摘要：酯固化碱性酚醛树脂是一种新型的造型、制芯工艺，这种粘结剂体系由碱性酚醛树脂和有机酯两部分组成。用于再生旧砂，这种粘结剂存在强度低、粘度大等缺陷，严重制约了它在再生旧砂中的应用。对酯固化碱性酚醛树脂的 种类、影响碱性酚醛树脂性能的合成工艺条件，包括原料种类与组成、合成工艺种类、反应温度、反应时间和分子量，以及再生砂用碱性酚醛树脂与一般碱性酚醛树脂合成工艺不同点（主要从原料组成、固含量的高低、粘度和改性剂这 几个方面作比较）进行了讨论，最后指出这种粘结剂今后的发展方向。
    关键词：酯固化；碱性酚醛树脂；旧砂再生工艺
    中图分类号：TG221文献标识码：B文章编号：1001-4977（2009）02-0175-06
    再生砂用酯固化碱性酚醛树脂合成工艺 酯固化碱性酚醛树脂是1980年英国Borden公司开 发的一种新型造型、制芯工艺，这种工艺的粘结剂体 系用碱性酚醛树脂和有机酯作为粘结剂和固化剂，砂 型（芯）常温下便可以固化成型。20世纪80年代初， 国外开始开发应用这种树脂砂，国外的应用研究水平 较高、工艺也比较成熟，而在国内，对这种铸造工艺 的研究起步尽管不是太晚，但在生产应用方面与国外 存在较大的差距。这种树脂主要用于制造铸钢件、铸 铁件、球墨铸铁件、有色合金铸件的砂型（芯），特别 适用于各种规格的碳钢、合金钢铸件和球墨铸铁件砂 型铸造。目前，该工艺已在西欧、美、日等国得到广 泛应用，是生产大中型铸钢件较好的造型材料，被铸 造业推崇为21世纪的新型材料。
    与酸硬化呋喃树脂相比，酯固化酚醛树脂有许多优良特性：①树脂和固化剂中只含有C、H、O，无N、 S、P等元素，从而消除了由这些元素所引起的铸钢件 的渗硫、渗磷和球铁的球化不良现象，可减少针孔等 铸造缺陷，适用于各种合金铸件的生产；②对原砂适 用性强，碱性酚醛树脂不仅适用于酸耗值低的原砂， 也适用于各种酸耗值较高的原砂，此时具有较好的硬 化性能，这对开发碱性原砂有着重要的意义；③碱性 酚醛树脂制成的砂芯在高温浇注时具有热塑性和“二 次固化”现象，因此缓解了砂子受热膨胀而产生的应 力，且型芯在较长时间内不被破坏，从而可防止铸件 产生热裂、毛刺，又可避免砂芯在高温作用下，由于 强度过低，过早溃散而产生的冲砂等缺陷；④碱性酚 醛树脂砂发气速度比较平缓，发气量小，这一特性有 助于消除浸入性气孔。另外还具有较好的溃散性和退让性[1]。 酯固化碱性酚醛树脂砂在铸造中也存在许多问题： ①再生砂的强度低；②树脂的粘度大，不利于混砂； ③树脂中游离醛的含量大，造成这种树脂的气味较大， 严重污染了工作环境。本文对酯固化碱性酚醛树脂的 种类、影响碱性酚醛树脂性能的合成工艺条件，以及 再生砂用碱性酚醛树脂与一般碱性酚醛树脂合成工艺 不同点等方面进行讨论。
    1.酯固化酚醛树脂砂的分类
    酯固化酚醛树脂砂（Ester-cured phenolic system， 简称ECP）根据其固化的方式不同分为两大类[2]：一是 自硬法，又称α-硬化法；二是冷芯盒法，也称β-硬化法。
    1.1自硬法
