混合砂料及其制造方法

專利名稱：混合砂料及其制造方法
技術領域：
本發明涉及特別適用于作為造型粘土的代用品并可按塑造粘土制品的方法成形的混合砂料。但是，上述混合砂料還可有利地用于其他目的，例如用于制造園林景物，用于建造藝術館和水族館中的景物以及其他的用途。本發明還涉及制造上述類型的混合砂料的方法。
多年來，造型粘土一直被用作玩具和教具的材料，這種造型粘土的一個重要的優點是它可以模壓成各種各樣的形狀，但它也存在一些缺點，其中一個缺點是它的粘性大，很容易弄臟與它接觸的表面，另一個缺點是其尺寸穩定性較差，也就是說，用造型粘土做成的物體，即使受到很小的壓力也要變形。確切地說，上述不利的性能阻礙了造型粘土更廣泛地用于十分需要這種材料的可塑性的那些用途，例如在園林景物中建造外觀按設計變化的景物，在藝術館中建造各類展品，以及作為水族館中筑造景物的材料。確切說來，在這類領域中遇到的問題就是當造型粘土與水接觸時就變得越來越發粘。
因此，本發明的一個目的是提供一種可代替造型粘土的材料，這種材料在室溫下容易成形而做出各種尺寸穩定的造型體，并在隨后可容易將它們弄碎成顆粒材料，然后直接模壓成新的物體或者說新的形狀。本發明的另一目的是提供由對環境或者說對健康無害的原材料制成的材料。本發明的再一個目的是提供既可用作制作教具，又可大量地用作建造具有形象化外觀的園林建筑結構以及水族館中的景點結構和景點結構中的模型軌道的材料。
本發明的又一個目的是提供一種制造上述混合砂料(造型用的混合砂料)的方法，所述混合砂料適合于作為造型粘土的代用品，并且還可用于其他的用途，例如用作制作水族館中的景物和設計各種仿真景物等的材料。
本發明的上述目的以及其他目的一方面通過分別在獨立的權利要求1和14中規定的混合砂料和制造這樣砂料的方法來實現，另一方面又通過采用由獨立的權利要求15規定的那種混合砂料來實現。其他相關的權利要求則具體規定了本發明的最佳實施例。
總而言之，本發明涉及含有砂或砂狀材料和粘結劑的混合砂料，所述的粘結劑是一種蜂蠟、一種類似于蜂蠟的材料或一種類似于蜂蠟的混合料，它在室溫下是固態的，但仍具有所需的粘性。將組成混合砂料的各組分互相混合，使得砂或砂狀材料的顆粒包上一層粘結劑的包覆層，最好是，上述各組分的混合使得分散的砂料顆粒單個地包上包覆層，而不會在壓實之前要用時明顯地形成小砂團。
雖然在鑄造工業上早有使用砂和粘結劑來制造鑄型和型芯，但是，在該工業部門內使用的那種混合砂料通常含有樹脂、熱固性塑料、亞麻油或類似物質之類的粘結劑，以便使制成品即鑄型或型芯可以耐受鑄造過程中的高溫。而且，通常所用的那些粘結劑并不能用于實現本發明的目的。另外，從人類健康和環境衛生的觀點來看，用于鑄型和型芯的粘結劑相當不適用于制作玩具和類似物品例如游戲用品等。
日本專利申請公開JP 57-1427142(參看JP出版物1982-12-04，M類，No.176節；vol.6，No.246，P.55)公開過制造鑄型的材料的一個實例。該出版物公開了一種含有粘結劑并在使用時加熱到高于粘結劑熔點溫度的鑄造型砂，使用時，將混合料裝入砂箱或芯盒，然后強制冷卻到低于粘結劑熔點的溫度，以便使鑄型和型芯穩定和硬化。作為粘結劑，使用一種在固態下具有高粘結性能的材料，以便使鑄型/型芯在通常的處理溫度下保持結構上的整體性，但仍具有可使鑄造型砂重復使用的特性。上述型砂中使用的粘結劑是乙二醇和以石蠟為主體的蠟料。該出版物僅僅關注到有關制造鑄型和型芯所帶來的問題，因此，未能考慮到有關制造、教具、建造模型火車結構的景物以及建筑結構或水族館的景物結構方面出現的問題。
