低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝制造技術

本發明專利技術低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，通過環保型酚醛樹脂、非胺類活性有機物完全替代長期以來所使用的烏洛托品固化劑，解決了覆膜砂樹脂膜的微觀相分離，保證了固化速度和強度的基本要求，并實現了覆膜砂的制芯過程中有害氣相排放物的改善。經測試與在鑄鋁、鑄鐵、鑄鋼規模化應用結果表明：與普通樹脂覆膜砂相比，新型無氨環保覆膜砂在保證其性能不變的情況下，制芯過程中的惡臭類氣體氨氣排放大幅減少，澆注時氣相有機污染物降低，潰散性、膨脹性、高溫退讓性等關鍵性能明顯提高，是一種很有發展前途的新型無氨環保覆膜砂。

Process for preparing low ammonia environmental protection resin coated sand

The preparation process of low ammonia environmental protection resin coated sand, through the environmental protection type phenolic resin, non active organic amine completely replace the use of long urotropin curing agent, to solve the micro phase separation of resin coated sand film, to ensure the basic requirements of curing speed and strength, and realize the emission of harmful gas the coated sand core making process in the improvement of the. After testing and in aluminum, cast iron, cast steel scale application results show that compared with ordinary resin coated sand, new environmental ammonia free coated sand in guaranteeing the performance unchanged, odor gas emission core in the process of pouring gas substantially reduced, organic pollutants decreased, collapsibility and expansion, high temperature deformability key performance is significantly improved, is a new promising ammonia free environmental protection coated sand.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鑄造領域，具體涉及一種低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝。
技術介紹
樹脂覆膜砂通常是指用于模具制芯熱固化工藝使用的，骨料為耐高溫無機天然石英砂或人工砂，骨料表面裹覆了一層有機高分子樹脂的鑄造材料。隨著鑄造行業的綠色環保性的要求越來越高，由于覆膜砂含有的烏洛托品固化劑，在制芯時隨著樹脂加熱固化而發生的物理化學過程中，會向作業環境大量排放如氨氣等的有害物質，嚴重地污染工作環境，給操作工人的身體帶來嚴重的危害，76ppm的氨氣對人的粘膜有刺激；當濃度達到300ppm時，粘膜表面會受到損傷；如果濃度更高，則會引起眼瞼浮腫、咳嗽、呼吸困難和嘔吐等癥狀，甚至引起細支氣管和肺泡充血、浮腫、出血及肺氣腫等疾病，長期低濃度的氨氣也可引起慢性肺部疾病。