BR112018012438B1

BR112018012438B1 - método para reduzir emissões de formaldeído a partir de aglutinantes de fundição curados por éster usados na formação de moldes e núcleos de fundição

Info

Publication number: BR112018012438B1
Application number: BR112018012438-9A
Authority: BR
Inventors: Sudhir K. Trikha
Original assignee: Ha-International, Llc
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2021-02-17
Also published as: BR112018012438A2; JP2019502014A; EA201891441A1; JP7082060B2; KR102545371B1; WO2017105526A1; US20170174813A1; CA3009064A1; KR20180095569A; MX2018007503A; EP3390335A4; CN108495834A; EP3390335A1; EA039740B1; WO2017105543A1

Abstract

Esta invenção refere-se a composições e métodos para redução de odor e emissão de formaldeído durante a produção e cura de núcleos e moldes, particularmente aqueles núcleos e moldes da indústria de fundição que compreendem aglutinantes fenólicos curáveis por éster. Mais especificamente, aqui incluído é um éster-curativo compreendendo um éster e resorcinol que, quando fornecido numa composição com uma resina e um agregado, elimina eficazmente o formaldeído que não reagiu, reduzindo assim a emissão e o odor dos mesmos a partir da composição.

Description

MÉTODO PARA REDUZIR EMISSÕES DE FORMALDEÍDO A PARTIR DE AGLUTINANTES DE FUNDIÇÃO CURADOS POR ÉSTER USADOS NA FORMAÇÃO DE MOLDES E NÚCLEOS DE FUNDIÇÃO

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[001] Este pedido reivindica prioridade do pedido de patente norte-americano número 14/975,471 depositado em 18 de dezembro de 2015.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a núcleos e moldes sem fundição ("no-bake") usados na indústria de fundição. Mais especificamente, a presente invenção se refere aos curativos de éster modificados e métodos para a redução de odor e emissão de formaldeído durante a produção de núcleos e moldes compreendendo aglutinantes fenólicos curáveis de éster.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Na técnica de fundição, núcleos e moldes para a fabricação de peças fundidas de metal são normalmente preparados de uma mistura de um material agregado, tal como areia e uma quantidade de ligação de um aglutinante ou sistema aglutinante. Tipicamente, após o material agregado e aglutinante terem sido misturados, a mistura resultante é batida, soprada, ou de outro modo formada até o formato ou padrão desejado do núcleo ou molde e em seguida curada em um sólido usando um catalisador, um correagente e/ou calor.

[004] Um grupo de processos, os quais não requerem aquecimento a fim de alcançar a cura dos núcleos e moldes, é referido como processos sem fundição. Em tais processos, os componentes aglutinantes são revestidos em um material agregado, durante uma etapa de mistura e, a seguir, formados em torno das metades de topo e fundo de um molde. Os componentes aglutinantes curam após um periodo de tempo finito, assim, endurecendo a mistura de agregado em preparação para vazamento de metais durante a fundição. A eliminação da etapa de aquecimento, historicamente, resultou em uma redução de custos em processos sem fundição quando comparado a tecnologias anteriores.

[005] Vários tipos de aglutinantes sem cozimento são conhecidos. Aglutinantes de furano sem cozimento (FNB) foram introduzidos desde os anos 50. Aglutinantes de furano são geralmente considerados os primeiros aglutinantes sem cozimento genuinos e eles são geralmente fáceis de controlar e têm resistência excelente. No entanto, os FNBs devem lidar com variações significativas no preço da matéria-prima, limitações de produção, e o cheiro desagradável de emissões de dióxido de enxofre durante o processo de fundição. Aglutinantes de uretano fenólico sem cozimento (PUNB) existem desde os anos 70 e estes aglutinantes intensificaram a facilidade da recuperação de molde (agregado) e uso de sistemas aglutinantes sem cozimento em produção em alta velocidade de peças fundidas de metal. No entanto, uma desvantagem primária de PUNBs são os niveis comparativamente altos de odor e fumaça em moldagem e fundição devido à presença de solventes compreendendo compostos orgânicos voláteis. Enquanto isso, os aglutinantes fenólicos alcalinos curados com éster orgânico sem cozimento foram introduzidos no inicio dos anos 80. Estes sistemas aglutinantes empregam resinas solúveis em água que têm niveis comparativamente menores de emissão de odor e toxicidade durante a moldagem e fundição, resultando em melhores condições de trabalho e maior produtividade de fundição.

