Heft 3/4 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 60 (2013) HEFT 3/4Neue Binder-GenerationDie neue Generation an Bindemitteln enthält nun VOCfreieLösungsmittel, bei denen konstantere und veredelteChemikalien mit niedrigeren und engeren Destillationsschnittenzum Einsatz kommen. In den Rezepturen derneuesten Generation ersetzen diese Lösungsmittel die altenpflanzlichen Ester (wie beispielsweise in dem vonASK Chemicals entwickelten High-Efficiency-System)und bieten den Formulierern die einzigartige Möglichkeit,einen Teil der Emissionen zu reduzieren.Das Forschungsteam von ASK Chemicals hat zahlloseStunden mit der Grunddatenanalyse dieser Variablen verbrachtund ist zu dem Schluss gekommen, dass die einzigeMöglichkeit zur Gewährleistung einer deutlichen Verringerungder Emissionen während des PCS-Verfahrensdarin besteht, das größtmögliche Verhältnis von Sauerstoffzu organischen Materialien aufrecht zu erhalten. Inden Gieß- und Formsystemen wird der Sauerstoffgehalthauptsächlich durch die Gestaltung des Guss- und Formprozessesbestimmt. Die einzige Möglichkeit für die Entwicklervon Bindemitteln, dieses Verhältnis zu beeinflussen,besteht daher in einer Reduzierung des Anteils an organischenMaterialien.Das erste Ergebnis dieser Idee war die Ausarbeitung desHigh-Efficiency-Systems, das Gießereimitarbeitern dieMöglichkeit gibt, die für die Produktion von einwandfreienKernen und Gussteilen erforderliche Bindemittelmengezu reduzieren. Die optimierte Formulierung wurdesowohl durch die Auswahl von wichtigen Rohstoffen alsauch die Optimierung der chemischen Verarbeitung entwickelt.Diese neuen Bindemittel ermöglichen eine Reduzierungder Gesamtemissionen, ohne dabei auf diewichtigsten Merkmale für die Produktion von Gussteilenzu verzichten.Solventless TechnologieKontinuierliche, systematische Untersuchungen des Forschungsteamsvon ASK Chemicals führten zur Entstehungder SL-Systemtechnologie.Ein Standard-Cold-Box-System kann als dreiteiligesSystem beschrieben werden:• Komponente 1 besteht aus etwa 55 % Phenolharz und45 % Lösungsmitteln,• Komponente 2 besteht hauptsächlich aus Polyisocyanat-Derivatenund 15 – 30 % Lösungsmitteln.• Komponente 3 bildet der tertiäre Amin-Katalysator, derdie Reaktion in Gang setzt.Sowohl Komponente 1 als auch Komponente 2 des Bindemittelskönnen spezielle Additive enthalten, die eingesetztwerden, um spezielle Merkmale oder Gusseigenschaftenzu optimieren.Die Polyurethan-Reaktion, der der Cold-Box PU-Prozessseinen Namen verdankt, besteht aus phenolischenHydroxylgruppen in Komponente 1, die mit den NCO-(Isocyanatgruppen) in Komponente 2 reagieren. Die Lösungsmittelund Additive sind daher nicht Bestandteildes chemischen Grundgerüsts in diesem Prozess. In diesemneuen lösungsmittelarmen System (SL-System) wurdedie Komponente 2 speziell so konzipiert, dass sie diegleiche Wirksamkeit hat wie ein normales Komponente-2-System, allerdings ohne den Einsatz eines Lösungsmittels.Die patentierte lösungsmittelfreie Komponente-2-Rezeptur beinhaltet eine spezielle Polyisocyanat-Komponente,zudem wurden ausgewählte Additive entwickelt,die mit der angepassten Komponente 1 zusammenwirken.Alle vorhergehenden Versuche, die Komponente 1oder die Komponente 2 zu konzentrieren, hatten keinedeutliche Reduzierung der Gesamtmenge an eingesetztemBindemittel zur Folge, sodass dadurch keine erheblichenEmissionsminderungen erzielt werden konnten. Mit diesereinzigartigen Kombination war eine Verringerung derGesamt-Bindemittelmenge um 20 % zu verzeichnen. Diese20%ige Reduzierung entspricht dem Prozentanteil anLösungsmitteln, der normalerweise in einer Standard-Komponente 2 eingesetzt wird.Im Vergleich zu einem Standardsystem mit 100 Teilenvon Komponente 1 und 100 Teilen von Komponente 2 imSand ermöglicht das SL-System den Einsatz der gleichen100 Teile der Komponente 1, reduziert jedoch den Anteilder Komponente 2 auf nur noch 80 Teile. Somit enthältdas Bindemittel-Gemisch den gleichen Gewichtsanteil anWirkstoffen (Phenolharz und Polyisocyanat) und Additiven,bei gleichzeitiger Reduzierung des Lösungsmittelgewichtsum etwa ein Drittel (Abb. 1).Abb. 1: Gegenüberstellung einer typischen Cold-Box-Rezeptur und der neuen Solventless Cold-Box-Technologie68