CN109773117A - 一种覆膜砂和湿砂常温覆膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于覆膜砂领域，公开了一种覆膜砂和湿砂常温覆膜方法。所述湿砂常温覆膜方法包括：S1：将湿砂与水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为超细水硬性胶凝材料和/或偶联剂，所述超细水硬性胶凝材料的粒度小于10微米；S2：将所述第一基料与粘结剂混合均匀获得第一混合料；S3：将所述第一混合料与固化剂混合均匀获得第二混合料；S4：将所述第二混合料与润滑剂混合均匀获得覆膜砂成品。本发明提供的方法直接利用湿砂进行覆膜，降低了能耗，同时能够增加粘结剂在砂粒表面的附着力，所制成的覆膜砂稳定，具有力学强度高、发气量低以及流动性好的特点，并且也能够避免覆膜砂出现鼓包等不利现象。

Description

一种覆膜砂和湿砂常温覆膜方法

技术领域

本发明属于覆膜砂领域，尤其涉及一种覆膜砂和湿砂常温覆膜方法。

背景技术

覆膜砂是由德国克洛宁博士于二次大战期间研发的，是指在砂粒表面包覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。覆膜砂的制备工艺通常是将粉状的热固性酚醛树脂与原砂机械混合，随后加热固化。之后发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂(例如乌洛托品)和润滑剂通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂，当覆膜砂受热时，包覆在砂粒表面的树脂熔融，在固化剂如乌洛托品分解出的亚甲基的作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而使覆膜砂固化成型。

然而，在现有技术中，覆膜砂的制备工艺均首先需要将原砂进行烘干，之后再将干燥的原砂进行覆膜。因为原砂表面的水会影响树脂在原砂表面的包覆性能，覆膜之后由于水分的存在导致膜与砂的粘结力弱，因此一般会先进行烘干处理。但是，在实际生产中，原砂的烘干工序一般较长而且能耗较高。因此开发出一种能够直接利用湿砂进行覆膜的工艺技术还亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术制备覆膜砂时，需要先将湿砂进行烘干的缺陷，而提供一种直接利用湿砂进行常温覆膜的方法以及由该方法制得的覆膜砂。

具体地，本发明提供了一种湿砂常温覆膜方法，所述湿砂常温覆膜方法包括以下步骤：

S1：将湿砂与水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为超细水硬性胶凝材料和/或偶联剂，所述超细水硬性胶凝材料的粒度小于10微米；

S2：将所述第一基料与粘结剂混合均匀获得第一混合料；

S3：将所述第一混合料与固化剂混合均匀获得第二混合料；

S4：将所述第二混合料与润滑剂混合均匀获得覆膜砂成品。

进一步的，所述湿砂的水分含量不超过10wt％。当所述湿砂中的水分含量超过10wt％时，优选首先进行沥干操作，以将所述湿砂的水分含量降低至10wt％以下。

本发明对所述湿砂常温覆膜方法中各物料的加入量没有特别的限定。优选地，所述湿砂的用量为80-90重量份，所述水分处理剂的用量为0.01-5重量份，所述粘结剂的用量为0.2-10重量份，所述固化剂与粘结剂的重量比为1:(1-10)，所述润滑剂的用量为0.01-0.8重量份。

进一步的，所述超细水硬性胶凝材料为水泥粉。

进一步的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和有机铬络合物偶联剂中的至少一种，特别优选为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂。其中，所述硅烷偶联剂的具体实例包括但不限于：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷等中的至少一种。所述钛酸酯偶联剂的具体实例包括但不限于：三异硬脂酸钛酸异丙酯、单烷氧基型钛酸酯、单烷氧基焦磷酸酯型钛酸酯等中的至少一种。

进一步的，所述粘结剂为液体树脂，其具体实例包括但不限于：酚醛树脂、环氧树脂和异氰酸酯树脂中的至少一种。

进一步的，所述固化剂选自六亚甲基四胺、硫酸乙酯、石油磺酸、多元醇和乌洛托品中的至少一种。

进一步的，所述润滑剂选自硬脂酸钙、滑石粉和硬脂酸钠中的至少一种。

进一步的，当所述水分处理剂含有超细水硬性胶凝材料时，所述湿砂常温覆膜方法还包括在步骤S3加入固化剂混合均匀之后、步骤S4加入润滑剂混合均匀之前，往体系中加入酒精。

进一步的，所述湿砂与酒精的重量比为100:(0.01-5)。

步骤S1至步骤S4中，所述混合均匀均在室温下进行，且混合方式以及混合时间以将各物料均匀混合为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。

