The effect of dynamic wetting in a sand – binder system on the sand mould strength

• Autorzy: Hutera B.

Warianty tytułu

PL

Wpływ dynamiki zwilżania w układzie: osnowa piaskowa - spoiwo na wytrzymałość mas

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of the investigations of quartz wetting by binders of different chemical structure of their molecules were presented. The following binders were used in the investigations: – alkyd binders (containing long chains of the polyphtalic acid glycol esters), – epoxy binders (containing functional epoxy group), – sodium silicate. The changes in the contact angle are best expressed by the exponential function (Equation 1) with constants related to physico-chemical parameters of the liquid binder, i.e. the viscosity and dynamic wetting. The high dynamics of the wetting process requires low viscosity of the binder and depends on the chemical structure of the binder molecule. The following parameters were proposed as criteria for evaluation of the dynamic wetting process: - Δθ = θr - θ0 where θ0 is the starting contact angle, and θr is the value of equilibrium angle, - which is the time taken by the system to reach the stationary condition. The chain structure, typical of e.g. alkyd binder, favours quick adsorption on the sand grains surface and offers large energy of the phase interactions. This means short time necessary for the system to reach the stationary condition and small contact angles. The high dynamics of the wetting process increases the probability of the formation in sand mixture of the bonding bridges, characterised by advantageous geometrical structure conferring high mechanical strength to the sand. The proposed research methods enable better evaluation of the binder applicability in preparation of sands characterised by optimum mechanical properties.

PL

Wpracy przedstawiono wyniki badań zwilżalności kwarcu przez spoiwa o zróżnicowanej chemicznej strukturze cząsteczki. Do badań zastosowano spoiwo: – alkidowe (zawierające długie łańcuchy estrów poliglikoloftalowych), – epoksydowe (zawierające funkcyjną grupę epoksydową), – szkło wodne. Zmiany kąta zwilżania w czasie najlepiej ujmuje funkcja wykładnicza (równ. 1) zawierająca stałe związane z parametrami fizykochemicznymi ciekłego spoiwa – lepkością i dynamiką zwilżania. Wysoka dynamika zwilżania uwarunkowana jest mała lepkością oraz chemiczną strukturą czasteczki spoiwa. Do oceny dynamiki zwilżania zaproponowano następujące parametry: - Δθ = θr - θ0 gdzie θ0 jest początkowym kątem zwilżania a θr wartością kąta równowagowego, – θr czas dojścia układu do stanu stacjonarnego. Struktura łancuchowa (jaką odznacza się np. spoiwo alkidowe) sprzyja szybkiej adsorpcji na powierzchni osnowy i dużej energii oddziaływań międzyfazowych. Wskazują na to krótkie czasy dojścia układu do stanu stacjonarnego i małe wartości kąta zwilżania. Wysoka dynamika zwilżania zwiększa prawdopodobienstwo powstania w masie mostków wiążących o korzystnej strukturze geometrycznej nadających jej wysoka wytrzymałość mechaniczną. Zaproponowana metodyka badawcza umożliwia lepszą niż dotychczas ocene przydatności spoiwa do sporządzania mas o optymalnych właściwosciach wytrzymałościowych.

Słowa kluczowe

EN

dynamic wetting; binders; sand mould

PL

dynamika zwilżania; osnowa piaskowa; spoiwo

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 413--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Hutera B.

• DEPARTMENT OF MOULDING MATERIALS, MOULD TECHNOLOGY AND FOUNDRY OF NON-FERROUS METALS, FACULTY OF FOUNDRY ENGINEERING, AGH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, 30-059 KRAKÓW, 23 REYMONTA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] B. Hutera, Analiza wpływu wybranych parametrów klasycznych mas formierskich na ich właściwość w stanie wysuszonym. Rozprawa doktorska, Kraków (1992).
• [2] B. Hutera, Znaczenie rozcienczalnika w spoiwie dla przebiegu zjawisk powierzchniowych w układzie: osnowa piaskowa - materiał wiażący. WN „Akapit”, Kraków 2008, ISBN 978-83-60958-13-1.
• [3] B. Hutera, J. L. Lewandowski, D. Drożyński, Badania zjawisk zachodzących podwyższonych podwyższonych temperaturach w masach wiązanych reprezentatywnymi materiałami organicznymi i nieorganicznymi. Projekt badawczy KBN nr 7T08A 024 21, Kraków (2001).
• [4] B. Hutera, J. L. Lewandowski, B. Stypuła, K. Smyksy, D. Drożyński, Modyfikacja fizykochemiczna spoiw i osnowy stosowanych w masach formierskich. Projekt badawczy KBN nr 3 T08A 022 26.
• [5] B. Hutera, The Boundary Cases of Bonds Formation andModes of their Destruction. Zeszyty Naukowe AGH; ser. Metallurgy and Foundry Engineering 21. 3, 225-232 (1995).
• [6] T. P. Blake, Y. P. Shikhmurzaev, Dynamic Wetting by Liquids of Different Viscosity. Journal of Colloid and Interface Science 253, 196-202 (2002).
• [7] T. P. Blake, J. De Coninck, The influence of solid - liquid interactions on dynamic wetting. Advances in Colloid and Interface Science 96, 21-36 (2002).
• [8] B. Hutera, K. Smyksy, J. L. Lewandowski, D. Drożyński, Wybrane aspekty oznaczania zwilżalności osnowy przez materiały wiążące stosowane w masach formierskich. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, (2003) 23, 1, 63-70.
• [9] K. Smyksy, B. Hutera, Wybrane aspekty opisu czasowych zmian kata zwilżania osnowy przez materiały wiążące. Materiały XXX Konferencji Naukowej z okazji Dnia Odlewnika, Kraków listopad 2006.
• [10] B. Hutera, Wpływ dodatku niepolarnego rozcieńczalnika na wybrane właściwości spoiwa epoksydowego. Materiały XXX Konferencji Naukowej z okazji Dnia Odlewnika, Kraków listopad 2006.
• [11] B. Hutera, K. Smyksy, D. Drożyński, Wpływ obniżonej temperatury na zwilżalność osnowy przez spoiwa mas formierskich. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 27, 1, 47-55.
• [12] L. F. Fieser, J. M. Fieser, Chemia organiczna. PWN Warszawa 1958.
• [13] M. Zenkiewicz, Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych. WNT Warszawa 2000.