    自硬法，又称α-硬化法。自硬法所用的固化剂一 般是低分子内酯、醋酸甘油酯、低分子碳酸酯等液态 酯类。其用量为树脂重量的20%~30%，国外用量为树 脂重量的17%~20%。酯硬化酚醛树脂砂与酸固化呋喃 树脂砂、酸固化酚醛树脂砂硬化特性不同。在酯硬化 酚醛树脂体系中，有机酯是一种直接参与化学反应的 硬化剂，而非只是促进反应的催化剂，它在树脂砂中 与碱性酚醛树脂直接进行化学反应[3]，所以，硬化剂用 量与树脂相匹配，其固化速度与温度、有机酯的种类 有关。调节固化速度不是靠改变酯的用量，而是靠改 变有机酯种类。酯固化酚醛树脂砂有硬化不完全性， 型芯砂在浇注时，在金属液的热作用下，型砂先呈现 出短暂的热塑性，而后二次硬化变成刚性，最后直到 溃散，这一硬化特性使型砂在高温下膨胀速度减慢， 膨胀量减小，有利于提高铸件尺寸精度。
    α-硬化法，既有显著的的优点，也有不足之处， 具体表现在：①树脂砂的常温强度较低。②旧砂再生 回用率低。人们在使用自硬砂的过程中，已习惯于呋 喃树脂的高强度，所以，在制芯中感到难以操作。但 是，酯固化酚醛树脂在高温下强度上升较快，并有 “二次硬化”阶段，即使常温强度较低。也可以受高温 金属液的作用，获得极好的铸件表面质量。③因其固 化速度不是通过添加量来调节，现场对树脂砂固化速 度控制较单一，因此在造型不同类型和大小相差较大 铸件时，一次混砂较难满足，较适合于铸件品种少、 批量生产铸件造型。
    1.2冷芯盒法
    冷芯盒法，也称β-硬化法。β-硬化法所用树脂与 α-硬化法基本相同，但树脂活性高、固化速度快。该 硬化法是采用挥发性酯，经过汽化或雾化与载体混合 成混合气体，吹入芯盒后与树脂进行化学反应而使型 砂硬化的。其硬化特性与α-硬化法相同。该法比较理 想的硬化剂是甲酸甲酯，它容易汽化，在标准大气压下的沸点是32℃。一般来说，原砂温度都低于32℃， 100%的甲酸甲酯蒸气会凝成液体而包复在砂粒表面， 致使型砂不能均匀硬化。因此，需将甲酸甲酯与空气 或氮气混合（比例为6∶4）后吹入芯盒。此时甲酸甲酯 的分压为0.06 MPa，沸点降为20℃。从化学反应的角 度看，甲酸甲酯加入量为树脂重量的15%~20%即可， 但由于吹气时的损失，实际用量要高于此值，并且有 正确的吹气工艺与其配合。与α-硬化法相比，β-硬化 法制芯效率高，可用于碳钢、合金钢、球铁等各种铸 件的大批量生产，设备投资较大。与SO2、三乙胺法相 比，具有改善作业环境，提高铸件质量等优点。
    2.影响碱性酚醛树脂性能的合成条件
    甲阶酚醛树脂[4]分为酯硬化碱性酚醛树脂和酸硬化 酚醛树脂两种。合成甲阶酚醛树脂的必要条件是pH>7 并且甲醛/苯酚（F/P）的摩尔比大于1，反应过程可分 为二个阶段：一是甲醛在苯酚的邻位和对位进行加成 反应，二是酚环上活泼氢与羟甲基或羟甲基之间缩聚 而脱水。随着甲醛用量的增加，树脂的活性增加，硬 化较快，树脂砂的抗拉强度也较高。但是，与此同时， 树脂的粘度增高，贮存寿命缩短。碱性酚醛树脂的合 成受到诸多因素的制约，这包括酚醛的化学计量比 （F/P）、催化剂类型和浓度、反应温度、反应时间等。
    2.1原料种类与组成