談到制造鑄型的型芯的類似出版物有WPI/德溫特文摘No.75-58260 W，7535周，蘇聯專利文摘SU 456674(Kashirate sentrolit)(1976年2月5日)。該出版物公開了一種可用于制造復雜型芯的材料，該材料主要是下列成分的混合料至少約70％的石英粉、5～10％的氧化鋁、1.5～3％的硼酸、1～2％的硬脂酸和16～20％的由石蠟、人造純地蠟、石蠟族的熱裂殘余物和褐煤蠟添加劑組成的造型化合物。這種材料在使用時加熱到65～70℃壓制成所需的造型體。由于上述出版物涉及復雜型芯(插入件)的制造，故使用了石粉，也就是顆粒尺寸很小的顆粒材料。所以上述混合砂料與本發明提出的造型砂料是根本不同的。
WPI/德溫特文摘No.90-318835，9042周，蘇聯專利文摘SU-1550137(Leningrad Plakhanov Mine，1990，3，15)公開了一種用于代替在研究巖石形成中的張拉狀態時所用的天然巖石材料的混合砂料，這種混合砂料中的粘結劑除了蜂蠟外還含有蟲膠和頁巖焦油。這種材料與本發明公開的造型砂料是根本不同的。
美國專利US-A-3607332公開了一種熱塑性造型材料，該材料的性能相當于造型粘土，而且是軟的，在室溫下可指壓變形。作為這種熱塑性混合料的組分，使用一種可塑的粘土狀材料與一種有機增塑載體混合在一起，其新的特征在于，這種可塑的粘土狀材料補加了一種空心微球粒狀的或空心片晶形顆粒狀的輕型填料，以減小混合料的總重。上述的塑性粘土狀材料是天然存在的粘土，例如高嶺石、蒙脫土或膨潤土。上述材料是類似于造型粘土的混合料，它含有大量的十分細的顆粒材料。
美國專利US-A-5374384公開了一種改進的、以細粉狀云母粒和碳黑為基的造型粘土，它用一種柔軟的、半固態的、可冷卷起來的極薄片狀的或者說板狀的蠟料作為粘結劑，這種蠟料像梁一樣置于兩支點之間時具有高的抗彎曲或者說抗變形的能力。
美國專利US-A-4336071公開了一種可塑的造型粘土，它含有50～70％的粘結劑、10～40％的增塑劑和溶劑、和5～40％的氫氧化鋁，有時還加入10％以下的顏料和其他填料。該專利說明了這種空氣干燥的或者說空氣硬化的以及可永久性造型的混合料，這種可永久性造型的混合料的質量與造型粘土的質量相當。
按照上述US-A-3607332、US-A-5374384和US-A-4336071的配方制成的模擬造型粘土的混合料，其性能不能等同于本發明的可造型的混合砂料。
按照本發明，在混合砂料中的顆粒狀材料或者說砂可以是天然砂、粉碎的巖石料(例如大理石粉)，但也可以是(雖然不等于說最好是)顆粒狀的聚合物料或其他的顆粒狀材料，尤其是當混合砂料要用于制作例如仿真的景物結構時更可以用后者。作為砂狀材料也可以采用輕質砂例如微球粒狀的砂狀材料，當然還可以用各種類型的顆粒狀材料的混合料。顆粒狀材料的粒度范圍從大約0.02mm(最好從大約0.063mm)至大約3.0mm(較好至大約2.0mm，最好至大約1mm)。最好是，顆粒狀材料的平均粒度范圍為約0.08(或0.1或0.15)mm～約0.6(或0.5)mm。
按照本發明，混合砂料中的粘結劑應是蜂蠟、類似于蜂蠟的材料或類似于蜂蠟的混合料、或這類材料的混合料。
上述類型的合適的粘結劑除了天然蜂蠟外還有蜂蠟代用料純地蠟或地蠟與石蠟或微晶石蠟的混合物。例如，可從瑞典Sveda AB公司購得的CEREWAX 2T是適用的純地蠟料，而德國H.B，Fuller GmbH公司供應的LUNAFLEX4919則是一種適用的微晶蠟(一種由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的支鏈微晶型的塑性烴類蠟)。