[006] As resinas comumente usadas em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster incluem polímero de fenol-formaldeído. Como um resultado, apesar da produção de odor comparativamente inferior destes sistemas, formaldeído livre é emitido durante os processos de moldagem e fabricação de núcleo que usam este sistema. Como um gás, formaldeído tem um odor pungente, ofensivo. A Administração de Segurança e Saúde Ocupacional ("Occupational Safety & Health Administration" - OSHA) estabeleceu limites de exposição permissíveis para a substância. Adicionalmente, o formaldeído pode causar irritação e ardor dos olhos e nariz das pessoas expostas a ele, tais como trabalhadores de fundição. Assim, o controle ou eliminação adequada de emissão de formaldeído durante o uso de sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster é desejável.

[007] A publicação da patente norte-americana número 2005/0250872 para Fox et al. ensinam um processo compreendendo a adição de uma mistura de uma resina resol fenólica alcalina aquosa e um éster orgânico líquido com o propósito de imobilizar grandes áreas de um agregado, tais como areia em um deserto. Fox et al. ainda revelam que a ureia pode ser adicionada à resina como um sequestrante que reage com formaldeído não reagido para remover aparentemente o odor causado pelo mesmo.

[008] A patente norte-americana número 6,559,203 para Hutchings et al. ensina uma combinação de aglutinantes de furano e resorcinol nos moldes de fundição. Hutchings et al. ainda ensinam uma combinação de aglutinantes de resina resol fenólica curada por éster e resorcinol para demonstrar melhoria geral em resistências à tração a longo prazo e resistência à umidade de núcleos de fundição feitos com os aglutinantes mencionados acima.

[009] Observa-se que a ureia foi usada na técnica anterior para reduzir a emissões de formaldeído. No entanto, ela somente pode ser adicionada em quantidades limitadas, visto que ela é uma fonte de nitrogênio de modo que o nível precisa ser controlado em fundições de aço para evitar os defeitos relacionados ao nitrogênio. Consequentemente, as quantidades de ureia atualmente usadas não são adequadas para reduzir eficazmente o formaldeído.

[0010] A técnica anterior falha em tratar a necessidade não atendida de longa data na indústria de fundição para sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster que não somente ajudarão as fundições a cumprir as normas da OSHA para a segurança e saúde do trabalhador, mas também melhorar o ambiente de trabalho em torno dos sistemas pela redução dos odores ofensivos e toxicidade associada aos níveis intoleráveis de emissão de formaldeído.

[0011] Consequentemente, seria vantajoso prover uma composição sem cozimento fenólica alcalina curada por éster que reduza o odor e as emissões do formaldeído quando comparada às tecnologias sem cozimento fenólicas alcalinas curadas por éster convencionais, sem sacrificar o desempenho (isto é, resistência à tração) nos moldes e núcleos associados ou conferir os defeitos relacionados ao nitrogênio em fundições de aço, como descrito aqui.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] Inesperadamente, tendo em vista os desafios anteriores, verificou-se que os sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster tendo componentes de éster líquido que são modificados com concentrações de resorcinol exibem melhorada redução de emissões de formaldeído sem sacrificar o desempenho na fundição de moldes e núcleos que empregam esta tecnologia. As reduções em formaldeído são alcançadas devido à modificação do éster líquido com resorcinol, que funciona como um sequestrante pela reação com formaldeído durante a cura dos moldes e núcleos.

[0013] Em uma modalidade preferida, um novo curativo de éster modificado é provido, o curativo de éster modificado compreendendo um éster e resorcinol. Mais especificamente, é provida uma composição curativa de éster modificada compreendendo: (a) um curativo de éster; e (b) resorcinol; em que o curativo de éster é selecionado do grupo que consiste em: (i) um curativo de éster compreendendo cerca de 20% a cerca de 30% de glicerol triacetato em peso do curativo de éster, (ii) um curativo de éster compreendendo cerca de 90% a cerca de 100% de glicerol triacetato em peso do curativo de éster, e (iii) um curativo de éster compreendendo cerca de 30% de propileno carbonato em peso do curativo de éster e cerca de 70% de gama butirolactona em peso do curativo de éster; e em que uma razão de (a) para (b) varia de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado.

[0014] Em uma modalidade alternativa preferida, uma nova composição sem cozimento fenólica alcalina curada por éster compreendendo uma resina resol fenólica alcalina tendo um pH de pelo menos 13 e um curativo de éster modificado compreendendo um éster e resorcinol é provido. Mais especificamente, é provida uma composição compreendendo: uma mistura compreendida de um agregado e uma resina resol fenólica alcalina, a mistura combinada com um curativo de éster modificado compreendido de (a) um curativo de éster e (b) resorcinol; em que uma razão de (a) para (b) varia de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado; e em que o curativo de éster modificado é configurado para efetuar a emissão reduzida de formaldeído da composição.

