專(zhuān)利名稱(chēng)：一種環(huán)保型鑄造型砂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄造技術(shù)，尤其涉及一種用于鑄造的環(huán)保型型砂及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件產(chǎn)量占世界鑄件總產(chǎn)量的80%以上，型砂或芯砂的性能直接影響到鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。鑄造型砂由原砂、型砂粘結(jié)劑和其它輔料以一定的配比混合而成，其中型砂粘結(jié)劑對(duì)型砂性能的影響最大。目前生產(chǎn)中常用的有機(jī)粘結(jié)劑主要包括桐油、亞麻油、合脂、各類(lèi)樹(shù)脂等。其中樹(shù)脂粘結(jié)劑價(jià)格昂貴、污染嚴(yán)重，但其制造出來(lái)的砂型或砂芯具有較高的干拉強(qiáng)度，且存放性能好，所以通常用來(lái)制造形狀復(fù)雜一級(jí)砂芯。而對(duì)于二級(jí)和三級(jí)砂芯，則大量的采用合脂砂、桐油砂和亞麻油砂。桐油和亞麻油價(jià)格較貴，且在其它領(lǐng)域有著重要的作用，不適合大量的應(yīng)用于鑄造生產(chǎn)。而合脂油價(jià)格便宜，來(lái)源廣泛，因此在鑄造生產(chǎn)中被大量的使用。但合脂砂粘結(jié)強(qiáng)度較低、合脂加入 量大、砂型或砂芯的發(fā)氣量大、有刺激性氣味，不利于提高鑄件的質(zhì)量和滿足環(huán)境保護(hù)的要求。因此在鑄造生產(chǎn)中，更需要一種使用性好、價(jià)格低、污染小的鑄造型砂來(lái)取代部分合脂砂的使用。當(dāng)今社會(huì)，聚苯乙烯制品大量應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，而且使用量正在逐年增長(zhǎng)，已成為當(dāng)今世界的四大塑料之一。但聚苯乙烯塑料具有耐老化、難降解的特點(diǎn)，且與其它塑料的分揀技術(shù)尚不成熟和完善，尤其是廢舊發(fā)泡聚苯乙烯塑料制品已經(jīng)成為社會(huì)的一大公害，是世界范圍內(nèi)公認(rèn)的白色污染。目前對(duì)廢舊聚苯乙烯制品的處理方法有填埋、焚燒、裂解、再生和再利用等。因此從保護(hù)環(huán)境及降低鑄造生產(chǎn)成本的角度考慮，將廢舊的發(fā)泡聚苯乙烯制備成為型砂粘結(jié)劑，并配以一定的輔料，使其性能達(dá)到或超過(guò)目前廣泛使用的合脂砂的性能，這不但提高了砂型或砂芯的質(zhì)量，消除了白色污染，同時(shí)還大大的降低了成本，保護(hù)了環(huán)境，對(duì)鑄造生產(chǎn)具有積極的意義。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種環(huán)保型鑄造型砂及其制備方法，采用化工生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品松柏油溶解發(fā)泡聚苯乙烯來(lái)制備新型聚苯乙烯粘結(jié)劑，在型砂中添加α -淀粉和高嶺土來(lái)提高型砂的成形性能和干強(qiáng)度，并采用加熱烘干法來(lái)使砂型或砂芯硬化。消耗了白色污染的同時(shí)，大大降低了鑄造成本。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種環(huán)保型鑄造型砂，包括原砂、聚苯乙烯粘結(jié)劑、α-淀粉、高嶺土和水，其中聚苯乙烯粘結(jié)劑包括聚苯乙烯和松柏油。優(yōu)選的，該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂87% 89. 8%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5% 7%，α -淀粉1% I. 2%、高嶺土 1% 3%、水2. 5% 4%。優(yōu)選的，所述聚苯乙烯粘結(jié)劑中，聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5 O. 625。
一種具體的優(yōu)選方案為該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂89. 8%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5%，α -淀粉I. 2%、高嶺土 1%、水3%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。另一種具體的優(yōu)選方案為該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂88. 5%、聚苯乙烯粘結(jié)劑7%，α -淀粉1%、高嶺土 1%、水2. 5%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。