通過檢測鑄造工廠的制芯車間不同部位氨氣的濃度，我們發現在車間排風口測試的氨氣濃度在15-30ppm，在車間射芯區域2m內測試的氨濃度為35-150ppm，其它區域測試氨的濃度為20-120ppm，平均濃度為60ppm，這個濃度遠遠超出了人能長期呼吸的濃度。因此，在現在普遍使用的含有潛伏性固化劑烏洛托品的覆膜砂基礎上開發出全新的具有低氨氣味的覆膜砂產品是技術進步的必然，減少制芯氨氣的排放，降低對工人健康的影響。有利于提高樹脂覆膜砂的環境友好性能的同時，也給樹脂覆膜砂制造商提出技術改進要求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，通過改進工藝方法和工藝參數，降低制芯時有害氨的生成量。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是：低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，包括以下步驟：第一步，將燒砂加熱到140-160℃；第二步，加入環保型酚醛樹脂，添加劑A，混制時間為20-40s；第三步，再將砂溫降至110-130℃，加入添加劑B和/或添加劑A、非氨類固化劑和/或烏洛托品，混制30-60s；第四步，吹冷風降溫，吹冷風持續時間為40-90s；第五步，加入隔離劑，混制時間為10-20s；第六步，過篩，進入進一步冷卻器中冷卻至30～60℃，優選30～40；第七步，過篩；第八步，裝入含有塑料內袋的編織袋，得到低氨環保樹脂覆膜砂。進一步改進，每8000g低氨環保樹脂覆膜砂，環保性酚醛樹脂0.8～3％，加水0～80g，非胺類固化劑0.064～0.5％，烏洛托品0～0.3％，添加劑B0.002～0.02％，添加劑A40～160g。進一步改進，在加入非氨固化劑和/或烏洛托品前加冷卻水。進一步改進，所述吹冷風時間為60～80s。進一步改進，所述添加劑A為復合耐高溫添加劑。添加劑A為粉體功能材料，主體材料是無機氧化物和鹽類、有機功能材料、碳及含碳化合物、表面活性劑等等，通過添加這系列材料可使低氨樹脂覆膜砂在1000℃高溫環境下15～40分鐘砂芯不斷裂，比傳統樹脂覆膜砂耐高溫時間延長3～10倍；可使低氨樹脂覆膜砂在1000℃高溫環境下的激熱膨脹率比傳統樹脂覆膜砂降低5～15％。進一步改進，所述添加劑B為復合抗砂結塊添加劑。進一步改進，為降低制芯游離苯酚和游離甲醛的排放，工藝溫度提高3～20℃，優選3～15℃，最優為5～10℃，同時也有利于提高低氨樹脂覆膜砂的熔點和混砂出砂性、成品耐儲存性和強度。進一步改進，冷卻風濕度10～60％，優選30～45％，最優為30～35％。采用上述技術方案時，由于覆膜砂在燃燒時產生煙氣的主要來源為烏洛托品的燃燒，通過設計開發出的環保型酚醛樹脂的應用，使用非胺類活性有機物作為潛伏性固化劑，完全替代長期以來所使用的烏洛托品固化劑，從高分子材料學的微相合金理論、固化動力學理論出發設計出一種全新的覆膜砂制備工藝，解決了覆膜砂樹脂膜的微觀相分離，保證了固化速度和強度的基本要求，并實現了覆膜砂的制芯過程中有害氣相排放物的改善。經測試與在鑄鋁規模化應用結果表明：與普通樹脂覆膜砂相比，新型無氨環保覆膜砂在保證其性能不變的情況下，制芯過程中的惡臭類氣體氨氣排放大幅減少，澆注時氣相有機污染物降低，潰散性明顯提高，覆膜砂的膨脹率降低，是一種很有發展前途的新型無氨環保覆膜砂。具體實施方式低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，包括以下步驟：第一步，將燒砂加熱到140-160℃；第二步，加入環保型酚醛樹脂，添加劑A，混制時間為20-40s；第三步，再將砂溫降至110-130℃，加入添加劑B和/或添加劑A、非氨類固化劑和/或烏洛托品，混制30-60s；第四步，吹冷風降溫，吹冷風持續時間為40-90s；第五步，加入隔離劑，混制時間為10-20s；第六步，過篩，進入進一步冷卻器中冷卻至30～60℃，優選30～40；第七步，過篩；第八步，裝入含有塑料內袋的編織袋，得到低氨環保樹脂覆膜砂。