JÁ D ROV É A F O R M OVACÍ S M Ě S I
M . V y ko u k a l – A . B u r i a n – M . P ř e r o v s k á
A n o r g a n i c ké p o j i v o v é s y s t é m y v h i s to r i i, v s o u č a s n o s t i a b u d o u c n o s t i
Obr. 1. Skupiny anorganických pojiv Fig. 1. Groups of inorganic binders
silikát (C3S), cementy). Začátkem 2. tisíciletí byla prášková tvrdidla ze sléváren zcela vytlačena. V 70. letech se do sléváren rozšiřovala technologie samotvrdnoucích směsí s kapalnými tvrdidly (organické estery). Technologie, vlivem organického tvrdidla, tak již není zcela anorganická, nicméně dávkování tvrdidel je nízké, 12 % na množství pojiva. Tvrdidla esterového typu jsou bez zápachu, netoxická, nehořlavá a nemají agresivní účinky. Při odlévání nedochází k vývoji obtěžujících výparů a zápachu. Základními parametry vodního skla charakterizujícími jeho vlastnosti jsou mo-
Keramické formovací hmoty Keramika – keramická hmota – je anorganický nekovový materiál s heterogenní strukturou, tvořenou krystalickými látkami o různém složení a uspořádání, . které mohou být prostoupeny skelnou fází. Výroba keramiky je založena na vytvarování a tepelném zpracování směsi práškovitých a pojivových systémů, Obr. 2. Forma a odlitek lodního šroubu, celková hmotnost až 160 t a průměr až 11,6 m které se žárem zpevní a zhutní. Použí[2], [4] . . Fig. 2. A mould and a casting of a propeller, total weight up to 160 t and diameter up to 11.6 m vají se následující technologie formová[2], [4] ní: lisování při použití trvalého modelu, oblévání trvalého modelu a technologie vytavitelného nebo spalitelného modelu [3]. K nejrozšířenějším pojivům patří alkosoli SiO2 (koloidní dul, hustota a koagulační práh. Ve slévárenství se téměř výroztoky SiO2 v alkoholech) a hydrosoli SiO2 (koloidní roztoky hradně používají sodná vodní skla. SiO2 ve vodě) [1]. Současným trendem jsou modifikovaná vodní skla, která naJílové, sádrové, cementové směsi a keramické hmoty v tomto bízejí vyšší užitné hodnoty, především rozpadavost směsi po článku dále rozvíjeny nebudou. Pozornost bude zaměřena odlití a zlepšenou regenerovatelnost. pouze na skupinu pojiv alkalických silikátů, geopolymerů a na Používané technologie s vodním sklem jsou: samotvrdnoucí skupinu anorganických solí vytvrzovaných teplem. směsi s kapalnými (v minulosti i práškovými) tvrdidly, CO2 proces, vazné směsi s bentonitem a směsi vytvrzované teplem. Přehled způsobů vytvrzování je znázorněn na obr. 3, vliv Alkalické silikáty způsobu vytvrzování na konečné pevnosti pak dokumentuje Pojivová „adhezivní“ vlastnost těchto systémů byla v Anglii obr. 4. Jednoznačně nejvyšších pevností se dosahuje fyzikálznámá na konci 19. století a byla také popsána příslušným ním mikrovlnným vytvrzováním. Nejběžněji používané ST patentem, ale bez praktického použití. Společný název „vodsměsi a CO2 proces dosahují přibližně čtvrtinových pevností. ní skla“ zavedl chemik Johann Nepomuk von Fuchs začátkem 19. století [1], [2]. Geopolymery Vodní sklo – roztoky alkalických křemičitanů – se řadí mezi V 70. letech byly objeveny geopolymery – materiály, které koloidní systémy, kde částice jsou menší než průměrná vlnová patří mezi alkalické alumosilikáty; jsou to čistě anorganické délka světla. Rozměr částic se pohybuje mezi 1 až 500 nm. Při materiály. Geopolymery obsahují křemík, hliník a alkalický hodnocení koloidních vlastností vodního skla je nutno sledovat prvek jako sodík nebo draslík. V přírodě se takové materiály dva stavy: vodní sklo jako disperzní soustavu (sol) a vodní sklo . jako přechodovou soustavu (gel) [5]. Použití anorganického pojiva pro slévárenské potřeby je známo od 50. let 20. století. V roce 1947 patentoval Lev Petržela formovací směs s vodním sklem (CT směsi, CO2 proces). Tento objev byl pro slévárenství převratný, umožnil výrobu forem a jader bez sušení a odstartoval další vývoj anorganických a následně i organických pojivových systémů druhé generace. Vodní sklo lze vytvrzovat i práškovými nebo kapalnými tvrdidly. V minulosti Obr. 3. Způsoby vytvrzování vodních skel podle Polzina [2] převládala prášková tvrdidla (ferosiliFig. 3. Means of soluble glass hardening according to Polzin [2] cuim, dikalciumsilikát (C2S), trikalcium-
362
S l é vá re ns t v í . L X V . li s to p a d – p ro s in e c 2017 . 11–12