CN104014718B - 一种抗脱壳的覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗脱壳的覆膜砂及其制备方法。该抗脱壳的覆膜砂，其特征在于，包含原砂，占原砂质量1～4％的粘结剂，以及以粘结剂质量计1～15％的固化剂、0.1～0.5％的偶联剂、0.1～1.0％的添加剂。本发明中加入的添加剂可以提高固化剂对粘结剂的固化速率，提高覆膜砂硬化率，减少脱壳倾向。通过优化各组分的含量，能够提高覆膜砂的整体强度，而且大大降低覆膜砂的发气量，减少穿芯缺陷。本发明覆膜砂具有很强抗脱壳能力，且强度高、发气量低。能显著减少或消除脱壳、穿芯等缺陷，有效改善壳芯内外表面质量，适用于壳芯砂芯的生产。

Description

一种抗脱壳的覆膜砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及覆膜砂技术领域，尤其涉及一种抗脱壳的覆膜砂及其制备方法。

背景技术

覆膜砂是指造型前在砂粒表面上覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。有冷法和热发两种覆膜工艺：冷法用乙醇将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇挥发，得覆膜砂；热法把砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在砂粒表面，加乌洛托品水溶液及润滑剂，冷却、破碎、筛分得覆膜砂。由于覆膜砂具有强度高、发气量低、生产铸件尺寸精度高、表面光洁、便于保存等优点，广泛应用于铸钢件、铸铁件。但是也存在着不足之处，壳芯覆膜砂在制作壳芯砂芯过程中容易产生脱壳缺陷、浇注过程中容易产生穿芯等缺陷，因此，必须改善现有覆膜砂的性能，使其满足生产需求。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种抗脱壳的覆膜砂，该覆膜砂具有较好的抗脱壳性，避免生产过程中所出现的脱壳、穿芯的现象。

一种抗脱壳的覆膜砂，包含原砂，占原砂质量1～4％的粘结剂，以及以粘结剂质量计1～15％的固化剂、0.1～0.5％的偶联剂、0.1～1.0％的助固化的添加剂。例如，粘结剂占原砂质量可以为1％、1.2％、1.5％、2％、3％、3.5％、3.7％、3.8％、3.9％或4％；固化剂占粘结剂的质量可以为2％、3％、5％、8％、9％、11％、13％、14％或15％；偶联剂占粘结剂的质量可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％；添加剂占粘结剂的质量可以为0.1％、0.15％、0.2％、0.4％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％。可以理解的而是，粘结剂为起到对原砂的颗粒表面进行粘接的作用，可以为具有粘性的高分子聚合物。固化剂起到使粘结剂的分子链之间发生交联作用而生成体型结构的作用。添加剂起到对固化剂与粘结剂之间的固化反应的催化加速的作用。偶联剂起到对原砂的颗粒表面进行包裹而表面改性的作用，这样可以提高颗粒与其他化学的容和性。偶联剂可以为硅烷偶联剂。

其中，进一步包含占粘结剂质量1～5％的润滑剂。例如润滑剂的质量占粘结剂可以为1％、1.5％、2％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％。

其中，所述其中，所述粘结剂优选为热塑性酚醛树脂，当然其他的具有交联的活性位点的线性高分子也可实施本技术方案，例如环氧树脂等。于热塑性酚醛树脂粘结剂前提下，固化剂优选为六亚甲基四胺，还可以为甲醛。可以理解的是，在六亚甲基四胺与热塑性酚醛树脂的固化体系中，芳香族羧酸均可促使固化反应的加速，例如优选为苯甲酸类化合物，例如添加剂按照质量由95～99％苯甲酸和1～5％的草酸组成，还可为苯甲酸铵和草酸铵。

其中，所述偶联剂优选为γ-氨丙基-乙氧基硅烷，γ-氨丙基-乙氧基硅烷。例如可以γ-氨丙基-三乙氧基硅烷、γ-氨丙基-一甲基二乙氧基硅烷等。当然本领域技术人员所熟知的其他的KH550、KH570等也可实现本技术方案。润滑剂优选为硬脂酸钙，当然还可以为硬脂酸或硬脂酸锌。

