CN103331408A - 一种铸钢件用树脂砂及其制备方法 - Google Patents

一种铸钢件用树脂砂及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种铸钢件用树脂砂及其制备方法，包括以下重量份的各组分：新砂和 / 或再生砂 100 克，邦尼树脂 0.9~1.2 克，固化剂 0.2~0.6 克。本发明通过采用改性酚醛树脂、有机酯固化剂以及对各个工艺条件的控制，使得树脂砂具有以下优点：可采用再生砂进行生产，并且再生砂的回收率可达 95% 以上，可减少对新砂的采购来减少固体废弃物的排放，使得生产成本降低；改性酚醛树脂和有机酯固化剂的添加量少，且生产时刺激性气味小，对环境污染小，且改善了工人的工作环境；由于改性酚醛树脂也具备二次硬化特性，使得型砂的高温退让性、溃散性良好，不易产生裂纹、气孔等，减少了后道工序的工作量，提高了产品品质。

Description

一种铸钢件用树脂砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸钢件用树脂砂及其制备方法。
背景技术
现有技术中常用的铸钢件用型砂主要有呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂、碱性酚醛树脂砂等。呋喃树脂砂虽然旧砂利用率高，但是其高温退让性差，树脂中含有较高的N含量，固化剂中含有较高的S含量，因此壁厚薄不匀的容易产生裂纹，厚大件容易造成N气孔，并且一些低碳铸钢件易造成增碳，最严重的是在混砂、造型、浇注、落砂清理时产生有刺激性的气味，污染环境；酯硬化水玻璃砂是通过加入一定量的改性剂来提高水玻璃的粘结强度，降低在型砂中水玻璃的加入量，故而采用这种工艺使水玻璃的加入量从7～8%降低到2.5～3.0%，溃散性接近树脂砂，水玻璃砂的高温退让性得到保持，而且环保效果较好，但是其表面的清洁度和旧砂利用率远不及树脂砂；由于碱性酚醛树脂砂的树脂中不含N，固化剂中不含S，铸钢时不会产生N气孔、针孔等缺陷，由于碱性酚醛树脂常温下只有部分树脂发生交联反应，在浇注受热时还有一个再硬化的过程，因此高温尺寸稳定性好，但其常温强度较低，树脂加入量大，成本高，而且旧砂的回收利用率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种旧砂回收利用率高、高温退让性好且环保的铸钢件用树脂砂。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述树脂砂的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种型砂，包括以下重量份的各组分：新砂和/或再生砂100份，改性酚醛树脂0.9～1.2份，有机酯固化剂0.2～0.6份。
优选地，按质量百分比计，所述的新砂中二氧化硅的含量大于等于97%，所述的新砂的水分含量小于等于0.5%，所述的新砂的粒度为30目～50目，三筛大于等于80%，单个筛号小于等于35%。
优选地，按质量百分比计，所述的新砂和所述的再生砂的含泥量小于等于0.3%，所述的新砂和所述的再生砂的细粉含量小于等于0.5%。
优选地，按质量百分比计，所述的再生砂的灼烧减量小于等于1.8%。
进一步优选地，按质量百分比计，所述的再生砂的灼烧减量小于等于1.5%。
优选地，所述的改性酚醛树脂的密度为1.1～1.3g·cm-3，在20℃时，粘度为小于等于50mPa·s，pH值为7～7.5，按质量百分比计，游离醛含量小于等于0.2%，游离酚含量小于等于0.5%，含氮量小于等于0.05%。
优选地，所述的改性酚醛树脂具有二次硬化性能。
所述的改性酚醛树脂为购自邦尼化工（北京）有限公司的BN-610。
优选地，所述的有机酯固化剂的密度为1.2～1.4g·cm-3，在≤5℃时，粘度为小于等于70mPa·s，按质量百分比计，总酸度为16～31%，游离酸含量为0.5～7.5%，水不溶物含量为小于等于0.1%。
所述的有机酯固化剂为购自邦尼化工（北京）有限公司的BNGW-C30。
优选地，所述的型砂的起模时间为20～40分钟。
一种上述的型砂的制备方法，按配方量，将所述的新砂和/或再生砂、固化剂、树脂依次加入连续式混砂机内混制，即得所述的树脂砂。
优选地，混制时，所述的新砂和所述的再生砂的温度为15～38℃。
本发明的有益效果在于:
本发明通过采用改性酚醛树脂、有机酯固化剂以及对各个工艺条件的控制，具体地通过调节树脂加入量来控制树脂砂的强度，24小时终强度要求在0.8MPa左右；通过调节固化剂的加入量来控制反应速度，使得树脂砂具有以下优点：可采用再生砂进行生产，并且再生砂的回收率可达95%以上，可减少对新砂的采购来减少固体废弃物的排放，使得生产成本降低；改性酚醛树脂和有机酯固化剂的添加量少，且生产时刺激性气味小，对环境污染小，且改善了工人的工作环境；由于改性酚醛树脂也具备二次硬化特性，使得树脂砂的高温退让性、溃散性良好，不易产生裂纹、气孔等，减少了厚道工序的工作量，提高了产品品质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
原料的准备：
新砂：含SiO2≥97%，白色或略带黄色。粒度：30～50目，三筛≥80%，单个筛号不大于35%；细粉（通过140目筛子的总量）≤0.5%，含泥量（通过140目筛子的总量）≤0.3%，水分≤0.5%。贮存过程中防止灰尘、杂物特别是块状金属物混入，防止吸湿。
