Ulepszony - poliuretanowy proces cold-box - korzystny pod względem ekologicznymImproved, ecological polyurethane cold-box process

W artykule przedstawiono działania i wyniki badań laboratoryjnych i przemysłowych, mających na celu ulepszenie poliuretanowego procesu cold-box. Proces poliuretanowy, umożliwiający szybkie uzyskiwanie rdzeni o dużej wytrzymałości, ma również mankamenty, które wymagały usunięcia lub, co najmniej, ograniczenia. Do mankamentów tych można zaliczyć, oprócz emisji substancji toksycznych, zapachu (odoru) i dymu, zbyt dużą wartość indeksu fenolowego oraz kondensację produktów pirolizy. Wprowadzane ulepszenia powodowały stopniową eliminację lub ograniczanie tych mankamentów i powstawanie kolejnych odmian poliuretanowego procesu cold-box, nazwanych w artykule generacjami. W 1. generacji zastąpiono rozpuszczalniki aromatyczne, dodawane do żywicy i poliizocyjanianu, olejemrzepakowym, co spowodowało zmniejszenie emisji substancj i toksycznych. Modyfikacjątej generacji było zastosowanie, jako rozpuszczalnika, estru metylowego kwasu tłuszczowego (2. generacja). W 3. generacji zredukowano zawartość wolnego fenolu w żywicy, co spowodowało znaczne zmniejszenie wartości indeksu fenolowego, ważnego wskaźnika przy ocenie możliwości wykorzystania masy zużytej. Ostatnim osiągnięciem było zastosowanie krzemianu etylujako rozpuszczalnika składników spoiwa (4. generacja). Jakość, toksyczność, wydzielanie zapachu oraz indeks fenolowy mas, uzyskiwanych przy stosowaniu poszczególnych odmian poliuretanowego procesu cold-box, zostały potwierdzone wynikami badań laboratoryjnych i/lub przemysłowych, które wykazały wyraźne stopniowe polepszanie procesu w stosunku do metody wyjściowej. Stwierdzono bowiem wyraźne zmniejszenie (o ok. 65-75%) stężenia wydzielanych substancji toksycznych, takich jak: benzen, toluen i ksylen. Wyraźnie została zmniejszona emisja zapa-chu oraz dymu, szczególnie po zastosowaniu krzemianu etylu jako rozpuszczalnika składników spoiwa. Ten nowy rozpuszczalnik spowodował także ograniczenie skłonności do kondensacji produktów pirolizy spoiwa. Zmniejszenie indeksu fenolowego (wg niemieckich przepisów LAGA) ułatwia gospodarkę materiałami formierskimi w odlewni, w zakresie możliwości wykorzystywania masy zużytej. Te korzystne zmiany mają istotne znaczenie praktyczne, gdyż obecnie ok. 50 % rdzeni wykonuje się metodą cold-box i stosowanie zmodyfikowanych odmian poliuretanowego procesu cold-box polepsza wyraźnie warunki pracy pod względem ochrony środowiska, higieny pracy i gospodarki materiałami formierskimi w odlewni.

In the article the activities and results of laboratory and industrial tests, aiming at the improvement of the polyurethane cold-box process have been described. The polyurethane process, which enables quick fabrication of high-strength cores, has also some disadvantages which should be removed or at least limited. To these disadvantages can be included, besides the emission of toxic substances, also their odour and fumes, too high value of phenol index and condensation of the pyrolysis products. The improvements, which were being introduced, caused gradual elimination or reduction of these disadvantages and the development of new variants of polyurethane cold-box process, called in the article "generations", was continued. In the first generation the aromatic solutions added to the resin and polyisocyanate were substituted by rape oil, what caused a reduction of the emission of toxic substances. A modification in this generation was using, as solution, methyl ester of the fatty acid (the second generation). In the third generation the content of free phenol was reduced in the resin, which resulted in the reduction of the value of phenol index, an important index when evaluating the possibility of utilisation of the used moulding sand. The last achievement was the application of the ethyl silicate as a solution of the binder components (the fourth generation). The quality, toxicity, and the emission of odour, produced when using the particular generations of polyurethane cold-box process, were confirmed by the laboratory and/or industrial tests. These tests indicated a distinct gradual improvement of the process in relation to the initial method. A considerable reduction (by about 65-75%) of the condensation of the emitted toxic substances such as: benzene, toluene and xylene was stated. The emission of the odour and fumes was also considerably reduced, especially after the application of ethyl silicate as a solvent of the binder components. This new solvent also reduced the tendency to condensation in the products of the binder pyrolysis. The reduction of the emission factor (according to the German LAGA regulations) makes easier the management of moulding matenals in a foundry shop as regards the possibility to reuse the waste sand. These advantageous changes are of an essential practical importance because now about 50% of cores are made by the cold-box method and the application of the modified variants of the polyurethane cold-box process considerably improves the working conditions, the environmental protection, work safety and economy of foundry materials in foundries.