硅烷偶联剂在覆膜砂中的应用

覆膜砂(coated sand) 覆有一层固体树脂膜的型砂或芯砂。

覆膜工艺:冷法+热法

冷法用乙醇将树脂溶解,并在混砂过程中加乌洛托品,使二者包覆在砂粒表面,乙醇挥发,得覆膜砂。

热法把砂预热到一定温度,加树脂使其熔融,搅拌使树脂包覆在砂粒表面,加乌洛托品水溶液及润滑剂,冷却、破碎、筛分得覆膜砂

包覆好的覆膜砂特性:

1、振动清砂、高强度、低发气、低膨胀;
2、涣散性好、铸件表面光洁度高;
3、壳型不起层、热稳定性好、导热性好、 流动性好,铸件表面平整;
4、高强度、耐高温、低膨胀、脱模性好、 抗粘砂性好;
5、壳层均匀不脱壳、固化速度快;

覆膜砂生产线工艺流程:

一、热法覆膜是一种适宜于大批量制备覆膜砂的方法,需要专门设备。混制时一般先将砂加热到140-160℃,加入树脂与热砂混均匀,树脂被加热熔化,包在砂粒表面。当砂温降到105-110℃时,加入乌洛托品水溶液,然后鼓风冷却,再加入硬脂酸钙混匀。经冷却、破碎、筛分备用。

二、酚醛树脂关系到砂子强度,乌洛托品为固化剂,硬脂酸钙加强砂子的流动性,砂子在滚筒加热炉中加热到150℃卸到机盆中加酚醛树脂,混1分钟左右加硬脂酸钙和乌洛托品水溶液再混1分钟加硬脂酸钙混3分钟卸砂.

硅烷偶联剂作用机理:

从粘结的基本理论可知,树脂砂要获得高强度既要有树脂粘结剂内部的高内聚力,又要有树脂—砂粒界面的高附着力,以及其树脂粘结剂的润湿能力。近年来有人设计了测定树脂砂中树脂膜间的内聚强度,树脂膜—砂粒界面间的附着强度的方法,有实验证明,加入硅烷并不提高树脂的表面张力,而使附着强度有明显提高。附着破裂是树脂砂破坏时的主要因素,因此,为提高树脂—石英砂界面间的强度,采用有机硅烷单体是有效的,硅烷的若干衍生物,有的就是铸造生产中常用的偶联剂,当然,其结构性质要和合成树脂相适应,它们之间才能起化学反应而获得良好的粘结效果。
加入硅烷能提高脲醛糠醇树脂砂、酚醛糠醇树脂砂、酚醛树脂砂的强度,但是硅烷只起架“桥”、“键”的作用。加入量不能无限增加,过多的加入是没有用的,经验证明,一般只有树脂量的千分之几到百分之一之间。
国内生产经验表明,在树脂中加入0.2%~0.4%树脂重的KH-550硅烷偶联剂,就能大大地提高砂芯(型)的强度,如KJN型尿醛糠醇树脂来说,在树脂中加入0.2%(重量比)的KH-550其强度可增加50%~85%。因此,在达到同一砂芯强度时,相对地可减少树脂的加入量,同时带来总发气量的降低,减少铸件产生气孔类的缺陷,硅烷的加入还能相当大地改善树脂砂的高温性能和热稳定性,从而有效地提高了铸件质量、降低成本。
硅烷在酚醛树脂中的应用,必须采取随时间随时加,其仅在几小时内起增强作用,对酚醛—糠醇树脂的增强作用和增强作用的耐久性远比尿醛糠醇树脂差,特别是增强作用的耐久性。硅烷可直接加入树脂中,通过树脂施于砂粒上,此方法工艺操作简单、不需要大的处理设备的优点。另一种可将硅烷加入砂内,此法效果较好,但需庞大的处理设备。