&&&酚醛树脂自硬砂
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Experimental Study of Technological Properties on Alkaline Phenolic Resin Self-hardening Sand
碱性酚醛树脂自硬砂工艺性能试验及研究
Study and Application on Alkalina Phenolic Resin Cold-Set Sand
碱性酚醛树脂自硬砂的研究
The success of the ester cured phenolic no- bake sands can be attributed to the combination of good molding properties together with low fume and odour.
酯硬化酚醛树脂自硬砂的成功，是因为其造型性能好，以及烟雾和气味少。
A new process using alkaline resin sand mould is introduced and the cause for the improvement of quality by this new process is discussed.
介绍了用碱性酚醛树脂自硬砂工艺代替呋喃树脂自硬砂工艺后消除缺陷、提高球铁曲轴品质的机理。
Since the interacting coping theory and its model were put forward by R.
Study and Application on Alkalina Phenolic Resin Cold-Set Sand
碱性酚醛树脂自硬砂的研究
Study on synthesis of self-gelling phenolic resin modified rosin
自凝性松香改性酚醛树脂的合成研究
Self-curing Phenolic Resins Used for Non-ammonia Compression Moulding Powder
无氨模塑料用自固化酚醛树脂
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" ' 本文介绍了甲阶酚醛树脂自硬砂工艺性能的部分研究结果。甲阶酚醛树脂自硬砂是酸硬化型的,用芳基酸的水溶液作硬化剂时,在低温条件下(低于10℃),自硬砂的硬化反应极为缓慢。北方工业公司研制了专用硬化剂,以加速低温下硬化,甲阶酚醛树脂自硬砂中,硬化剂加入量宜为树脂的50~60%。试验和生产表明,甲阶酚醛树脂自硬砂适用于所有的铸造合金,如有色合金、铸铁和铸钢,可用以制造任何尺寸的铸型和砂芯。 In this paper, the advantages of alkaline phenolic resin cold-set process is presented. The physical and chemical properties and the structure of alkaline phenolic resin are measured. The hardened mechanism and technological properties of resin sard and production trials of the cold-Set process are performed. 作者概述了碱性酚醛树脂自硬砂工艺的优点,测定了树脂的物理化学性能及结构,对型砂固化机理和工艺性能进行了研究和生产应用试验. The technical properties, as well as some influence factors in the ester cured phenolic resin cold-setting system are studied, and test castings are poured in order to evaluate the system. 本文对酯硬化的碱性甲阶酚醛树脂自硬砂的常温、高温性能进行了系统的研究,探讨了工艺性能的影响因素,并进行了浇注应用试验。&nbsp&&&&&相关查询