天然的蜂蠟或處理過的純化的蜂蠟可用作蜂蠟。例如，瑞典Biredskapsfabriken AB公司供應的Bivax M.S是適用的天然蜂蠟，而瑞典Joel Svenssons Vaxfabrik AB公司供應的漂白蜂蠟和瑞典MB-Sveda AB公司供應的Bivax Vit No.1(B 1015)是適用的處理過的和純化的蜂蠟，另一種可用的類似于蜂蠟的材料是LUNACERAM(由德國H.B.Fuller GmbH公司供應)，該材料是一種具有地蠟結構的微晶蠟，并且是十分均衡的線性烴類蠟與支鏈烴類蠟的混合物。
LUNAFLEX4919(一種具有支鏈微晶結構的可造型的烴類蠟，德國H.B.Fuller GmbH公司供應)與石蠟52-54(其熔點52～54℃，含有≤0.5％油，即由瑞典MB-Sveda AB公司供應的RA007石蠟)的混合物是可用的類似于蜂蠟的混合料的一個實例。
為了實現本發明的目的，重要的一點是粘結劑應具有大致相當于蜂蠟或普通的蜂蠟代用料的粘性。如果粘結劑的基本組分缺乏上述性能，就可能要添加改性劑或者說沖淡劑。可以用細粒材料(平均粒度小于0.01mm)作為沖淡劑，這種細粒材料僅在粘結劑與砂料混合好之后加入。這種后加沖淡劑帶來的好處是，細粒材料的同時出現不會阻止或者說阻礙粘結劑在砂粒表面的均勻分布，上述的細粒材料具有大的表面積，因此需要補充較大量的粘結劑以便達到同樣的包覆程度，但所有的組分是混合在一起的。
當在用混合砂料例如制作水族館中的軌道模型景物或景物建筑結構需要改進其結構整體性時，也可以加入性能合適的較短細纖維狀的纖維增強材料。
如果粘結劑的粘性不足，則可將粘性較大的蜂蠟狀材料與另一種粘性較小的蜂蠟料相混合來彌補上述的不足。也可以添加一些增大粘性的物質，例如少量的石蠟油。異丙基軟脂酸、異丙基肉豆蔻酸鹽或妥爾油。但是，在添加上述的增大粘性的物質時，重要的是要確保其添加量的比例要盡量地低，以防混合粘結劑滲出油狀物質粘住手指或粘在與它接觸的物質表面上。
如果想使砂料具有特殊的顏色，當然可以選用已具有所需顏色的砂料，但是，也可以而且最好是在砂料與粘結劑混合之前先對它染色。如果想要避免顏料色移而透過蜂蠟或類似蜂蠟狀材料形成的粘結劑層，砂料的染色可通過顏料膏來進行，所述的顏料膏含有分散在熔點比用作混合砂料中的粘結劑的蜂蠟或蜂蠟狀材料高的聚合物或蠟料中的顏料。顏料的加入量取決于所要獲得的色彩強度和顏色深淺。業已證明，加入占砂料重量0.01～1.0％(wt)的顏料量是有效的，最好為加入0.05～0.5％(wt)。已被證明合適而且可用的彩色顏料分散體的實例有德國Bayer AG公司制造的顏料膏，這些顏料膏在市場上以LEVANYLLR(一種有機型細粉顏料膏)和LEVANOX(一種無機型細粉顏料膏)的商品名出售。為了改善包覆層/濕潤性，可采用由上述公司出售的乳化劑Ks，OS和WNS。
為了減輕顏料的色移，可將上述的顏料膏與聚合體或蠟分散體相混合。這種分散體的實例有德國BASF AB公司制造和出售的POLIGENPE分散體和POLIGENRW分散體以及德國Hoechst AG公司制造和出售的HORDAMEPPE 34 NEU分散體和LICOMERW11分散體。當用上述的分散體對砂料染色時，可將顏料膏與上述種類的分散體的混合物加入砂料中，并且連續進行混合作業直到顏料膏和分散體與砂料充分摻合。干燥后，上述混合物在砂粒上形成一個顏色層，彩色顏料原則上被密封在所用的聚合物或蠟料分散體內。隨后將這種染色的砂料與最終混合砂料所用的粘結劑即蜂蠟、類似于蜂蠟的材料或類似于蜂蠟的混合料相混合。