[0015] Ainda em outra modalidade alternativa preferida, um novo método para a formação de moldes e núcleos de fundição tendo características de emissões de formaldeído muito baixas e excelente resistência à tração é provido. Mais especificamente, nesta modalidade o método compreende as etapas de: (a) combinação de um agregado com uma resina resol fenólica alcalina para formar uma primeira mistura; (b) combinação de um curativo de éster com resorcinol para formar um curativo de éster modificado; (c) combinação da primeira mistura com o curativo de éster modificado para formar uma segunda mistura; (d) colocação da segunda mistura em um alojamento; e (e) sujeição da segunda mistura a curar; em que a razão de curativo de éster para o resorcinol varia de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado; e em que o curativo de éster modificado é configurado para efetuar a emissão reduzida de formaldeído a partir da segunda mistura.

[0016] Um objetivo da presente invenção é prover uma nova e melhorada composição aglutinante sem cozimento fenólica alcalina curada por éster que reduz a emissão de formaldeído durante o processo de cura de moldes e núcleos de fundição, sem sacrificar o desempenho do mesmo.

[0017] Uma vantagem principal da presente invenção é que ela provê moldes e núcleos tendo emissões de formaldeído significativamente menores durante o processo de cura do que foi obtenível até agora com composições e métodos aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster convencionais.

[0018] Outra vantagem principal da presente invenção é que ela provê moldes e núcleos tendo o benefício combinado de emissões de formaldeído significativamente menores durante o processo de cura acoplado com a resistência à tração nos moldes e núcleos do que foi obtenível até agora com composições e métodos aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster convencionais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] Não aplicável.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0020] Embora a invenção possa ser suscetível à modalidade em diferentes formas, são descritas aqui, em detalhe, modalidades preferidas específicas com o entendimento de que a presente descrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da invenção e não deve ser destinada a limitar a invenção àquelas descritas aqui.

[0021] Em uma modalidade preferida da presente invenção, uma composição é formada de um aglutinante, um agregado, um curativo de éster e resorcinol.

[0022] Um aglutinante preferido da presente invenção é a resina resol fenólica alcalina ALpHASET 9040, feita e vendida por HA International LLC, Westmont, IL. Esta resina é compreendida de cerca de 5% em peso a cerca de 10 % em peso de hidróxido de sódio, cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso de ureia e menos do que cerca de 0,3% em peso de formaldeído. Ela tem uma viscosidade de cerca de 100 cPs, um teor de sólidos de cerca de 47%, uma gravidade específica de cerca de 1,23, o pH de cerca de 13,0, um teor de fenol livre de cerca de 0,5%, um teor de formaldeído livre de cerca de 0,25%, e um teor de nitrogênio menor do que cerca de 1%. Ela é curável por éster, preferivelmente usando um éster líquido. ALpHASET 9040 deriva sua alcalinidade predominantemente de hidróxido de sódio e, assim, ele pode ser descrito como uma resina à base de sódio. É contemplado, no entanto, que outras modalidades podem incluir outras resinas resol fenólicas alcalinas, tais como uma resina alcalina à base de potássio ou um híbrido de resinas alcalinas de sódio e potássio, como será apreciado por aqueles versados na técnica.

[0023] Um agregado preferido da presente invenção é areia de sílica de grão limpo e redondo, número de finura de grão de 55 (GFN). Os materiais agregados comumente usados na indústria de fundição incluem areia de sílica, agregado para construção, quartzo, areia de cromita, areia de zircônio, areia de olivina, ou os similares. Areia recuperada, ou seja, a areia que pode ter sido ligada anteriormente com um aglutinante de resina fenólica alcalina curado por éster, ou outro sistema aglutinante, também pode ser usada. A areia vendida sob a designação do produto F-5574, disponível de Badger Mining Corporation, Berlin, WI, é útil na fabricação de núcleos e moldes e no teste das modalidades da presente invenção. Da mesma forma, a areia vendida sob a designação de produto Wedron 530, disponível de Wedron Silica, uma divisão de Fairmount Minerals, Wedron, IL, também é útil. A areia vendida sob a designação de produto Nugent 480, disponível de Nugent Sand Company, Muskegon, MI, também pode ser usada. Onde os resóis alcalinos são usados nas composições e métodos da presente invenção, o tipo de areia afetará o desenvolvimento da resistência do agregado ligado.

