新型環(huán)保樹脂生產(chǎn)研究及效果實(shí)驗(yàn)

近年來，伴隨著自硬呋喃樹脂的廣泛應(yīng)用，與之配套的材料、工藝和設(shè)備等各領(lǐng)域也獲得了迅速發(fā)展，這是因?yàn)闃渲芭c粘土砂、水玻璃砂相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：①樹脂砂成形性好、鑄件尺寸精度高。②鑄件表面質(zhì)量好，其表面粗糙度可達(dá)ISON11-N9（鑄鋼件為25～50μm，鑄鐵件約25μm）。③造型、制芯工藝簡(jiǎn)單，且具備良好的潰散性，無需大型清理設(shè)備，減輕清理鑄件時(shí)繁重的體力勞動(dòng)。④大幅度減少能源消耗，且舊砂經(jīng)簡(jiǎn)單處理后便可大量回用，減輕了資源損耗。但是自硬呋喃樹脂也存在一個(gè)無法避免的問題，那就是澆注過程中會(huì)產(chǎn)生甲醛、氮氧化物及二氧化硫等有害氣體，如果防護(hù)不當(dāng)會(huì)造成人員傷害及環(huán)境污染。

1.應(yīng)用現(xiàn)狀

我廠現(xiàn)有三條呋喃樹脂砂生產(chǎn)線（樹脂砂專用混砂機(jī)見圖1），主要生產(chǎn)橋殼（見圖2）、輪邊、均衡梁等各種球墨鑄鐵件、鑄鋼件，一直都是使用某廠的自硬呋喃樹脂作為砂型和砂芯粘結(jié)劑，產(chǎn)品質(zhì)量也比較穩(wěn)定。但是近幾年，伴隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高及廠區(qū)周圍居民的增多，生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體越來越多地引起我們的重視，為此提出了兩個(gè)解決方法：一是使用自硬酚醛樹脂替代呋喃樹脂作為粘結(jié)劑，自硬酚醛樹脂砂工藝我們使用過，也比較熟悉。但是由于兩種粘結(jié)劑表現(xiàn)出不同的酸堿性，需要將已有的舊砂廢棄，會(huì)造成較大的浪費(fèi)；二是使用環(huán)保型呋喃樹脂替代原用樹脂作為粘結(jié)劑，雖然設(shè)備、材料不需要改動(dòng)，但是該種環(huán)保型樹脂還未推廣使用，需要我們進(jìn)行大量的生產(chǎn)驗(yàn)證。綜合考慮，我們決定首先進(jìn)行環(huán)保樹脂的試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果再?zèng)Q定是否使用酚醛樹脂。

2.工藝開發(fā)及結(jié)果

（1）試驗(yàn)方案

因?yàn)樵摌渲瑥S家長(zhǎng)期供貨，具備可靠的產(chǎn)品質(zhì)量保證能力，環(huán)保樹脂的進(jìn)廠檢驗(yàn)結(jié)果也滿足進(jìn)貨技術(shù)條件的要求，所以我們直接進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)方案為：使用環(huán)保型呋喃樹脂替代普通樹脂在相同的工藝條件下進(jìn)行造型、制芯生產(chǎn)，試驗(yàn)時(shí)間為兩個(gè)月，要求試驗(yàn)期間型芯砂性能按照檢驗(yàn)計(jì)劃正常檢驗(yàn)，每生產(chǎn)10天抽取10件橋殼做本體檢驗(yàn)，同時(shí)委托樹脂生產(chǎn)廠家對(duì)車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、廠區(qū)及周邊環(huán)境中各類揮發(fā)物的濃度值進(jìn)行檢測(cè)，并將其檢驗(yàn)結(jié)果與前期用普通呋喃樹脂生產(chǎn)時(shí)的檢測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。

（2）樹脂砂強(qiáng)度

用普通樹脂混制型芯砂時(shí)，其加入量為占砂重的1%，固化劑加入量為樹脂的1/2，而使用環(huán)保型呋喃樹脂后，在相同的加入量下，樹脂砂強(qiáng)度明顯提高，我們隨即調(diào)整為樹脂占砂重的0.8%，固化劑加入量為樹脂的1/2。經(jīng)過試驗(yàn)期間的連續(xù)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

對(duì)比表中數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)雖然環(huán)保樹脂及固化劑的加入量比普通樹脂降低了20%，但是其強(qiáng)度仍高于普通樹脂砂，有利于進(jìn)一步降低樹脂加入量，不但能夠降低生產(chǎn)成本，也可以減少樹脂砂的發(fā)氣量，減小鑄件增氮、增硫的傾向。

（3）鑄件質(zhì)量

考慮到呋喃樹脂容易在鑄件表面形成滲氮、滲硫缺陷，試驗(yàn)期間我們對(duì)鑄件的金相組織和力學(xué)性能進(jìn)行了嚴(yán)格的跟蹤檢驗(yàn)，并反復(fù)對(duì)比了前后兩種樹脂砂的清砂性能，發(fā)現(xiàn)鑄件的清理工作量沒有變化，表面質(zhì)量穩(wěn)定。金相檢驗(yàn)結(jié)果：球化級(jí)別2～3級(jí)，

石墨級(jí)別6～7級(jí)，鐵素體95%，滲碳體＜1%，磷共晶＜0.5%，余量為珠光體，結(jié)論為合格。

（4）成本核算

以生產(chǎn)1t輪邊所消耗的樹脂及固化劑的成本計(jì)算，結(jié)果見表2。

從表2可知，在使用環(huán)保樹脂后，每生產(chǎn)1t輪邊可節(jié)省成本84.1元，效益明顯。

3.環(huán)保效果

生產(chǎn)試驗(yàn)開始前，樹脂生產(chǎn)公司分別提供了由山東省質(zhì)量監(jiān)督檢查院出具的環(huán)保樹脂和普通樹脂的檢測(cè)報(bào)告，樹脂中游離甲醛含量為零，氮含量也下降了20%左右。

試驗(yàn)期間對(duì)車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、廠區(qū)及周邊環(huán)境中甲醛、二氧化硫、氮氧化物等揮發(fā)物的濃度值進(jìn)行檢測(cè)，將用普通樹脂時(shí)期與用環(huán)保型樹脂兩個(gè)月后檢測(cè)的各地點(diǎn)各揮發(fā)物1h內(nèi)平均濃度值進(jìn)行分析對(duì)比。

從監(jiān)測(cè)的游離甲醛、氮、二氧化硫含量的前后對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用環(huán)保型呋喃樹脂兩個(gè)月后環(huán)境中有害氣體含量明顯降低。

4.結(jié)語

通過生產(chǎn)驗(yàn)證，我們認(rèn)為新型環(huán)保樹脂的環(huán)保效果明顯，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)成本降低了10%左右，有利于自硬呋喃樹脂砂工藝的發(fā)展，也為鑄造業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。