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--------------------------Page1------------------------------碱性酚醛树脂自硬砂工艺情况碱性酚醛树脂自硬砂工艺情况关红宇．(沈阳汇亚通铸造材料有限公司，辽宁沈阳110136)摘要：文中简要介绍了国内外铸件生产中目前碱性酚醛树脂的应用情况，对比分析了几种造型制芯工艺的材料成本，碱性酚醛树脂砂材料成本不具优势，但在保证铸件质量、改善工作环境等方面，碱性酚醛树脂具有明显优势，砂再生后的成本使其应用单一砂造型完全成为可能。关键词：碱性酚醛树脂；自硬砂；工艺目前，国内外铸造企业工艺方案大致分为手工操作和机械生产二种，现代的机械化生产企业中的工艺选择多以自硬砂工艺为主，其它工艺为辅，铸铁件自硬砂造型制芯工艺多为呋喃树脂砂工艺，铸钢件生产中原来多以普通水玻璃砂气硬工艺为主，而现在越来越多的企业将目光转向了碱性酚醛树脂自硬砂工艺。1工艺概述碱性酚醛树脂自硬砂从20世纪80年代引人我国以来，已经过了20多年的发展历程，因其具有强度高、污染小、原砂适用性好等优点迅速成为铸钢件生产企业的首选工艺，碱性酚醛树脂自硬砂系统中含C、H、O，不含S、N、P等有害元素，降低了由这些有害元素引起的诸多铸造缺陷，且因硬化性好、尺寸精度高，型、芯高温退让性好等特点，在国内外得到广泛应用。碱性酚醛树脂及固化剂的物化性能如表1、表2所示。表1碱性酚醛树脂的物化性能外观动力黏度／(25。C、×10-3pa．8)固化时间游离酸含量(％)密度／(g·cm4)浅棕色≤100≤2碱性酚醛树脂由大分子树脂、碱、水分、少量游离酚、醛等组成，因酯固化剂与树脂中的酚氧负离子发生双分子亲核取代反应使型砂固化，其中酯固化剂作为交联桥与树脂交联固化，高温时随着砂型浇注金属液时温度的升高，树脂未完全反应部分继续发生反应，强度继续增高，即使砂型在高温时具有二次硬化的强度特性(100—200℃之间增加最大)，另外，高温状态下，碱性酚醛树脂砂具有热缩性而呋喃树脂具有热脆性，这使铸件热裂机率大大降低，经过高温(&500℃)过程后，靠近铸件表面的砂层已发生了热分解，因此溃散性好。碱性酚醛树脂砂的发气量，居于水玻璃砂和呋喃树脂砂之间，又因为不含S、N、P有害元素，所沈阳市道义经济开发区京沈西三街26号。_。‘——201。__——--------------------------Page2------------------------------首届中国大型铸锻件制造技术发展论坛论文集以使铸件因发气产生缺陷的倾向大为降低。在铸型的稳定性方面，因碱性树脂砂不会因氧化和吸湿分解而造成强度下降，所以砂型具有稳定的存放性。实践表明，生产的砂型在经过二个月的存放后，强度降低很小，仍能满足生产要求。碱性酚醛树脂砂的再生性好，通过再生设备的二级再生后，砂的再生率最高可达90％(依据再生设备的性能)，通常发现，经过几次再生的型砂制作的砂型抗压强度比新砂高出20％一30％，具有很大的经济意义。因为再生机磨擦使砂粒表层树脂剥落，砂粒尖角因此被部分磨擦去除，即砂子比表面积减小，因而增加了型砂强度。再生砂的灼烧减量与碱残留量是控制再生砂性能的关键j2碱性酚醛树脂砂的应用，当前，碱性酚醛树脂自硬砂在国内外铸件生产中的应用日趋扩大，尤其在工业发达国家较为普遍采用。目前国内应用最多的工艺，除湿型外，以呋喃树脂砂工艺为主，但其工艺缺点日益突显，国内外对环保及铸件内部检测的重视加快了呋喃树脂工艺的没落。在国内，近几年铸造工作者渐渐将目光转向了碱性酚醛树脂砂工艺，在大、中、小型铸件生产企业中的应用成熟起来。