本發明的混合砂料有許多用途，例如，用于制作玩具，教具、園林景物，以及建造藝術館或水族館中的景色結構。由于這種材料在其壓實狀態下會形成一種不透液體的物質，故它也可用于形成鳥浴缸和水池中的致密的液密密封層。
下面參看附圖更詳細地說明本發明。


圖1簡單示出用本發明的混合砂料制成的造型體的橫剖面的放大圖，為了更清晰起見，圖中各組分的尺寸關系是有所夸大的(粘結劑表面包覆層和微球粒的壁厚實際上比圖中示出的薄)。
按照本發明，許多分散的砂料顆粒10、11的表面覆蓋上一層類似于蜂蠟料的薄層12，按照所示實施例，使用兩種類型的砂料顆粒，即一種是砂粒10(例如石英砂)，一種是顆粒尺寸分布大致與砂粒10相同的微球粒11。在混合砂料制成的造型體中顆粒的粘附作用是粘結型的，其粘結強度取決于蜂蠟狀材料的粘結力和粘聚性能。如附圖所示，由于分散的顆粒各具有獨立的蠟狀材料的表面包覆層，故在分散顆粒之間存在外部孔洞13，這種特征加之蜂蠟狀表面包覆層的性能使混合砂料呈現出類似于濕海砂的狀況，從而使砂料可壓實和造型，并可雕塑成例如砂質大型建筑物。而且，如果用機械手段將上述的造型體或者說雕塑品弄碎，混合砂料也仍然保留上述的性質。因此，混合砂料可以反復用于制造新的造型體和類似物體。
下面說明本發明的混合砂料的幾個具體的最佳實施例，在這些實施例中使用了下列材料-Brogrdssand 15KT，下稱“15KT砂”，其平均顆粒尺寸為0.15mm，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Brogrdssand TB-fine，下稱“TB細砂”，平均顆粒尺寸為0.246mm，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Brogrdssand 30KT，下稱“30KT砂“，平均顆粒尺寸為0.30mm，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Brogrdssand 70KT，下稱“70KT砂“，其平均顆粒尺寸為0.70mm，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Brogrdssand 1-3mm，下稱“1-3mm砂“，其平均顆粒尺寸為1.4～1.8mm，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Fylesand 80G，下稱“80G砂”，其顆粒尺寸有64％＜0.045mm，由瑞典Fyleverken AB公司制造；-M.S.蜂蠟，由瑞典Biredskapsfabriken AB供應的純凈蜂蠟；-LUNAFLEX4919，由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的支鏈微晶蠟；-LUNACERAM，一種由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的線性微晶蠟和支鏈微晶蠟的混合物。
-CERAWAX 2T，一種由瑞典MB Sveda AB公司供應的蜂蠟代用品。
-52-54石蠟，一種熔點為52～54℃的石蠟，它含有≤0.5％的油，由瑞典MB Sveda AB公司以商品名PA007上市；-LEVANYL，一種細粉的有機型顏料軟膏，可從德國Bayer AG公司購得；-LEVANYL，一種細粉的無機型顏料軟膏，可從德國Bayer AG公司購得；-POLIGENPE，一種聚合物分散體，可從德國BASF AG公司購得。