    酚醛树脂的反应原料主要是酚类化合物和醛类化 合物，常用的酚类化合物包括苯酚、甲酚、二甲酚、 双酚A以及烷基苯酚或者是芳烷基苯酚，但较常用的 是苯酚。酚类化合物的反应活性点是羟基的两个邻位 和对位，如苯酚具有三个活性点，即三个官能度，对- 叔丁基苯酚有两个官能度，不同的取代基对反应活性 的影响也是不同的。醛类化合物主要包括甲醛、多聚 甲醛、三聚甲醛、乙醛、三聚乙醛、糠醛等，其中甲 醛有个二官能度，它也是较常用的醛类物质，在树脂 合成过程中，单体的官能度数目、单体摩尔比、催化 剂的类型对生成的树脂性能有很大的影响。在甲阶酚 醛树脂合成过程中，所发生的缩聚反应需要在碱的催 化作用下进行，用于甲阶酚醛树脂合成的催化剂主要 有：Ba（OH）2、Mg（OH）2、Ca（OH）2、NaOH、KOH、 LiOH、三乙胺和醋酸锌[5]等，但合成碱性酚醛树脂主 要是NaOH、KOH催化剂，它们除了作碱性酚醛树脂 合成催化剂外，也是降低碱性酚醛树脂粘度的分散剂。
    2.2合成工艺种类
    酚醛树脂的合成原料一般为苯酚与甲醛，二者可 以一次性的投入进行反应，也可以首先加入苯酚，然 后再分阶段滴加甲醛或者分几步加入甲醛。专利[6]中的 加入方式是一次性的投入苯酚与甲醛，这种工艺会使 树脂中的游离醛浓度偏高一些，但是据有关文献介绍[7]这种一次的加入比分步加入甲醛达到相同粘度所需要 的时间大大缩短。所以，一次的加入甲醛时，对反应 时间的要求比较高，如果反应时间过长，会使粘度过 大而出现凝胶现象，导致反应失败。
酚醛树脂合成过程中，催化剂性质的影响也是一 重要因素。在目标产物相同情况下，用不同催化剂可 以制得性能多样的产品。另外，不同催化剂的加入量 及加料方式也不同，制得的树脂强度及粘度也存在着 明显的差异。常用的催化剂为NaOH、KOH，它们的 加入方式可以是一次性的加入，还可以分二到三步加 入。常见的是两步碱催化法合成工艺，黎钢等[8]曾对此 进行过详细的报道，国外文献[9]也介绍过。两步碱催 化一般是一多一少的两份催化剂，第二份通常在反应 结束后加入作为调节剂使用。三步加碱法有些国内文 献[6]中介绍过。国外专利[10]提到过这种加碱方式，第 一步和第二步各加了5%的NaOH，第三步加入了90% 的NaOH。另外，这个专利中使用的催化剂还有氢氧化 钾，并且氢氧化钾是最后在室温下加入的。
    2.3反应温度
    酚醛树脂合成反应温度一般分低温、中温和高温 三种不同温度反应，其中低温主要是60~70℃，该温 度主要是甲醛与苯酚在碱性催化剂作用下的加成反 应，而中温70~80℃和80~90℃两种，前者以加成反 应为主，缩聚反应为辅，而后者以缩聚反应为主，加 成反应为辅，高温反应温度为90~100℃回流反应， 该反应主要是缩聚反应。碱性酚醛树脂合成应该是在 不同温度段均反应一定时间，因酚醛树脂合成必须先 进行加成反应，然后缩聚反应，低温反应一定时间让 大部分甲醛与苯酚均能发生加成反应，然后再在更高 温度下反应一定时间，则加成产物发生缩聚反应生成 更大分子的甲阶酚醛树脂，同时没有反应的甲醛与苯 酚继续加成反应，最后再升高温度让前面生成的加成 产物继续缩聚或已缩聚的大分子继续缩聚，生成更大 的分子，一般缩聚程度愈高，分子愈大，酚醛树脂粘 度愈高。