关于硬脂酸钙在覆膜砂中的应用
覆膜沙树脂的研究与应用
热塑性覆膜砂专用树脂（酚醛树脂）的研究与应用中国化学化工网王燕燕摘要：叙述了壳型覆膜砂的研究现状及应用，着重介绍了原砂、酚醛树脂、固化剂和润滑剂对覆膜砂性能影响的研究工作，最后对覆膜砂的研究和应用提出了建议。
关键词：覆膜砂；热塑性酚醛树脂；壳型；化学化工酚醛树脂是最早人工合成的树脂，由于其优异的性能在100多年来得到了广泛的关注。
自从 1940年Johannes Croning发明壳法铸造以来，作为壳法铸造中型砂的粘结剂就成为酚醛树脂的重要应用之一。
热塑性酚醛树脂在铸造工业中的用量逐年增加。
我国自上世纪50年代中期开始使用壳型(芯)法，60年代初曾一度停用，到60年代中期，壳型 (芯)法才又获得生产应用。
随着铸造技术的发展，铸件出口量的增长，尤其是汽车工业的发展，对铸件质量的要求日益提高，我国应用覆膜砂壳法铸造工艺的范围也越来越广。
90年代初全国各地的覆膜砂厂迅速发展起来，新产品、新技术不断涌现，90年代末我国覆膜砂年产量已达20万吨，目前我国覆膜砂年产量已经超过90万吨，且还在逐年增长。
1.原砂原砂是影响覆膜砂性能的主要因素之一。
原砂中的泥和细粉、原砂的粒型、二氧化硅含量、粒度大小和分布等均对覆膜砂性能有影响。
(1)当原砂中的泥和细粉含量比较高时，因其无效占有大量粘结剂，降低了覆膜砂的强度，还影响了其透气性和耐火度。
(2)通常认为原砂粒型最好的是圆形。
颗粒越圆时，由于表面积小，能够紧密堆积，因此覆膜砂的强度越高。
(3)原砂的二氧化硅含量增加，耐火度增加，可增加覆膜砂型芯的高温强度。
(4)砂粒越细，单位体积内覆膜砂的接触点增加，均匀程度提高，树脂膜的厚度减薄，增加的界面使砂粒的热膨胀均匀地释放，因而采用细砂可降低覆膜砂热膨胀率。
(5)原砂的粒度分布对覆膜砂的强度有较大的影响。
两种常用的三筛砂(即50/100目和 70/140目)用树脂覆膜时强度基本一致，但同时使用这两种三筛砂时(特别是两种三筛砂各占一半时)强度明显提高，这是由于细砂粒能填充粗砂粒间的空隙，增加粘结桥的数量，从而提高强度。
覆膜砂工艺
覆膜砂的原材料通常包括以下几部分：
（1）耐火材料：硅砂
（2）粘结剂：酚醛树脂
（3）固化剂：六次甲基四胺(CH2)N4,即乌洛托平。
（4）润滑剂：硬脂酸钙
（5）添加剂：如耐高温添加剂、易溃散添加剂、增韧性添加剂等等。
热法覆膜砂的混制工艺
首先将原砂均匀地加热到120～150℃，随后将加热了的原砂和固体树脂加到混砂机中进行混合，树脂熔化后逗留在砂粒上并包覆住砂粒。
这一覆膜过程一般需要时约40s。
在下一阶段将作为固化剂的乌洛托平水溶液加入其中。
由此而产生的水的蒸发使砂子迅速地冷却（大约45～70s），并且防止树脂和固化剂在混砂机中发生不合乎需要的反应
在混砂机卸料之前将硬脂酸钙加入混砂机中以增加覆膜砂的流动性能。
在覆膜过程完成时，将覆膜砂在砂温为70℃时卸到一振动筛上。
覆膜砂随后又下落到一沸腾冷却槽上以便继续降温到25℃。
这样的温度可保证覆膜砂具有它号的存放性能。
覆膜砂生产过程控制
JS-001覆膜砂生产过程控制作为覆膜砂产品的关键原材料和辅助材料，在生产中对加入量能否做到精确控制，直接影响到产品的质量稳定性能，对此特别加以要求和说明。