實例1在一種為鑄造型砂設計的混料器中將“15KT砂”與“52-54石蠟”相混合，其中15KT砂占制成的混合砂料重量的90％，而石蠟占10％。將混合料加熱到大約55℃，也就是加熱到高于石蠟熔點的溫度。當獲得基本上均勻一致的混合物時，便在連續攪拌下使混合砂料冷卻，結果，在室溫下所得的混合砂料為由石蠟包覆的砂粒所組成，這種砂粒是單個分離的，或者可能形成帶有包覆層的砂粒的小團。
然后在室溫下將制得的混合砂料在一種模型中模壓成大致為平行六面體形狀的小塊。這種小塊十分堅硬，但可以破碎，以便重新使用砂料。
實例2重復例1，但用90％(wt)的“1-3mm砂”與10％(wt)的“M.S.蜂蠟”相混合，得到的混合砂料是發粘的，盡管其顆粒尺寸大，但可造型。該混合砂料已被證明適用作建造園林建筑結構中的仿真石壁和巖石制品的建筑材料，或者作為建造藝術館中的園林結構的材料。
實例3重復例1步驟，用95％(wt)的15KT砂(該砂用LEVANOX彩色顏料膏染成黃色)與5％(wt)的M.S.蜂蠟相混合，得到的制品混合砂料已被證明適用于壓制良好的坯件，該坯件很容易用刀具、匙形刮刀、鉆頭及其他工具加工。上述的混合砂料適用作巨大建筑物之類的筑造坯料。
上述混合砂料容易用手或手指來成形。在成形過程中，砂的顆粒被壓實，以便通過蜂蠟使它們彼此粘在一起，然后通過組裝和擠壓使具有所需形狀的塑造件組合在一起而互相連接成較大的制品。
因此，可通過用手或手指將所得到的造型體弄碎，使砂料混合物再用于建造新的造型體。
上述的砂料混合物也可用于仿造園林景物中的模型軌道，為此，將砂料倒在支架上，并按與濕海砂大致相同的方法使之成形。砂料壓實并且表面被壓低成形后，被壓低的部位可以存水，水保留在上述的凹陷區內而不會明顯滲透到下面的料層內。使用例如一種頭發吹風機直接對著上述的凹陷區吹熱風以便使包圍凹陷區表面上的砂粒的蜂蠟暫時熔化，可以進一步提高密封性能。
實例4重復例1，用95％(wt)的由一種綠色的彩色顏料膏LEVANYL與聚合物分散體POLIGENPE的混合物染色的70KT砂與5％(wt)的M.S.蜂蠟相混合，得到的混合砂料的粘性比例3的混合砂料稍大，但具有良好的造型性能。適合于制造仿真的園林建筑結構。
實例5在本實例中，用85％(wt)的70KT砂、5％的M.S.蜂蠟和10％(wt)的80G砂。首先將70KT砂和M.S蜂蠟在制備鑄造型砂的混料器中混合，并將該混合料加熱至大約65℃(即高于蜂蠟熔點的溫度)，達到基本均勻的混合后，再在連續攪拌下添加80G砂作為沖淡劑，所加的沖淡劑被分散的70KT砂粒上的蠟層所粘附，最后在連續攪拌下使混合砂料冷卻，從而使制品在室溫下具有均勻的砂粒，這些砂粒是彼此分離的，或者也可能是由包覆有蜂蠟和沖淡劑的砂粒組成的小砂團，所得到的混合砂料比例4所得的要干些，適用于制作大型建筑物之類的筑造料坯。
實例6重復例1的做法，用95％(wt)的15KT砂和5％(wt)的LUNACERAM與LUNAFLEX4919的混合蠟料(混合比例為50/50)相混合，得到的砂料比用同樣的砂和5％(wt)的LUNAFLEX蠟所得到的砂料要干些，該砂料適用于制作仿真的園林建筑結構。
實例7重復例1的做法，用96％(wt)的TB-細砂和4％(wt)的M.S.蜂蠟與52-54石蠟的50/50混合物相混合，得到的混合砂料像砂一樣可在手指間流動，當壓實時便成為強硬的料塊。這種砂料容易精細地充滿所用模型的型腔。
