一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及再生覆膜砂技术领域，具体为一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法，包括以下工艺：(1)将旧砂依次进行湿法再生和热法再生，得到再生砂；(2)再生覆膜砂的制备：将再生砂加热，加入树脂、固化剂、硬脂酸钙，搅拌，降温，得到再生覆膜砂；树脂包括双酚A型异氰酸酯、双马来酰亚胺、苯并噁嗪树脂和酚醛树脂。本发明专利技术通过湿法再生和热法再生工艺的结合，对旧砂进行再生，提高所制再生砂的质量；利用再生覆膜砂的树脂体系，2,2

【技术实现步骤摘要】
一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及再生覆膜砂
，具体为一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法。

技术介绍

[0002]砂型铸造在铸造工艺中所占比例较高，其各类工艺，如黏土砂工艺、树脂砂工艺、水玻璃砂工艺及无机黏结剂工艺等，均会大量消耗铸造用砂。铸造用砂中，宝珠砂的综合性能优异，成本较高，并出于对资源循环利用和生态环境保护的日益重视，对废砂的处理和应用，能够减少原砂的购买量，对降低铸件生产成本和环境保护有着显著效果。而覆膜砂旧砂若不经过再生，在直接重复使用中会出现造成诸多问题：如有机粘黏剂的不断加入，会使砂型的发气量显著增加，铸件易产生气孔等铸造缺陷；浇注后，旧砂表面所残留的树脂膜在再次混砂时会降低砂粒与新形成粘结剂膜的粘结程度，严重降低壳型强度。将覆膜砂旧砂进行回收再生是提高砂粒使用效率的重要手段。现有的旧砂湿法再生工艺，无法去除原砂微观孔隙中的粘结剂；热法再生工艺中，旧砂表面的树脂膜(碱性酚醛树脂)会对原砂表面造成伤害，影响再生覆膜砂及所制砂型的质量。因此，我们提出一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种铸造用再生覆膜砂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，包括以下工艺：
[0005](1)旧砂的再生：将旧砂依次进行湿法再生和热法再生，得到再生砂；
[0006](2)再生覆膜砂的制备：将再生砂置于覆膜砂搅拌机器中，开启搅拌，加热至140～160℃，加入树脂、固化剂、硬脂酸钙，搅拌，降温，得到再生覆膜砂。
[0007]进一步的，湿法再生工艺为：再生温度50～70℃，处理时间15～30min，转速100～125r/min，砂水质量比1:(0.7～1.5)，处理次数1～3次；
[0008]然后进行脱水，脱水工艺为：转速650～750r/min，脱水时间90～150s。
[0009]进一步的，热法再生工艺为：再生温度650～700℃，保温时间10～15min。
[0010]进一步的，在旧砂再生前，需对其进行破碎筛分，将旧砂破碎至3mm以下，然后进行磁选，去除其中的金属屑，得到粒径为100～200目的砂粒。
[0011]旧砂中的原砂为珠宝砂，包括以下重量成分：75～85％Al2O3，8～12％SiO2，杂质Fe2O3≤4.0％，TiO2≤3.5％。
[0012]在上述技术方案中，旧砂中使用的树脂成分为碱性酚醛树脂，在浇筑后发生交联反应，进行二次硬化，分子间相互结合形成稳定的三维网状体型结构，使得旧砂中表面粘结层的耐热性、耐磨性提高，需要较高的热法再生温度和机械辅助进行再生。由于碱性酚醛树脂交联会产生强碱性的碳酸盐(钠盐或钾盐)，当温度升高至510℃以上时，碱金属会转变为
碱性金属氧化物(氧化钠/氧化钾)并产生二氧化碳，与原砂中的Al2O3发生反应，原砂中Al2O3的含量减少，造成所制再生砂耐火性能的降低；增加了原砂的表面凹陷，易造成所制覆膜砂表面空隙和悬挂的形成，使得所制再生覆膜砂及砂型的致密度和表面质量劣化。因此，首先进行湿法再生，并在过程中不断进行搅拌，砂粒间相互擦洗、摩擦、碰撞，使得旧砂表面的碱性酚醛树脂溶解、破裂、脱落，膜层基本被去除，保留有圆整的粒形，原砂表面的微观孔洞中还残留少量的树脂。然后在进行热法再生，在600℃以下时，树脂中大部分化学键的结合被破坏，在高温烘焙中被分解，旧砂的表面质量得到提高；随着温度的升高，化学键得到进一步破坏，有机物被氧化，部分无机物分解，产生CO和CO2等气体，树脂的燃烧更为彻底，微观孔洞中的粘结剂能够被去除。且热法再生能够对所制再生砂的表面进行活化，使得再生砂具有较高的表面能，能够提高砂粒与粘结剂间的润湿性，粘结剂能够均匀包裹在再生砂的表面，增大砂粒粘结桥面积，从而提高所制砂型的强度，树脂的加入量得以减少；由于高温焙烧，再生砂的膨胀率降低，发气量较小，粒型更趋圆整统一，能够显著提高铸件的质量和成品率。将覆膜砂的旧砂进行回收再生利用，可实现铸造生产的零排放及资源的高效循环利用，符合绿色铸造的要求，提高了原砂在铸造生产中的利用率，综合成本得到降低。