当反应温度升高时，加成产物发生缩合反应 生成小分子水，同时得到能溶水的较大分子，如此时 停止反应得到的酚醛树脂的树脂砂没有初强度，也没 有终强度，但如果温度或反应时间继续升高或延长， 则原来能溶于水的较大分子就不能溶于水，只能在强 碱性条件下能溶于水，成为水溶性树脂，作为酯硬化 碱性酚醛树脂应该是在这种缩聚程度的分子，此时得 到的酚醛树脂的树脂砂既有一定初强度同时还有一定中/终强度；如果继续高温反应，则继续缩聚反应， 生成的产物在碱性水溶液中也不溶解，或难溶解，这 时树脂砂即使有一定初强度，但中/终强度很低。因此，较佳的反应温度方式应为分步升温法，这样可 以得到不同聚合度的或分子量大小分布较宽的产品，并最终能满足树脂砂有较好的初强度和中/终强度的要求。
    2.4反应时间
    反应时间长短直接影响到产物分子量大小，即影 响树脂粘度大小，对树脂砂强度影响很大，随着反应 时间的延长，树脂中羟甲基含量先增大后减小。碱性 酚醛树脂与呋喃树脂在在合成时最大特点是反应时间 对产品性能影响不同，碱性酚醛树脂合成时间长短关 系树脂缩聚程度大小，尤其是高温反应时间长短对缩 聚程度影响最大，反应时间越长，反应产物粘度越大， 直至最后固化。
当酚醛树脂反应时间短时，酚醛树脂聚合度低， 树脂砂初强度低，如果酚醛树脂合成时间长，尤其是 高温反应时间，树脂粘度大，不易混砂，树脂砂固化 快，初强度高，中或终强度低，砂型发酥，因此碱性 酚醛树脂合成反应时间对树脂砂性能影响很大。碱性 酚醛树脂反应初始阶段的反应产物主要是一羟甲基、 二羟甲基和三羟甲基苯酚的混合物，产物粘度低。随 着反应时间延长，尤其是高温反应时间，产物的分子 量增大，生成的树脂自身进行交联增多，产物的粘度 增大，直到失去水溶性，严重影响树脂砂强度，若继 续反应甲阶酚醛树脂进一步缩聚可生成乙阶及丙阶酚 醛树脂而固化。所以，从反应时间的长短可以估计理 论上的反应终点是否达到，但是实际终点的判断还要 以粘度来作为标准。这是因为反应过程中，温度不容 易控制，反应温度在5℃以内波动是正常的，如果高温阶段持续的时间长一些，实际终点就会提前到达。 实际反应终点是否到达要以粘度的大小来判断。
    2.5分子量
    酚醛树脂反应终点的判断最准确的方法就是测定 其分子量的大小，这种方法复杂，在实际过程中并不 采用这种方法，而是采取测定树脂粘度的方法来确定 反应进行的程度。因受反应过程中加入溶液的影响， 粘度并不能精确的代表反应的进度，而是存在一定的 偏差，在对反应要求不是十分精确的情况下也是可以 采用的，这也是常用的一种方法。
    国外文献[11]中曾提到这样一种测定分子量方法： 通过凝胶渗透色谱法（GPC）来测定，用聚苯乙烯作为 标准。具体操作过程为：向酚醛树脂中加入适量的水， 然后利用硫酸中和混合物，通过过滤将沉淀物分离出 来，再用水洗涤并加以干燥，干燥物溶解四氢呋喃 （THF）中，然后放在凝胶渗透色谱仪上测定其分子量。 酚醛树脂的相对分子质量一般在500~8 000之间。
    3.再生砂用碱性酚醛树脂合成
    3.1再生砂的特点
    树脂旧砂的来源由两部分组成：一是打箱后未溃散的树脂旧砂；二是制作型芯时抛弃的不合格品。所得到的树脂旧砂因为是从混合旧砂中用筛分的方法分 离出来的，难免要混入少量的粘土旧砂。由于和粘土 砂混合，表面上附着许多粉尘，包括粘土、煤粉、烧焦的树脂等。
