Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола
Представлена новая технология по переработке отходов пенополистирола путем получения из них связующих материалов с целью приготовления формовочных и стержневых смесей для процессов литья черных и цветных сплавов. Этот метод позволяет совершенствовать и разрабатывать новые более эффективные процессы...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Процессы литья |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49824 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола / Ю.Ю. Ладарева, А.И. Рыбицкий, О.И. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859896678696353792 |
|---|---|
| author | Ладарева, Ю.Ю. Рыбицкий, А.И. Шинский, О.И. |
| author_facet | Ладарева, Ю.Ю. Рыбицкий, А.И. Шинский, О.И. |
| citation_txt | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола / Ю.Ю. Ладарева, А.И. Рыбицкий, О.И. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Процессы литья |
| description | Представлена новая технология по переработке отходов пенополистирола путем получения из них связующих материалов с целью приготовления формовочных и стержневых смесей для процессов литья черных и цветных сплавов. Этот метод позволяет совершенствовать и разрабатывать новые более эффективные процессы литья, а также приводит к уменьшению отходов пенополистирола, то есть направлен на улучшение экологических условий.
Представлена нова технологія по переробці відходів пінополістирола шляхом отримання з них зв‘язуючих матеріалів з метою приготування формувальних і стрижневих сумішей для процесів лиття чорних і кольорових сплавів. Цей метод дозволяє удосконалювати і розробляти нові ефективніші процеси лиття, а також призводить до зменшення відходів пінополістирола, тобто направлен на поліпшення екологічних умов.
The new technology of recycling of styrofoam waste is presented. It consists of obtaining the new binding agent for preparing molding and core investments for ferrous and non-ferrous foundry from such waste. This method allows perfect and develop new and more effective processes of casting, and also it brings to reducing of styrofoam waste, i.e. it leads to the improvement of environment.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:55:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
46 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 ( 82)
ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМЫ
УДК 621.742.48
Ю. Ю. Ладарева, А. И. Рыбицкий, О. И. Шинский
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
РАзРАБОТКА связУЮщЕГО МАТЕРИАЛА
ДЛя ЛИТЕйНОГО ПРОИзвОДсТвА ПУТЕМ
ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОв ПЕНОПОЛИсТИРОЛА
Представлена новая технология по переработке отходов пенополистирола путем получения
из них связующих материалов с целью приготовления формовочных и стержневых смесей
для процессов литья черных и цветных сплавов. Этот метод позволяет совершенствовать и
разрабатывать новые более эффективные процессы литья, а также приводит к уменьшению
отходов пенополистирола, то есть направлен на улучшение экологических условий.
Ключевые слова: отходы, пенополистирол, растворитель, живичный скипидар, связующие,
формовочные и стержневые cмеси.
Представлена нова технологія по переробці відходів пінополістирола шляхом отримання з
них зв‘язуючих матеріалів з метою приготування формувальних і стрижневих сумішей для
процесів лиття чорних і кольорових сплавів. Цей метод дозволяє удосконалювати і розробляти
нові ефективніші процеси лиття, а також призводить до зменшення відходів пінополістирола,
тобто направлен на поліпшення екологічних умов.
Ключові слова: відходи, пінополістирол, розчинник, живичний скипидар, зв’язуючi,
формувальні і стрижневі суміші.
The new technology of recycling of styrofoam waste is presented. It consists of obtaining the new
binding agent for preparing molding and core investments for ferrous and non-ferrous foundry
from such waste. This method allows perfect and develop new and more effective processes
of casting, and also it brings to reducing of styrofoam waste, i.e. it leads to the improvement of
environment.
Keywords: waste, styrofoam, dissolver, turpentine oil, binder agent, molding and core
investments.
В наше время особенно остро стоит вопрос об охране окружающей среды.
Огромные свалки отходов непрерывно возрастают и оказывают вредное влияние
на экологическую ситуацию. Отходы пенополистирола занимают не последнее
место по объему и вредному воздействию на окружающую среду. К примеру, лишь
в Киеве накапливается свыше 100 т отходов полистирола, что занимает площадь
объемом 8000 м2.
Полистирол получил широкое применение в мире в силу своей дешевизны, в ка-
честве материала для упаковки и сохранения пищевых продуктов, бытовой техники,
в современном строительстве в качестве теплоизоляционного слоя в системах уте-
пления домов и других строений. После разового потребления полистироловая тара
выбрасывается, не меняя при этом своих свойств. Большое количество полистирола
также применяется в промышленности, в частности, в литейном производстве при
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 47
Проблемы технологии формы
получении моделей для способа литья по газифицируемым моделям, он является
одним из самых распространенных синтетических полимеров.