[0024] Um curativo de éster preferido, também referido como um correagente, da presente invenção acelera o endurecimento da resina resol e pode ser introduzido na resina resol como um líquido. É contemplado que os ésteres usados na preparação da composição curativa de ésteres desta invenção podem ser quaisquer dos ésteres comumente usados para curar resinas resol fenólicas alcalinas. Tais ésteres incluem gama-butirolactona, triacetina, etileno glicol diacetato, propilenoglicol diacetato, propileno carbonato, dimetil succinato, dimetil adipato, dimetil glutarato, glicerol mono- e diacetatos e os similares. As misturas destes curativos de éster também podem ser usadas. Ainda é contemplado que outros ésteres, tais como aqueles descritos nas patentes norte-americanas Nos. 4,988,745 e 5,036,116 podem ser usados na mesma forma e aquelas patentes são incorporadas aqui por referência em sua totalidade.

[0025] Um curativo de éster preferido da presente invenção é ALpHACURE 92 0, feito e vendido por HA International LLC, Westmont, IL. Este curativo de éster é compreendido de cerca de 90% em peso a cerca de 100% em peso de glicerol triacetato, que também é conhecido como triacetina. Este curativo de éster tem uma densidade relativa de cerca de 1.154 g/cm3, uma solubilidade em água de cerca de 6,1%, e ele tem uma gravidade específica de cerca de 1,1. Além disso, este curativo de éster não contém qualquer éster dibásico (DBE). É contemplado, no entanto, que outras modalidades podem incluir outros curativos de éster, como será apreciado por aqueles versados na técnica.

[0026] Outro curativo de éster preferido da presente invenção é ALpHACURE 955N, feito e vendido por HA International LLC, Westmont, IL. Este curativo de éster é compreendido de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso de glicerol triacetato, e cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso de éster dibásico. Este curativo de éster tem uma densidade relativa de cerca de 1.107 g/cm3 e uma viscosidade dinâmica de cerca de 5 cPs. O componente de éster dibásico preferido deste curativo de éster é compreendido de cerca de 10% em peso a cerca de 25% em peso de dimetil adipato, cerca de 15% em peso a cerca de 25% em peso de dimetil succinato, e cerca de 55% em peso a cerca de 65% em peso de dimetil glutarato. A maior proporção de éster dibásico em ALpHACURE 955N quando comparada àquela em ALpHACURE 920 resulta em tempos de remoção mais lentos, como indicado abaixo na Tabela 2B.

[0027] Ainda outro curativo de éster preferido da presente invenção é uma combinação misturada de gama butirolactona e propileno carbonato. Este curativo de éster é compreendido de cerca de 70% em peso de gama butirolactona e cerca de 30% em peso de propileno carbonato. Gama butirolactona tem um peso molecular de cerca de 86 g/mol, um pH de cerca de 4 e uma densidade relativa de cerca de 1,12 g/cm3. Propileno carbonato tem um peso molecular de cerca de 102,09 g/mol, uma gravidade específica de cerca de 1.205 e uma densidade relativa de cerca de 1,21 g/cm3.

[0028] Resorcinol é compreendido de cerca de 99,7% em peso de resorcinol, cerca de 0,2% em peso de umidade, e cerca de 0,1% em peso de fenol. Resorcinol por si só é um benzenodiol tendo um peso molecular de cerca de 110,1 g/mol e uma densidade relativa de cerca de 1,28 g/cm3. Em modalidades preferidas da presente invenção, verificou-se que uma modificação com resorcinol do componente curativo de éster dos sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster descritos aqui resulta em uma redução inesperada e desejável na emissão de formaldeído e odor dos moldes e núcleos, sem sacrificar a resistência à tração dos mesmos.

[0029] Uma quantidade estequiométrica de éster é essencial para correagir com a resina. O uso de níveis altos e baixos de éster pode levar a defeitos de fundição. Embora o nível de resorcinol no éster resulte em redução de formaldeído, diminuirá muito a velocidade de cura dos moldes e núcleo e/ou exigirá níveis de éster mais altos para manter a estequiometria. 1 a 5% em peso de resorcinol no éster modificado é a quantidade preferida. Adicionalmente, modalidades preferidas da presente invenção que incluem resorcinol puro, quando opostas à fibra de carbono de resorcinol, são vantajosas porque o resorcinol puro é mia potente do que a fibra de carbono de resorcinol com relação à reatividade com formaldeído não reagido. Portanto, menos resorcinol em peso pode ser usado nas modalidades preferidas da presente invenção quando comparado com quantidades maiores de fibra de carbono de resorcinol que, de outra forma, seriam exigidos para alcançar as reduções de emissão de formaldeído e tempos de remoção providos pelos sistemas e métodos da presente invenção. Além disso, enquanto o odor do resorcinol puro é fraco, o odor da fibra de carbono de resorcinol é forte, tal que o uso de fibra de carbono de resorcinol seria inapropriado para um dos propósitos subjacentes da presente invenção que deve reduzir a exposição dos indivíduos a odores ofensivos durante a fabricação de sistemas aglutinantes de fundição.