在我国大型铸钢件生产中，采用树脂生产的企业，如二重铸钢分厂，其工艺采用面背砂制生产，面砂(新砂+再生砂)树脂加入量约为1．8％，固化剂加入量为0．5％，抗拉强度可达0．5—0．7MPa，背砂(再生砂)为填充砂，树脂加入量约为1．6％，固化剂加入量为0．4％左右，抗拉强度为0．4—0．5MPa，芯砂部分采用新砂(含铬铁矿砂)，大部分采用新砂+再生砂，其抗拉强度为0．5—0．7MPa，完全可以在保证成本的前提下满足生产要求。中小型铸件生产企业，大量应用该工艺，尤其在阀门生产、合金钢生产企业中，因其具有良好的硬化性能，很高的尺寸精度及良好的溃散性，使其完全成为CO：水玻璃砂及呋喃树脂砂的替代工艺，在球铁铸件生产中此工艺已稳定应用了十几年，在一些生产出口铸件的企业，更是选定此工艺做为主工艺进行生产，因其在国际市场的地位，使铸造企业长期出口铸件成为可能，大大增强了企业竞争力。3成本分析几种造型制芯工艺的型砂成本分析结果见表3。’表3几种造型制芯工艺的材料成本分析(1吨砂)注：★再生砂成本为新砂的20％，不再生用原砂价格与再生用原砂不同。____——202‘。’。——--------
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粤ICP备号-6碱性酚醛树脂自硬砂的一些特性；英国Borden公司首先开发了有机酯硬化的碱性酚；多种低级酯都可作为硬化剂，应用较广的是碳酸丙烯酯；一．树脂的硬化机制；在树脂的硬化反应中，首先是树脂中的碱与酯反应，形；由于作为硬化剂有机酯是参与树脂硬化反应的组分，不；有机酯硬化的酚醛树脂砂，在有机酯的作用下，树脂在；二．碱性酚醛树脂自硬砂工艺的优点碱性酚醛树脂自硬；1．混砂、
碱性酚醛树脂自硬砂的一些特性
英国 Borden公司首先开发了有机酯硬化的碱性酚醛树脂 自硬砂工艺，并于 1981年获得专利，简称 a--Set工艺。其主要特点是混砂、造型、浇注时散发的烟气少，有利于改善环境。所用的树脂是甲阶酚醛树脂的一种，但含有 KOH、
NaOH等碱性材料，故通常称之为碱性酚醛树脂。树脂中的游离的K 、Na。。离子，对于树脂与有机酯发生作用、树脂的交联反应都至关重要。
多种低级酯都可作为硬化剂，应用较广的是碳酸丙烯酯 ，这也是作用较强的硬化剂。还可用几种有机酯混合配成作用强弱不同的牌号，以适用于不同的生产条件。
一．树脂的硬化机制
在树脂的硬化反应中，首先是树脂中的碱与酯反应 ，形成碱金属的碳酸盐，释放醇。树脂中的碱形成碳酸盐后，即处于反应状态，可在常温下发生交联反应 ，将砂粒粘结，使型砂具有必要的强度。
由于作为硬化剂有机酯是参与树脂硬化反应的组分，不同于硬化剂只起催化作用、不参与反应的其他树脂 自硬砂，不能通过改变硬化剂的加入量来调整 自硬砂的硬化速率和起模时间。有机酯的加入量一般为树脂的20~25
，因树脂和硬化剂的品种而略不同。树脂加入量不足，则铸型难 以硬化 ；树脂加入量太高，则会感到混成砂和砂型腻滑，而且可能导致铸型一金属界面处发生反应，影响铸件表面质量。自硬砂的硬化速率和起模时间，应由改变硬化剂的牌号予以调整。
有机酯硬化的酚醛树脂砂，在有机酯的作用下，树脂在常温下只发生部分交联反应，起模时型砂仍然保持一定的塑性，浇注初期还有一短暂的、因受热而再次发生交联反应的过程，也就是通常所说的二次硬化。
二．碱性酚醛树脂自硬砂工艺的优点碱性酚醛树脂自硬砂工艺主要有以下优点。
1．混砂、造型、浇注时散发的烟气少于以酸为硬化剂的呋喃树脂砂、以酸为硬化剂的甲阶酚醛树脂砂和 以胺为硬化剂的尿烷树脂砂。
2．由于起模时型砂仍然保持一定的塑性，故起模性能好，型砂不易粘附在模具上，砂型表面比较光洁，模样上的起模斜度也可较小。
3．二次硬化后，砂型的热稳定性较好，厚壁铸件表面上也很少出现脉状纹缺陷。
4．浇注后，在高温的作用下，碱性酚醛树脂自硬砂较易溃散，有利于防止形状复杂的铸钢件产生裂纹，同时也可使浇注后铸型的落砂性能改善。