每8000g低氨環保樹脂覆膜砂，環保性酚醛樹脂0.8～3％，加水0～80g，非胺類固化劑0.064～0.5％，烏洛托品0～0.3％，添加劑B0.002～0.02％，添加劑A40～160g。使用優選的樹脂添加不同的烏洛托品，在不同溫度下測試固化氣相氨氣的排放量，并以此為低氨覆膜砂氨氣排放上限和降低幅度的評價依據。通過測試結果表1：表1不同烏洛托品加入量的氨氣量(氣相色譜法)從測試結果看，減少烏洛托品加入比例則可降低制芯氨氣排放量，當烏洛托品加入量比為樹脂量的2％時，氨氣可比傳統烏洛托品加入量14％時降低60％以上。因此，減少傳統潛伏性固化劑烏洛托品是制備低氨覆膜砂的一個材料配方工藝途徑。表2新型無氨覆膜砂與原產品特性對比表從以上表中數據可以看出，新型無氨覆膜砂與原產品相比氨氣降低達90％以上，其它參數除即時強度略低于原產品外(低5.6％)，其余都優于原產品或與原產品相當，說明新型無氨覆膜砂可以代替原產品用于鑄造，其氨氣降低非常顯著，完全能使造型工段氨的濃度小于30mg/m3，從而符合我國勞動保護的規定。其中，環保型酚醛樹脂是屬于熱塑性酚醛樹脂,其化學反應的組分為甲醛與苯酚，通常的甲醛與苯酚的物質量比通常為1:1.1～1.25,這樣的組分配比常常使得樹脂合成反應的不完全性,使得熱塑性酚醛樹脂中含有一定量的游離酚,在儲存、混煉和固化過程中游離酚會彌散在空氣中,嚴重危害工人健康并造成環境污染。本專利技術采用醛酚比為1:1.05～1.09組方，采用有機弱酸或有機弱酸鋅等催化劑進行催化生產的酚醛樹脂。這種類型的樹脂游離酚和游離醛均很低，通常游離酚小于2％，游離醛低于0.5％。而其他工藝組方生產的酚醛樹脂的游離酚會達到5％左右，游離醛會達到2％左右。非氨類固化劑是一種具有能與酚醛樹脂反應官能團發生化學反應的，不含有氨基的有機活性物質，它們包括含有能與酚羥基發生反應的官能團，如：羧基、環氧基、氰基、醛基、羰基醚基等官能團的有機化合物或聚合物。這種固化劑在酚醛樹脂弱酸性環境下可與酚醛樹脂的酚羥基發生加成反應，實現從線性分子向體型網狀結構的分子轉變，為覆膜砂芯固結成型需要一定強度提供了有效的支撐。固化劑采用了高分子化學的縮聚加成技術方法，利用高分子材料學的微相合金成型機理，通過新型固化劑中含有的能與酚醛樹脂反應基團發生凝膠固化的基團組分發生接枝共聚、交聯結晶等反應，在保證固化動力學前提下，實現了減少傳統樹脂覆膜砂固化劑烏洛托品量比而不會降低樹脂覆膜砂的強度的效果。保證了樹脂覆膜砂的表觀固化速度、強度的基本要求，從材料的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：第一步，將燒砂加熱到140?160℃；第二步，加入環保型酚醛樹脂，添加劑A，混制時間為20?40s；第三步，再將砂溫降至110?130℃，加入添加劑B和/或添加劑A、非氨類固化劑和/或烏洛托品，混制30?60s；第四步，吹冷風降溫，吹冷風持續時間為40?90s；第五步，加入隔離劑，混制時間為10?20s；第六步，過篩，進入進一步冷卻器中冷卻至30～60℃，優選30～40；第七步，過篩；第八步，裝入含有塑料內袋的編織袋，得到低氨環保樹脂覆膜砂。

【技術特征摘要】
1.低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：第一步，將燒砂加熱到140-160℃；第二步，加入環保型酚醛樹脂，添加劑A，混制時間為20-40s；第三步，再將砂溫降至110-130℃，加入添加劑B和/或添加劑A、非氨類固化劑和/或烏洛托品，混制30-60s；第四步，吹冷風降溫，吹冷風持續時間為40-90s；第五步，加入隔離劑，混制時間為10-20s；第六步，過篩，進入進一步冷卻器中冷卻至30～60℃，優選30～40；第七步，過篩；第八步，裝入含有塑料內袋的編織袋，得到低氨環保樹脂覆膜砂。2.根據權利要求1所述的低氨環保樹脂覆膜砂的制備工藝，其特征在于，每800...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊鷹，王麗峰，韓偉，王先文，
申請(專利權)人：重慶長江造型材料集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶;50