树脂砂铸造中的有害气体释放问题

1.主要有害气体

（1）树脂粘结剂 在造型和制芯中使用的有机粘结剂包括呋喃、酚醛、尿素甲醛、脲烷树脂以及石油树脂，在混砂、射芯、干燥或者烘烤作业时，这些成分可能挥发到作业场所空气中，浇注和清理时的热分解会产生一些化合物，有机粘结剂遇高温热裂解也会产生一些气体和烟雾。

在这些物质中只有一部分已知，如脂肪烃族化合物，包括乙烷、乙烯和少量高分子化合物；芳香族化合物，包括苯、甲苯、二甲苯、萘和各种多环芳烃；由尿素、醋酸胺盐、乌洛托品化学粘结剂等产生的氮化物，包括氨、氰化物和胺；在造型和浇注过程中脲烷树脂可释放出游离异氰酸盐；以芳香基磺酸为基础的自硬树脂砂用固化剂在遇热时可产生SO₂和H₂S；用磷酸作固化剂，在极大减少热释放条件下能形成磷化氢，在空气中磷化氢可迅速氧化成氧化磷；在混砂、造型或制芯过程中呋喃树脂可挥发出游离糠醇；同样，呋喃和酚醛树脂在挥发或加热分解过程中可释出甲醛、酚和其他衍生物；烃基异氰酸盐树脂在加热时，可释放出丙烯醛、各种醛、酮、酸、酯以及脂肪烃。

在使用呋喃树脂砂的铸造厂，制芯区空气中糠醇和甲醇含量分别为4.3mL/m³和2.7mL/m³，有22%样品的糠醇含量超过5mL/m³，38%样品的甲醛含量超过2mL/m³，酚最高含量为0.35mL/m³，所有样品的磷酸含量均低于0.1mg/m³。另一项呋喃树脂砂研究报告显示，混砂区呼吸带空气测定75次，糠醇含量均低于50.0mg/m³，80%低于10.0mg/m³，65%低于5.0mg/m³；多数样品的甲醛含量为0.3～1mL/m³；使用适当通风设施后，浇注区空气中二氧化硫（SO₂）和糠醇多以低含量存在。

（2）有机溶剂及固化剂 其蒸发物可增加工人的接触。有关文献报道了有机粘结剂砂在浇注时空气中各种释放物的含量，其中二氧化碳15～290mL/m³、氰化氢1～2mL/m³、氨1～17mL/m³、4，4′-亚甲基苯异氰酸（MDI）0.001～0.2mL/m³。

20世纪70年代，国外有人曾检测了29家铸造厂作业环境中的MDI和亚甲基二苯胺（MBA）含量，200个样品中有18个样品的MDI超过0.005mL/m³，两个样品MBA超过0.1mL/m³；90个样品中有五个样品的酚含量为1～5mL/m³，甲醛很少超过3mL/m³。当将三甲基苯胺或二甲基苯胺雾化后，约12%样品的胺含量＞25mL/m³，另有25%样品的胺含量为10～25mL/m³。酚脲烷树脂砂制芯岗位空气中的高胺含量的发生通常是由于管路泄漏、芯盒密封不当或使用胺催化剂过量所致。Posenberg1982年用高效液相色谱和比色法测量了某铸造厂MDI含量，制芯岗位为0.002～0.009mg/m³，浇注岗位为0.003～0.040mg/m³。

2.造型、浇注作业区的有害气体含量

在生产中，使用的树脂不同，散发出的有害物质也有所不同，其危害程度有差别。科学地测定和分析树脂砂在生产过程中产生的各种有害物质的组成及危害性，找出强有力的防治措施，以消除或尽可能减少它的危害，已成为当前国内外十分关注和亟待解决的重大问题。

国内研究者还对上海某机床厂采用树脂砂工艺时具有代表性的造型、浇注两个工段，分别在冬、夏季测定了其作业环境毒物含量，结果见表8-9和表8-10。

表8-9 造型工段工人操作呼吸带毒物含量 （单位：mg/m³）(www.xing528.com)

表8-10 浇注工段工人操作呼吸带毒物含量 （单位：mg/m³）

（续）

结果表明：

1）冬季黏土砂和树脂砂造型工人呼吸带CO含量均为（5±0）mg/m³。

2）树脂砂工艺仅浇注工段作业环境一氧化碳含量明显超标，夏季高于冬季，且树脂砂高于黏土砂；二甲苯则略超标，达标率为58%；其余毒物均未超标。

冬季和夏季毒物含量作比较，其差别无统计学意义，究其原因，与该厂树脂砂铸造车间冬季或夏季都不关门窗，通风条件良好有关。