196920. lajstromszámú szabadalom • Magas hőmérsékletű folyadékok, előnyösen olvadt fémek, szűrésére alkalmas műanyag formatestek és eljárás ezek előállítására
1 196 920 2 A találmány tárgya olyan speciális kialakítású műanyag formatest, szűrő, amely igen magas hőmérsékletű folyadékok, különösen olvadt fémek szűrésére alkalmas. A találmány tárgya továbbá eljárás az ilyen formatest előállítására furfuril-alkohol-formaldehid gyanta alapú kompozíciókból. A folyékony öntöttvasat az öntőformába történő beöntés előtt szűrni szükséges. A szűrés céljára eddig kizárólag kerámia szűrőket alkalmaztak. Ezek vastagsága 8—15 mm, lyuk átmérőjük pedig 3—8 mm. A kerámia szűrők azonban nem mindenben felelnek meg a követelményeknek. Sok esetben a hirtelen fellépő hő és mechanikai igénybevétel hatására eltörnek, továbbá kis lyuk átmérővel rendelkező kerámia szűrőt igen nehéz előállítani; a nagyobb lyukkal rendelkező szűrővel pedig nem lehet elérni a kívánt hatást. A folyékony öntöttvas ezenkívül a legtöbb kerámia szűrővel reakcióba lép és azt tönkre teszi. Végeztek kísérleteket hőálló vékony, hajlékony szálakból szőtt szitaszerű szövetekkel öntöttvas szűrésére. Ilyen hőálló szál pl. grafitszál vagy a tiszta szilfcium-oxid, azaz kvarcszál. Az utóbbi olvadáspontja 1300—15000 ■ körül van. Ezek a szövetanyagok azonban nagyon drágák, valamint nem elég merevek. Az utóbbi tulajdonságuk miatt az öntésigyakorlatban csak úgy felelnek meg, ha a kívánt méretre kivágott szűrőszövet széleit az öntőforma beöntő rendszerében rögzítik. Ez körülményes és bizonytalan megoldás, továbbá az áramló öntöttvas dinamikai nyomása a szűrőszövetet kitépheti. Az öntöttvas szűrése az alábbi okok miatt szükséges. Főleg az öntés kezd étékor az első sugárban durva salak- és nem fémes zárványok jutnak a formába. Ezek 90—95%-a a homok, illetve a kerámia szűrő magokon is átmegy. Ahhoz, hogy az öntöttvas örvénylését megszüntessék, szükséges, hogy a beömlő rendszer minden esetben tele legyen folyékony fémmel. A beömléskor biztosítani kell a fémsugárnak számos elemi sugárra történő bontását, hogy a fémáramlás sebességének hirtelen növekedésekor (Re: 2500—100 000) ne jöjjön létre örvénylés. Ennek biztosítása csak különleges kialakítású szűrővel lehetséges. Az olvadt fémek szűrési műveletének beiktatása számos más előnnyel is jár, ugyanis így jelentősen megnő a kész öntöttvas termék szilárdsági tulajdonsága, mivel a benne lévő grafitlemezek módosulnak az eutektukus cellák mérete csökken és a perlit diszpergáltsága is növekszik. Csökken továbbá az öntöttvas kérgesedése, és a gáztartalom. Az öntöttvas folyékonysága pedig növekszik. Mindezek az előnyök csak akkor érhetők el, ha megfelelő kialakítású, merev szűrőrendszert sikerül kidolgozni, próbálkoztak olyan technológia kialakításával is, amelynél a szűrőt megpróbálják kiküszöbölni, pl. a salakot visszatartó feíöntéseket képeznek ki. Ezek az eljárások azonban igen nagy többletanyag mennyiséget és többletenerigát igényelnek. Alacsonyabb olvadáspont» fémek pl. alumínium szűrésére használnak üvegszálból készült hálót, melyet fenolgyantával impregnálnak. Ilyen szűrőt ismertet az 1 228 298 angol szabadalmi leírás. Ez a szűrő azonban öntöttvas szűrésére nem tökéletesen alkalmas, mert sem hőállósága, sem szilárdsága nem felel meg a követelményeknek. A találmány célúit ű/.