三．酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂的热分解铸型浇注后，碱性酚醛树脂的热分解大致可分为三个阶段。
1．300~C以下
在 300。C以下，树脂本身基本上不发生分解，这一阶段产生的气体主要是水分，还有少量树脂硬化时束缚于树脂中未能释放的甲醛。
2．300~600℃之间
300℃以上，砂粒表面的树脂膜开始热分解，而且分解的速率很高，产生的气体有水蒸汽、C0、c0 、甲烷、乙烷、苯酚、烷基酚、烷基苯等。
在 300~600~C之间，树脂粘结桥仍然保持其 骨架，内部因热分解而呈多孔状，透气性好。
3．600~C以上
热分解产生的气体的成分与 300~600℃之间大致相同，但在此阶段树脂粘结膜发生剧烈的体积收缩，致密度提高，因而砂型的透气性人幅度降低。这就导致酯硬化的碱性酚醛树脂砂在高温下保温性能好，是铸件冷却速率减缓、热节处易于产生收缩缺陷的主要原因。
四．酯硬化碱性酚醛树脂自硬砂再生回用的问题
碱性酚醛树脂 自硬砂的再生性能不能令人满意，是影响其推广应用的最大问题。
1．再生砂回用会导致白硬砂的强度降低树脂交联反应的产物是碱金属碳酸盐。加热到 510~C以上，碱金属盐转变为强碱性金属氧化物，此种氧化物又可以与硅砂作用，在砂粒表面上形成玻璃状碱金属复合硅酸盐薄膜。这种薄膜是金属氧化物和砂粒作用形成的，对砂粒的附着很牢固，旧砂进行再生处理时，很难将除去。
这种薄膜呈玻璃状，树脂不易将其润湿，再生砂中加入树脂重新混砂时，树脂难以均匀地附着于砂粒表面的薄膜上，因而再粘结性能不佳，配制的自硬砂的强度明显下降。
目前，广泛用于树脂 自硬砂的干态摩擦再生方式，对于以呋哺树脂、甲阶酚醛树脂、尿烷树脂等作为粘结剂的型砂、芯砂，都有很好的效果。旧砂再生处理的过程中，虽不能将砂粒表面的粘结膜完全脱除，但是，再生后砂粒表面上残留少量不连续的树脂膜，对再粘结的强度没有明显的负面影响。再生砂中加入粘结剂后的粘结强度，般可等同于完全用新砂时的强度，多数情况下，用再生砂时强度还会略高一些。
对于碱性酚醛树脂自硬砂，砂粒表面上残留的碱金属硅酸盐薄膜对再粘结的影响很大，采用干态摩擦再生方式时，再生砂的粘结强度显著降低。目前，世界各国再生砂的回用量一般都不超过 80% ，有的铸造厂不得不全部用新砂配制面砂。
旧砂再生回用的次数越多，型砂的强度性能越差。
2．对热再生方法探讨
以前曾有人认为：“碱性酚醛树脂自硬砂采用干态摩擦再生的效果不好，将旧砂加热后在热态进行机械再生处理可能有助于脱除碱金属硅酸盐薄膜”。但是 ，许多试验、研究的结果都未能证实热再生方式的有效性。
旧砂进行热法再生时，如温度超过 650℃，玻璃状薄膜可使砂粒在焙烧炉中烧结，恶
化砂粒的流动性，从而影响再生处理的效果，而生产厂所用的热再生设备中，多数都难以准确地控制温度。这是热法再生的难点之一 。
也有研究结果表明：在 550℃左右进行热再生时，旧砂多次循环使用也会导致再粘结性能恶化。
3．在改进再生回用砂粘结性能方面的工作
碱性酚醛树脂 自硬砂问世以来，砂再生就是个问题，在这方面的试验、研究工作一直就没有间断。目前，在生产上实际应用的主要有两种方法。
(1)再生砂中加入水或其他润湿剂
由于水能润湿残留的树脂膜，而且酚醛树脂也具有一定的亲水性，再生砂中加入少量的水后，有利于树脂和硬化剂在砂粒表面多孔性的残留膜上弥散，可使自硬砂的强度有所提高。
水的加入量一般为 0．3％，且应使水在再生砂 中均匀分布。
澳大利亚的Vaughan铸钢厂多年采用这一工艺，效果稳定。
(2)热再生时加入专用的处理剂
为改善碱性酚醛树脂自硬砂热再生的效果设 在 美 国 IllinoiS 州 的 Borden 公 司 与Winnebago铸造厂合作，开发了一种新的砂再生工艺，其要点如下。
