrok-35 set 34 - 37 ovat yhteydessä ilmakehän paineeseen tai pai- 92984 16 neenpoistolähteeseen. Näin lasitusmassan syöttämisnopeus suodatuskerroksiin 30 - 33 ja myös syötetyssä lasitusmas-sassa olevan veden dlffuuslonopeus kasvavat. Ylivirtaus-sälllö 39 pannaan sitten yhteyteen Ilmakehän paineen kans-5 sa ja jäljellä oleva lasitusmassa poistetaan lasitusmassan syöttöputkella, niin että saadaan ontto valutuote 42.

Tämän jälkeen muotin ylä- ja alaosan 22, 23 väli-kerrokset 34, 35 paineistetaan, niin että suodatuskerrok-sissa 30, 31 olevaa vettä tihkuu valutuotteen 42 ja suo-10 datuskerrosten väliseen rajapintaan. Tällöin niiden väliin muodostuu vesikalvo, ja valutuotteen 42 ja muotin ylä- ja alaosan 22, 23 välinen yhteys katkeaa, jolloin valutuote irtoaa helposti muotista. Valutuotteen 42 sivupinnat on tuettu kokonaan ja ripustettu muotin sivuosil-15 la 24, 25 mieluimmin niin, että muotin sivuosat pannaan yhteyteen paineenpoistolähteen kanssa ja muotin ylä- ja alaosa 22, 23 irrotetaan. Tässä tilassa valutuotteeseen ei sen painosta johtuen kohdistu kutistumisdeformaatiota, se ei halkea eikä murru osittain, koska sen kaikki sivupinnat 20 on tuettu muotin sivuosilla 24, 25. Vastaanottoteline sijoitetaan valutuotteen 42 alapuolelle. Vesikalvo muodostetaan valutuotteen 42 ja suodatuskerrosten 32, 33 väliseen rajapintaan paineistamalla muotin sivuosien 24, 25 väli-kerrokset 36, 37, niin että suodatuskerroksessa 32, 33 25 jäljellä oleva vesi saadaan pois ja muotti voidaan tyhjentää helposti. Muotin sivuosat 24, 25 irrotetaan valutuotteen 42 ottamiseksi pois muotista telineelle.

9) Valumuotin suorituskyky Käsiteltävän keksinnön mukainen valumuotti on var-30 sin tyydyttävä, kun on kysymys tarkoista mitoista, lasitusmassan yhtenäisistä muottiinsyöttöominaisuuksista ja muotin tyhjennysominaisuuksista. Muotin on laskettu kestävän yli 20 000 valutoimintoa.

10) Suositettavat täyteainemateriaalit 35 Edellä kohdassa 3d) mainittujen täyteainemateriaa- lien lisäksi tämän keksinnön tekijät ovat todenneet, että 92984 17 hydrofiilisen termoplastihartsin veteen liukenemattomat täyteainehiukkaset ovat käsiteltävän suodatuskerroksen suorituskyvyn kannalta erittäin edullisia. Termoplastisista ominaisuuksista johtuen on helppo saada sellaisia täy-5 teainehiukkasia, jotka ovat pääasiassa pallomaisia ja pinnaltaan sileitä, jolloin ne soveltuvat erittäin hyvin käsiteltävään keksintöön. Lisäksi tällaisten hartsien ominaispaino on suunnilleen sama kuin emulgoitujen hartsima-teriaalien ominaispaino.

10 Näin ollen hydrofiilisiä hartsitäyteaineita käy tettäessä on huomioitava seuraavat ominaisuudet: a) suurempi määrä täyteaineita voidaan sisällyttää emulgoituun hartsimateriaaliin ja näin saatu seos on juoksevampaa, b) yhtenäisempään huokoisuuteen ja yhtenäisempiin huokosko-15 koihin päästään helposti, c) suodatuskerrokseen saadaan helposti suurempi huokoisuusaste ja pienemmät huokoskoot, d) saadaan hydrofiilinen suodatuskerros, jolloin suodatuskerroksen valaminen on helppoa, lasitusmassalle saadaan yhtenäisemmät syöttöominaisuudet ja suodatuskerrok-20 selle saadaan paremmat ominaisuudet, kun on kysymys sen irrottamisesta muotista. Esimerkiksi tällaisia hydrofiilisiä täyteaineita sisältävän suodatuskerroksen vedenläpäisevyys on ainakin kaksi kertaa ja yleensä yli viisi kertaa suurempi kuin vastaavien rakenteiden hydrofobisia 25 täyteaineita sisältävien suodatuskerrosten vedenläpäise vyys. Tällaisiin tehoihin voidaan päästä, kun täyteaine-hiukkasissa on noin 30 painoprosenttia tai vielä enemmän lähinnä pallon muotoisia, hydrofiilistä hartsia olevia hiukkasia.