再一種具體的優(yōu)選方案為該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂87%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5%，α -淀粉1%、高嶺土 3%、水4%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 625。一種制備上述環(huán)保型鑄造型砂的方法，包括如下步驟 (I)將聚苯乙烯制品絞碎成聚苯乙烯碎片，按配比將聚苯乙烯碎片與松柏油混合，并使用攪拌器進(jìn)行不斷攪動(dòng)，至聚苯乙烯碎片完全溶解于松柏油后封存；( 2 )按配比將原砂、α -淀粉和高嶺土倒入混砂機(jī)中，干混；( 3 )按配比向混砂機(jī)中倒入水，潤(rùn)濕；(4)按配比向混砂機(jī)中倒入步驟(I)中制備的聚苯乙烯粘結(jié)劑，混砂，出砂；( 5 )造型，并將造型后的砂型或砂芯放入烘箱中，烘干，待澆注。優(yōu)選的,所述步驟(I)中聚苯乙烯碎片的等效直徑小于等于1cm。優(yōu)選的，所述步驟(2)中干混時(shí)間為IOOs 120s ;所述步驟(3)中潤(rùn)濕時(shí)間為180s 200s ;所述步驟(4)中混砂時(shí)間為300s 320s。優(yōu)選的，所述步驟(5)中烘干溫度低于200°C，烘干時(shí)間為20min 22min。所述步驟(I)中使用的聚本乙稀制品可以為廢舊發(fā)泡聚本乙稀制品。有益效果本發(fā)明提供的一種環(huán)保型鑄造型砂及其制備方法，具有如下有點(diǎn)(I)聚苯乙烯粘結(jié)劑采用廢舊發(fā)泡聚苯乙烯及松柏油作為原料，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，其價(jià)格遠(yuǎn)低于合脂油粘結(jié)劑，同時(shí)還可以消耗大量的廢舊聚苯乙烯制品，減少白色污染，改善環(huán)境；(2)合脂砂型或砂芯的干拉強(qiáng)度一般在IOXlO5Pa 15X IO5Pa之間，而使用本發(fā)明提供的型砂制作的砂型或砂芯干拉強(qiáng)度可以達(dá)到18X IO5Pa 22X IO5Pa,具有更好的使用性能，且退讓性和潰散性均優(yōu)于合脂砂，有利于舊砂回用；(3)合脂砂型或砂芯的烘干溫度通常在200°C以上，烘干時(shí)間也較長(zhǎng)，而本使用本發(fā)明提供的型砂制作的砂型或砂芯的烘干溫度低于200°C，烘干時(shí)間也較短，可以節(jié)約能源，同時(shí)減少烘干過(guò)程中有毒其的排放，有效改善了人工勞動(dòng)的條件；(4)相比合脂砂，本發(fā)明提供的型砂析出光亮碳的能力強(qiáng)，可以有效的提高砂型或砂芯的抗粘砂和抗夾砂能力，從而提聞鑄件的表面質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I一種環(huán)保型鑄造型砂，各組分的重量百分比為原砂89. 8%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5%，α -淀粉I. 2%、高嶺土 1%、水3%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。按如下步驟進(jìn)行型砂制備(I)將廢舊發(fā)泡聚苯乙烯制品絞碎成等效直徑小于等于Icm聚苯乙烯碎片，按配比將聚苯乙烯碎片與松柏油混合，并使用攪拌器進(jìn)行不斷攪動(dòng)，至聚苯乙烯碎片完全溶解于松柏油后封存；(2)按配比將原砂、α -淀粉和高嶺土倒入混砂機(jī)中，干混120s ；(3)按配比向混砂機(jī)中倒入水，潤(rùn)濕180s ；

(4)按配比向混砂機(jī)中倒入步驟(I)中制備的聚苯乙烯粘結(jié)劑，混砂300s，出砂；(5)造型，并將造型后的砂型或砂芯放入烘箱中，180°C下烘干20min，待澆注。按上述方法制備8字砂芯標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)其干強(qiáng)度和吸濕后的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表I。表I實(shí)施例I的試樣測(cè)試結(jié)果
干拉強(qiáng)度(IO5Pa)18.4
空氣中存放24小時(shí)后抗拉強(qiáng)度(IO5Pa)5Γ87
空氣中存放72小時(shí)后抗拉強(qiáng)度(IO5Pa)4TT0
