Nowe kompozycje polimerowe typu poliakrylan/polisacharyd jako spoiwa dla odlewnictwa

• Autorzy: Grabowska B. , Holtzer M. , Dańko R. , Olejnik E.

Warianty tytułu

EN

New polyacrylate/polysaccharide compositions for binding materials in the foundry industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opisano wyniki badań nad nowymi rozpuszczalnymi w wodzie spoiwami w postaci kompozycji polimerowych poliakrylan/polisacharyd i zastosowaniem ich w odlewnictwie (rys. 1÷3). Przedstawiono możliwości sieciowania kompozycji poliakrylan/polisacharyd (spoiwo BioCo3), ich utwardzania w masie formierskiej za pomocą czynników sieciujących zarówno fizycznych, jak i chemicznych. Na podstawie zmian strukturalnych zaproponowano mechanizm sieciowania spoiwa BioCo3 (widma FTIR, rys. 4). Określono termiczną stabilność spoiwa oraz zmiany jakie mogą zachodzić w masie formierskiej w warunkach kontaktu z ciekłym metalem (analiza termiczna TG-DSC, rys. 5). Masy formierskie wiązane spoiwem BioCo3 charakteryzują się wytrzymałością na ściskanie (Rc u) rzędu 2 MPa, a na zginanie (Rg u) rzędu 1 MPa po 1 h odstawania próbki. Wykonane próby doświadczalne w odlewni potwierdziły wyniki badań laboratoryjnych. Wykonane odlewy żeliwne spełniają wszelkie wymagania jakościowe (rys. 6, 7). Opracowane spoiwo BioCo3 jest materiałem biodegradowalnym (metoda Zahn-Wellensa, rys. 8) oraz odnawialnym, w tej części, która nie uległa całkowitemu przepaleniu. Masy te nie stanowią zagrożenia dla środowiska i są szczególnie korzystne ze względu na małe wydzielanie BTEX. Badana masa ze spoiwem BioCo3 zużyta łatwo się wybija i charakteryzuje się dobrą podatnością na procesy regeneracji mechanicznej.

EN

The results of the research of polymer compositions polyacrylate/polysaccharide as the new water soluble binders and their application in the foundry industry (Fig. 1÷3) are presented in the paper. The possibilities of the polymeric composition polyacrylate/polysaccharides (BioCo3 binder) cross-linking, its hardening in the moulding sand by means of the cross-linking factors both physical and chemical, are presented. On the grounds of the structure changes the mechanism of the cross-linking process was proposed (FTIR spectra, Fig. 4). The thermal stability of the BioCo3 binder as well as the changes, which can occur in the moulding sand when it is in contact with a liquid metal, were determined (Fig. 5). Moulding sands bonded by the BioCo3 binding agent are characterised by the compression strength of the order of 2 MPa, and bending strength of the order of 1 MPa after 1 h of sample maturing. Experimental tests carried out in the casting house confirmed the laboratory tests results in the range of the BioCo3 applicability as a binding agent for moulding sands and the produced iron castings fulfilled all qualitative requirements (Fig. 6, 7). The developed BioCo3 binder is a biodegradable material (the Zahn- Wellens method, Fig. 8) and a renewable one in the part which does not undergo a complete burning. The moulding sands with the BioCo3 binder are not dangerous to the environment; and are specially beneficial as regards to the low evolution rate of the BTEX compounds. The tested moulding sand with the BioCo3 binder is easy to be knocked out and has a good susceptibility to mechanical reclamation treatments.

Słowa kluczowe

PL

kompozycje poliakrylan/polisacharyd; spoiwa polimerowe; masy formierskie; odlewy żeliwne; odlewnictwo

EN

compositions polyacrylate/polysaccharides; polymer binders; moulding sands; iron castings; foundry engineering

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 659--663
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Grabowska B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa

autor

Holtzer M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa

autor

Dańko R.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa

autor

Olejnik E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Odlewnictwa

Bibliografia

• [1] Lewandowski J. L.: Tworzywa na formy odlewnicze. Warszawa (1997).
• [2] Eastman J.: Protein-based update: Performance put to the test. Modern Casting October (2000) 32.
• [3] Patterson Wg. M., Thiel J.: Developing bio-urethanes for no-bake. Foundry Management & Technology (2010).
• [4] Zhou X., Yang J., Qu G.: Study on synthesis and properties of modified starch binder for foundry. Journal of Materials Processing Technology 183 (2-3) (2007) 407.
• [5] Chanda M., Roy Salil K.: Industrial polymers, specialty polymers and their applications. CRC Press, Taylor&Francis Group (2008).
• [6] Grabowska B., Holtzer M.: Application of microwave radiation for crosslinking of sodium polyacrylate/silica gel system used as a binder in foundry sands. Polimery 52 (11-12) (2007) 841+847.
• [7] Patent P-378 512: Masa formierska lub rdzeniowa i sposób jej utwardzania (2010).
• [8] Grabowska B.: Microwave crosslinking of polyacrylic compositions containing dextrin and their applications as molding sands binders. Polimery 7/8 (2009) 507+513.
• [9] Grabowska B.: Thermal degradation of biopolymer binders: the example of starch-poly(acrylic acid). Archives of Foundry Engineering 10 (2010) 221+224.
• [10] Grabowska B., Holtzer M., Gómy M., Danko R., Grabowski G.: Microstructure and properties of test casting of cast iron made in moulding sands with the BioCo2 binder. Archives of Foundry Engineering 11 (2011) 47+50.
• [11] Zgłoszenie patentowe nr P.396l05: Masa formierska lub rdzeniowa wiązana biodegradowalnym spoiwem polimerowym (2011).
• [12] Jurkowski B., Jurkowska B.: Sporządzanie kompozycji polimerowych. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa (1995).
• [13] Ashby M., Shercliff H., Cebon D.: Inżynieria materiałowa. Wydawnictwo Galaktyka, Łódz (2011).
• [14] Gołębiewski J., Gibas E., Malinowski R.: Wybrane polimery biodegradowalne - otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Polimery 53 (11-12) (2008) 799+807.
• [15] Dańko R.: Experiences gathered during reclamation of used water glass and bentonite sands in extra low and ambient temperature. International Journal of Cast Metals Research 23 (2010) 92+96.
• [16] PN-EN ISO 9888: Jakość wody. Oznaczenie całkowitej biodegradacji tlenowej związków organicznych w środowisku wodnym. Test statyczny (metoda Zahna-Wellensa) (2005).
• [17] Holtzer M., Kwaśniewska-Królikowska D., Bobrowski A., Dańko R., Grabowska B., Żymankowska-Kumon S., Solarski W.: Badania emisji niebezpiecznych związków z mas z bentonitem i nośnikami węgla błyszczącego w kontakcie z ciekłym metalem. Przegląd Odlewnictwa 62 (3/4) (2012) 124+132.
• [18] PN ISO 15705: Jakość wody. Oznaczanie indeksu chemicznego zapotrzebowania tlenu (SP-ChZT). Metoda zminiaturyzowana z zastosowaniem szczelnych probówek (2005).

Uwagi

PL

Publikacja finansowana w ramach projektu badawczego N N 507 326 836 (2009-2011).