Пластик вместе с пищевыми отходами при депонировании на полигонах не раз-
лагается и наносит огромный вред почве. Альтернативным способом является сжига-
ние. Однако, при сгорании многих изделий (ковров, губок, пенопластов, упаковочных
материалов и других) выделяются оксиды азота, серы, хлористый водород, при
соединении которых с атмосферной влагой возникают кислотные дожди, губительные
для зеленого мира. При сгорании образуется зола, содержащая тяжелые металлы,
которые распыляются воздухом по большой территории. Такая зола приносит большой
вред при вдыхании, приводя к легочным отравлениям и раздражениям.
Отходы полистирола после использования накапливаются в большом количестве
и не находят применения, что и создает одну из важнейших экологических проблем,
поэтому их переработка является важной народнохозяйственной задачей.
Все это послужило толчком к переработке отходов пенополистирола путем по-
лучения новых связующих широкого назначения для приготовления формовочных
и стержневых смесей, покрытий литейных форм в процессе литья черных и цветных
сплавов. Это позволяет совершенствовать и разрабатывать новые более эффектив-
ные технологии для литейного производства, а также дает возможность уменьшать
объем этих отходов, что улучшает экологическую обстановку. Поэтому решается
важная задача по переработке техногенных отходов и обеспечению высококаче-
ственным связующим литейное производство Украины.
Целью работы является разработка эффективного способа компактирования и
переработки отходов пенополистирола с последующим использованием их в каче-
стве связующего для формовочных и стержневых смесей.
Одним из видов переработки отходов пенополистирола является получение рас-
творов путем растворения полистирола в растворителе. Пенополистирол хорошо
растворяется во многих растворителях.
Приготовление растворов пенополистирола в органических растворителях
обусловлено многократным уменьшением исходного объема пенополистирола и
заметным увеличением объема раствора по сравнению с объемом растворителя.
Следовательно, приготовление растворов пенополистирола является весьма пер-
спективным средством компактирования пенополистирола, занимающем вслед-
ствие низкой плотности огромный объем в окружающей среде. Для получения
объема раствора на одну единицу необходимо растворить многие десятки единиц
объемов пенополистирола (рис. 1).
Предложена дискретная схема
компактирования пенополистирола,
которая позволяет уменьшить объем
занимаемой им площади в 40 раз
(200 м3). А в случае использования
этого раствора в литейном произ-
водстве обеспечит приготовление
более 6000 т годного литья в год,
причем ожидаемый для производства
экономический эффект применения
нового вида связующего в литейном
производстве превысит 100 грн на 1 т
литья из железоуглеродных сплавов.
На рис. 2 представлены традици-
онная, отечественная и дискретная
схемы утилизации и использования
отходов полистирола.
Одним из растворителей, который
Рис. 1. Необходимый объем отходов пенополис-
тирола для получения раствора пенополистирола
в растворителе
280 см3
6300см3
48 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Проблемы технологии формы
применяли для растворения отходов пенополистирола, является растворитель
растительного происхождения – живичный скипидар (ГОСТ 1571-82) [1], он имеет
ПДК = 300 мг/м3, низкую летучесть, хорошо растворяет отходы пенополистирола.
На основании растворимости пенополистирола в растворителе разработаны
эскизный проект технологической схемы растворения и компактирование отходов
пенополистирола в живичном скипидаре (рис. 3). Реактор герметичен и снабжен
мешалкой для ускоренного растворения пенополистирола и получения однородного
по концентрации раствора.
исследования по получению нового связующего на основе отходов пенополи-
стирола проводились путем приготовления растворов пенополистирола в живич-
ном скипидаре различных концентраций [2] вплоть до 50 %. Вязкость этих растворов
100 т полистирола
занимают объем 8000 м3
100 т полистирола зани-
мают объем 8000 м3
n
-
о
б
ъ
е
кт
о
в
n
-
о
б
ъ
е
кт
о
в
n
-
о
б
ъ
е
кт
о
в
250 т
связующего
100 т
компактированного
полистирола
составляет 200 м3
Приготоволение формовоч-
ной и стержневой смеси >
6250 т
> 6000 т годного литья
Дискретная схема утилизации и использования отходов полистирола
в литейном производстве
Отечественная схема «утилизации» отходов полистирола
Традиционная схема «утилизации» отходов полистирола
Рис. 2. Схемы утилизации отходов пеннополистирола
>
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 49
Проблемы технологии формы
определяется концентрацией,
оптимальным является раствор с
вязкостью 28-32 %. Применение
растворов более низкой концен-
трации (18-25 %) увеличивает
длительность процесса тепловой
обработки, а растворы с концен-
трацией более 40-42 % имеют по-
вышенную вязкость, что затрудняет
качественное приготовление смеси.