-------树脂控制树脂在覆膜砂产品中作为粘接剂原料，启到至关重要的作用，因此树脂加入量是否与配方一致，直接关系到产品的质量，特此做如下要求：1．首先生产前确定需要的树脂牌号，所在料仓的位置，将批号在生产任务单中纪录。
2．每次生产的第一车树脂，必须用手工称取并加入的方式，将加入后在显示屏幕上的数值作为此后连续生产时的电脑设定值的依据，并且在任务单中予以记录。
操作员有权根据实际情况，对该数值做微调，但是最终要求实际加入量等于或者接近要求，误差控制在+/-100克以内。
3．树脂称量桶和斗及相关加料部分，要求对内部和外部经常清洁，最少做到每月一次以上。
其它：树脂存放在仓库时，必须做到遮荫和通风，严禁在太阳下暴晒；堆放时不得两块托盘叠加在一起，尽量做到上货架。
------乌洛托品水溶液控制乌洛托品作为覆膜砂产品的催化剂原料，也是非常重要的一环，它的加入量的控制好坏，也是直接影响质量的重要因素，特此做如下要求。
1．乌洛托品水溶液在混合时要严格按照每100公斤乌洛托品兑186升水的比例要求操作。
混合完毕还需至少30分钟的搅拌时间，直至水溶液中无固体乌洛托品；其次，要求每次混合后有专人检测水溶液的密度（密度要求见附件）并且予以记录；每日生产时操作员也需要检查该密度指标并且纪录在生产任务单中。
2．乌洛托品水溶液加料系统中的所有管路，桶体及相关部件，要求至少每季度清洁一次。
3．生产中操作员在收到生产任务单后，有权在设定电脑设定值时根据实际情况作调整并且纪录在任务单上，但是最终要求实际加入量达到配方单中的要求,误差控制在+/-50毫升，酌情可以采用手工补充加入的方式，确保加入量的准确性。
4．生产过程中，操作员应当做到每小时检查实际加入量并且记录在任务单上。
其它：尽量注意避免手和眼睛误接触乌洛托品水溶液，注意防护用品的正确使用。
知识篇——影响覆膜砂质量的因素
知识篇——影响覆膜砂质量的因素固化剂方面覆膜砂之所以能形成强度，是靠加热时固化剂乌洛托品放出HCHO与热塑性线性酚醛树脂进行反应，使线性酚醛树脂实现交联、固化而实现的。
在一般条件下，覆膜砂热态强度的提高，有利于提高砂芯(型)的抗脱壳性，实际生产也证明了这个观点。
固化剂加入量低于16%时，砂芯脱壳率高，其原因是固化剂加入量不足，树脂不能充分交联、固化，砂芯的热态强度低，在翻转时不能克服重力、摩擦力及外力的作用，从而发生脱壳;但固化剂的加入量在12%～22%之间变化时，随着固化剂的增加，覆膜砂的热态强度、常温强度随着升高，芯砂的抗脱壳性能也随之升高;但这并不是说，固化剂的加入量越多越好，当固化剂的加入量增加到22%时，再增加固化剂的加入量，砂芯强度不再升高，脱壳率反而上升。
这是因为，在该试验条件下，固化剂的加入量到22%时，已提供足够树脂固化反应时所需的甲醛量，当固化剂再增加时，多余的固化剂并不参加树脂的固化反应，留在砂中反而增加砂芯的脆性，并且使脱壳倾向增大，另外乌洛托品含氮量高，如果乌洛托品的加入量太大，出现氮气孔缺陷的可能增加。
故在一般条件下，将固化剂乌洛托品的加入量控制在18%～20%，这样可以获得较满意的砂芯抗脱壳性能。
偶联剂的影响在覆膜砂的配制过程中，加入少量的偶联剂，如KH550，既可显著提高覆膜砂的常温和热态强度，提高砂芯的抗脱壳性，又可改善抗吸湿性。
加入KH550，可使覆膜砂的强度和抗脱壳性能得到改善。