此外，本发明还提供了由上述方法制得的覆膜砂。

本发明首先利用水分处理剂对湿砂表面的水分进行处理，当采用超细水硬性胶凝材料作为水分处理剂时，该超细水硬性胶凝材料能够充分分散吸附在湿砂的表面进行水化，由于水硬性胶凝材料为超细状态，因此能够快速分散吸附并且能够水化，与原砂形成小型的胶砂，消耗了水分，之后粘合剂能够在原砂表面实现很好的覆膜；当采用偶联剂作为水分处理剂时，偶联剂具有亲水性，能够与水结合而吸附在湿砂表面，同时偶联剂分子的另一端能够与粘结剂进行交联，因此更好地实现了粘结剂在湿砂表面的覆膜。当所述偶联剂优选为硅烷偶联剂时，硅烷偶联剂与原砂(石英砂)粒表面的羟基(-OH)产生缩合作用，释放出乙醇，形成硅氧键，硅烷偶联剂就与石英砂粒之间连接起来，而硅烷偶联剂分子的另一端，硅烷偶联剂中的氨基与粘结剂即树脂进行交联。这样，偶联剂起连接“桥”的作用，将砂粒与粘结剂树脂膜之间连接起来，从而大大提高了树脂对石英砂表面的附着力。

综上，本发明直接利用湿砂在室温下进行覆膜，解决了现有技术中必须进行湿砂烘干的缺陷，降低了能耗，同时也能够避免覆膜砂在受热情况下出现鼓包等不利的影响；当利用超细水硬性胶凝材料作为水分处理剂时，操作方便，制成的覆膜砂稳定；当利用偶联剂作为水分处理剂时，既能够处理水分问题，还能够增加粘结剂在砂粒表面的附着力，提高覆膜砂的综合性能(力学强度高、发气量低以及流动性好)。此外，本发明提供的湿砂常温覆膜方法采用冷法覆膜工艺，具有节能环保的作用。

根据本发明的一种优选实施方式，当所述水分处理剂含有超细水硬性胶凝材料时，在步骤S3加入固化剂混合均匀之后、步骤S4加入润滑剂混合均匀之前，往体系中加入酒精，酒精能够终止水泥的水化，保证了水泥产物的稳定性，进一步保证了后期覆膜后的稳定性，同时酒精与固化剂混合，有利于树脂的固化，所得的覆膜砂具有更为优异的力学性能、更低的发气量以及更好的流动性。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

S1：将80重量份湿砂(水分含量为9wt％)与3重量份水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为粒度5微米的超细水泥；

S2：将上述第一基料与5重量份酚醛树脂混合均匀获得第一混合料；

S3：将上述第一混合料与1重量份乌洛托品混合均匀获得第二混合料；

S4：将上述第二混合料与0.5重量份硬脂酸钙混合均匀获得覆膜砂成品。

实施例2

S1：将90重量份湿砂(水分含量为9wt％)与1重量份水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为乙烯基三乙氧基硅烷；

S2：将上述第一基料与7重量份环氧树脂混合均匀获得第一混合料；

S3：将上述第一混合料与1.5重量份六亚甲基四胺混合均匀获得第二混合料；

S4：将上述第二混合料与0.6重量份滑石粉混合均匀获得覆膜砂成品。

实施例3

S1：将85重量份湿砂(水分含量为8wt％)与3重量份粒度为6微米的超细水泥以及0.2重量份三异硬脂酸钛酸异丙酯混合均匀获得第一基料；

S2：将上述第一基料与6重量份异氰酸酯树脂混合均匀获得第一混合料；

S3：将上述第一混合料与3重量份多元醇混合均匀获得第二混合料；

S4：将上述第二混合料与0.4重量份硬脂酸钠混合均匀获得覆膜砂成品。

实施例4

按照实施例1的方法制备覆膜砂，不同的是，本实施例还包括在步骤S3加入乌洛托品混合均匀之后、步骤S4加入硬脂酸钙混合均匀之前，往体系中加入酒精，具体步骤如下：

S1：将80重量份湿砂(水分含量为9wt％)与3重量份水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为粒度5微米的超细水泥；

