CN101259515B - 一种co2硬化水玻璃砂添加剂及其造型工艺 - Google Patents

一种co2硬化水玻璃砂添加剂及其造型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CO2硬化水玻璃砂添加剂，其中各组分的质量百分比分别为：聚氧化乙烯树脂1％～5％；淀粉糖10％～35％；碳酸盐25％～50％；水25％～40％。所述的聚氧化乙烯树脂分子量为1×105～9×105。所述的淀粉糖选自葡萄糖、麦芽糖或饴糖，碳酸盐选自白垩、石灰石或碳酸钙。本发明还提供了一种使用上述的CO2硬化水玻璃砂添加剂的铸造用型砂混砂工艺。本发明的CO2硬化水玻璃砂添加剂能有效降低型砂中水玻璃的含量，保持较高的型砂强度和较好的旧砂溃散性能，使用本发明添加剂混制的水玻璃砂对CO2过吹不敏感，硬化工艺易于控制，而且具有较强的抗吸湿性。

Description

一种CO2硬化水玻璃砂添加剂及其造型工艺
技术领域
本发明涉及一种铸造造型材料的添加剂，尤其是一种CO2硬化水玻璃砂的添加剂。本发明还涉及一种水玻璃砂造型工艺。
背景技术
CO2硬化水玻璃砂工艺简单、可操作性好、生产效率高，与粘土砂相比型芯强度高，与树脂砂相比型芯退让性好，且对环境的污染相对小得多。但是普通CO2硬化水玻璃砂最主要的缺点是：水玻璃加入量较多(占砂重的7％～9％)，使旧砂的溃散性能变差；CO2硬化易形成“过吹”，使型芯强度降低；型芯砂存放稳定性受环境湿度影响大。
为了改善水玻璃砂的性能，中国专利ZL94110887.2公开了一种木质素溃散剂及其应用，由于木质素仅能改善水玻璃砂在300～500℃的溃散性能，实际使用时还需另外添加无机物，因此增加了混砂操作的工序；中国专利ZL200410035418.2公开了一种铸造用型砂粘溃剂，虽然通过将有机溃散剂和无机溃散剂结合来改善水玻璃砂的溃散性，但其在型砂中的加入量为砂重的6％～8％，其中绝对水玻璃含量仍高达5.7％～7.8％，这既不利于旧砂的溃散，又使水玻璃旧砂的回用产生一定的难度；另外现有技术对于CO2过吹及型芯吸湿问题也没有很好的解决方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种CO2硬化水玻璃砂添加剂以及相应的铸造用型砂混砂工艺，在有效降低型砂中水玻璃含量的同时，保持较高的型砂强度和较好的旧砂溃散性能，使用该添加剂混制的水玻璃砂对CO2过吹不敏感，硬化工艺易于控制，而且具有较强的抗吸湿性。
为解决上述技术问题，本发明提供的CO2硬化水玻璃砂添加剂，其中各组分的质量百分比分别为：聚氧化乙烯树脂1％～5％；淀粉糖10％～35％；碳酸盐25％～50％；水25％～40％。
所述的聚氧化乙烯树脂分子量为1×105～9×105。所述的淀粉糖选自葡萄糖、麦芽糖或饴糖，碳酸盐选自白垩、石灰石或碳酸钙。
本发明还提供了一种使用上述的CO2硬化水玻璃砂添加剂的铸造用型砂混砂工艺，其具体工艺步骤包括：
a.将上述的CO2硬化水玻璃砂添加剂与水玻璃按质量比1：2.5～3.5搅拌均匀，制得混合物；
b.往原砂中加入砂重的4％～5％的上一步骤制得的混合物，然后按常规方法混砂、造型。
上述工艺中所述的添加剂中的聚氧化乙烯树脂分子量为1×105～9×105。添加剂中的淀粉糖选自葡萄糖、麦芽糖或饴糖，碳酸盐选自白垩、石灰石或碳酸钙。
在本发明的CO2硬化水玻璃砂添加剂中，所选用的聚氧化乙烯树脂是一种合成水溶性高分子化合物，其悬浮分散性能抑制添加剂中固体组分碳酸盐的沉降；当它与水玻璃混合后，良好的胶体保护性可阻止水玻璃胶粒长大，并充分发挥水玻璃的粘结效率，而且聚氧化乙烯树脂本身的粘结性能，有利于在水玻璃加入量较低时，保持型砂应有的强度；其优良的成膜性能阻缓水玻璃砂的吸湿，而且能减小其对CO2过吹的敏感程度。添加剂中的淀粉糖和碳酸盐，可分别降低型砂在800℃及以上的残留强度，从而改善旧砂的溃散性能。通过上述组分组合形成的CO2硬化水玻璃砂添加剂，可根据所使用的水玻璃与原砂的质量，适当调整添加剂与水玻璃的配比以及在型砂中的加入量，使混制的型砂具有常温强度、溃散性能和环境适应性的优良综合性能；而型砂中绝对水玻璃的含量仅为3％～4％，达到降低旧砂中残留Na2O含量的目的，有利于水玻璃旧砂的回用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明方法作进一步描述。
以下实施例和对比例中，在相同试验条件下，试样的即时强度和24h存放强度值越高，说明型砂常温性能越好；试样在一定温度下的残留强度值越低，说明型砂的溃散性能越好；试样随吹气时间延长，其存放强度值下降越小，说明型砂的抗CO2过吹能力越强；试样放置在高湿度环境中，其存放强度值波动越小，说明型砂的抗吸湿能力越强。
实施例1
按表1中指定的添加剂组分含量，将分子量为1×105的聚氧化乙烯树脂和白垩加入葡萄糖与水中，用高速分散机搅拌均匀制得水玻璃砂添加剂。再按表1中指定的型砂组分在SHY型混砂机中混制试验用型砂，添加剂与水玻璃(质量比1：3.5)先混匀后加入，混砂时间2min，出砂制作Φ50mm×50mm圆柱形标准试样，在表2所示的试验条件下吹CO2硬化后，用SWY型强度试验机测定试样的常温即时强度、24h存放强度。另将制得的试样放置24h后，置于不同温度的箱式电阻炉中保温20min，取出冷至室温，再分别测定各试样的高温残留强度。测试结果见表2。
实施例2
按表1指定的添加剂组分含量，聚氧化乙烯树脂分子量为5×105，并以石灰石代替白垩、麦芽糖代替葡萄糖，重复实施例1的方法制得水玻璃砂添加剂。再按表1中指定的型砂组分，添加剂与水玻璃质量比替换为1:3，重复实施例1的方法混砂、制样，并测试各项强度值。测试结果见表2。
对比例1
按表1中指定的对比例型砂组分，直接用水玻璃重复实施例1的方法混砂、制样，并测试各项强度值。测试结果见表2。
实施例3
按表1中指定的添加剂组分含量，将分子量为8×105的聚氧化乙烯树脂和碳酸钙加入饴糖与水中，用高速分散机搅拌均匀制得水玻璃砂添加剂。再按表1中指定的型砂组分在SHY型混砂机中混制试验用型砂，添加剂与水玻璃(质量比1:2.5)先混匀后加入，混砂时间2min，出砂制作Φ50mm×50mm圆柱形标准试样，在表3所示的试验条件下，将试样以不同的时间吹CO2硬化后，用SWY型强度试验机测定其24h存放强度。另将吹气时间20s的试样放置在相对湿度较高的环境中，测其24h存放强度。测试结果见表3。
实施例4
按表1指定的添加剂组分含量，聚氧化乙烯树脂分子量为3×105，并以葡萄糖代替饴糖，重复实施例3的方法制得水玻璃砂添加剂。再按表1中指定的型砂组分，添加剂与水玻璃质量比替换为1:3，重复实施例3的方法混砂、制样，并测试各项强度值。测试结果见表3。
实施例5
按表1指定的添加剂组分含量，重复实施例3的方法制得水玻璃砂添加剂。再按表1中指定的型砂组分，减少添加剂与水玻璃质量份，重复实施例3的方法混砂、制样，并测试各项强度值。测试结果见表3。
对比例2
按表1中指定的对比例型砂组分，直接用水玻璃重复实施例3的方法混砂、制样，并测试各项强度值。测试结果见表3。
根据实验数据可见使用了本发明的CO2硬化水玻璃砂添加剂和相应的造型工艺后，试样的溃散性能、抗CO2过吹能力以及抗吸湿能力都得到了明显的改善。
表1
Figure S07137820820070319D000051
表2
Figure S07137820820070319D000052
表3
Figure S07137820820070319D000061