實例8重復例1的做法，用95％(wt)的15KT砂和5％(wt)的LUNACERAM蠟相混合，得到的砂料具有良好的造型性能。壓實的砂料本身易于用匙形刮刀或類似的工具進行造型，因為其砂粒之間是彼此分離的。而且，在按此方法造型后，造型體或者說制品具有砂粒之間彼此牢固粘接的很好的粘聚表面。
實例9重復例1的做法，用97％(wt)的TB-細砂(這種砂用綠色的顏料膏LEVANYL與聚合物分散體POLIGENPE的混合物染色)和3％(wt)的LUNAFLEX4919蠟相混合。所得混合砂料具有良好的顆粒尺寸分布性，很適合于制作水中景物結構(即含有水池和水流的仿真景物建筑結構)，由于砂粒具有十分好的粘聚性，故不會污染水面。
實例10重復例1做法，用98％(wt)的30KT砂和2％(wt)的CEREWAX2T蠟相混合。得到的混合砂料可用于筑造與例9中的混合砂料相同目的的其他結構。
實例11重復例1做法，用98.5％(wt)的TB-細砂(這種砂用藍色顏料膏LEVANYL與聚合物分散體POLIGENPE的混合物染色)和1.5％(wt)的LUNAFLEX蠟相混合。得到的混合砂料具有極好的可塑性，其性能像濕的純石英砂那樣，但其尺寸穩定性比壓實狀態的砂要好，而且不會干燥，本實施例的混合砂料用于壓制玩具水桶和模型等時具有良好的質量。
實施例12重復例1做法，用99％的30KT砂和1％(wt)的M.S.蜂蠟相混合。得到的混合砂料具有與實例11所得混合砂料基本相同的性能，但在壓制造型體時尺寸穩定性稍差。然而，這種混合砂料相對于濕的純石英砂來說仍有較大的改進。
實例13重復例1的做法，用99％(wt)的TB-細砂與1％(wt)的LUNAFLEX蠟相混合。得到的混合砂料具有與實例11所得到的混合砂料大致相同的性能，但在壓制造型體時其尺寸穩定性稍差，然而，這種混合砂料相對于濕的純石英砂來說仍有較大的改進。
實例14重復例1的做法，用99％(wt)的15KT砂(這種砂用紅色的顏料膏LEVANYL與聚合物分散體POLIGENPE的混合物染色)和1％(wt)的CEREWAX 2T蠟相混合。得到的混合砂料也具有與實例11所得到的混合砂料大致相同的性能，但在壓制造型體時其尺寸穩定性稍差。然而，這種混合砂料相對于濕的純石英砂來說仍然有較大的改進。
實例15重復例1的做法，用99.25％(wt)的15KT砂和0.75％(wt)的LUNAFLEX蠟相混合，得到的混合砂料具有與實例11所得到的混合砂料大致相同的性能，但在壓制造型體時，其尺寸穩定性稍差。然而，這種混合砂料相對于溫的純石英砂來說仍有較大的改進。
實例16～46和比較實例47～49在實例16～46和48中，各種組分按下述方式相混合。
將裝有砂料的容器置于一塊熱鋼板上，同時在整個加熱過程中連續地攪拌。當砂料的溫度上升到高于粘結劑的熔化溫度(約90℃)時，中斷加熱，然后在連續攪拌下將加熱到熔融狀態的粘結劑連續加入到上述砂料中。繼續攪拌砂料和粘結劑，直到包覆有蠟的砂粒的溫度降低到30℃以下為止。然后將上述混合砂料轉移到另一個可使砂料冷卻到室溫的容器中。
實例39和41中采用相同的混合工藝，其差別在于，在加熱的砂料與用于對分散砂粒包覆一層熔融蠟料的熔融石蠟混合之后僅添加巖石粉，在添加這種巖石粉的過程中連續地攪拌，并且在加料完畢后繼續攪拌直到混合砂料的溫度降到30℃以下為止。然后將該混合砂料轉移到另一個可使之冷卻至室溫的容器中。