混砂工艺方面2.1原混砂工艺存在的问题原混砂工艺如下：原砂加热(150℃)，加酚醛树脂混合30～40s，加乌洛托品(硬脂酸钙)混合70～80s，出砂。
分析认为，上述工艺存在以下问题：(1)原砂加热温度相对较低树脂软化点在85～95℃，而原砂加热温度只有150℃，这样树脂软化、熔化不完全，导致覆膜砂中树脂粘度大，部分树脂保持团状，使得覆膜不均匀。
据资料介绍，热法覆膜时砂温宜高于树脂软化点60～70℃(在日本要高80～90℃)，因而原砂加热温度显得偏低，特别是为降低脱壳废品率选用聚合速度快、软化点高的树脂时，更应该注意原砂加热温度，分析认为选用树脂软化点在100℃左右时，原砂加热温度宜控制在160～170℃为宜。
覆膜砂铸造工艺
覆膜砂是专业术语，指砂粒表面在造型前即覆有一层固化树脂膜的型砂或芯砂。
下面就让凤阳县汇龙硅砂有限公司为您简单解答，希望能帮助到您！
覆膜砂的混制方法
经历了干混法、冷覆膜法、温覆膜法、热覆膜法4个阶段，覆膜砂的生产几乎都是采用热覆膜法。
热法覆膜工艺是先将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛脱品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却破碎和筛分而成。
由于配方的差异，混制工艺有所不同。
国内覆膜砂生产线的种类很多，手工加料的半自动生产线约有2000~2300条，电脑控制的全自动生产线也已经有将近50条，有效提高了生产效率和产品稳定性。
更多覆膜砂的详情，您可以咨询凤阳县汇龙硅砂有限公司。
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覆膜砂有哪些种类
覆膜砂有哪些种类？各有何特点随着覆膜砂应用范围的不断扩展，不同铸造工艺、不同材质要求以及不同结构的铸件对覆膜砂提出了不同的性质要求。
自20 世纪90年代以来，国内外开发了不同性能的覆膜砂，按其性能特点来划分，可将国内市场上的覆膜砂分为干态和湿态两大类，其中干态类包括：普通、耐高温、高强度低发气、易溃散、离心铸造等。
湿态覆膜砂包括机械和手工两种。
各类覆膜砂的主要成分、特点及适用范围如下：1）普通覆膜砂。
其组成通常由石英砂、热塑性酚醛树脂、乌洛托品和硬脂酸钙构成，不加任何添加剂。
其树脂加入量通常在一定强度要求下相对较高，不具备耐高温、低膨胀、低发气等特性，适用于一些要求不高、结构简单的铸铁件生产。
2）高强度低发气覆膜砂。
是普通覆膜砂的基础上，通过加入有关特性的添加剂和采用新的配制工艺，使树脂加入量大幅下降，发气量显著降低，并能延缓发气速度。
该覆膜砂具有高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点，特别适用于铸铁件、中小铸钢伯中要求发气量低的砂芯，如阀体砂芯等。
3）耐高温覆膜砂。
该砂一般是指覆膜砂的热强度大、耐热时间长、高温变形小，而不是指其耐火度很高。
它是通过特殊的工艺配方技术（一般都是在硅砂覆膜时加入一定量的惰性材料如锆砂、铬铁矿砂、含碳材料或其他惰性材料等），生产出的具有优异高温性能和综合铸造性能的新型覆膜砂，具有耐高温、高强度、低膨胀、低发气、慢发气等特点，特别适用于复杂薄壁精密的铸铁件（如汽车发动机缸体、缸盖等）以及高要求的铸钢件（如集装箱和火呈刹车缓冲器壳体等）的生产，可有效消除粘砂、变形、热裂和气孔等铸造缺陷。
