CN108772534B - 一种覆膜砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本专利申请公开了一种覆膜砂，包括骨料、树脂和固化剂，还包括粘度在1000cp以下的有机油脂的单一组分或多种组分的任意比例混合物，按质量比，所述有机油脂的添加量为骨料重的0.008％以下，本专利申请还公开了上述覆膜砂的制备方法。本发明制备的覆膜砂不仅大大减少在吹送倾倒过程的粉尘，而且能提高流动性，改善覆膜砂储存过程中覆膜砂亲水性和颗粒间的抗黏连和结块性，使得制得的砂芯更紧实，并提高制芯的效率。

Description

一种覆膜砂及其制备方法
技术领域
本发明属于铸造造型技术领域，具体涉及一种覆膜砂及其制备方法。
背景技术
覆膜砂(resin coated sand),是砂粒表面在造型前即覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。有冷法和热法两种覆膜工艺：冷法用乙醇或丙酮等有机类溶剂将树脂溶解，并在混砂过程中加入乌洛托品，使二者包覆在砂粒表面，乙醇或丙酮等有机类溶剂挥发，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。
覆膜砂主要采用优质精选天然石英砂为原砂，热塑性酚醛树脂，乌洛托品及增强剂为原料。根据用户的不同技术需求，在固化速度、脱膜性、流动性、溃散性、铸件表面光洁度、储存等方面适当调整配比，是汽车、拖拉机、液压件等最佳造型材料之一。
现有的覆膜砂在应用过程中，在倾倒、吹送、制芯等工艺过程中会产生大量的粉尘，从而导致作业环境恶劣，同时覆膜砂产品属于型砂制造者在应用前需要一定的储存过程，在储存过程中受到仓容的限制或为了提高仓库使用效果，常常会将装有覆膜砂的包装袋堆码存放，因此在环境温度、湿度、堆码高度等情况不同造成覆膜砂颗粒间发生黏连、结块问题，应用铸造应用等相关问题，而且采用现有的覆膜砂在铸造造型过程中，由于覆膜砂具有不同软化点树脂的配用和树脂量加入量的高低、其他一些低熔点、低粘度的液体添加剂的价值如入造成覆膜砂造型过程中的流动性不佳，影响最后铸造造型的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种覆膜砂及其制备方法，本发明的覆膜砂不仅大大减少在倾倒、吹送、制芯等工艺过程的粉尘，改善覆膜砂储存过程中覆膜砂亲水性和颗粒间的抗黏连和结块性，而且能提高流动性，使得制得的砂芯更紧实，并提高制芯的效率。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
一种覆膜砂，包括骨料、树脂和固化剂，还包括粘度在1000cp以下的有机油脂的单一组分或多种组分的任意比例混合物，按质量比，所述有机油脂的添加量为骨料重的0.008％以下。
本方案的原理及优点是：
1、本发明的覆膜砂中加入骨料重0.008％以下的有机油脂进行调湿，有机油脂采用粘度在1000cp以下的单一组分或多种组分的任意比例混合物，本发明的发明人发现，能够大大的减少覆膜砂在应用过程中，在吹送倾倒过程中产生的粉尘。
2、发明人在试验中发现，通常情况下添加有机油脂会导致流动性降低，但是本发明发现通过控制使用的有机油脂粘度，并将添加量控制在骨料的0.008％以下时，还能够一定程度上提高覆膜砂的流动性，从而提高最后铸造造型的效果，使得制得的砂芯更紧实。
3、加入上述含量范围的低粘度有机油脂的单一组分或这些组分的任意比例混合物可以改善树脂膜的热传导性能，有利于缩短制芯的时间，提高制芯效率。
4、加入上述含量范围的低粘度有机油脂的单一组分或这些组分的任意比例混合物能使树脂膜表面的亲水性降低，有利于降低除尘过程中的潮湿环境中的水分被吸附到树脂膜表面造成的覆膜砂结块现象和发气量增加的问题。
进一步，所述有机油脂为硅油、色拉油或者菜籽油。采用上述几种有机油脂均能达到本发明的使用要求，而且易于获得。
进一步，所述有机油脂的的粘度为500-1000cp。采用上述粘度范围内的有机油脂时，能使覆膜砂产品的流动性更好。
进一步，所述有机油脂为硅油，所述硅油的添加量为骨料重的0.0007-0.002％。有机油脂采用硅油的效果更佳，硅油的添加量控制在上述范围内时，对于减少粉尘和提高流动性的综合效果更佳。
进一步，所述硅油采用甲基硅油。采用甲基硅油的分子量小，粘度低，能使最后的覆膜砂产品的流动性较好。
