在前人工作的基础上，结合涂料层在消失模铸造工艺中的工作状态，设计制作了消失模铸造涂料多性能综合测定装置，其工作原理，见图1。
图1 消失模铸造涂料多性能综合
测定装置工作原理
首先，按照生产现场使用的模样的制作工艺，利用球形模具制作直径D＝30 mm的球形模样。将模样装在18 mm×30 mm的陶瓷管上(见图2)。每次试验用2个试样。涂料在湿点碾压4 h后，在搅拌机内调整到使用粘度。运用球形模样按以下步骤依次测试如下涂料性能。
图2 球形模样安装示意图
(1) 滴淌量和滴淌时间
将球形试样浸到正在搅拌的涂料中。从涂料中取出后，开始计时，测定滴淌时间，并称量滴淌量，用这2个参数评价涂料的涂挂性。
(2) 烘干抗裂性
将已涂挂涂料的模样连同陶瓷管水平放入(50±5) ℃烘箱中烘干。取出后，观察涂料的烘干抗裂性。
(3) 涂挂均匀性
测试球形涂壳水平和垂直方向的直径，利用两方向的直径差衡量涂挂的均匀性。
(4) 试样预处理
为避免EPS受热膨胀破坏涂层，试样烘干后，在一种易挥发的溶剂中快速蘸一下，使EPS在受热前稍缩一点，避免胀破涂层。
(5) 裂解气体排出涂层的情况
将陶瓷管与橡胶塞连接并密封。打开阀3、4，并启动数据采集系统，而后将陶瓷管装有模样的一端快速插入已升至1 000 ℃的管式炉，测试泡沫裂解产物逸出涂层的情况。
(6) 急热抗裂性
为保证涂层受热均匀，加热炉设计成4根碳硅棒均匀分布的形式。试样送入炉内后，观察涂层的激热抗裂性。
(7) 高温透气性
关闭阀3、4，打开阀1、2、5，控制阀6，使定压气体罐左端的水面升至已标定的6 kPa处，关闭阀5、6和阀1、2，获得定量定压的气体。
保持试样不动，启动数据采集系统后，打开阀1，让定压、定容气体通过涂层，测试气体压力的变化，评价涂料的透气性。
测试完毕后，运用自编的程序从所采集的数据中查找到相关参数，并通过键盘输入涂层厚度，带入下式计算涂层的透气率［12］。
式中 Pe——终气压，Pa； Pb——初气压，Pa； h——涂层厚度，cm； V——压力罐容积，cm3； Po——外界气压，Pa； A——涂料层有效通气面积，cm2； te——从Pb降至Pe所需时间，min； k——涂料透气率，cm2／(Pa.min)。
(8) 高温强度
保持试样不动，关闭阀1，打开阀2，启动数据采集系统后，调节阀6，使气体压力逐渐增大，直到涂层被破坏。从所测数据中找到最大值，用这个压力与涂层厚度的比值来评价涂层的高温强度。
(9) 涂层厚度
取出3块以上的碎片，测试涂层的厚度。
(10) 表面强度(表面稳定性)
采用冲砂法，用第二个模样上的涂层试样，在不同的方位测三个点，取平均值作为涂层的表面强度。
综观整个测试过程可以看出，这种测量方法具有如下特点：
(1) 涂层的制作方法更具现场模拟性。本装置采用原发泡沫模样涂挂涂料，使所得涂层与生产现场的情况更接近，所测数据更具有说服力。
(2) 采用同一试样，利用同一装置，可以测试出多项性能。这样，一方面降低了试验的繁琐程序，减少了测试仪器的投资，另一方面，便于进行涂层性能的综合分析，特别是将透气性和强度(抗粘砂性)放在同一涂层测试，为两者的匹配提供了条件。
(3) 采用微机系统采集、处理试验数据，使试验结果既有直观的曲线显示，又有确切的计算值。
2 本装置消失模铸造涂料性能研究中的应用
为了进一步说明本测试方法的原理，同时检验其可靠性和灵敏度，利用本装置对两种涂料进行了研究。为了便于比较，两种涂料除了骨料变动外，其它均保持不变。表1为两种涂料的骨料组成情况。
表1 试验所用涂料骨料的组成
表1 试验所用涂料骨料的组成
Tab.1 The grain size of the refractory of the two coatings
编号 筛孔尺寸/mm
0.150 0.053 ＜0.053
