[发明专利]一种环保型铸造型砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术，尤其涉及一种用于铸造的环保型型砂及其制备方法。

背景技术

目前，砂型铸造生产的铸件产量占世界铸件总产量的80%以上，型砂或芯砂的性能直接影响到铸件的质量、生产效率和生产成本。铸造型砂由原砂、型砂粘结剂和其它辅料以一定的配比混合而成，其中型砂粘结剂对型砂性能的影响最大。目前生产中常用的有机粘结剂主要包括桐油、亚麻油、合脂、各类树脂等。其中树脂粘结剂价格昂贵、污染严重，但其制造出来的砂型或砂芯具有较高的干拉强度，且存放性能好，所以通常用来制造形状复杂一级砂芯。而对于二级和三级砂芯，则大量的采用合脂砂、桐油砂和亚麻油砂。桐油和亚麻油价格较贵，且在其它领域有着重要的作用，不适合大量的应用于铸造生产。而合脂油价格便宜，来源广泛，因此在铸造生产中被大量的使用。但合脂砂粘结强度较低、合脂加入量大、砂型或砂芯的发气量大、有刺激性气味，不利于提高铸件的质量和满足环境保护的要求。因此在铸造生产中，更需要一种使用性好、价格低、污染小的铸造型砂来取代部分合脂砂的使用。

当今社会，聚苯乙烯制品大量应用于工业、农业和社会生活的各个领域，而且使用量正在逐年增长，已成为当今世界的四大塑料之一。但聚苯乙烯塑料具有耐老化、难降解的特点，且与其它塑料的分拣技术尚不成熟和完善，尤其是废旧发泡聚苯乙烯塑料制品已经成为社会的一大公害，是世界范围内公认的白色污染。目前对废旧聚苯乙烯制品的处理方法有填埋、焚烧、裂解、再生和再利用等。因此从保护环境及降低铸造生产成本的角度考虑，将废旧的发泡聚苯乙烯制备成为型砂粘结剂，并配以一定的辅料，使其性能达到或超过目前广泛使用的合脂砂的性能，这不但提高了砂型或砂芯的质量，消除了白色污染，同时还大大的降低了成本，保护了环境，对铸造生产具有积极的意义。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种环保型铸造型砂及其制备方法，采用化工生产过程中的副产品松柏油溶解发泡聚苯乙烯来制备新型聚苯乙烯粘结剂，在型砂中添加α-淀粉和高岭土来提高型砂的成形性能和干强度，并采用加热烘干法来使砂型或砂芯硬化。消耗了白色污染的同时，大大降低了铸造成本。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种环保型铸造型砂，包括原砂、聚苯乙烯粘结剂、α-淀粉、高岭土和水，其中聚苯乙烯粘结剂包括聚苯乙烯和松柏油。

优选的，该铸造型砂中各个组分的重量百分比为：原砂87%～89.8%、聚苯乙烯粘结剂5%～7%，α-淀粉1%～1.2%、高岭土1%～3%、水2.5%～4%。

优选的，所述聚苯乙烯粘结剂中，聚苯乙烯和松柏油的重量配比为：聚苯乙烯/松柏油=0.5～0.625。

一种具体的优选方案为：该铸造型砂中各个组分的重量百分比为：原砂89.8%、聚苯乙烯粘结剂5%，α-淀粉1.2%、高岭土1%、水3%，聚苯乙烯粘结剂中聚苯乙烯和松柏油的重量配比为：聚苯乙烯/松柏油=0.5。

另一种具体的优选方案为：该铸造型砂中各个组分的重量百分比为：原砂88.5%、聚苯乙烯粘结剂7%，α-淀粉1%、高岭土1%、水2.5%，聚苯乙烯粘结剂中聚苯乙烯和松柏油的重量配比为：聚苯乙烯/松柏油=0.5。

再一种具体的优选方案为：该铸造型砂中各个组分的重量百分比为：原砂87%、聚苯乙烯粘结剂5%，α-淀粉1%、高岭土3%、水4%，聚苯乙烯粘结剂中聚苯乙烯和松柏油的重量配比为：聚苯乙烯/松柏油=0.625。

一种制备上述环保型铸造型砂的方法，包括如下步骤：

（1）将聚苯乙烯制品绞碎成聚苯乙烯碎片，按配比将聚苯乙烯碎片与松柏油混合，并使用搅拌器进行不断搅动，至聚苯乙烯碎片完全溶解于松柏油后封存；

（2）按配比将原砂、α-淀粉和高岭土倒入混砂机中，干混；

（3）按配比向混砂机中倒入水，润湿；

（4）按配比向混砂机中倒入步骤（1）中制备的聚苯乙烯粘结剂，混砂，出砂；

（5）造型，并将造型后的砂型或砂芯放入烘箱中，烘干，待浇注。

优选的，所述步骤（1）中聚苯乙烯碎片的等效直径小于等于1cm。

优选的，所述步骤（2）中干混时间为100s～120s；所述步骤（3）中润湿时间为180s～200s；所述步骤（4）中混砂时间为300s～320s。

优选的，所述步骤（5）中烘干温度低于200℃，烘干时间为20min～22min。

所述步骤（1）中使用的聚苯乙烯制品可以为废旧发泡聚苯乙烯制品。