    砂型材料主要是由石英砂及粘结剂等组成，这些粘结剂、添加剂和硬化剂等与砂混制后包覆在砂粒表面，当液体金属浇入铸型之后，在离铸件表面一定厚 度范围内的型砂砂粒表面的粘结剂因受热影响而发生 各种变化。例如，粘土质的粘结剂会由于热作用而失去活性；水玻璃粘结剂则呈熔融的玻璃状；有机脂如树脂会因受热而燃烧、炭化等。随着离铸件距离的远近，型砂会产生烧结、脆化及形成残留物等不同变化。旧砂的特点概括起来可分三种情况，结膜、成团或粉化[12]。
    由于再生砂与新砂性能上的差别，再生砂在应用 时必须在制芯工艺上做相应的调整，而且只能以部分加入。酚醛树脂砂是酚醛树脂与砂混合而成，经过浇 注后因受热不同，一部分烧焦成灰或炭化形成海绵状物质，一部分受热变脆，残留固化形成分解物，大部分未受热影响的硬化树脂包覆在砂粒上，这些残留物及粉尘微粒均对型砂强度、冲砂敏感性、热粘砂倾向和发气量等性能产生影响。
    众所周知，酯固化碱性酚醛树脂旧砂，与酯固化水玻璃旧砂一样，一直被认为是一种再生回用难度较大的旧砂，且至今未得到较好解决，其主要原因是： ①酯固化碱性酚醛树脂旧砂砂粒表面上的树脂膜，常温下具有一定韧性，特别是其中含水量>1.0%时，很难用干法机械再生获得较理想的再生效果；②酯固化碱 性酚醛树脂旧砂砂粒表面上树脂膜中残留一定量有机酯，可使再生砂可使用时间缩短，粘结强度下降，型 砂工艺性能恶化（特别是多次反复使用时）；③酯固化 碱性酚醛树脂旧砂砂粒表面上树脂膜中残留有少量钾 （360℃左右熔化，1 320℃后气化），这种无机物很难用一般高温（800~900℃）热法再生工艺将其全部除 去。残留钾存在于再生砂中，会严重降低再生砂粘结强度和抗湿能力[13]。
    原砂在不断循环使用过程中，其砂粒将逐渐细化， 其细化的程度主要取决于受热状况、原砂的质量、旧砂的再生方式等。再生砂粒度细化后将影响型砂的透气 性、增加树脂的加入量、降低回用率。随着树脂砂的不断重复使用，树脂砂中的残留碱量及砂粒表面碳质涂覆 层增加，这将会极大的影响旧砂的质量，使旧砂的强度 比新砂明显的降低，进而制约了旧砂的再生率。碱性酚醛树脂砂的新砂强度最高，再生砂的强度 要比新砂约低20%，因此新砂的加入可以提高再生砂 的强度，这是碱性酚醛树脂砂的不足之处。下面对再生砂与新砂用碱性酚醛树脂合成工艺的异同，从原料组成、固含量、粘度以及强度等几个方面进行初步的 讨论。
    3.2 原料组成
    再生砂用的原料除了上面提及的苯酚与甲醛外， 还会用到一些性质相似的同类改性剂，来混合使用， 以克服传统的树脂再生砂强度低的弊病。国外专利[14] 中提到，以羟基苯酚（如间苯二酚）替代苯酚，作为 反应单体能够显著的改善再生砂用酚醛树脂的合成工 艺性能。文献[15]提到苯酚其他代替物：双酚A、烷基 酚（如甲酚）与苯酚混合能有效的提高再生砂的回用 率。专利[11]介绍，利用双酚A与苯酚以适当的摩尔比 相混合作为反应物，可以提高再生用树脂砂的流动性 及填充性能，如果再与甲酚混合使用，制备碱性酚醛 树脂在较低温度和较少的有机酯用量条件下均能得到 较高强度。
    催化剂选用与传统的酚醛树脂工艺也有所不同。 例如专利[16]中使用的催化剂是NaOH、KOH以及二者 的混合物。再生砂中催化剂要用NaOH部分或全部替代 KOH的原因，就是钾不易除去，残留钾存在于再生砂 中，会严重降低再生砂粘结强度和抗湿能力[15]。有的 文献提到利用酸醋锌[5]作为催化剂，然后再加入氢氧化 钾，用甲酸甲酯气硬化，这种工艺可以提高砂型的初 强度、加快固化的速度等。
