Water glass modification and its impact on the mechanical properties of moulding sands

• Autorzy: Kmita A. , Hutera B.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the presented experiment was to develop an effective water glass modifier. In the conducted research, an attempt was made to determine the effect of modifier addition on the wettability of quartz grains, viscosity and cohesion of binder and strength R_m^u of the sand mixture. Water glass modification was carried out with, obtained in electrochemical process [1], colloidal suspension of ZnO nanoparticles in methanol (modifier I) or propanol (modifier II), characterised by a constant molar concentration of c = 0.3 M. It was demonstrated that the addition of a colloidal suspension of ZnO nanoparticles in propanol (modifier II) had a significant effect on wettability of quartz grains improvement without the accompanying increase in binder viscosity. Testing the mechanical properties R_m^u of sand mixtures containing modified binder (modifier II) hardened at ambient conditions showed an approximately 28% increase in strength compared with the R_m^u of the sand bonded with an unmodified binder.

PL

Celem badań zaprezentowanego eksperymentu było opracowanie skutecznego modyfikatora szkła wodnego. Przeprowadzone badania miały na celu określenie wpływu dodatku modyfikatora na: zwilżalność kwarcu przez szkło wodne, lepkość i kohezję spoiwa oraz wytrzymałość R_m^u masy. Do modyfikacji szkła wodnego zastosowano koloidalne zawiesiny nanocząstek ZnO otrzymanych w procesie elektrochemicznym [1] w metanolu (modyfikator I) lub w propanolu (modyfikator II) o stałym stężeniu molowym c = 0,3 M. Wykazano, że dodatek w postaci koloidalnej zawiesiny nanocząstek ZnO w propanolu (modyfikator II) wpływał znacząco na poprawę zwilżalności ziaren kwarcu nie zwiększając równocześnie lepkości spoiwa. Weryfikacja właściwości wytrzymałościowych R_m^u mas z dodatkiem spoiwa modyfikowanego (modyfikator II) utwardzanych w warunkach otoczenia wykazała ok. 28% wzrost wytrzymałości w porównaniu z R_u^u masy ze spoiwem niemodyfikowanym.

Słowa kluczowe

EN

innovative materials; innovative foundry technology; ZnO nanoparticle; viscosity; wettability; cohesion; sand strength Rmu

PL

innowacyjne materiały odlewnicze; innowacyjne technologie odlewnicze; nanocząstka ZnO; lepkość; zwilżalność; kohezja; wytrzymałość Rmu masy

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, iss. 2
• Strony: 81--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kmita A.

• AGH University of Science and Technology in Cracow, Faculty of Foundry Engineering, Cracow, Poland

autor

Hutera B.

• AGH University of Science and Technology in Cracow, Faculty of Foundry Engineering, Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Stypuła, B., Banaś, J. Habdank-Wojewódzki, T. Krawiec, H. Starowicz. M. (2004). Polish Patent No. P-369 320, Kraków.
• [2] Kuckui, D. (1990). Nowe kierunki rozwoju mas ze szkłem wodnym oraz elektrolitycznych metod mokrej regeneracji. Przegląd Odlewnictwa. 6(90), 195-200.
• [3] Major-Gabryś, K., Dobosz, S. M. (2007). High-temperature expansion and knock-out properties of moulding sands with water glass. Archives of Foundry Engineering. 7(1), 127-130.
• [4] Stachowicz, M., Granat, K. & Nowak, D. (2011). Influence of water-glass grade and quantity on residual strength of microwave-hardened moulding sands. Part 1. Archives of Foundry Engineering. 11(1), 93-98.
• [5] Hutera, B. (2008). Znaczenie rocieńczalnika w spoiwie dla przebiegu zjawisk powierzchniowych w układzie osnowa piaskowa materiał wiążący. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.
• [6] Kmita, A., Hutera, B. & Drożyński. D. (2010). Effect of sodium silicate modification on selected properties of loose self-setting sands. Archives of Foundry Engineering. 10(4), 93-96.
• [7] Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A. & Nowicki, P. (2011). Modification of water glass with colloidal slurries of metal oxides. Archives of Foundry Engineering. 11(4), 51-54.
• [8] Kmita, A. & Hutera, B. (2012). Influence of modification of water glass on its viscosity and wettability of the sand matrix. Archives of Foundry Engineering. 12(spec. 1), 103-106.
• [9] Bobrowski, A., Kmita, A., Starowicz, M., Stypuła, B. & Hutera, B. (2012). Effect of magnesium oxide nanoparticles on water glass structure. Archives of Foundry Engineering. 12(3), 9-12.
• [10] Bobrowski, A., Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A., Drożyński, D. & Starowicz, M. (2012). FTIR spectroscopy of water glass - the binder moulding modified by Zno nanoparticles. Metalurgija. 51(4), 477-480.
• [11] Hutera, B., Stypuła, B., Kmita, A., Bobrowski, A., Drożyński, D. & Hajos, M. (2012). Effect of metal oxides nanoparticles on the tensile strength properties of foundry moulding sands with water glass. Giessereiforschung; International Foundry Research. 64(3), 14-18.