[发明专利]一种无酚覆膜砂及其生产方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及造型材料及其生产方法，尤其是一种无酚覆膜砂及其生产方法。

(二)背景技术：

目前，在造型、制芯前砂粒表面上已覆盖有一层固态树脂膜的型砂，也称壳型砂或芯砂。它最早是一种热固性树脂砂，由德国克宁博士于1944年发明。其工艺过程是将粉状的热固性酚醛树脂与原砂机械混合，加热时固化。现已发展成用热塑酚醛树脂加潜伏性固化剂如乌洛托品与润滑剂如硬脂酸钙通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂，覆膜砂受热时包覆在砂粒表面的树脂熔融，在乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而使覆膜砂固化而成。覆膜砂最重要的性能是强度，为获取高强度的覆膜砂，一般通过增加树脂量来实现。但是增加树脂量，不但增加了覆膜砂生产成本，而且覆膜砂中的酚醛树脂含有少量有害的游离酚，这些酚在覆膜砂生产和使用过程中，由于受热会挥发出来，产生烟气，危害工人健康。以往在覆膜砂制芯或造型过程中，为了加快覆膜砂中酚醛树脂与乌洛托品的交联反应，尽快固化，提高生产效率，在生产覆膜砂时往往添加一些酸性物质作为助剂。此类物质多为有机酸类，如：水杨酸、苯甲酸、邻苯二甲酸等。但是它们的加入会使覆膜砂的熔点降低，从而使覆膜砂在热芯盒中的流动性受到影响。特别是有些有机酸加入后还增加了烟气的产生。

(三)发明内容：

本发明的发明目的在于发明一种无酚覆膜砂及其生产方法，通过在生产覆膜砂过程中加入一种能与树脂中的游离酚结合并且能提高覆膜砂强度的物质，生产出一种无酚高性能的覆膜砂，同时这种物质的加入也提高了酚醛树脂和乌洛托品的交联速度和覆膜砂的熔点。

本发明的技术方案：一种无酚覆膜砂，其特征在于它由硅砂、酚醛树脂、乌洛托品、硬脂酸钙及含氨基的大分子物质制成；其中每100千克硅砂中，加入酚醛树脂1.5～3.5千克，乌洛托品0.15～0.5千克，硬脂酸钙0.1～0.4千克，助剂0.05～0.1千克。

上述所说的助剂为含氨基的大分子物质。

上述所说的含氨基的大分子物质为多乙烯多胺。

一种上述无酚覆膜砂的生产方法，其特征在于它由以下步骤构成：

(1)将硅砂加热到140-160℃；

(2)在步骤(1)得到的硅砂中按照比例加入酚醛树脂及助剂，混合均匀；

(3)在步骤(2)得到的产物中按照比例加入乌洛托品的水溶液，混合均匀；

(4)在步骤(3)得到的产物中按照比例加入硬脂酸钙，混合破碎；

(5)过筛，得到无酚覆膜砂。

本发明的反应原理为：本发明加入的降低覆膜砂游离酚并提高砂芯性能的物质为含氨基的大分子物质，这类物质加入后可与游离酚发生反应，与树脂中的游离酚结合；反应的生成物是具有一定化学反应活性的中间态物质，能提高覆膜砂强度。

本发明的优越性在于：(1)降低覆膜砂游离酚并提高砂芯性能的物质为含氨基的大分子物质与游离酚反应的生成物是具有一定化学反应活性的中间态物质，这种物质可以在制芯或造型热固化反应中交联成大分子，此种大分子具有不熔不融的特性，热稳定性好，不会挥发出酚，减少了烟气的产生；(2)本发明所生产出的覆膜砂在使用中增加了砂芯或砂型的强度和韧性，同时覆膜砂的熔点也得到了一定程度的提高，使砂芯的性能得到了大大改善。

(四)具体实施方式：

实施例1：一种无酚覆膜砂，其特征在于它由硅砂、酚醛树脂、乌洛托品、硬脂酸钙及多乙烯多胺制成；其中每100千克硅砂中，加入酚醛树脂2千克，乌洛托品0.3千克，硬脂酸钙0.2千克，多乙烯多胺0.08千克。

一种上述无酚覆膜砂的生产方法，其特征在于它由以下步骤构成：

(1)将硅砂加热到150℃；

(2)在步骤(1)得到的硅砂中按照比例加入酚醛树脂及多乙烯多胺，混合均匀；

(3)在步骤(2)得到的产物中按照比例加入乌洛托品的水溶液，混合均匀；

(4)在步骤(3)得到的产物中按照比例加入硬脂酸钙，混合破碎；

(5)过筛，得到无酚覆膜砂。

上述所说的步骤(2)中多乙烯多胺的分子式为：

上述所说的(2)中多乙烯多胺与游离酚发生反应：

实施例2：一种无酚覆膜砂，其特征在于它由硅砂、酚醛树脂、乌洛托品、硬脂酸钙及多乙烯多胺制成；其中每100千克硅砂中，加入酚醛树脂3千克，乌洛托品0.4千克，硬脂酸钙0.3千克，多乙烯多胺0.09千克。

一种上述无酚覆膜砂的生产方法，其特征在于它由以下步骤构成：