4）易溃散覆膜砂。
它是针对有色金属（铝合金、铜合金等）铸件，不需要将铸件重新加热来清砂，只需浇注后铸件冷却24小时后，即可振动落砂。
5）离心铸造覆膜砂。
该覆膜砂适用于离心铸造工艺，可用它代替涂料生产离心铸造管等。
根据铸管材质与直径大小及技术要求不同，可加工成不同性能的离心铸造覆膜砂。
与其他各类覆膜砂的不同之处是该覆膜砂的密度较大一些，发气量较低且发气速度慢。
铸造中覆膜砂制芯工艺的应用
铸造中覆膜砂制芯工艺的应用摘要：在造型、制芯前砂粒表面上已覆盖有一层固态树脂膜的型砂、芯砂称为覆膜砂，也称壳型（芯）砂。
现已发展成用热塑性酚醛树脂加潜伏性固化剂（如乌洛托品）与润滑剂（如硬脂酸钙）通过一定的覆膜工艺配制成覆膜砂，受热时在乌洛托品分解作用下，熔融的树脂由线性结构迅速转变成不熔融的体型结构，从而固化成形。
覆膜砂具有良好的流动性和存放性，用它制作的砂芯强度高、尺寸精度高，便于长期存放。
用覆膜砂既可制作铸型，又可制作砂芯（实体芯和壳芯），覆膜砂的型或芯既可以相互配合使用，又可以与其他砂型（芯）配合使用；覆膜砂不仅可以用于砂型铸造、金属型重力铸造或低压铸造，也可以用于铁型覆砂铸造，还可用于热法离心铸造；不仅可以用于生产钢铁金属铸件，还可以用于生产非铁合金铸件。
关键词：铝合金砂型；覆膜砂；制芯1覆膜砂制芯工艺在铝合金砂型铸造中的应用1.1覆膜砂的混制工艺覆膜砂的配比可根据技术水平和使用性能来调整，一般配比覆膜砂时酚醛树脂占1.0%～3.0%，乌洛托品（水溶液1∶1）占10%～15%，硬脂酸钙占5%～7%，添加剂占0.1%～0.5%。
覆膜砂的混制工艺主要有冷法覆膜、温法覆膜和热法覆膜3种，其中最常用的是热法覆膜，因为该法具有树脂用量少，生产效率高等特点。
1.1.1冷法覆膜工艺将原砂及热固性粉状酚醛树脂加入混砂机中混拌均匀，然后加入适量的溶剂（如酒精等）继续混合，直到粉状树脂被融化黏附到砂粒表面，溶剂挥发完，出砂后经破碎、过筛即可。
1.1.2温法覆膜工艺将热固性液态酚醛树脂与60～80 ℃的原砂混合，混制2～3 min后出砂，然后冷却、破碎、筛分即可。
1.1.3热法覆膜工艺先将原砂加热到一定温度，然后分别与树脂、乌洛托品水溶液和硬脂酸钙混合搅拌，经冷却、破碎和筛分而成。
将原砂加热至140～160 ℃，加入树脂混碾45～50 s，当砂温降至105～110 ℃时，加乌洛托品混碾10 s，再加硬脂酸钙混碾45～50 s，当砂温降至70 ℃以下时，卸砂——冷却——破碎10 s，然后进行筛分即可。
关于硬脂酸钙在高分子材料中的应用
关于硬脂酸钙在高分子材料中的应用介绍了硬脂酸钙在聚合物生产、加工及改性领域内的使用情况。
硬脂酸钙用于聚氯乙烯热稳定剂和润滑剂。
硬脂酸钙用于聚丙烯的β-晶型成核剂和卤素吸收剂。
硬脂酸钙既是卤化丁基橡胶产品的稳定剂和硫化速度抑制剂，也是卤化丁基橡胶生产过程中的分散剂和润滑剂。
硬脂酸钙是金属皂类表面活性剂。
由于制备方法简单且价格便宜，所以硬脂酸钙广泛用于油漆平光、纸张涂布助剂等。
另外，硬脂酸钙也应用于铅笔芯润滑和建筑防水。
在高分子材料加工领域，硬脂酸钙是一种常用脱模剂。