进一步，所述树脂为热塑性的树脂。采用热塑性的树脂能够使经过加热后的树脂能够非常均匀的包覆在骨料表面，包覆效果佳。
进一步，还包括隔离剂，所述隔离剂占骨料、树脂和固化剂总重的1-2‰。加入上述含量范围的隔离剂，能够防止覆膜砂产品相互粘结、成块。
本发明还公开了一种覆膜砂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将骨料加热至110-150℃；
(2)加入固态树脂或者经加热后的液态树脂并搅拌均匀；
(3)加入固化剂并搅拌均匀，冷却得到覆膜砂；
(4)采用添加量为骨料重的0.008％以下的有机油脂，将覆膜砂调湿即可，所述有机油脂为粘度在1000cp以下的单一组分或多种组分的任意比例混合物。
采用本发明的上述方法，制备步骤简单，制备得到的覆膜砂一方面能够大大的减少覆膜砂在应用过程中，在吹送倾倒过程中产生的粉尘；另一方面，采用添加量为骨料重的0.008％以下的有机油脂的单一组分或这些组分的任意比例混合物调湿后，还能够一定程度上提高覆膜砂的流动性，从而提高最后铸造造型的效果，使得制得的砂芯更紧实。
进一步，在步骤(3)加入固化剂之后还加入占骨料、树脂和固化剂总重1-2‰的隔离剂。在该步骤中加入上述含量范围的隔离剂，能够有效防止覆膜砂相互粘结、成块。
进一步，所述固化剂为乌洛托品水溶液，步骤(3)中在加入固化剂前将温度降至100-110℃。加入固化剂前将温度控制在上述范围内，一方面能使水分蒸发，减少覆膜砂中的含水量，防止后期产生气孔或缺陷，另一方面又能防止乌洛托品发生裂解，保证制备得到的覆膜砂产品质量。
进一步，在步骤(4)调湿前，将覆膜砂的温度冷却至常温。将覆膜砂冷却至常温，能够有效减少硅油损失，保证硅油在覆膜砂中发挥相应的作用。
进一步，步骤(1)中骨料加热至110-120℃，步骤(1)中加入经微波加热后的液态树脂。将树脂经微波加热后的液态树脂用于制备覆膜砂，骨料加热的温度可以降低至至110-120℃，覆膜砂的生产时间传统方法缩短了40％左右的时间，生产效率大大提高。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
下面以实施例1、实施例2为例进行详细说明，其他实施例在表1中示出，其中实施例3-5，以及对比例1-3在表中未示出的部分与实施例1相同，实施例6-8，以及对比例4-6在表中未示出的部分与实施例2相同。
本发明中，低粘度有机油脂可以是硅油、色拉油、菜籽油等的单一组分或这些组分的任意混合比例物。以下各实施例中以低粘度有机油脂为硅油为例公开。
其中，本发明所用的硅油可以是甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油和改性硅油等。
以下各实施例和对比例中的固化剂采用浓度为25％-40％的乌洛托品水溶液，硅油采用二甲基硅油；隔离剂采用硬脂酸。
一种覆膜砂，包括骨料100份、树脂0.8-3.5份、固化剂0.04-0.7份，还包括用于调湿的硅油，按质量比，所述硅油的添加量为骨料重的0.008％以下。
实施例1
本实施例公开了一种覆膜砂，包括骨料100份、树脂1.2份、固化剂0.2份，还包括用于调湿的硅油，按质量比，硅油的添加量为骨料重的0.001％。
本实施例的覆膜砂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将骨料加热至140℃左右；
(2)加入固态树脂使其熔化并搅拌均匀；
(3)加入固化剂并搅拌均匀，冷却得到覆膜砂；
(4)采用添加量为骨料重的0.001％的硅油，并通过调湿设备将覆膜砂调湿。
实施例2
本实施例公开了一种覆膜砂，包括骨料100份、树脂1.2份、固化剂0.2份，还包括用于调湿的硅油，按质量比，硅油的添加量为骨料重的0.001％。
本实施例的覆膜砂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将骨料加热至110-120℃；
(2)加入经加热后的液态树脂并搅拌均匀；
(3)加入固化剂并搅拌均匀，冷却得到覆膜砂；
(4)采用添加量为骨料重的0.001％的硅油，并通过调湿设备将覆膜砂调湿。
表1
Figure BDA0001708861150000041
Figure BDA0001708861150000051
