三乙胺法冷芯盒树脂工艺及三乙胺环保

三乙胺冷芯盒法[酚醛-异氰酸盐-胺气固化（冷芯盒）]法

原理：粘结剂由两部分组成，第一组分为溶剂基的酚醛树脂，第二组分为聚异氰酸脂，MDI（4,4’一二苯基甲烷二异氰酸脂），将树脂同砂子进行混合并把混合物射入芯盒，把胺气（TEA三乙胺或DMEA 二甲基乙胺）吹到砂芯里，经催化使第一组分和第二组分之间产生聚合反应生成脲烷（氨基甲酸树脂），使之硬化，这种反应几乎是瞬间的。

砂子：通常用洁净的，AFS50-60[50/100]硅砂，但是锆砂和铬铁矿砂也可以用。砂子必须干燥，超过0.1%的水分会降低型砂混砂料的存放期。高PH值(高酸耗值)也会缩短存放期。理想的温度约为25℃：温度低会造成胺气冷凝和不均匀固化；温度高会造成溶剂从粘接剂中过快散失而使强度降低。

氮含量:第二部分,异氰酸盐含11.2%氮。

[注：兴业树脂二组分异氰酸盐含氮量为：7.5%—8.8%]

[注：当组分Ⅰ加入量高于组分Ⅱ时，砂芯即时抗拉强度提高，砂芯发气量减少，含氮量相对降低，将组分Ⅰ、组分Ⅱ之比确定为：55：45。另外，组分Ⅰ的价格较组分Ⅱ便宜，亦能降低一些成本] 混砂方法：可用间歇式混砂机或连续式混砂机。先加入第一组分再加入第二组分。不要强力搅拌以免砂子受热而使溶剂挥发。

存放期：如果型砂干燥，可存放1-2h。[混好的芯砂存放时间一般为：2-3h，夏季为：1-2h。][兴业供一汽轻发的冷芯树脂，可使用时间大于4h，气温高时要缩短]

[注：可使用时间：将混制好的树脂砂放入塑料桶内，放置一定时间（如30min、60min、120min、180min、240min、480min）后，射制“8”字形抗拉试样，吹气硬化后1min内，测其初始强度，直至射制的工艺试样初始强度低于工艺要求下限为止，此时到混砂完毕的时间即为冷芯盒树脂砂的可使用时间。生产中的工艺强度下限值，对于复杂砂芯一般定为0.15MPa；对于形状较简单的厚壁砂芯可定为0.06%MPa。]

射芯方法：采用低压，200-300kpa（30-50psi），吹入的空气必须干燥：经过带有干燥剂的干燥器可把空气中水分减少到50ppm。射芯时可能会出现砂子和树脂粘到芯盒壁上的问题。应该采用尽可能低的射芯压力。建议使用一种特制的分型剂，例如，STRIPCOTE CB。

[兴业有冷芯盒专用脱模剂、清洗剂产品]

芯盒：可用铁、铝、脲烷或环氧树脂制作。木材可用于小批量生产。采用尽可能少的通气孔以利于良好的充填，因为减少通气孔会使气体催化剂分布得更好。排气孔的面积应为进气孔面积的70%，以确保芯盒充满气体催化剂。芯盒必须密闭，便于收集废胺气。

气体发生器：催化用的胺是一种挥发性的、可燃性的液体，用专门的气体发生器使胺气化并与空气或CO2载体混合。载体气体应加热到30-40℃[国内是用干燥压缩空气做三乙胺载体，压缩空气和三乙胺混合后加热到70-90℃]以确保胺气化，建议使用泵和计时器来控制胺的供给。

气体的用量：1kg型砂大约需要1ml的胺（液体）。胺的用量为

第一组分树脂的10%左右。DMEA比TEA硬化速度快。通常用很短的吹气时间1-2S进行硬化，然后用较长时间（10-20S）吹气清除砂芯里残留的胺气。

[三乙胺密度（g/ml，20℃）：0.73。用量一般取：0.8-1.2g/kg砂]。

典型的吹气时间：

铸造性能：

用于黑色金属铸件

不刷涂料表面质量和脱模性都很好。

高温强度低，但是加氧化铁可以提高。

易产生毛边和结疤

生成的光亮碳可使铸件表面生成皱皮或脉纹状缺陷。加入红色的氧化铁（0.25-2.0）或SLC（塞拉力昂精矿）1.0-4.0%就会减少这种缺陷。

[加氧化铁的效果不及专用抗脉纹剂，且加氧化铁导致砂芯强度下降大，兴业有专用的抗脉纹剂产品]

溃散性好

氮含量可使某些铸钢件产生气孔缺陷。

用于铸铝件时：

表面质量和脱模性好

溃散性差：在低温受热时树脂进一步硬化。铝铸件应在400℃进行加热以便于除芯。

没有氢的问题。

旧砂再生：湿型砂中掺入过多的冷芯盒残留芯砂可出现问题。冷芯盒砂芯和砂型如果没有氧化铁污染，可用热法再生。

环保：TEA，特别是DMEA即使在3—6PPM就有有害的气味，尽管TLV（最大允许浓度）为25ppm，要比它高得多。需要使用密封良好的芯盒，良好的排气装置和废气净化器。砂芯必须净化否则砂芯在存放时会释放出胺气。

液态胺可燃：要像对待气油那样对待。空气/胺混合气容易爆炸。MDI（聚异氰酸脂）对呼吸道有刺激作用并可能造成哮喘病症，但是在常温下挥发性低，通常不会有问题。要避免皮肤同树脂或混好的型砂接触。

尽管有环保和其它问题，但是由于冷芯盒法制芯很快，制造的砂芯强度很大，所以它是大批量制芯中最广泛应用的一种气体硬化法。采用合理的制造工艺和装置可以解决环保问题。

——Foseco Foundryman’s Handbook (1994)

三乙胺法冷芯盒树脂及固化剂均为易燃品，特别是酚醛树脂与聚异氰酸脂的混合物尤其易燃，必须在30℃以下贮存。

几种冷芯盒用固化剂在空气中允许的最大浓度

——《造型材料》手册

三乙胺工艺安全保证措施

三乙胺是一种碱性液体，它易燃易爆。如操作人员吸入过量的三乙胺蒸气会刺激人的上呼吸系统。它和皮肤长期接触，会烧伤皮肤。因此，对三乙胺应有一定的工艺安全保证措施。

三乙胺储藏室和中心发送站应具有良好的通风条件，电器设备应选用防爆电器元件；土建设计应考虑防爆设施；公用设计应设置给水点。灭火方法

●抗溶性泡沫、二氧化碳、干粉、砂土

1、三乙胺输送管路应用法兰连接或直接焊接，材料为无缝钢管，

阀门为胺气专用阀或不锈钢阀，防止三乙胺外溢。

2、三乙胺在发送，加热汽化，定置的工艺过程中，保护性惰性气

体，必须总在液态三乙胺的上面。加热三乙胺总是间接的，切