Также были приготовлены и изучены
свойства образцов из формовочных
смесей на основе полистирольного
связующего [3]. Прочность на раз-
рыв такой смеси после сушки при
температуре не более 180-200 °С и
продолжительности сушки в тече-
ние 60 мин достигает 1,8-1,9 МПа.
На рис. 4 представлена техно-
логическая схема получения форм
и стержней из смесей на основе
полистирольного связующего, по-
лученного растворением отходов
пенополистирола в растворителе.
В процессе исследований был об-
наружен существенный недостаток
применения живичного скипидара
как растворителя отходов пенопо-
Рис. 3. Эскизный проект технологической схемы
получения растворов из отходов пенополистирола
в растворителе
Рис. 4. Технологическая схема получения форм и стержней из смесей
на основе полистирольного связующего
Полистирольное связующее каолиновая или бентонитовая глина
Температурная оброботка стержня
при температуре 180-200 0С
в течение 60 мин
50 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82)
Проблемы технологии формы
листирола, которым является его медленное растворение. Поэтому в процессе
работы были опробованы смесевые растворители нашей промышленности [4]. В
результате выбор остановился на растворителе, представляющем собой смесь
летучих органических жидкостей, который был добавлен к живичному скипидару в
процессе эксперимента. За счет смешивания растворителей увеличиваются ско-
рость растворения пенополистирола и прочность формовочной смеси при нагреве
до температуры 200 °С без деформации.
В ходе исследований определяли прочность формовочных образцов на сжа-
тие, растяжение (разрыв), газопроницаемость. Средние физико-механические
характеристики образцов формовочной смеси на основе составного пенополи-
стирольного связующего следующие: газопроницаемость – 120 ед, прочность на
сжатие – 0,012 МПа, прочность на разрыв – 0,17 МПа.
В процессе работы экспериментально было установлено, что наиболее опти-
мальную сырую прочность образцов из пенополистироловой смеси показали об-
разцы с концентрацией в них полистирольного связующего 40 %. При увеличении
концентрации опытных образцов прочность их увеличивалась.
Физико-механические свойства формовочных стержневых смесей на основе
полистирольных связующих превосходят или равны аналогичным характеристикам
холоднотвердеющих смесей на основе жидкого стекла, феноло-формальдегидных,
карбо-фурановых смол. Это обстоятельство позволяет предполагать, что полисти-
рольные связующие, полученные из растворов отходов пенополистирола, в рас-
творителе могут служить заменой вышеупомянутых связующих и, в особенности,
дорогостоящих смол в процессе литья при производстве литых заготовок из черных
и цветных сплавов (рис. 5).
Применение полистирольных связующих направлено на уменьшение отходов
пенополистирола, что приведет к улучшению экологической обстановки в стране,
а также позволит совершенствовать качество литья и уменьшить себестоимость
литья за счет использования нового более дешевого связующего.
Рис. 5. Сравнительная характеристика прочности на разрыв формовочных
смесей с различными составами: 1 – смесь с массовой долей АХФС (50 %) и
содержанием воды (2,5 %) (Т
суш
= 150 0С); 2 – ХТС на карбидо-фуриновых смо-
лах (время выдержки 24 ч); 3 – ХТС с кислотно-отверждаемой смолой ФФ-65С
(время выдержки 24 ч); 4 – смесь с массовыми долями жидкого стекла (5-6 %)
и водного раствора едкого натра (0,5-1,5 %) (Т
суш
= 210 0С); 5 – смесь с массовой
долей АХФС (2,0-2,3 %) (Т
суш
= 150 0С); 6 – ХТС с кислотно-отверждаемой смо-
лой – ФФ-65 (время выдержки 24 ч); 7 – смесь с массовыми долями АХФС (2,2-3 %)
с добавлением массовой доли формовочной глины (1 %) и полиглицеринов (0,5-1,3 %)
(Т
суш
= 150 0С); 8 – смесь с массовыми долями АХФС (3,0-3,5 %) с добавлением
массовых долей полиглицерина (0,3-0,7 %) и полиэтиленполиамиака (0,05-0,15 %)
(Т
суш
= 200 0С); 9 – смесь с добавлением 3 % пенополистирола (8 массовых долей
40 %-ного раствора пенополистирола в живичном скипидаре)
Составы смесей
П
р
о
чн
о
ст
ь
н
а
р
аз
р
ы
в,
М
А
п
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2010. № 4 (82) 51
Проблемы технологии формы
1. Пат. 9003 V Україна, МПК С 08 j3/02, C 08 F 12/00, B 22 C1/16. Застосування живичного
скипидару як розчинника для відходів пінополістиролу / О. Й. Шинський, Є. В. Терліковський,
А. О. Стрюченко та ін. – Опуб. 15.09.2005, Бюл. № 9.