下述實例中所述的關于砂料和砂料與粘結劑的混合料的密度分別按下列方式測定用一種已知容積和重量的測量容器，當測定砂料的堆積密度時，將容器裝滿砂料，并輕輕振動，然后用一根尺將多余的砂料刮去。當測定砂料與粘結劑的混合料的密度時，用同樣的測量容器裝滿混合砂料，并用姆指壓實，也用一根尺將多余的壓實混合砂料刮去。在上述兩種情況下都稱量測量容器和所裝砂料的重量。然后從所測到的重量減去測量容器的重量。然后算出容器所裝砂料的重量與相當于測量容器的容積的水(密度為1.0g/cm3)的重量之商，即為松密度。
在實例16～49使用下列的砂料、巖石粉和粘結劑顆粒砂-Brogrdssand 15KT，(下稱“15KT砂”)，平均顆粒尺寸為0.15mm，其堆積密度為1.65g/cm3，由瑞典Brogrdssand AB公司制造；-Extendospheres SLG，空心微球粒，平均顆粒尺寸為0.12～1.13mm，其堆積密度為0.44g/cm3，由澳大利亞Lindsfield，NSW的Microcell Australia Pty公司(美國Valley Forge，PA的PQ公司)制造；-Extendospheres SL 150，空心微球粒，平均顆粒尺寸為0.10mm，其堆積密度為0.46g/cm3，由澳大利亞Lindsfield，NSW的Microcell Australia Pty公司(美國Valley Forge，PA的PQ公司)制造；-Extendospheres SL 100/25，空心微球粒，平均顆粒尺寸為0.08mm，其堆積密度為0.37g/cm3，由澳大利亞Lindsfield，NSW的Microcell Australia Pty公司(美國Valley Forge，PA的PQ公司)制造；-Fylesand 80G，下稱“80G砂”，其顆粒尺寸有64％小于0.045mm，由瑞典Fyleverken AB公司制造；
-LUNAFLEX4919，由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的支鏈微晶蠟；-LUNACERAM.，由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的線性支鏈微晶蠟。
-LUNACERAMW.，由德國H.B.Fuller GmbH公司供應的地蠟結構的微晶蠟。
-Terhell Microwax 5495，微晶蠟，由德國Schmann SasolGmbH & Co KG公司供應；-Microsere 5870，軟質琥珀色微晶蠟，由比利時IGI Europe S.A.公司供應；-LUNADIPK.天然黃色微晶蠟，由德國H.B.Fuller GmbH公司供應；-35000-172石蠟油(軟化劑)，由Beckers Industri-frg AB公司供應。
從實例24～38可看出，砂料中可含有輕質微球型礦物顆粒，這樣就可改變砂料的密度和重量。密度低于1.0g/cm3的砂料制品適合于模壓成可浮在水面上的坯塊或其他形狀。
從實例16～19可看出，增加石蠟油的量可使所得混合砂料獲得較軟而且粘性較大的結構，雖然這種混合砂料在造型時容易粘手，但是增加石蠟油的量可改善防水性能。
從比較實例47～49可看出，細粉料(“巖石粉”)的混入從各方面看都有損于所得混合砂料的性能，不管巖石粉是在添加蠟料之前還是添加蠟料之后混合到砂料中都是這樣。
實例34～38表明，砂狀料可含有高于50％(wt)的輕質料。為了獲得好的結果，粘結劑的量應控制在范圍的上限，最好是為混合砂料重量的6～10％。
表1
表1(續)
權利要求