    醇也是一种必要的反应原料，加入反应体系中可 以改善树脂砂的流动性。常用到的醇为碳原子数为 2~10的一元醇，包括乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异 丁醇、仲丁醇、叔丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、庚醇、 辛醇、壬醇和癸醇，可以将它们中的一种或者几种加 入到反应体系中[13]。
    3.3固含量
    目前市场上酯硬化碱性酚醛树脂固含量为50%~ 60%，一般都比较高，固含量愈高，其有效酚醛树脂 含量愈高，树脂砂强度愈高，但树脂粘度愈大，树脂 砂流动性差。另外，固含量高，则KOH或NaOH含量 高，那么残留在再生砂中的钾或钠离子高，降低了砂 熔点，从而影响树脂砂的性能。因此，低固含量的碱 性酚醛树脂更适用于再生砂。树脂砂流动性可通过降 低树脂粘度来提高，而影响树脂粘度因素中，除了树 脂合成时缩聚程度或酚醛树脂分子大小外，就是固含 量高低。前者是影响树脂砂初强度和中/终强度的主要 因素，一般不能通过降低缩聚程度来降低树脂粘度达 到提高树脂砂流动性的目的，因为若采取这种方法将 大大降低树脂砂的初强度。国外专利[16]介绍了一种 低含量（在33%~47%之间）的碱性酚醛树脂的生产工 艺，再生砂的使用量至少为60%。这种树脂可用甲酸 甲酯冷芯盒固化，也可由液体有机酯固化，而液体有机酯一般为多羟基醇的碳原子为1~10的醋酸酯，或者 丁内酯及其混合物组成的有机酸酯。该专利中还给我 们提供了降低传统酚醛树脂固含量的一些方法，例如 用水稀释，或者其他溶剂（包括甲醇、乙醇、乙二醇、 糠醇或它们混合物），这种专利能显著的提高再生砂的抗拉强度。
    3.4粘度
    在碱性酚醛树脂的合成中粘度是判断反应程度的 一个重要参数，即粘度是树脂合成时缩聚程度一个度量标准。影响树脂粘度高低的因素主要有：温度与反 应时间，一般在相同反应时间，温度愈高则合成树脂 粘度愈大，或相同温度下合成树脂反应时间愈长，则 树脂粘度愈高，作为酯固化碱性酚醛树脂应该是具有 一定聚合度的大分子，只有这样树脂砂才具有较高的 初与中、终强度，因此树脂合成终点最为关键指标是树脂粘度。专利[16]中用水稀释，就是很好的一个保证 树脂低粘度，增大其流动性的方法。文献[11]中提到： 氟化合物或脂肪醇添加到碱性酚醛树脂中可以提高树 脂砂的流动性，但它们与碱性酚醛树脂的相容性较差， 而不能较好的改善树脂砂的流动性，并且价格较高还 会增加树脂的成本。用丙醇或者异丙醇[17]改性也能够 提高树脂砂的流动性能。
    3.5改性剂
    通过改进树脂的结构，增加树脂中活性基团的含 量来提高和改善粘结剂的粘结性能或利用其他化合物 合成具有特殊结构和组成的树脂，这是改善和提高粘 结剂的粘结性能的有效方法。经重复使用的再生砂砂 型强度比新砂的要低，为了保证树脂砂有较高强度， 必然增加树脂使用量，这也是造成成本上升的原因， 如果能克服这个缺点，酯固化再生砂用酚醛树脂工艺 将会得到广泛的应用。