其中，所述原砂按照质量由70～90％的石英砂和10～30％的特种砂组成。特种砂例如为铬铁矿砂、镁砂、锆砂、刚玉砂。本发明中优选为相变石英砂。

一种制备上述抗脱壳的覆膜砂的方法，包括以下步骤：

(1)向加热后的原砂中加入偶联剂并充分进行第一次混碾，形成第一次混碾砂；

(2)向第一次混碾砂中加入粘结剂充分进行第二次混碾，形成第二次混碾砂；

(3)向第二次混碾砂中加入添加剂和固化剂充分进行第三次混碾后，形成第三次混碾砂；

(4)将第三次混碾砂降温和后处理得到覆膜砂；

这里，粘结剂占原砂质量1～4％，固化剂占粘结剂质量1～15％，偶联剂占粘结剂质量0.1～0.5％的、添加剂占粘结剂质量0.1～1.0％。

其中，步骤(3)和(4)之间包括向第三次混碾砂中加入占粘结剂质量1～5％的润滑剂。

其中，所述第一次混碾的时间为5～10s，第二次混碾的时间为15～25，第三次混碾的时间为30～60s；所述后处理包括对破碎和筛分。

本发明中加入的添加剂可以提高固化剂对粘结剂的固化速率，提高覆膜砂硬化率，减少脱壳倾向。通过优化各组分的含量，能够提高覆膜砂的整体强度，而且大大降低覆膜砂的发气量，减少穿芯缺陷。本发明覆膜砂具有很强抗脱壳能力，且强度高、发气量低。能显著减少或消除脱壳、穿芯等缺陷，有效改善壳芯内外表面质量，适用于壳芯砂芯的生产。

具体实施方式

下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

将按照质量由70％石英砂和30％相变石英砂所组成的原砂置入混砂机中，加热到120℃后，加入占粘结剂质量0.1％的偶联剂，进行5s的第一次混碾。接着，加入占原砂质量1％的粘结剂，进行25s的第二次混碾。然后，加入占粘结剂质量0.1％添加剂和3％的固化剂，进行45s的第三次混碾。最后，加入占粘结剂质量1％润滑剂并搅拌均匀后，降温至60℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

实施例2

将按照质量由90％石英砂和10％相变石英砂所组成的原砂置入混砂机中，加热到130℃后，加入占粘结剂质量0.5％的偶联剂，进行10s的第一次混碾。接着，加入占原砂质量4％的粘结剂，进行15s的第二次混碾。然后，加入占粘结剂质量1.0％添加剂和15％的固化剂，进行30s的第三次混碾。最后，加入占粘结剂质量5％润滑剂并搅拌均匀后，降温至70℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

实施例3

将按照质量由80％石英砂和20％相变石英砂所组成的原砂置入混砂机中，加热到140℃后，加入占粘结剂质量0.3％的偶联剂，进行8s的第一次混碾。接着，加入占原砂质量2.5％的粘结剂，进行20s的第二次混碾。然后，加入占粘结剂质量0.6％添加剂和10％的固化剂，进行60s的第三次混碾。最后，加入占粘结剂质量3％润滑剂并搅拌均匀后，降温至80℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

实施例4

将按照质量由80％石英砂和20％相变石英砂所组成的原砂置入混砂机中，加热到130℃后，加入占粘结剂质量0.2％的偶联剂，进行7s的第一次混碾。接着，加入占原砂质量2.0％的粘结剂，进行20s的第二次混碾。然后，加入占粘结剂质量0.6％添加剂和10％的固化剂，进行45s的第三次混碾。最后，加入占粘结剂质量4％润滑剂并搅拌均匀后，降温至70℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

对比例1

不添加助固化的添加剂。将按照质量由100％的石英砂所组成的原砂置入混砂机中，加热到120℃后，加入占原砂质量2.0％的粘结剂，进行30s混碾，然后，加入占粘结剂质量10％的固化剂，进行50s的二次混碾，最后，加入占粘结剂质量4％的润滑剂并搅拌均匀后，降温至70℃，破碎、筛分得到覆膜砂。

将实施例1～4及对比例的测试数据如下表(初始温度为23±2℃)：

表1

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (6)

1.一种抗脱壳的覆膜砂，其特征在于，包含原砂，占原砂质量1～4％的粘结剂，以及以粘结剂质量计1～15％的固化剂、0.1～0.5％的偶联剂、0.1～1.0％助固化的添加剂、1～5％的润滑剂；所述添加剂按照质量计由95～99％苯甲酸和1～5％的草酸组成；所述粘结剂为热塑性酚醛树脂，所述固化剂为六亚甲基四胺；所述偶联剂为γ-氨丙基-乙氧基硅烷，所述润滑剂为硬脂酸钙。

2.根据权利要求1所述的覆膜砂，其特征在于，所述原砂按照质量计由70～90％的石英砂和10～30％的特种砂组成。

3.根据权利要求2所述的覆膜砂，其特征在于，所述特种砂为相变石英砂。

4.一种如权利要求1所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)向加热后的原砂中加入偶联剂并充分进行第一次混碾，形成第一次混碾砂；

(2)向第一次混碾砂中加入粘结剂充分进行第二次混碾，形成第二次混碾砂；

(3)向第二次混碾砂中加入添加剂和固化剂充分进行第三次混碾后，形成第三次混碾砂；

(4)将第三次混碾砂降温和后处理得到覆膜砂；

其中，所述粘结剂占原砂质量1～4％，固化剂占粘结剂质量1～15％、偶联剂占粘结剂质量0.1～0.5％、助固化的添加剂占粘结剂质量0.1～1.0％、占粘结剂质量1～5％的润滑剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)之间包括向第三次混碾砂中加入占粘结剂质量1～5％的润滑剂。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一次混碾的时间为5～10s，第二次混碾的时间为15～25s，第三次混碾的时间为30～60s；所述后处理包括对覆膜砂破碎和筛分。