1.一種混合砂料，它含有砂或砂狀材料和粘結劑，該粘結劑在砂或砂狀材料的顆粒上形成一種包覆層，并且是一種蜂蠟、一種類似于蜂蠟的材料，或一種類似于蜂蠟的混合料，或者是一種上述材料的混合物，上述的粘結劑在室溫下是固態的，但仍具有與蜂蠟的粘度相當的粘度。
2.根據權利要求1的混合砂料，其特征在于，上述的砂或砂狀材料的顆粒尺寸范圍為0.02mm(最好是從0.063mm)至約3.0mm(較好是至約2.0mm，更好是至約1.0mm)。
3.根據權利要求1或2的混合砂料，其特征在于，上述顆粒材料的平均顆粒尺寸范圍是約0.08(或0.1或0.15)mm～約0.6(或0.5)mm。
4.根據權利要求1，2或3的混合砂料，其特征在于，上述的砂或砂狀材料的顆粒是經過染色的。
5.根據權利要求1～4中任一項的混合砂料，其特征在于，它所含的粘結劑的量占該混合砂料總重量的約0.75％(wt)(最好是約1％(wt))～約10％(wt)(最好是約8％)。
6.根據權利要求5的混合砂料，其特征在于，它所含粘結劑的量占該混合砂料總重量的1.5％～5％(wt)。
7.根據上述權利要求中任一項的混合砂料，其特征在于，上述的蜂蠟、類似于蜂蠟的材料或類似于蜂蠟的混合物都含有沖淡劑。
8.根據上述權利要求中任一項的混合砂料，其特征在于，上述的粘結劑是純地蠟或地蠟與石蠟的混合物。
9.根據上述權利要求中任一項的混合砂料，其特征在于，它還含有纖維強化材料。
10.根據上述權利要求中任一項的混合砂料，其特征在于，上述的某些砂或砂狀材料中含有顆粒狀輕質礦物料。
11.根據權利要求10的混合砂料，其特征在于，上述的輕質礦物料顆粒是空心的微球粒。
12.根據權利要求10或11的混合砂料，其特征在于，上述的輕質礦物料顆粒占砂或砂狀材料的重量的50％以上，其特征還在于，它還含有占上述混合砂料總重的6～10％(wt)的粘結劑。
13.根據權利要求10或11的混合砂料，其特征在于，混合砂料中最多含有50％(wt)的輕質礦物料顆粒。
14.一種制造含有砂或砂狀材料和粘結劑的混合砂料的方法，上述粘結劑是蜂蠟、類似于蜂蠟的材料或類似于蜂蠟的混合料或上述材料的混合物，所述粘結劑在室溫下是固態的但具有與蜂蠟相當的粘性，上述方法的特征在于，上述的砂或砂狀材料與上述粘結劑在高于粘結劑的熔點溫度下并在連續攪拌下相混合，以便在砂或砂狀材料的顆粒上形成一層粘結劑包覆層，其特征還在于，在將混合砂料的溫度降至室溫的同時連續進行攪拌。
15.混合砂料用作玩具材料、教具材料、園林景物材料、建造藝術館或水族館中的景物結構的材料、或用于形成液密密封層，上述的混合砂料含有砂或砂狀材料和粘結劑，該粘結劑在砂或砂狀材料的顆粒上形成一層包覆層，它是一種蜂蠟、一種類似于蜂蠟的材料，或一種上述材料的混合物，上述粘結劑在室溫下是固態的但仍具有與蜂蠟的粘度相當的粘度。
全文摘要
一種砂料混合物,它含有一定粒度的砂或砂狀材料,及粘結劑。該粘結劑是一種蜂蠟、類似于蜂蠟的材料、或類似于蜂蠟的混合料、或上述材料的混合物。該粘結劑在室溫下是固態的但仍具有與蜂蠟的粘度相當的粘性。將上述混合砂料的組分相混合,使得砂或砂料的顆粒(10,11)裹上一層粘結劑的包覆層(12)。上述混合砂料適用作玩具材料、教具材料,以及用作建造藝術館或水族館中的仿真園林建筑結構和景物結構的材料。
文檔編號A63H33/00GK1252759SQ9880420
公開日2000年5月10日 申請日期1998年3月10日 優先權日1997年3月17日
發明者斯文·J·莫德爾, 簡·T·S·圖勒松, 簡·C·B·伯耶松 申請人:德爾塔桑德股份公司