1# 0 0 40%B+54%C+6%E
2# 5%B 50%B 40%C+5%D
* B,C,D,E为不同的骨料。
为了检验重现性，每种涂料涂挂4个试样，其中一个试样用来测试表面强度。按照图1所示的工作原理依次测试涂料的各项性能，所测性能参数，见表2。
表2 涂料性能
Tab.2 Coating properties
编号 涂挂性 涂挂均匀性 涂层
厚度
mm 烘干
抗裂
性 表面强度
g/mm 裂解产物
排出情况 激热抗
烈性 高温透气性
cm2／（Pa.min) 高温强度
MPa
滴淌时
间/s 滴淌
量/g 垂直直
径/mm 水平方向
直径/mm 差值
mm
1-1# 37 3.122 31.80 31.74 0.06 0.60 最好 最好 0.0043 0.041
1-2# 35 3.012 31.00 31.00 0.00 0.50 最好 537/0.567 Fig.3(a) 最好 0.0046 0.046
1-3# 43 3.210 32.00 31.96 0.04 0.60 最好 最好 0.0042 0.039
均值 35 3.110 - - 0.05 0.567 - 1010 - - 0.00437 0.042
偏差 5.71% 3.21% - - 20% 5.82% - - - - 7.53% 5.96%
2-1# 23 3.775 31.50 31.14 0.36 0.60 最好 最好 0.0394 0.040
2-2# 20 3.08 32.48 31.88 0.30 0.50 最好 267.49/0.53 Fig.3(b) 最好 0.0370 0.048
2-3# 25 3.295 31.84 31.74 0.31 0.50 最好 最好 0.0410 0.039
均值 22.67 3.385 - - 0.323 0.53 - 504.7 - - 0.0391 0.0423
偏差 11.78% 8.86% - - 11.46% 13.21% - - - - 5.26% 7.32%
2.1 涂料性能综合分析
2号涂料中55%的粗颗粒代替了1号涂料中的细颗粒。从测试结果看，涂层的高温强度变化不大，其透气性明显提高，但2号涂料的滴淌、涂挂均匀性和涂层的表面强度均有所下降。这说明，加入粗骨料尽管能够提高涂层的透气性，但同时又有恶化其它性能的趋势，选取应当慎重。
2.2 测试装置的可靠性和灵敏度
表2中各项性能的偏差均在10%左右，因此，本测试装置的可靠性能够满足使用要求。
从表2数据可以看出，这种测试方法具有较高的灵敏度。以透气性为例，耐火骨料变动后，其透气性提高了近10倍，从数据采集仪绘制的曲线也可以直观地看出这一点(图3)。
图3 两种涂料透气性的比较
2.3 裂解产物的排出情况
图4是试验中测出的裂解气体压力随时间的变化情况。
图4 裂解气体溢出涂层的情况
从图4曲线可以看出，两种涂料的压力变化曲线均呈“双峰”形式。涂壳内的气体压力达到最大值(第二峰)后，经过一个平缓的压力波动区后，快速下降。分析认为，这个平缓的过程是由于涂层不断地吐纳EPS液态产物而造成的。对此现象将做进一步的研究，希望找到测试涂层吸附液态EPS能力的方法。
3 结论
(1) 针对涂料测验方法上存在的问题，提出了采用单一试样连续测试多项性能的新方法。
(2) 研究开发出了消失模涂料多性能综合测定装置。该装置采用同一装置和试样可连续测出涂挂性、涂挂均匀性、烘干抗裂性、表面强度、裂解气体溢出涂层的情况、激热抗裂性、高温透气性、高温强度、涂层厚度9项性能。测试结果既有直观的显示又有精确的计算，便于控制涂料的综合性能。
(3) 运用多性能综合测定装置对两种涂料的研究表明，该测试方法具有较高的可靠性和灵敏度，通过单一试样可以快速获得涂料的综合性能，便于现场即时控制。