Экологические проблемы литейного производства [статья]

Способ вторичного использования отходов пенопласта.
Песчаные смеси на основе пенопостирола для литейных форм и стержней. В.С. Дорошенко, А.А. Стрюченко, ФТИМС НАНУ.

Формовочные смеси для изготовления литейных песчаных форм и стержней должны иметь минимально необходимую прочность на сжатие в сыром состоянии – на уровне 0,015- 0,03 МПа, чтобы обеспечить выполнение необходимых операций, особенно при разъеме оснастки и извлечении из нее изделий, а также при транспортировке. Если прочность таких смесей в сыром состоянии очень низкая – менее 0,01 МПа, то это требует применение специальной дополнительной оснастки - драйеров, необходимых для перемещения изготовленного изделия на драйер, последующей транспортировки и термическлой обработки с целью получения необходимой технологической прочности, что удорожает производство и увеличивает технологический цикл изготовления отливок.
Во ФТИМС НАНУ разработаны связующие на основе отходов пенополистирола, позволяющие повторно задействовать эти отходы в производстве /1, 2/, однако формовочные и стержневые смеси со связующим - 40%ным раствором отходов пенополистирола в живичном скипидаре характеризуется низкой сырой прочностью – 0,01 МПа и ниже. Эта прочность зависит от содержания в смеси живичного скипидара: при содержании в смеси 1% связующего полистирола одновременно вводится 1,47% живичного скипидара, при 2% - 2,91%, при 3% - 4,31% , при 4% - 5,66%. Установлено, что оптимальным является содержание полистирола в смеси в количестве 2 - 3%.
В связи с изложенным, был проведен ряд экспериментов по повышению сырой прочности смеси с 40%-м полистирольным связующим по таким основным направлением: уменьшение в смеси жидкой композиции (живичного скипидара) в процессе ее приготовления или применения, поглощение излишней жидкой композици высокодисперсными добавками в процессе приготовления смеси, использование малых добавок жидкого стекла с последующей продувкой смеси СО2 до освобождения изделия из оснастки и др.
Наиболее приемлемым оказался способ, который состоит в том, чтобы в процессе приготовления смеси вводить в нее добавку жидкого стекла в количестве 1,0-1,5%. Прочность такой смеси в сыром состоянии до продувки СО2 равнялась 0,013 МПа. Прочность смеси с 1% жидкого стекла после продувки СО2 в течении 1 мин. увеличилась до 0,04 МПа, а смеси с 1,5% жидкого стекла до 0,065 МПа. Отметим, что с точки зрения увеличения прочности ввод жидкого стекла в процессе замешивания после ввода 40%-го раствора полистирола является более предпочтительным.
В качестве примера служит изготовление стержня длиной 200 мм и диаметром 20 мм в разъемном стержневом ящике. После его набивки смесью без добавки жидкого стекла и открытия по разъему оснастки полученный стержень ввиду очень низкой сырой прочности не может быть извлечен из стержневого ящика без применения драйера. Однако, когда в эту же смесь ввели 1,5% жидкого стекла, а затем до раскрывания оснастки продули в течении 1 мин. СО2, то стержень свободно вручную извлекали из оснастки и направляли на подсушивание для получения стержня в значительной мере более высоких прочностных свойств, свойственных традиционным смоляным песчаным смесям.
Предлагаемые смеси со связующим из отходов пенополистирола значительно дешевле смоляных смесей, по прочностным характеристикам им не уступают, имеют высокую выбиваемость, а указанная незначительная добавка жидкого стекла создает повышенную сырую прочность, облегчая изготовление и стабилизируя качество изделий. Такое техническое решение в литейном производстве расширяет возможности вторичного использования отходов пенопластов, накопление которых создает значительные экологические проблемы. Технология является одним из примеров полезной утилизации отходов, еще нераскрыты промышленные возможности использования разработанных растворов отходов пенопластов в качестве клеев, герметиков, гидроизоляторов полов, материала для формования конструкционных пластмассовых изделий широкого назначения.
Контакт для вопросов и предложений по адресу: doroshinbox.ru , Дорошенко В.
1. Шинський О.Й., Терліковський Е.В., Стрюченко А.О. та ін. Застосування живичного скипидару як розчинника для відходів пінополістиролу. Декл. патент 9003 на корисну модель. 2005. Бюл. №9.
2. Шинський О.Й., Найдек В.Л., Стрюченко А.О. та ін. Полістерольне зв’язуюче для виготовлення ливарних форм та стержнів. Пат. України 77338.- Опубл. 2006, Бюл. №11.