吸濕率(％)0Γ25實(shí)施例2一種環(huán)保型鑄造型砂，各組分的重量百分比為原砂88. 5%、聚苯乙烯粘結(jié)劑7%，α -淀粉1%、高嶺土 1%、水2. 5%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。按如下步驟進(jìn)行型砂制備(I)將廢舊發(fā)泡聚苯乙烯制品絞碎成等效直徑小于等于Icm聚苯乙烯碎片，按配比將聚苯乙烯碎片與松柏油混合，并使用攪拌器進(jìn)行不斷攪動(dòng)，至聚苯乙烯碎片完全溶解于松柏油后封存；(2)按配比將原砂、α -淀粉和高嶺土倒入混砂機(jī)中，干混IOOs ；(3)按配比向混砂機(jī)中倒入水，潤(rùn)濕180s ；(4)按配比向混砂機(jī)中倒入步驟(I)中制備的聚苯乙烯粘結(jié)劑，混砂300s，出砂；(5)造型，并將造型后的砂型或砂芯放入烘箱中，180°C下烘干22min，待澆注。按上述方法制備8字砂芯標(biāo)準(zhǔn)試樣，對(duì)其干強(qiáng)度和吸濕后的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表I。表2實(shí)施例2的試樣測(cè)試結(jié)果
干拉強(qiáng)度(IO5Pa)19. I
空氣中存放24小時(shí)后抗拉強(qiáng)度(IO5Pa)6 40
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于該鑄造型砂包括原砂、聚苯乙烯粘結(jié)劑、α-淀粉、高嶺土和水，其中聚苯乙烯粘結(jié)劑包括聚苯乙烯和松柏油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂87% 89. 8%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5% 7%，α -淀粉1% I. 2%、高嶺土 1% 3%、水 2. 5% 4%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于所述聚苯乙烯粘結(jié)劑中，聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5 O. 625。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂89. 8%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5%，α -淀粉I. 2%、高嶺土 1%、水3%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂88. 5%、聚苯乙烯粘結(jié)劑7%，α -淀粉1%、高嶺土 1%、水2. 5%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型鑄造型砂，其特征在于該鑄造型砂中各個(gè)組分的重量百分比為原砂87%、聚苯乙烯粘結(jié)劑5%，α -淀粉1%、高嶺土 3%、水4%，聚苯乙烯粘結(jié)劑中聚苯乙烯和松柏油的重量配比為聚苯乙烯/松柏油=0. 625。
7.一種制備權(quán)利要求I所述的環(huán)保型鑄造型砂的方法，其特征在于該方法包括如下步驟 (1)將聚苯乙烯制品絞碎成聚苯乙烯碎片，按配比將聚苯乙烯碎片與松柏油混合，并使用攪拌器進(jìn)行不斷攪動(dòng)，至聚苯乙烯碎片完全溶解于松柏油后封存； (2)按配比將原砂、α-淀粉和高嶺土倒入混砂機(jī)中，干混； (3)按配比向混砂機(jī)中倒入水，潤(rùn)濕； (4)按配比向混砂機(jī)中倒入步驟(I)中制備的聚苯乙烯粘結(jié)劑，混砂，出砂； (5)造型，并將造型后的砂型或砂芯放入烘箱中，烘干，待澆注。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟(I)中聚苯乙烯碎片的等效直徑小于等于1cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中干混時(shí)間為IOOs 120s；所述步驟(3)中潤(rùn)濕時(shí)間為180s 200s ;所述步驟(4)中混砂時(shí)間為300s 320s。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述步驟(5)中烘干溫度低于200°C，烘干時(shí)間為20min 22min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種環(huán)保型鑄造型砂及其制備方法，其中型砂由原砂、聚苯乙烯粘結(jié)劑、α-淀粉、高嶺土和水構(gòu)成，其中聚苯乙烯粘結(jié)劑包括由廢舊發(fā)泡聚苯乙烯制品和松柏油混合制成。本發(fā)明提供的一種環(huán)保型鑄造型砂及其制備方法，使用廢舊的發(fā)泡聚苯乙烯制備成為型砂粘結(jié)劑，并配以一定的輔料，使型砂性能達(dá)到或超過(guò)目前廣泛使用的合脂砂的性能，不但提高了砂型或砂芯的質(zhì)量，消除了白色污染，同時(shí)還大大的降低了鑄造成本，保護(hù)了環(huán)境。
文檔編號(hào)B22C1/00GK102688980SQ20121020045
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者危仁杰, 彭玲, 王沛芳, 饒磊 申請(qǐng)人:河海大學(xué)常州校區(qū)