实际上，除用作脱模剂外，由于具有无毒，环保、为弱碱性物质等特性，所以硬脂酸钙在高分子材料领域内有着非常广泛的用途。
1.聚氯乙烯(PVC)在加工过程中，PVC很容易因脱氯而出现断链和交联，使材料的颜色加深，性能变差。
可采用多种手段研究硬脂酸钙对PVC材料性能的影响，如用黄变指数及折光仪研究颜色变化，用傅里叶变换红外分析仪(FTIR)研究羰基的生成，用相对分子质量和凝胶含量研究材料的交联和降解。
研究发现，虽然温度对材料的脱氯量没有影响，但脱氯速率受温度影响很大。
在材料的降解过程中，链交联起主导作用。
研究硬脂酸钙对PVC热解性能的影响，结果表明，硬脂酸钙对PVC的热解脱氯有明显延缓作用，并且使最大脱氯率显著降低，这说明硬脂酸钙的存在对PVC的脱氯有显著抑制作用。
硬脂酸钙抑制PVC脱氯的原因是硬脂酸钙能吸收热解过程中形成的自由基，同时硬脂酸钙还可以与脱氯过程中产生的HCl发生反应，使脱氯率降低。
在实际应用中，很少单独使用硬脂酸钙为热稳定剂。
硬脂酸钙-硬脂酸锌复合物对PVC的稳定化具有明显协同作用。
引入硬酸钙-硬脂酸锌复合物后，PVC的热稳定性能明显提高。
硬脂酸钙-硬脂酸钡复合体系对PVC也有着良好的热稳定效果，而且与有机锡配合使用时效果更好。
测试结果表明，用硬脂酸稀土金属盐-硬脂酸锌-硬脂酸钙作PVC的复合稳定剂，可使PVC树脂的热稳定性、加工性和力学强度获得明显改善。
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关于硬脂酸钙在覆膜砂中的应用
本文以南通新邦化工硬脂酸钙为例，简单介绍硬脂酸钙在覆膜砂中的应用，硬脂酸钙品质要求为国标：HG/T2424-2012.
覆膜砂润滑剂通常为硬脂酸钙，它对覆膜砂的流动性、结块性、发气量、强度和热韧度都有影响。
硬脂酸钙均匀地分布在覆膜砂中，在制芯温度下树脂和硬脂酸钙先后软化熔融，形成相互贯穿的网络增加了树脂的柔软性，增大壳性的挠度，从而导致热韧度的增加。
硬脂酸钙的润滑性能改善覆膜砂的流动性，使得砂芯的紧实度增加，从而提高了型芯的强度。
硬脂酸钙的熔点比树脂高60—80度，受热后的硬脂酸钙软化的时间比树脂晚，弥散于砂中未融化的硬脂酸钙在一定范围内起到了骨架作用，在树脂软化期间阻隔了砂粒的沉降，减轻了砂芯空隙的形成和扩展倾向。
同时也能起到提高覆膜砂熔点的作用。
硬脂酸钙还能改善覆膜砂的抗热开裂性，覆膜砂的热开裂主要原因是激热膨胀而产生热应力，随着硬脂酸钙用量的增加，热开裂时间逐渐推迟，其原因在于硬脂酸钙的熔点高于树脂，它的增加对提高砂芯的热塑性有利，由此松弛了砂芯的热应力。
硬脂酸钙在覆膜砂中加入量虽然很少，但作用却非常大，能防止覆膜砂结块性、改善流动性、改善抗脱壳性和脱模性。
硬脂酸钙的好坏不单影响覆膜砂的强度，对覆膜砂的高温性能也至关重要千万不可小视。
在硬脂酸钙合成中加入一定量的二氧化硅可更大程度的提高硬脂酸钙在覆膜砂中的高温性能为改善覆膜砂的性能，要加入一些添砖加物。
硬脂酸钙作为润滑剂，在提高覆膜砂常温强度和流动性方面的作
用已得到广泛认同。
在一定范围内硬脂酸钙加入量越多覆膜砂熔点越高，沉降率越小，砂芯空隙越小；在同样加入量的情况下，硬脂酸钙熔点越高作用较明显，使用效果好。
弥散于砂中尚未融化的硬脂酸钙在一定范围内起到了骨架的作用，在树脂软化期间碍了砂粒的沉降，减轻了砂芯空隙的形成和扩展倾向。