CZ13437U1 - Geopolymerní pojivo slévárenských formovacích směsí - Google Patents

Description

Geopolymerní pojivo slévárenských formacích směsí

Oblast techniky

Technické řešení se týká pojivá pro slévárenské formovací směsi pro výrobu forem a jader vytvrzovaných organickými estery nebo oxidem uhličitým.

Dosavadní stav techniky

Pojivá slévárenských formovacích směsí je možno rozdělit na dvě velké skupiny. První skupina pojiv je představována organickými pojivý na bázi furanových, polyurethanových, močovinoformaldehydových a epoxidových pryskyřic. Druhou skupinu tvoří anorganická pojivá, kde poměrně významnou podskupinu tvoří koloidní roztoky alkalických křemičitanů (všeobecně nazývané vodní sklo). Směsi s vodním sklem jsou vytvrzovány buď oxidem uhličitým nebo kapalnými organickými tvrdidly. V praxi se nejvíce rozšířily estery kyseliny octové a dvou až pětiělenných polyhydroxyalkoholů, zejména glycerol acetáty. Hydrolýza glycerol triacetátu vede přes diacetát, monoacetát a končí vznikem kyseliny octové a glycerinu. Postupně vznikající kyselina octová reaguje s pojivém za vzniku octanu sodného, který narušuje kompaktnost vznikajícího gelu oxidu křemičitého. Nejrychleji hydrolyzuje glycerol monoacetát, nejpomaleji glycerol triacetát. Vzájemným poměrem jednotlivých esterů se reguluje rychlost vytvrzování vodního skla (eliminace klimatických vlivů léto - zima).

Z dalších esterů je možno použít etylenglykolmonoacetát, dietylenglykoldiacetát, propylenglykoldiacetát, etylacetát a propylenkarbonát. K jejich hlavním přednostem, vedle trvalé kvality a regulovatelné reaktivnosti, hygienické nezávadnosti, možnosti použití pro vazné směsi s jíly, patří vysoký stupeň mobilizace pojivových vlastností vodního skla při dosažení vysokých pevností. Směsi obsahují 3 až 4 % hmotn. vodního skla. Problémy přináší u některých druhů tvrdidel přítomnost reakěních zplodin ve vytvrzené směsi při procesu regenerace.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je nový typ anorganického pojivá na bázi geopolymerů. Jedná se o anorganické polymery na bázi křemíku a hliníku nazývané polysialáty. Sialát je zkratka pro silicon-oxo-aluminát. Sialátové řetězce jsou složeny z tetraedrů SiO₄ a A1O₄. Negativní náboj na hliníku je vyrovnáván positivním nábojem kationtů, které mohou být obecně Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca²⁺, Ba²⁺, NH/, H3O⁺. Poměr zastoupení hliníku a křemíku se pohybuje od 1:1 až 1:35. Podle obsahu hliníku se mění vlastnosti výsledného polymeru a tudíž i jeho aplikace. Obecně je možno konstatovat, že hlavní vlastností geopolymerů, pro kterou jsou využívány, je nehořlavost, vysoká tepelná odolnost a nízká teplotní roztažnost. Geopolymery s vysokým molámím poměrem S1O2/AI2O3, někdy nazývané geopolymerní pryskyřice, jsou tekuté látky s obdobnými vlastnostmi jako koloidní roztoky alkalických křemičitanů - vodní skla. Jednou z možností využití geopolymemích pryskyřic je použití jako slévárenského pojivá. Pro vytvrzení se používá buď zvýšené teploty (např. ohřívané jademíky) nebo chemické vytvrzení pomocí esterů nebo oxidu uhličitého. Geopolymerní pojivo slévárenských formovacích směsí se vyznačuje obsahem 5 až 15 % hmotn. oxidu alkalického kovu, 20 až 40 % hmotn. SiO2,0,7 až 6 % hmotn. AI2O3, 70 až 50 % hmotn. vody a empirickým vzorcem:

M_n{-(SiO₂)_z-AlO₂}„.wH2O kde M je lithný, sodný nebo draselný kationt, n je stupeň polykondenzace, a z = 4 až 35.

Výhoda geopolymerní pryskyřice pro slévárenské formovací směsi spočívá v možnosti sníženi dávkování do směsi až na polovinu ve srovnání s běžně používanými anorganickými pojivý typu vodního skla při dosažení shodných pevností. Nižší dávkování též zaručuje lepší regenerovatelnost formovací směsi.

-1 CZ 13437 Ul

Příklad provedení

Geopolymemí pojivo slévárenských formovacích směsí o chemickém složení:

Složka	Obsah složky
oxid sodný (hmotn.%)	12,23
oxid křemičitý (hmotn. %)	26,12
oxid hlinitý (hmotn.%)	2,29
voda (hmotn. %)	59,36
poměr Si/Al	10:1
měrná hmotnost (g.cm'3)	1,465

bylo smíseno se slévárenským pískem v poměru 1,6 až 2,0 hmotnostní díly na 100 hmotnostních dílů ostřiva. Směs byla vytvrzena směsí glycerol triacetátu a glycerol diacetátu v poměru 1:1.

Dávkování tvrdidla bylo 10 % hmotn. na geopolymemí pojivo. U směsí byla měřena pevnost v ohybu v závislosti na čase. Dosažené výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Pojivo hmotn. díly	Pevnost v ohybu MPa
1 hod.	2 hod.	4 hod.	24 hod.
2,0	0,18	0,28	0,70	2,00
1,8	0,18	0,55	0,65	1,77
1,6	0,18	0,43	0,93	1,40

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Geopolymemí pojivo slévárenských formovacích směsí, vyznačující se tím, že obsahuje 5 až 15 % hmotn. oxidu alkalického kovu, 20 až 40 % hmotn. SiO₂,0,7 až 6 % hmotn.

   ío A1₂O₃, 70 až 50 % hmotn. vody a má empirický vzorec M_n{-(SiO₂)_z-AlO₂}_n.wH₂O kde M je lithný, sodný nebo draselný kationt, n je stupeň polykondenzace, a z = 4 až 35.

   15 Konec dokumentu