[發明專利]一種可再生的低膨脹覆膜砂及其制備方法

在審

• 申請號: 202111472595.7
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN116197346A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 雷文港;張顯旺
• 申請（專利權）人: 天陽新材料科技有限公司
• 主分類號: B22C1/00
• 分類號: B22C1/00;B22C1/10;B22C1/22
• 代理公司: 浙江智翔聯合專利代理有限公司 33255
• 代理人: 王會麗

本發明涉及一種可再生的低膨脹覆膜砂及其制備方法，屬于覆膜砂技術領域。本發明提供了一種可再生的低膨脹覆膜砂，所述覆膜砂包括以下組分：所述骨料、木屑、酚醛樹脂、第一固化劑、第二固化劑、潤滑劑的質量百分比為95?99％、0.07?0.3％、1.5?3.5％、0.12?0.6％、0.005?0.03％、0.12?0.3％；其中，所述酚醛樹脂、第一固化劑、第二固化劑的質量比為(130?200)：(15?30)：1。本發明還提供了一種可再生的低膨脹覆膜砂的制備方法，所述制備方法包括：將預熱后的骨料投入混煉設備，依次加入木屑、酚醛樹脂、第一固化劑、第二固化劑、潤滑劑后攪勻、破碎過篩得覆膜砂成品。

技術領域

本發明屬于覆膜砂技術領域，涉及一種可再生的低膨脹覆膜砂及其制備方法。

背景技術

覆膜砂殼芯工藝在國內從20世紀50年代開始研究和應用，目前在覆膜砂低膨脹性工藝方面上主要通過人造砂(寶珠砂)解決。由于寶珠砂具有顆粒圓整、角形系數≤1.10、耐火溫度高等特點，寶珠砂型已經在發動機缸體、缸蓋、精密鑄件上得到全面運用；但是寶珠砂是通過使用鋁礬土高溫煅燒、電熔、造粒的方式進行生產，生產過程能耗比較大。并且使用寶珠砂需要囤積一定數量才能單獨再生；此外，因寶珠砂粒比重大于天然硅砂，為了達到再生質量，需要提高焙燒爐下端送風量，生產成本是普通砂的幾倍。為了節約成本，提高市場占有率，現在通常使用天然硅砂作為原料。天然硅砂主要由SiO₂組成，顆粒形狀大多屬于橢圓形，膨脹系數高，用途方面通常避開形狀復雜、結構較為精密的鑄件。但是利用現有工藝制得的以天然硅砂為原料的覆膜砂存在膨脹系數高、精密性低等問題。目前的工藝并不能同時滿足覆膜砂的低膨脹系數、低成本和低能耗。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的上述問題，提出了一種可再生的低膨脹覆膜砂及其制備方法，使低成本覆膜砂實現了低膨脹系數，并在制備過程中實現了綠色環保。

本發明的目的可通過下列技術方案來實現：

一種可再生的低膨脹覆膜砂，所述覆膜砂包括以下組分：所述骨料、木屑、酚醛樹脂、第一固化劑、第二固化劑、潤滑劑的質量百分比為95-99％、0.07-0.3％、1.5-3.5％、0.12-0.6％、0.005-0.03％、0.12-0.3％。

作為優選，所述木屑加入量為骨料重量的0.08-0.3％；酚醛樹脂加入量為骨料重量的1.7-3.0％；；潤滑劑加入量為骨料重量0.14-0.25％。

進一步優選，所述酚醛樹脂、第一固化劑、第二固化劑的質量比為(130-200)：(15-30)：1。

更進一步優選，第一固化劑加入量為酚醛樹脂加入量的9-17％；第二固化劑加入量為酚醛樹脂加入量的0.5-1％。

酚醛樹脂固化反塑型后受熱會發生膨脹變化影響尺寸精度，所以本發明采用低膨脹快聚速型酚醛樹脂。改性低分子聚酰胺是促進固化速度的，樹脂中苯酚核對位或鄰位的活性氫原子多或有適量水分存在有利于亞甲基的生成，為加速亞甲基的交聯作用，提高固化速度。因此本發明使用低膨脹快聚速型酚醛樹脂與改性低分子聚酰胺和六亞甲基四氨混合使用，使覆膜砂在制型砂模過程中充分固化，避免砂型厚大位置內部出現未固化反應情況。

酚醛樹脂作為覆膜砂主要粘結劑，不加入酚醛樹脂產品不會產生有效性能。第一固化劑是烏洛托品，在溫度超過100℃條件下發生分解，形成二甲醇胺并釋放甲醛和氨，從而與線性樹脂發生交聯反應。其加入數量是根據酚醛樹脂種類區分，針對于低膨脹型覆膜砂，第一固化劑加入量為酚醛樹脂加入量的9-17％時，該比例范圍為最合適范圍，加入量偏少會造成覆膜砂固化速度過慢，影響效率，加入過量對產品固化速率及強度不會影響，反而會產生大量氨氣及甲醛。第二固化劑對固化過程起到促進的作用，但是加入過量，固化速率并不會隨之增加。

作為優選，所述骨料為焙燒砂、再生砂中的一種或多種。