    在树脂中使用添加剂是提高树脂砂强度的一个重 要途径。在树脂中添加有机硅烷或表面活性剂，能够使树脂砂的强度提高1~2倍。酯固化酚醛树脂砂的再粘 结强度取决于残留碱量和树脂砂所经历的浇注次数。 每次浇注后，粘结膜的热辐射程度增加。经常用到的添加剂有双键化合物、多羟基化合物、醚类化合物、 乙二醇类化合物等。专利[14]中提到，向碱性酚醛树脂 中加入铝盐如AlNH4（SO4）2·12H2O，AlK（SO4）2· 12H2O或者Al（NO）33·9H2O等，能提高树脂的粘结 性能。而专利[17]改善树脂粘结性能的方法是，向树 脂中加入少量的开链的醚醇或者酮醇。其中醚醇是一 种含碳原子在4~20的有机物，如乙二醇醚或芳香醚系 列。这个改性方法与专利[14]不同的是：再生砂的用量 达到50%以上，其中有莫来石砂（在20%以上）。另外， 文献[11]介绍到：对于再生砂而言，添加氯（氧）化钙 和氧化铝砂可提高树脂砂的强度。用醇改性（碳原子数为2~8）碱性酚醛树脂，在较低温度和较少的有机 酯用量条件下均能得到较高强度的树脂砂。有的文献 中提到用硼砂[18]改进再生工艺时，树脂砂的强度会得 到提高。利用苯氧乙醇[19]，又称乙二醇苯醚对有机酯 固化碱性酚醛树脂进行改性，能够增大再生砂的抗拉强度。
    4 酯固化碱性酚醛树脂发展方向
    随着铸造业向规模化和精密化生产发展，对砂型 粘结剂提出了更高要求，目前树脂生产及制备砂型方 面存在的问题主要有，合成树脂中苯酚及甲醛含量偏 高，在混砂、造型和浇注过程中，有害气体污染作业 环境；酚醛树脂结构中的苯环脆性大、粘度大、混砂 不均匀；制备的砂型（芯）高温强度差、发气量高、 铸件中有氮针孔；树脂粘结剂价格偏高及废砂不能回 收再生或者回收率过低等。为此，开发高性能的能够 满足树脂砂铸造工艺要求的新型酚醛树脂是今后努力 的方向。
    （1）立足节约资源，提高效率和降低成本，继续 发展冷芯盒工艺并扩大其应用范围。冷芯盒工艺在造 型、制芯工艺中所占总量的比重还很小（不到10%）， 而发达国家达到60%以上。因此，在我国继续发展和 推广冷芯盒工艺具有重大的意义和广阔的前景。
    （2）推行清洁生产，开发新型低毒、无毒、无公 害高效绿色造型、制芯工艺，降低现有工艺中有毒成 分含量（游离的醛与游离酚，固化剂中的甲酸甲酯 等）。例如用一种香料[19]（脂肪族酯类，α，β部分饱和 酮类或者醛类等）来掩盖气味，能很好的改善工人的 操作环境，达到优化环境的效果。根据清洁生产要求， 树脂中游离的醛以及游离的酚等严重污染环境。而开 发低游离醛、游离酚（例如添加一种金属氧化物[20）] 绿色造型、制芯工艺将是今后重点发展的方向。
    （3）在酚醛树脂的改性过程中，应重点发展无N、 S、P等有害元素的粘结剂，消除由粘结材料引起的如 皮下气孔、增碳、增硫以及球铁球化不良等铸造缺陷， 提高铸件表面质量与精度。
    （4）开发适应各种不同固化速度的酯固化剂，以 适应非常慢速固化的固化剂，如1~2 h的固化剂，尤其 是夏天，同时还应开发固化较快的固化剂，如在冬天 20 min左右固化，这样使酯固化碱性酚醛树脂不仅适 用于品种少批量生产的大件，也适用于品种多量少的小件。