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Kooperationsprojekt der Eisengießerei Römheld & Moelle entwickelt Alternative zum Einsatz organischer Bindemittel

Weniger Energie verbrauchen und das Abfallaufkommen konsequent reduzieren: Für die Römheld & Moelle Eisengießerei GmbH in Mainz besitzen der schonende Umgang mit natürlichen Ressourcen und der Schutz der Umwelt einen hohen Stellenwert. Gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt, konnte das Unternehmen im Rahmen eines Kooperationsprojektes nun auch einen Weg aufzeigen, um die Schadstoffemissionen während der Herstellung von Gussteilen künftig mit Hilfe von Zement deutlich zu verringern.

Für die Herstellung großer Gussteile mit Gewichten bis 300 Tonnen werden typischerweise Formstoffsysteme eingesetzt, die als Bindemittel Furan- und Phenolharze enthalten. Solche Mischungen lassen sich gut verarbeiten, weisen eine hohe Festigkeit auf und können nach entsprechender Aufbereitung nahezu vollständig in der Gießereiproduktion wiederverwendet werden. Den technologischen Vorteilen der Kunstharze und ihrem vergleichsweise niedrigen Preis steht aber ein gravierender Nachteil gegenüber: Wenn die Formstoffe zubereitet werden, die heiße Metallschmelze in Kontakt mit der Sandform kommt und während das fertige Gussstück abkühlt, werden leicht flüchtige organische Substanzen freigesetzt.

Zement statt organischer Substanzen

Mit geschlossenen Systemen zum Mischen der Formstoffe oder Filter- und Absauganlagen sorgen Gießereien bereits dafür, den Ausstoß an leicht flüchtigen Substanzen aus der Verarbeitung von Kunstharz weitestgehend zu reduzieren. Römheld & Moelle ging noch einen Schritt weiter und machte sich gemeinsam mit dem Institut für Keramik, Glas und Baustofftechnik und dem Gießerei-Institut der Technischen Universität Freiberg auf die Suche nach einer möglichst schadstofffreien Alternative. Durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt finanziell gefördert, führte die Forschung nach gut drei Jahren zu einem erfolgreichen Abschluss: Zur Herstellung von Formstoffen ist Zement ebenso gut geeignet wie Kunstharz, zeichnet sich aber durch eine deutlich bessere Umweltverträglichkeit aus.

Technischer Fortschritt ermöglicht neue Rezeptur

Prinzipiell ist der Einsatz von Zement als Bindemittel für Gießereiformstoffe nichts Neues. Mit dem Aufkommen kunstharzgebundener Formstoffe wurde das Material aber zusehends verdrängt, zumal während des Abgusses entstehende Gießgase besser durch organisch basierte Bindemittel aus der Form geleitet werden konnten als durch eine Mischung aus Sand und Zement. Dank fortschrittlicher Test- und Analysemethoden konnte die Rezeptur zur Herstellung zementgebundener Formstoffe aber nun so verfeinert werden, dass die funktionalen und selbst die wirtschaftlichen Vorteile von Kunstharz in den Hintergrund treten.

Erfolgreiche Tests im industriellen Maßstab

Nachdem die Einsatzfähigkeit des alternativen Formstoffes zunächst im Labormaßstab umfassend erprobt worden war, erwies sich der neue Zementbinder auch im Industrieversuch bei Römheld & Moelle für die Verwendung in einer Vollformgießerei als geeignet. Konkret ging es dabei um Gussteile mit einem Gewicht bis zu vier Tonnen, die in einer Form aus zementgebundenem Formstoff abgegossen wurden. Was die Aushärtecharakteristik angeht, konnten die Formen bereits nach drei bis vier Stunden gewendet und nach spätestens acht Stunden abgegossen werden. Die erzielbare Oberflächengüte der fertigen Gussteile entsprach der Leistungsfähigkeit konventioneller Formstoffe, kann über die Verwendung angepasster Schichten aber noch weiter gesteigert werden.

BTEX-Emissionen deutlich reduzierbar

Die nachgewiesene Wirtschaftlichkeit alternativer Formstoffe auf Zementbasis einerseits, kann das von Römheld & Moelle initiierte Forschungsprojekt nachhaltig zur Entlastung der Umwelt beitragen. Durch den Einsatz anorganischer Bindersysteme ließen sich die jährlichen Emissionen an organischen Substanzen erheblich reduzieren. Die positiven Folgen wären durch die Verringerung von Geruchsentwicklung in Gießereien deutlich spürbar. Nach dem Abschluss des eigentlichen Forschungsprojektes widmen sich die Beteiligten nun der Umsetzung der Ergebnisse in marktfähige Produkte. Dabei gilt besonderes Augenmerk der Entwicklung geeigneter Verfahren zum Recycling zementgebundener Formstoffe, um der hohen innerbetrieblichen Recyclingquote von kunstharzgebundenen Formsanden nahe zu kommen.

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