再生砂：经过再生处理的旧砂，含泥量、细粉的要求与新砂相同，粒度30～70目，灼烧减量≤1.8%（最好≤1.5%）。
改性酚醛树脂：邦尼化工（北京）有限公司的BN-610，为深棕色液体，技术指标如下：改性酚醛树脂的密度为1.1～1.3g·cm-3，粘度为小于等于50mPa·s，游离醛含量小于等于0.2%，游离酚含量小于等于0.5%，含氮量小于等于0.05%，pH值为7～7.5，保质期为半年。
有机酯固化剂：邦尼化工（北京）有限公司，深黄色液体，技术指标如表1：
表1
制备：将原料在连续式混砂机内混制。混制时，砂温控制在15～38℃（夏季不超过38℃，冬季不低于15℃），制成的型砂制作成品时，一般起模时间控制在20～40分钟，具体根据温度、湿度及铸型/砂芯的大小调整起模时间。
再生砂的灼烧减量分析：
每周测定再生砂的灼烧减量两次以上。将20±0.1克再生砂（不能受潮）放在坩埚中，送入马弗炉中，加热至1000～1050℃，保温1小时。出炉后放在干燥器中冷却至室温后称重。失重数乘以5，即为灼烧减量。称重天平分辨率要小于0.01克。培烧后也可在炉内冷却至室温，但要立即称重，防止吸潮。
新砂和再生砂粒度分析：
试验仪器：SSZ试验用摆式振动筛砂机，分辩率0.01克的天平或电子秤。取新砂或再生砂50±0.05克(如受潮要经105℃的烘烤),放在筛子的顶层,夹紧后开机振动15分钟后取出每个筛号上的砂子并称重。每个筛子上砂子的重量乘以2就是相应筛号百分含量。
各筛子上砂子总重量超过50±0.1克时，试验数据无效，要重新试验。要用软刷子仔细地将每个筛子上的砂刷干净，并不能损坏筛子。
新砂的含水量分析：
快速分析法：取20±0.05克新砂，均匀铺在盛砂盘中，放入红外线烘干器内烘6～10分钟，冷却后称重。重量损失乘以5即为含水量。天平或电子秤的分辩率0.01克。
实施例1
再生砂100吨，改性酚醛树脂1.2吨，牌号为BNGW-C17的有机酯固化剂0.6吨。
实施例2
新砂5吨，再生砂95吨，改性酚醛树脂1.1吨，牌号为BNGW-C20的有机酯固化剂0.5吨。
实施例3
新砂10吨，再生砂90吨，改性酚醛树脂1.0吨，牌号为BNGW-C25的有机酯固化剂0.4吨。
实施例4
新砂15吨，再生砂85吨，改性酚醛树脂0.9吨，牌号为BNGW-C30的有机酯固化剂0.3吨。
实施例5
新砂20吨，再生砂80吨，改性酚醛树脂0.9吨，牌号为BNGW-C30的有机酯固化剂0.2吨。
表2为实施例1至5的性能数据。
表2
Figure BDA00003471291300041
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种铸钢件用树脂砂，其特征在于：包括以下重量份的各组分：新砂和/或再生砂100份，改性酚醛树脂0.9~1.2份，有机酯固化剂0.2~0.6份。
2. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：按质量百分比计，所述的新砂中二氧化硅的含量大于等于97%，所述的新砂的水分含量小于等于0.5%，所述的新砂的粒度为30目~50目，三筛大于等于80%，单个筛号小于等于35%。
3. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：按质量百分比计，所述的新砂和所述的再生砂的含泥量小于等于0.3%，所述的新砂和所述的再生砂的细粉含量小于等于0.5%。
4. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：按质量百分比计，所述的再生砂的灼烧减量小于等于1.8%。
5. 根据权利要求4所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：按质量百分比计，所述的再生砂的灼烧减量小于等于1.5%。
6. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：所述的改性酚醛树脂的密度为1.1~1.3 g·cm-3，在20℃时，粘度为小于等于50mPa·s， pH值为7~7.5，按质量百分比计，游离醛的含量小于等于0.2%，游离酚的含量小于等于0.5%，含氮量小于等于0.05%。
7. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：所述的有机酯固化剂的密度为1.2~1.4 g·cm-3，在≤5℃时，粘度为小于等于70 mPa·s，总酸度为16~31%，按质量百分比计，游离酸含量为0.5~7.5%，水不溶物含量为小于等于0.1%。
8. 根据权利要求1所述的铸钢件用树脂砂，其特征在于：所述的型砂的起模时间为20~40分钟。
9. 一种如权利要求1至8中任一项所述的铸钢件用树脂砂的制备方法，其特征在于：按配方量，将所述的新砂和/或再生砂、固化剂、树脂依次加入连续式混砂机内混制，即得所述的树脂砂。
10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在混制时，所述的新砂和所述的再生砂的温度为15~38℃。
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