Neues Bindersystem

Zur Herstellung großer handgeformter Gussteile im Massebereich zwischen ca. 1 t und 280 t werden heute hauptsächlich kunstharzgebundene Formstoffsysteme verwendet, beispielsweise auf der Basis von Furan- und Phenolharzen.Diese Formstoffsysteme zeichnen sich durch sehr gute technologische Eigenschaften aus, sind aber bedenklich hinsichtlich des Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutzes und der Geruchsemissionen. Obwohl diese Bindersysteme heute in Größenordnungen zwischen 0,8 und 2 % im Formstoff eingesetzt werden, entstehen bei ihrer Verarbeitung, dem Abguss der Gussteile, sowie der Wiederaufbereitung bzw. der Deponierung der Altsande teilweise erhebliche Probleme aufgrund schädlicher Inhaltstoffe.

Begegnen kann man diesem Problem mittels Substitution der organischen Binder durch anorganische, hydraulische Binder wie etwa Zement. Vorteil dieser Bindersysteme ist vor allem die gute Umweltverträglichkeit, da zum einen beim Anmischen des Formstoffs und beim Abgießen des Gussteils keinerlei schädliche Emissionen oder Ausgasungen auftreten und zum anderen im Falle der Nicht-Wiederverwendung auch die entstehenden Altsande gefahrlos deponiert oder in anderen Bereichen (Straßenbau, Verfüllung etc.) verwertet werden können. Problematisch sind jedoch die Verarbeitungseigenschaften herkömmlicher, handelsüblicher Zemente, wie etwa zu lange Abbindezeiten oder unzureichende Verdichtbarkeit und Fließfähigkeit. Für die Nutzung in der Gießereiindustrie ist eine Anpassung der Binder an die Anforderungen des jeweiligen Gusses erforderlich.

Erklärtes Ziel dieses FuE-Projektes ist die Entwicklung eines hydraulischen Bindersystems für Gießereiformstoffe im Bereich des handgeformten Großgusses aus Gusseisen zur Substitution von gesundheits- und umweltschädlichen Kunstharzbindern. Im Gegensatz zur Verwendung im Baustoffbereich etc., wo eine ausreichend lange Verarbeitungszeit teilweise über mehrere Stunden nötig ist, sind beim Eisenguss dagegen Aushärtezeiten im Bereich von 4 bis maximal 24 Stunden wünschenswert. Dabei ist eine gesenkte Endfestigkeit nach dem Gießen („Restfestigkeit“) nicht problematisch, sondern vereinfacht die Regenerierung der alten Sandformen. Ein Zement ohne jegliche Erstarrungsregler hingegen würde innerhalb von Sekunden erhärten und verklumpen. Die genaue Einstellung des Erstarrungsverhaltens zum Erreichen der gewünschten, idealen Verarbeitungs- und Endeigenschaften stellt hierbei die hauptsächliche Herausforderung des Projekts dar. Besonders hinsichtlich variierender Anforderungsprofile aufgrund unterschiedlicher Gussteilgrößen und -formen muss ein System entwickelt werden, dass eine unkomplizierte, schnelle Anpassung des Formstoffs innerhalb der Gießerei ermöglicht.

Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen dazu führen, dass umweltschädliche Kunstharz-Bindersysteme in den Gießereibetrieben durch umweltfreundliche, anorganische Bindersysteme ersetzt werden können. Dazu soll, nachdem die Machbarkeit im kleinindustriellen Maßstab nachgewiesen werden konnte, in Zusammenarbeit mit Gießereien in Industrieprojekten die allgemeine Praxistauglichkeit aufgezeigt werden.

Partner in diesem anspruchsvollen Forschungsprojekt sind die TU Freiberg, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik sowie das Gießerei-Institut.