30 Tällaisiin hydrofiilisiin termoplastihartseihin kuuluvat esimerkiksi akryylihartsit (esimerkiksi metak-syyli tai akryyli), polyamidihartsit, vinyyliasetaatti-kopolymeerihartsit, selluloosa-asetaattihartsit, niistä saadut muunnetut hartsit ja niin edelleen. Tavallisesti 35 käytetään metyylimetakrylaattihartsia.

92984 18

Kuten alussa jo mainittiin, käsiteltävän keksinnön mukaan on a) pääasiassa ratkaistu se probleema, joka liittyy kovetuskutistumiseen, muodostamalla muovinen suodatus-kerros hartsimaista emulsiomateriaalia käyttämällä, b) 5 pääasiassa ratkaistu se probleema, joka liittyy suodatus-kerrokseen jäävään emulgaattoripohjaiseen viskoosiin aineeseen, käyttämällä suodatuskerrosta, jossa ei ole veden-poistoputkia ja jolloin ainetta ei eluoida liuottimena ja c) pääasiassa ratkaistu muut probleemat käyttämällä hart-10 simaista suodatuskerrosta, jonka paksuus ei muuta äkillisesti, ja sitomalla suodatuskerros hartsilla karkeahuokoi-seen välikerrokseen. Kun edellä mainitut tekijät a), b) ja c) yhdistetään, käsiteltävälle valumuotille saadaan tarkka mitoitus, hyvä kestävyys, lasitusmassan yhtenäiset syöttö-15 ominaisuudet, hyvät muotin irrotusominaisuudet ja niin edelleen.

Claims (10)

19 92984 Patenttivaatimukset::

1. Lasitusmassan muottivalua varten tarkoitettu muotti (1), joka käsittää osiin jaettavan valumuotin, jos-5 sa on useita muottiosia, jotka muodostavat toisiinsa liitettyinä muottiontelon (4), jokaisen muottiosan käsittäessä ilmatiiviin kotelon (2), karkeahuokoisen rakenteen omaavan välikerroksen (5) ilmatiiviin kotelon ja suodatus-kerroksen välissä ja hienon, avokennorakenteisen, muovia 10 olevan suodatuskerroksen välikerroksen lähellä suodatus-kerroksen ollessa tuotettavissa valamalla juokseva emul-siomateriaali, jossa on noin 100 paino-osaa kovettuvaa muovimateriaalia, noin 1-30 paino-osaa ei-ionista emul-gaattoria, noin 1 - 200 paino-osaa vettä ja noin 50 - 600 15 paino-osaa täyteainehiukkasia, lasitusmassan syöttöputken (8) ollessa yhdistetty muottionteloon (4) ja ollessa yhteydessä ilmatiiviin kotelon ulkopuolelle, nestevirtaus-putken (9) ollessa yhdistetty karkeaan välikerrokseen ja ollessa yhteydessä ilmatiiviin kotelon ulkopuolelle, suo-20 datuskerroksen (3) ollessa sidottu välikerrokseen (5) ja ollessa muodoltaan ja mitoitukseltaan tarkka ja hieno avo-kennorakenne, tunnettu siitä, että suodatuskerros (3) on oleellisesti vapaa emulgaattoripohjaisista viskooseista aineista; että suodatuskerros (3) on tuotettavissa 25 valamalla mainittu juokseva emulsiomateriaali kovetetuksi suodatuskerrokseksi, muovisen suodatuskerroksen ollessa eluoitu yhtenäisesti vesipohjaisella liuottimena muoviseen suodatuskerrokseen hajonneiden emulgaattoripohjaisten viskoosien aineiden poistamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen muotti, tun nettu siitä, että suodatuskerroksen (3) kerrosvah-vuus ei muutu äkillisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muotti, tunnettu siitä, että suodatuskerros (3) työntyy 35 karkean välikerroksen (5) karkeaan pintaan ja on liitetty läpäisevänä hartsilla välikerrokseen. * · 20 92^84