[0013]进一步的，再生覆膜砂包括以下重量组分：97～100份再生砂、1.2～2.8份树脂、0.06～0.08份硬脂酸钙。
[0014]进一步的，树脂包括以下重量组分：9～15份双酚A型异氰酸酯、6～10份双马来酰亚胺、36～60份苯并噁嗪树脂和60～100份酚醛树脂。
[0015]进一步的，再生覆膜砂由以下工艺制得：
[0016]将再生砂，置于覆膜砂搅拌机器中，开启搅拌，加热至140～150℃，加入双酚A型异氰酸酯、双马来酰亚胺，搅拌80～120s；降温至70～80℃，加入苯并噁嗪树脂、酚醛树脂，搅拌80～120s；加入硬脂酸钙，继续搅拌至体系温度降至30～50℃，得到再生覆膜砂。
[0017]进一步的，苯并噁嗪树脂由以下工艺制得：
[0018]取2,2
′‑
二烯丙基双酚A、烯丙基胺、多聚甲醛混合，加热至85～95℃，保温反应0.8～1.2h；升温至105～115℃，保温反应1.8～2.5h；冷却至室温，溶于氯仿，色谱柱纯化，得到苯并噁嗪树脂。
[0019]进一步的，2,2
′‑
二烯丙基双酚A、烯丙基胺、多聚甲醛的摩尔比为1:2:(4.0～4.6)。
[0020]进一步的，酚醛树脂由以下工艺制得：
[0021]取苯酚、氢氧化钡溶液混合，加热至50～60℃，缓慢加入甲醛水溶液，升温至85～95℃，保温反应100～140min；降温至20～50℃，加入硼酸、羟基硅氧烷，氢氧化钡溶液调节体系pH至8.0，升温至70℃反应；冷却至20～50℃，氢氧化钡溶液调节体系pH至8～9，乙醇洗涤，减压蒸馏，甲酸调节体系pH至6.5～7.0，得到酚醛树脂。
[0022]进一步的，苯酚、氢氧化钡的摩尔比为1:0.05；
[0023]苯酚、甲醛、硼酸、羟基硅氧烷的摩尔比1:(1.0～2.0):(0.1～0.3):(0.1～0.3)。
[0024]氢氧化钡溶液的质量浓度为30～45％。
[0025]进一步的，羟基硅氧烷由以下工艺制得：
[0026]取正丁醇，加入烯醇、乙烯基硅氧烷，在氮气气氛保护下，升温至80～120℃，加入引发剂，反应1～3h；减压蒸馏，得到羟基硅氧烷。
[0027]进一步的，烯醇、乙烯基硅氧烷的摩尔比为(0.8～1.2):1，在正丁醇的质量浓度为25～40％。
[0028]烯醇、乙烯基硅氧烷总质量与引发剂的质量比为1:(0.01～0.04)。
[0029]进一步的，烯醇为乙二醇乙烯醚、4
‑
羟丁基乙烯基醚、烯丙基羟乙基醚、二乙二醇单烯丙基醚、甘油烯丙基醚、环己基
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1,4
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二甲醇单乙烯基醚中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，其特征在于：包括以下工艺：(1)旧砂的再生：将旧砂依次进行湿法再生和热法再生，得到再生砂；(2)再生覆膜砂的制备：将再生砂，置于覆膜砂搅拌机器中，开启搅拌，加热至140～150℃，加入双酚A型异氰酸酯、双马来酰亚胺，搅拌80～120s；降温至70～80℃，加入苯并噁嗪树脂、酚醛树脂，搅拌80～120s；加入硬脂酸钙，继续搅拌至体系温度降至30～50℃，得到再生覆膜砂。2.根据权利要求1所述的一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中湿法再生工艺为：再生温度50～70℃，处理时间15～30min，转速100～125r/min，砂水质量比1:(0.7～1.5)，处理次数1～3次。3.根据权利要求1所述的一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中热法再生工艺为：再生温度650～700℃，保温时间10～15min。4.根据权利要求1所述的一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述再生覆膜砂包括以下重量组分：97～100份再生砂、1.2～2.8份树脂、0.06～0.08份硬脂酸钙；所述树脂包括以下重量组分：9～15份双酚A型异氰酸酯、6～10份双马来酰亚胺、36～60份苯并噁嗪树脂和60～100份酚醛树脂。5.根据权利要求1所述的一种铸造用再生覆膜砂的制备方法，其特征在于：所述苯并噁嗪树脂由以下工艺制得：取2,2
′‑
二烯丙基双酚A、烯丙基胺、多聚甲醛混合，加热至85～95℃，保温反应0.8～1.2h；升温至105...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡胜利，任文虎，吴武灿，
申请(专利权)人：柳州柳晶环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：