Claims (6)

1.一种CO2硬化水玻璃砂添加剂，其特征在于：其中各组分的质量百分比分别为：
聚氧化乙烯树脂1％～5％       淀粉糖10％～35％
碳酸盐25％～50％                水25％～40％。
2.根据权利要求1所述的CO2硬化水玻璃砂添加剂，其特征在于所述的聚氧化乙烯树脂分子量为1×105～9×105。
3.根据权利要求1或2所述的CO2硬化水玻璃砂添加剂，其特征在于所述的淀粉糖选自葡萄糖、麦芽糖或饴糖，碳酸盐选自白垩、石灰石或碳酸钙。
4.一种使用如权利要求1所述的CO2硬化水玻璃砂添加剂的铸造用型砂混砂工艺，其具体工艺步骤包括：
a. 将权利要求1所述的CO2硬化水玻璃砂添加剂与水玻璃按质量比1:2.5～3.5搅拌均匀，制得混合物；
b. 往原砂中加入砂重的4％～5％的上一步骤制得的混合物，然后按常规方法混砂、造型。
5.根据权利要求4混砂工艺，其特征在于：所述的添加剂中的聚氧化乙烯树脂分子量为1×105～9×105。
6.根据权利要求4或5混砂工艺，其特征在于：所述的添加剂中的淀粉糖选自葡萄糖、麦芽糖或饴糖，碳酸盐选自白垩、石灰石或碳酸钙。
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