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen muotti, tunnettu siitä, että täyteainehiukkaset käsittävät oleellisesti pallon muotoisia, hydrofiilistä hartsia olevia hiukkasia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen muot ti, tunnettu siitä, että suodatuskerroksen (3) muovimateriaali valitaan ryhmästä, johon kuuluvat epoksi-hartsi, fenolihartsi, furaanihartsi, jäykkä uretaanihart-si, polyesterihartsi ja akryylihartsi.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen muotti, tunnettu siitä, että suodatuskerroksen (3) valamiseen käytettävä juokseva emulsiomateriaali käsittää noin 100 paino-osaa epoksiseoksen ja koviteseoksen seosta, noin 1 - 200 paino-osaa vettä ja noin 50 - 600 paino-osaa täy-15 teainehiukkasia, emulgaattorien ollessa ainakin kahta tyyppiä, jotka on valittu ryhmästä, jossa on ei-ionisia emulgaattoreita, joiden HLB-arvot ovat vastaavasti 4-8, 8 - 17 ja 11 - 15,6.

7. Lasitusmassan muottivaluun käytettävän, osiin 20 jaettavan muotin (1) valmistusmenetelmä muotin käsittäessä tällöin useita muottiosia, jotka muodostavat yhteen liitettyinä muottiontelon (4), muotin sisältäessä hienon avo-kennorakenteisen suodatuskerroksen (3), joka on valmistettu juoksevasta emulsiomateriaalista, jossa on noin 100 25 paino-osaa kovettuvaa muovimateriaalia, noin 1-30 paino-osaa ei-ionista emulgaattoria, noin 1 - 200 paino-osaa vettä ja noin 50 - 600 paino-osaa täyteainehiukkasia; suodatuskerroksen (3) ollessa tunnettu siitä, että menetelmä käsittää: 30 jaetusta ilmatiiviistä kotelosta (2) ja karkean välikerroksen mallista koostuvan valutilan täyttämisen painetta käyttäen seoksella, jossa on lähinnä suuri määrä aggregaattihiukkasia ja sellainen määrä adhesiivista muovimateriaalia, että se pystyy sitomaan aggregaattihiukka-35 set osittain, jolloin saadaan aikaan karkeahuokoisen ra- 92984 21 kenteen omaava välikerros (5), joka on kiinnitetty ilmatiiviiseen koteloon, halutun lasitusmassavalutuotteen muotoa vastaavan, muodostetun karkean välikerroksen (5) ja suodatuskerroksen 5 mallin muodostaman valutilan valutäyttämisen mainitulla juoksevalla emulsiomateriaalilla, niin että saadaan aikaan kovetettu, muovia oleva suodatuskerros (3), joka on sidottu kiinteästi välikerrokseen; ja sitten muovisen suodatuskerroksen eluoimisen yhtenäisesti 10 vesipohjaisella liuottimena muovikerrokseen hienojakoi-sesti hajonneen emulgaattoripohjäisen viskoosin aineen oleelliseksi poistamiseksi ja lisäksi muovikerroksen ko-vettamisen, niin että saadaan pääasiassa yhtenäisen, hienon avokennorakenteen käsittävä suodatuskerros, joka on 15 oleellisesti vapaa emulsiopohjaisista aineista.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatuskerros (3) työntyy karkean välikerroksen (5) karkeaan pintaan ja on sidottu läpäisevänä hartsilla välikerrokseen.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatuskerroksen (3) muovi-materiaali on valittu ryhmästä, joka käsittää epoksihart-sin, fenolihartsin, furaanihartsin, jäykän uretaanihart-sin, polyesterihartsin ja akryylihartsin. , 25

10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että ei-ioninen emulgaatto-ri käsittää ainakin kaksi tyyppiä ei-ionisia emulgaatto-reita, joilla on erilaiset HLB-arvot. 1 · 22 92984