2. Пат. 77338 С2 Україна, МПК B 22 C9/10, C 08 L 25/00, C 08 F 12/00, C 09 F 3/00. Полісти-
тирольне зв'язуюче для виготовлення ливарних форм та стержнів / О. Й. Шинський,
В. Л. Найдек, А. О. Стрюченко та ін. – Опубл. 15.11.2006, Бюл. № 11.
3. Пат. 77105 С2 Україна, МПК В 22 С 9/10. Суміш для ливарних форм та стержнів
/ О. Й. Шинський, В. Л. Найдек, А. А. Стрюченко та ін. – Опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10.
4. Aпатова Л. Д., Ладарева Ю. Ю., Рыбицкий А. И. Технология получения и применения
связующего материала и формовочной смеси на основе отходов пенополистирола
// Процессы литья. − 2008. – № 4. − С. 73-76.
Поступила 17.03.2010
УДК 621.744.362
П. В. Русаков
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДУАЛЬНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВИБРОФОРМОВКИ.
Сообщение 2
Раскрыты особенности дуального частотно-силового управления процессом вибрационного
уплотнения литейных форм. Установлены общие принципы электромеханической адаптации
силового поля путем создания условий пространственного перемещения вектора поляри-
зованной вибрационной силы. Предложена методология синтеза самонастраивающихся
вибрационных систем с дуальным управлением.
Ключевые слова: литейная форма, формовочная смесь, вибрационная формовка, дуальное
управление, вибрационная машина.
Розкрито особливості дуального частотно-силового управління процесом вібраційного
ущільнення ливарних форм. Встановлено загальні принципи електромеханічної адаптації
силового поля шляхом створення умов просторового переміщення вектора поляризованої
вібраційної сили. Запропонована методологія синтезу самоналагоджувальних вібраційних
систем з дуальним управлінням.
Ключові слова: ливарна форма, формувальна суміш, вібраційне формування, дуальне
управління, вібраційна машина.
The features of adaptive control the process of vibration compression of castings forms are exposed
in work. General principles the adaptation of the vibration force are set. Methodology of synthesis
of the self-adjusting systems is offered.
Keywords: casting form, sand blend, vibration flask molding, dual-mode control, casting
technological system vibration stand.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49824 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-5884 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:55:25Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ладарева, Ю.Ю. Рыбицкий, А.И. Шинский, О.И. 2013-09-28T14:36:37Z 2013-09-28T14:36:37Z 2010 Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола / Ю.Ю. Ладарева, А.И. Рыбицкий, О.И. Шинский // Процессы литья. — 2010. — № 4. — С. 46-51. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49824 621.742.48 Представлена новая технология по переработке отходов пенополистирола путем получения из них связующих материалов с целью приготовления формовочных и стержневых смесей для процессов литья черных и цветных сплавов. Этот метод позволяет совершенствовать и разрабатывать новые более эффективные процессы литья, а также приводит к уменьшению отходов пенополистирола, то есть направлен на улучшение экологических условий. Представлена нова технологія по переробці відходів пінополістирола шляхом отримання з них зв‘язуючих матеріалів з метою приготування формувальних і стрижневих сумішей для процесів лиття чорних і кольорових сплавів. Цей метод дозволяє удосконалювати і розробляти нові ефективніші процеси лиття, а також призводить до зменшення відходів пінополістирола, тобто направлен на поліпшення екологічних умов. The new technology of recycling of styrofoam waste is presented. It consists of obtaining the new binding agent for preparing molding and core investments for ferrous and non-ferrous foundry from such waste. This method allows perfect and develop new and more effective processes of casting, and also it brings to reducing of styrofoam waste, i.e. it leads to the improvement of environment. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Проблемы технологии формы Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола Article published earlier |
| spellingShingle | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола Ладарева, Ю.Ю. Рыбицкий, А.И. Шинский, О.И. Проблемы технологии формы |
| title | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| title_full | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| title_fullStr | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| title_full_unstemmed | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| title_short | Разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| title_sort | разработка связующего материала для литейного производства путем переработки отходов пенополистирола |
| topic | Проблемы технологии формы |
| topic_facet | Проблемы технологии формы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49824 |
| work_keys_str_mv | AT ladarevaûû razrabotkasvâzuûŝegomaterialadlâliteinogoproizvodstvaputempererabotkiothodovpenopolistirola AT rybickiiai razrabotkasvâzuûŝegomaterialadlâliteinogoproizvodstvaputempererabotkiothodovpenopolistirola AT šinskiioi razrabotkasvâzuûŝegomaterialadlâliteinogoproizvodstvaputempererabotkiothodovpenopolistirola |