ése olyan műanyagból készült szűrő előállítása, mely megfelelően kis lyukmérettel és megfelelő merevséggel rendelkezik és a szűrés kívánt időtartama alatt általában 10—50 mp-ig ellenáll az 1400—1500 °C hőmérsékletnek. A találmány szerint előállított szűrő konstrukciós kialakításának is olyannak kell lenni, amely révén az igen magas hőmérsékletű öntöttvasnak hatékony szűrést lehet biztosítani. A szűrő hengerből csonkagűla alakban táguló átömlő nyílásokkal, ahol a csonkagúla alaplapjának és a henger alaplapjának területaránya 20:1 és 2:1 közötti, vagy csonkagúla alakú átömlő nyílásokkal, amely a csonkagűla alap- és fedőlapjának területaránya 20:1 és 2:1 közötti, a nyílások között bordákkal és adott esetben a nyílásokon 0,2—0,5 mm vastag műanyaghártyával rendelkezik. A találmány szerinti szűrőt egy olyan szerves és szervetlen anyagokból álló kompozícióból állítjuk elő, melynek komponensei önmagukban nem képesek a kívánt hőmérsékleten megfelelő mechanikai tulajdonságokat felmutatni. A találmány szerinti szűrő előállítása és alkalmazása során azonban olyan szerkeztváltozás jön létre, mely a kompozíciót igen magas hőmérsékleten történő alkalmazásra megfelelővé teszi. A találmány szerinti szűrőt úgy állítjuk elő, hogy 30—5 tömegrész mennyiségű — 40—60 tömeg % szárazanyagtartalmú — furfuril-alkohol-fommaldehid gyantát, a gyanta tömegére számítva 5—30 tömeg % térhálósító katalizátort, 1—20 tömegrész vágott üvegszálat, 0,5—10 tömegrész alumínium pelyhet és a 100 tömegrészhez szükséges mennyiségben egyéb adalékot, előnyösen grafitot, összekeverünk és az így nyert kompozíciót 1—24 óra hosszáig szobahőmérséktelen állni hagyjuk, majd belőie ismert módon előnyösen préseléssel, formatestet alakítunk ki. A szűrőt a következő komponensekből álló kompozícióból állítjuk elő: furfuril-alkoholból és formaldehidből készült furángyanta, amely savas katalizátorral térhálósfiluitó, olyan boroszilikát üvegszál, melynek szálátmérője 6—13 mikron, továbbá adalékanyagok. A fenti komponensek külön-külön az 1000 °C feletti tartományban nem hőállóak. A furángyanta hőállósága 3-400 °C. A gyanta 6—800 °C körüli hőmérsékleten már szenesedik és az így keletkezett szilárd anyag semmiféle mechanikai szilárdsággal nem rendelkezik. A boroszilikát üvegszálak 600 °C körül lágyulnak és elveszítik szilárdságukat. A fenti anyagokból előállított kompozíció azonban az 1400—1500 °C hőmérsékletet is elviseli a következő okok miatt. Az elszenesedett furángyanta szilárdsági értéke« nagymértékben javulnak., ha abban erősítő szálak helyezkednek el. Ilyen nagy hőmérsékletet elviselő szálakat a rendszerben az alábbi módon tudunk kialakítani. A furángyanta térhálósftásánál megfelelő típusú savas katalizátor rendsze rt használunk és a kompozícióhoz vágott boroszilikát üvegszálakat keverünk. Ekkor a következő meglepő jelenség játszódik le. Savas közegben az üvegszál felületéből fokozatosan eltávoznak a K+, Na+, B3 ionok. Ezt a folyamatot a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