S2：将上述第一基料与5重量份酚醛树脂混合均匀获得第一混合料；

S3：将上述第一混合料与1重量份乌洛托品混合均匀获得第二混合料；

S4：将上述第二混合料与0.2重量份酒精混合均匀，之后将所得物料与0.5重量份硬脂酸钙混合均匀获得覆膜砂成品。

对比例1

按照实施例2的方法制备覆膜砂，不同的是，不包括步骤S1，而是直接将湿砂进行步骤S2以后的操作，具体步骤如下：

S1：将90重量份湿砂(水分含量为9wt％)与7重量份环氧树脂混合均匀获得第一混合料；

S2：将上述第一混合料与1.5重量份六亚甲基四胺混合均匀获得第二混合料；

S3：将上述第二混合料与0.6重量份滑石粉混合均匀获得覆膜砂成品。

测试例

(1)覆膜砂的常温抗拉强度

根据JB/T8583-2008附录B中铸造用覆膜砂其他性能指标的试验方法B.1的常温抗拉强度的测试方法进行测试，主要采用8字型标准试样通过液压强度试验机进行测试。所得结果如表1所示。

(2)覆膜砂的发气量

根据JB/T8583-2008附录B中铸造用覆膜砂其他性能指标的试验方法B.4的发气量测试方法进行测试，通过称取1g±0.01g试样，均匀置于瓷舟中，然后将瓷舟迅速送入石英管红热部位，并封闭关口，记录仪开始记录试样的发气量，在3min内读取测定仪记录的最大数据作为试样的发气量值。所得结果如表1所示。

(3)覆膜砂的流动性

根据JB/T8583-2008附录B中铸造用覆膜砂其他性能指标的试验方法B.3的流动性测试方法进行测试，用手将标准流杯底孔塞住，然后将覆膜砂添满、刮平后，移开手指并同时以秒表开始计时，至砂流完为止。所得结果如表1所示。

表1

编号	抗拉强度/MPa	发气量ml/g	流动性/s
				实施例1	2.5	11	15
实施例2	2.1	13	13
				实施例3	3.2	8	14
实施例4	2.8	10	13
				对比例1	0.7	21	17

通过试验结果可以发现，在常规工艺下湿法覆膜的强度要小于本发明四个实施例的强度，这表明在常规工艺下，覆膜的效率是很低的，原砂表面的水会影响树脂在原砂表面的包覆性能，覆膜之后由于水分的存在导致膜与砂的粘结力弱。而实施例1中利用超细水泥作为水分处理剂，超细水泥吸附在砂表面并与水进行反应，实际在砂表面形成了水分子的占位，避免了与树脂之间的粘结性能的降低，成功进行了覆膜。实施例2则是利用偶联剂作为水分处理剂，既能够处理水分问题，还能够增加粘结剂在砂粒表面的附着力，提高覆膜砂的综合性能。实施例3中将超细水泥和偶联剂同时作为水分处理剂时，更好地增加了覆膜的性能。实施例4则通过酒精终止水泥水化，保证了覆膜砂的稳定性。同时通过发气量看出，水分子在高温下的发气将会对覆膜砂产生不利的影响，对比例1的发气量显著高于本发明的四个实施例，因此本发明能够有效避免高温时水分带来的不利影响。水分的存在还会影响覆膜砂的圆度，在流动性的数据可以发现，对比例1的流秒时间较四个实施例长，流动性能劣于由本发明提供的方法所获得的覆膜砂。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述湿砂常温覆膜方法包括以下步骤：

S1：将湿砂与水分处理剂混合均匀获得第一基料，所述水分处理剂为超细水硬性胶凝材料和/或偶联剂，所述超细水硬性胶凝材料的粒度小于10微米；

S2：将所述第一基料与粘结剂混合均匀获得第一混合料；

S3：将所述第一混合料与固化剂混合均匀获得第二混合料；

S4：将所述第二混合料与润滑剂混合均匀获得覆膜砂成品。

2.根据权利要求1所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述湿砂的水分含量不超过10wt％。

3.根据权利要求1所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述湿砂的用量为80-90重量份，所述水分处理剂的用量为0.01-5重量份，所述粘结剂的用量为0.2-10重量份，所述固化剂与粘结剂的重量比为1:(1-10)，所述润滑剂的用量为0.01-0.8重量份。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述超细水硬性胶凝材料为水泥粉。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和有机铬络合物偶联剂中的至少一种。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述粘结剂为液体树脂，优选选自酚醛树脂、环氧树脂和异氰酸酯树脂中的至少一种。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述固化剂选自六亚甲基四胺、硫酸乙酯、石油磺酸、多元醇和乌洛托品中的至少一种。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸钙、滑石粉和硬脂酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿砂常温覆膜方法，其特征在于，当所述水分处理剂含有超细水硬性胶凝材料时，所述湿砂常温覆膜方法还包括在步骤S3加入固化剂混合均匀之后、步骤S4加入润滑剂混合均匀之前，往体系中加入酒精；所述湿砂与酒精的重量比为100:(0.01-5)。

10.由权利要求1-9中任意一项所述的方法制得的覆膜砂。