Principen för Cold box-metoden är att ett bindemedel och en härdare blandas i sanden.

Både hartset och isocyanater tillsättes i sanden under pågående blandning. Dessa två komponenter ger ingen omedelbar härdning av massan. Tillsatserna är normalt 0,5 till 0,8 viktprocent vardera baserat på den torra sandvikten.

För att massan skall härda måste ett härdningsstimulerande ämne tillsättas, en katalysator, det vill säga aminen. Katalysatortillsatsen (aminen) är cirka 0,1 procent, eller ännu lägre i många fall, räknat på sandvikten.

De vanligaste använda amintyperna är TEA (trietylamin), och DMEA (dimetyletylamin) men även de ovanligare DMIA (dimetylisopropylamin), DMPA (dimetylpropylamin) används. Skillnaderna mellan dessa är vid vilken temperatur de förångas. En amin som har högre förångningspunkt kan vara en fördel om det är väldigt varmt inne i kärnmakeriet då den med den lägre förångningspunkten kan leda till att en del förångas i ledningen på vägen fram till gasaggregatet. Det kan i sin tur ge upphov till bubblor i systemet och påverkar då den mängd som ställts in på kärnmaskinen.

Aminerna skiljer sig också åt vad gäller flera andra egenskaper, till exempel hur snabb härdning de ger upphov till men också vad gäller flampunkter och luktemissioner. Aminen transporteras med hjälp av en bärgas, antingen CO2,N₂ eller luft genom kärnmassan då sker en snabb härdningsreaktion.                       

Observera att det är viktigt att den luft som används är torr.  Den sista som sker innan kärnlådan eller modellen dras (öppnas) är en genomblåsning av kärnmassan med torr luft. Detta görs dels för att transportera aminen till samtliga delar av kärnlådan så att kärnmassan blir helt genomhärdad överallt, dels för att avlägsna kvarvarande rester av överskottsamin från kärnmassan. Luften som används vid genomblåsningen transporterar överskottsamin till en skrubber som vanligtvis innehållande en syra. som tar hand om aminen.

Det går också att ha en skrubber med gasbrännare men väldigt få europeiska gjuterier använder det och i Sverige använder inget gjuteri den metoden.

Det är också viktigt att tänka på systemet utvecklar glanskol. Detta kan i sin tur påverka den mängd av glanskolgivare du sätter till råsanden då det annars finns en risk för glanskoldefekter. Aminerna kräver EX-klassning vilket i sin tur ställer högre krav på utrustningen i de delar av Cold box-maskinen där aminerna förekommer.

 

Fördelar

  • Cold box kan användas  vid både form- och kärntillverkning.

  • Metodens främsta fördelar är goda flytegenskaper, hög styrka och utmärkt sönderfall hos formar och kärnor efter gjutning, vilket underlättar urslagningen och rensningen av det gjutna godset.

  • Metoden kännetecknas av hög härdningshastighet och hög hållfasthet hos den härdade massan.

  • Massan har mycket goda flytbarhetsegenskaper jämfört med andra massor med kemiska bindemedelssystem. Detta medför att metoden kan användas för tillverkning av kärnor med mycket komplicerad utformning utan att det därför blir risk för gjutgodsfel.

  • Cold box-sand som har gjutits på har ingen större inverkan på bentonit (upp till 60 procent inblandning).

 

Nackdelar

  • Man behöver en skrubber för att ta hand om den överskottsamin som kommer med utsugsluften från kärnmaskinen.

  • Risk för aminlukt vid kärnframställning men även vid avgjutning.

  • Gaser vid avgjutning, avsvalning och urslagning. Mest skadliga ur arbetsmiljösynpunkt är bensen, kolmonoxid och PAH-kolväten.

  • Risk för överkänslighet vid hudkontakt med isocyanater.

  • Den sand som inte gjutits på, det vill säga sand från blåshuvud och kärnkassationer, har betydande miljöbelastning.

  • Hanteringen av bindemedelsystemet kräver härdplastutbildning.

  • Isocyanathärdaren är fuktkänslig.

 

Lagringsföreskrifter

Bindemedlet för Cold box utgörs av ett fenolbaserat harts och bör lagras högst i sex månader med lagringstemperatur på 10 till 30 grader. Vid varmare förhållanden påverkas produkternas egenskaper och lagringstiden förkortas. Vid temperaturer under tio grader påverkas viskositeten negativt. Vidare bör hartsen förvaras i slutna kärl och fritt från antändningskällor.

Som härdare används ett isocyanat, vanligen MDI (metylenbisfenyldisocyanat). Detta bör lagras maximalt i sex månader med en lagringstemperatur på 10 till 30 grader. Vid varmare förhållanden påverkas produkternas egenskaper och lagringstiden förkortas.  Vidare bör hartsen förvaras i slutna kärl. MDI är fuktkänsligt och man måste se till att den inte påverkas av fukt. Den ska alltså lagras torrt. 
För både harts och isocyanat gäller att de inte får komma ut till avlopp, vatten, och mark. Därför bör de vallas in vid lagring.

De olika amintyperna bör inte lagras längre än tolv månader. De ska förvaras i slutna kärl så att de inte påverkas av luft och fukt. Temperaturen får inte överstiga 50 ⁰ C. Aminerna får heller inte förvaras i  anslutning till antändningskällor och ska helst vallas in för att minska risken för förorening av vatten och mark. Aminerna bör lagras i väl ventilerade utrymmen.

 

Utvecklingstrender för Cold box-metoden

  • Minskad aminförbrukning genom optimering av både hartsen och isocyanater.

  • Minskad mängd lösningsmedel både på harts och isocyanat.

  • Minskad fri formaldehyd samt fenol.

  • Förbättring av egenskaper som bänktid och motstånd mot vatten och luftfuktighet (för att bättre klara av vattenblackning och lagring av den färdiga kärnan).

3429