[发明专利]一种新型无氨固化型铸造覆膜砂的制备方法

说明书

本发明提供了一种新型无氨固化型铸造覆膜砂的制备方法，首先将固化剂配置成浓度为10％～50％的水溶液，再加入固化促进剂搅拌均匀备用；再将适量原砂在120～150℃下预热30min，然后加热待砂温稳定在115～120℃后加入酚醛环氧树脂搅拌30min；然后边搅拌边降温，使砂温稳定在60～110℃；再将固化剂水溶液与硬脂酸钙依次加入砂中，继续在60～110℃下搅拌30min；最后保持搅拌并降温至50℃左右，用20目的标准检验筛过筛得到覆膜砂。本发明采用酚醛环氧树脂作为覆膜砂的粘结剂，相应选择胺类、酸类等含活泼氢的化合物为固化剂，再加入一定量的固化促进剂，利用酚醛环氧树脂中的环氧基团与固化剂反应使之交联固化，固化过程中不放出有害气体，也不会产生其他小分子。

技术领域

本发明属于覆膜砂的技术领域，具体涉及一种新型无氨固化型铸造覆膜砂的制备方法。

背景技术

铸造用覆膜砂是指造型或制芯前在原砂颗粒表面覆有一层固体粘结剂的型砂或芯砂。覆膜砂主要应用于铸造业，特别是汽车工业，通过壳法铸造工艺生产铸铁件、汽车零部件等。覆膜砂的制造过程是将加热后的原砂和热塑性酚醛树脂、固化剂六次甲基四胺以及润滑剂硬脂酸钙混合后通过机械搅拌使砂粒表面覆盖一层树脂和固化剂，冷却筛分后得到覆膜砂。造型（芯）时覆膜砂表面的热塑性酚醛树脂受热熔融并与六次甲基四胺反应使覆膜砂固化成型，并放出氨气等有机气体。

目前壳法铸造工艺的主要缺点是覆膜砂固化时六次甲基四胺反应产生的氨气等有机气体直接排放到空气中，污染环境，不符合环保的要求，并且其气味刺鼻，对人的呼吸道刺激很大，严重危害了工人的身体健康。

为了解决这一问题，现有的改进方法主要有降低六次甲基四胺用量或通过物理共混方法制得低发气量的覆膜砂。专利号为CN201910449290.0的中国发明专利公开了一种改性酚醛树脂基覆膜砂，采用低游离酚硼改性酚醛树脂和低游离酚硅改性酚醛树脂，其游离酚含量均低于1%；以少量的六次甲基四胺为固化剂，硬脂酸钙等为润滑剂，制备了改性酚醛树脂基覆膜砂。由于使用了低游离酚的改性酚醛树脂和较少量的固化剂，故覆膜砂发气量较低。专利号为CN201610959026.8的中国发明专利采用金属催化制得的低游离酚和低游离醛的酚醛树脂，非氨类固化剂配合少量六次甲基四胺以及适量润滑剂制备了低氨覆膜砂，其发气量比用传统工艺制得的覆膜砂降低了60%~90%，但强度略有降低。专利号为CN201610748394.8的中国发明专利采用覆膜砂用热塑性酚醛树脂和固体热固性酚醛树脂熔融混合均匀后制成无氨酚醛树脂，不另加固化剂制备覆膜砂，显著降低了覆膜砂的发气量。

上述专利中公开的方法能制得发气量大大降低的环保型酚醛树脂覆膜砂，但是会造成覆膜砂成型后的强度降低，并且不能做到完全不放出小分子副产物，仍然会污染环境并对工人的身体造成伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型无氨固化型铸造覆膜砂的制备方法，通过树脂、固化剂等原料的选择和覆膜砂制备工艺的优化，在固化过程中不放出有害气体，也不会产生其他小分子，且固化后的覆膜砂强度性能优良。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种新型无氨固化型铸造覆膜砂的制备方法，包括如下步骤：

S1. 将胺类固化剂或酸类固化剂配置成浓度为10%~50%的水溶液，再加入固化促进剂搅拌均匀，得到固化剂水溶液备用；

S2. 加热原砂，待砂温稳定在115~120℃后加入酚醛环氧树脂搅拌1min~10min，然后边搅拌边降温，使砂温稳定在80~110℃，获得树脂砂备用；其中酚醛环氧树脂的质量为原砂质量的1.4%~2%；

S3. 将固化剂水溶液与硬脂酸钙依次加入树脂砂中，继续在80~110℃下搅拌1~10min，其中固化剂的质量为酚醛环氧树脂质量的20-30%，硬脂酸钙的质量为酚醛环氧树脂质量的6%~9%；

S4. 保持搅拌并降温至60℃以下，用15~30目的标准检验筛过筛得到覆膜砂；