脱箱落砂后，将自硬砂的团块破碎，随即加入专用的处理剂，使之与砂粒混合均匀。然后将砂粒加热到 650~700℃进行热再生。由于处理剂的作用，解决了砂粒烧结的问题，全部用再生砂配制的树脂自硬砂，粘结强度与全部用新砂者相同，甚至还略好一些。 专用的处理剂是一种矿物，与水配制成悬浮液后应用。热再生处理前将其加入已破碎成粒状的旧砂中。处理剂是为中和残留碱金属盐的有害作用而选用的，可以防止砂粒在焙烧过程中烧结。
专用的处理剂可与碱金属盐(特别是自由碱离子)形成复杂的化合物，然后又被吸附在矿物颗粒上，再由除尘系统将矿物颗粒从再生砂中脱除。此项工艺的要点是要加入足够量的处理剂，其中包括与碱金属盐形成复杂的化合物所需的量，和吸附生成的化合物所需的量。当然，由于各铸造厂的具体条件不同，处理剂的加入量也不尽相同，取决于系统砂中自由碱金属的实际含量。
干态摩擦再生方式时，采用这种处理剂也可防止浇注时高温对砂粒的影响，但还是以与热法再生配合使用时的效果为最好。
美国Winnebago铸造厂早已在生产中采用这 一工艺，处理剂的加入量为砂量的 1 % 。 在欧洲，也有一些铸造厂成功地采用了加处理剂的热再生工艺 。
五．碱?l生酚醛树脂 自硬砂工艺的其他问题
除了旧砂再生方面存在问题以外，碱性酚醛树脂白硬砂工艺还有一些不足之处，采用此项工艺时，应采取相应的措施，以获得较好的效果。
1．粘结强度略低
碱性酚醛树脂 自硬砂，硬化后的强度略低于呋喃树脂 自硬砂，加入量应略多一些。实际加入量 因对铸型 的要求不同而异，一般在 1．3～ 1．8％之问。加入量太低，铸型、芯子易于损坏，从而影响铸件质量；加入量太高，则影响起模，浇注后脱箱、落砂也比较困难。
2．残留的树脂膜具有一定的吸湿性
碱性酚醛树脂 自硬砂经再生后，砂粒表面残留的树脂膜有吸湿性，这一特性有两方面的作用：好处是可以通过加入水或其他处理剂改善再生砂的粘结性能；缺点是潮湿季节储存于砂斗中的再生砂容易粘附在斗壁上。
3．应严格控制再生砂的碱度和其中的碱金属盐的含量
三亿文库包含各类专业文献、行业资料、应用写作文书、幼儿教育、小学教育、高等教育、中学教育、碱酚醛树脂自硬砂21等内容。　
　&& 具有独特的高温特性,用碱性酚醛树脂制成的砂芯在高温浇注时具有热塑性和二次硬化 特性,因此也可以防止铸件产生热裂、毛刺等缺陷。 && 碱性酚醛树脂自硬砂有... 　近几年得以较快 发展的自硬砂主要有:呋喃树脂自硬砂、碱酚醛脂硬化自硬砂、脲脘树脂自硬砂 (Pep―set 自硬砂) 、 脂硬化改性水玻璃自硬砂。这些自硬砂... 　1.2 主要采用的树脂自硬砂工艺 通常用于铸造生产的树脂自硬砂工艺有酸固化呋喃树脂自硬砂工艺和碱固化酚醛尿烷树脂 自硬砂工艺(PEP SET 工艺)。前者多用于机床,... 　1. 本规定适用于本厂树脂自硬砂配制砂型制作。 2. 对原材料的要求: 2.1 ...酚醛树脂生产新配方设计... 10页 免费 碱酚醛树脂自硬砂 6页 1下载券 固化... 　制芯工艺能同时满足上述的全部要求,为此,下面将从生产效率、 铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面,对水玻璃砂、呋喃树脂砂 和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的... 　混砂机 22.除尘器(用于落砂系统) 23.除尘器(用于再生系统) 20.移动式双臂混砂机 适应范围:主要用于水玻璃砂、碱性酚醛树脂砂和其它自硬砂再生 1.振动落砂机... 　近几年来, 主要使用的先进型砂工艺有: 新型水玻璃自硬砂工艺、 碱性酚醛树脂自硬砂工艺和呋喃树脂自硬砂 工艺等自硬砂型砂工艺。下面以我们公司为例对型砂... 　(3)碱性酚醛树脂。这类树脂可以与任何种类的砂混合而用于自硬 砂工艺(包括橄榄石砂,由于橄榄石砂呈碱性,不能用作酸催化的呋 喃树脂自硬砂)。 2、铸造自硬树脂... 　环保和经济成本等四个方面对五种常用的铸钢自硬 砂,即呋喃树脂砂、碱酚醛树脂砂、酯硬化水玻璃砂、Pep-Set 树脂砂和邦尼树脂 砂进行了分析和比较,提出了选用的...