для литейного производства
Неорганические материалы и процессы
Самым известным из неорганических связующих является жидкое стекло. Несмотря на его существенный недостаток - высокую склонность к образованию химического и термического пригара и затрудненную выбиваемость, его достоинства переоценить невозможно. Это низкая стоимость и экологическая безопасность. Сложности, связанные с выбиваемостью решаются введением специальных добавок типа "Разупрочнитель жидкостекольных смесей".
Кроме жидкого стекла в литейном производстве ограниченное применение имеют цементы, гипсы, алюминатные спеки и т. п. Находит применение в качестве связующего полуводный гипс. Весьма эффективно сочетание цементов с лигносульфонатами. Удовлетворительную прочность при отверждении, сокращение сроков затвердевания и легкую выбиваемость обеспечивает связующая система гидралюм: синтетический продукт на основе трехкальциевого алюмината из отходов при переработке боксита + жидкие технические лигносульфонаты. Недостатком цементов является снижение их активности при длительном хранении во влажной атмосфере. Цементные связующие широко применяются за рубежом главным образом при изготовлении форм для крупных и массивных чугунных (реже стальных) отливок. В России их применение ограничено.
К началу XXI века литейным заводам Запада пришлось столкнуться с новыми требованиями к охране труда и окружающей среды. В центре внимания оказались вопросы, связанные с исключением или сокращением выбросов при формовке, охлаждении и выбивке отливок. Экологическая чистота этих процессов стала перечисляться в числе важнейших показателей их оценки наряду с гибкостью, производительностью, качеством и надежностью. Пренебрегать возникающими при освоении новых органических материалов проблемами, связанными с образованием конденсатов и запахов, а также возросшими требованиями к утилизации и захоронению отработанных смесей, стало затруднительно и очень дорого. Отмечалось, что несмотря на достигнутые к тому времени заметные успехи, в рамках органических материалов полностью проблема решена быть не может. Возник и вырос спрос на альтернативные связующие материалы. Ими могли быть только неорганические связующие.
На международной выставке и форуме технологий литья GIFA 2003 Huttenes-Albertus представил вниманию специалистов систему связующих Cordis: водорастворимый состав, содержащий модифицированные силикатные, фосфатные и боратные группы. Тогда же Laempe представила Beach-box-процесс, использующий неорганическое связующее Laempe-Kuhs на основе сульфато-фосфато-борато-гидроксило-силикатного состава. На GIFA 2007 был представлен обзор по развитию и уровню промышленного освоения неорганических связующих при изготовлении алюминиевых отливок. Производителями были предложены AWB-процесс (Minelco GmbH), группа связующих Inotec (Ashland-Sudchemie-Kernfest), Cast-Clean-процесс (Фрайбергская горная академия).
Следует отметить, что все эти смеси к холоднотвердеющим отнести нельзя. Во всех случаях они подвергаются нагреву в горячих ящиках для достижения манипуляторной прочности и продувке горячим воздухом либо обработке СВЧ-волнами для полного отверждения. Экологичность смесей за счет использования неорганики была достигнута ценой отказа от холодного твердения.
В свое время холодное твердение на основе жидкого стекла исключило затратный передел сушки ПГС с возгонами органических связующих, однако расширило передел выбивки и очистки с их вредностями в виде пыли; холодное твердение смесей на основе синтетических смол решило проблему выбивки и очистки при сохранении отказа от сушки, но добавило в литейные цеха источник большого количества очень опасных газовыделений. Возврат от органических связующих к неорганическим, продиктованный требованиями охраны труда и окружающей среды, заставил отказаться от холодного твердения.
В чистом виде холодное твердение на основе неорганических связующих, за исключением жидкого стекла, возможно только с использованием фосфатных материалов.