将以上各实施例和对比例制备得到的覆膜砂分别检测各自的流动性，并观察吹送倾倒过程的扬尘情况，流动性检测方式为：将500g覆膜砂产品通过φ8的管，检测所有覆膜砂通过该管道所需的时间，检测得到如表2中的结果：
表2
Figure BDA0001708861150000052
Figure BDA0001708861150000061
通过检测实施例1-10，以及对比例1-6的流动性、结块率情况，并观察吹送倾倒过程的扬尘情况可以得出：
1、本发明实施例1-8中的流动性均有较大程度的提升，基本上不存在结块的情况，而且吹送倾倒过程无扬尘产生，可见本发明实施例1-8中的方案具有较好的效果。
2、通过对比实施例1与对比例1，实施例2与对比例4可以发现，实施例1、实施例2中的覆膜砂流动性、扬尘情况分别相比对比例1、对比例4有较大改善，而区别仅在于实施例1、实施例2中采用了一定量的硅油，可见采用硅油调湿不仅能较大程度提升流动性，而且能够防止产生扬尘。
3、通过实施例1与对比例2/3对比，实施例2与对比例5/6对比可以发现，实施例1和实施例2的流动性相对更优，而区别仅在于实施例1与对比例2/3，实施例2与对比例5/6中所用的硅油的含量，可见，硅油含量添加量较多之后会导致覆膜砂流动性降低，而将硅油的用量控制在本发明的用量范围内，能提升覆膜砂流动性。
4、通过对比实施例1-8和对比例1-6的结块率情况可以看出，制备覆膜砂过程中添加硅油并控制在本发明的范围内时，制备得到的覆膜砂基本不结块，覆膜砂质量更佳。
5、通过实施例1和实施例9-10的检测结果可以看出，采用有机油脂采用硅油、色拉油、菜籽油均能解决本发明欲解决的问题，但采用硅油的效果相对较好。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (12)

1.一种覆膜砂，包括骨料、树脂和固化剂，其特征在于，还包括用于对覆膜砂调湿的粘度在1000cp以下的有机油脂的单一组分或多种组分的任意比例混合物，按质量比，所述有机油脂的添加量为骨料重的0.008％以下。
2.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于，所述有机油脂为硅油、色拉油或者菜籽油。
3.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于，所述有机油脂的粘度为500-1000cp。
4.根据权利要求1或2所述的一种覆膜砂，其特征在于，所述有机油脂为硅油，所述硅油的添加量为骨料重的0.0007-0.002％。
5.根据权利要求4所述的一种覆膜砂，其特征在于，所述硅油采用甲基硅油。
6.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于，所述树脂为热塑性的树脂。
7.根据权利要求1所述的一种覆膜砂，其特征在于，还包括隔离剂，所述隔离剂占骨料、树脂和固化剂总重的1-2‰。
8.一种覆膜砂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将骨料加热至110-150℃；
(2)加入固态树脂或者经加热后的液态树脂并搅拌均匀；
(3)加入固化剂并搅拌均匀，冷却得到覆膜砂；
(4)采用添加量为骨料重的0.008％以下的有机油脂，将覆膜砂调湿即可，所述有机油脂为粘度在1000cp以下的单一组分或多种组分的任意比例混合物。
9.根据权利要求8所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，在步骤(3)加入固化剂之后还加入占骨料、树脂和固化剂总重1-2‰的隔离剂。
10.根据权利要求8所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，所述固化剂为乌洛托品水溶液，步骤(3)中在加入固化剂前将温度降至100-110℃。
11.根据权利要求8所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，在步骤(4)调湿前，将覆膜砂的温度冷却至常温。
12.根据权利要求8-11任一项所述的覆膜砂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中骨料加热至110-120℃，步骤(1)中加入经微波加热后的液态树脂。
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