METODOLOGIA

[0030] Geralmente, quando uma mistura deve ser curada de acordo com um processo sem fundição, o curativo de éster é adicionado na forma líquida ao material agregado com o componente de resina resol fenólica. A mistura é então moldada e simplesmente deixada curar até a reação entre os componentes estar substancialmente completa formando, assim, um produto moldado tal como um núcleo ou molde de fundição. Contempla-se, no entanto, que outros métodos de mistura podem ser usados, como será apreciado por aqueles versados na técnica. Além disso, contempla-se que as misturas da presente invenção podem ser deixadas curar em qualquer alojamento adequado para o uso com sistemas aglutinantes fenólicos curados por éster, incluindo caixas de moldes e núcleo padrão.

[0031] Consequentemente, assim procedendo com uma mistura de areia de fundição e uma quantidade de ligação da resina resol fenólica, incluindo componentes de resorcinol no curativo de éster, é formado um núcleo ou molde de fundição compreendendo areia de fundição e uma quantidade de ligação de uma composição aglutinante compreendendo o produto de reação da resina resol fenólica, o componente de resorcinol e o curativo de éster. Os curativos de éster combinados com resorcinol como recitado aqui são referidos como curativos de éster modificados.

[0032] Como descrito adicionalmente aqui, ALpHASET 9040 foi testado em conjunto com vários ésteres de resorcinol modificados. As medições de formaldeído foram feitas em cada caso usando método 316 EPA, que é incorporado por referência aqui em sua totalidade . Os testes de areia também foram realizados para mostrar qualquer efeito sobre a resistência à tração. A menos que indicado de outra forma, todas as amostras de teste da presente invenção a serem analisadas quanto à emissão de formaldeído foram preparadas usando o seguinte processo.

Coleta e Análise de Formaldeído

[0033] Todas as amostras foram preparadas usando um Hobart Kitchen Aid Mixer. 3000 g da areia 55 GFN foram pesados em um recipiente misturador. 1,5% (45 gramas) em peso com base em areia (BOS) de ALpHASET 9040 foi pesado, adicionado à areia e misturado por 60 segundos. 25% (11,25 gramas) de curativo de éster modificado em peso com base em aglutinante (BOB) foram adicionados à areia revestida e misturados por um adicional de 40 segundos. No fim da mistura, a amostra de areia revestida foi colocada imediatamente em uma caixa de teste e comprimida. A caixa de teste foi então fechada com uma tampa e formaldeído foi arrastado para dentro das amostras da caixa por 20 minutos. As amostras foram então analisadas por um laboratório externo quanto ao formaldeído usando os procedimentos analíticos do método 316 EPA.

Teste de Resistência à Tração

[0034] A menos que indicado o contrário, todos os núcleos de fundição da presente invenção a serem analisados quanto à resistência à tração foram preparados usando o processo a seguir. O procedimento de teste padrão de resistência à tração da areia da HA International foi usado. 3000 g da areia 55 GFN foram pesados em um recipiente misturador. 1,5% (45 gramas) em peso de BOS de ALpHASET 9040 foi adicionado à areia e misturado por 60 segundos. 25% de curativo de éster modificado (11,25 gramas) em peso de BOB foram adicionados à areia revestida e misturados por um adicional de 40 segundos. A areia misturada foi acondicionada em uma caixa de machos Dietert 696, que é ferramenta padrão para a fabricação de núcleos. Parte da areia misturada foi acondicionada levemente em um recipiente, e um depressor de lingueta foi colocado no topo da areia misturada para avaliar o tempo de remoção. Quando o depressor de lingueta foi difícil de empurrar, ele estava próximo do tempo de remoção. Uma vez que 15-18 libras por polegada quadrada (psi) (1,0546-1,26553 quilogramas força por centímetro quadrado (kfg/cm2)) de resistência da superfície de molde, quando submetida à força de um penetrômetro de mola, foram alcançados, os núcleos foram removidos da caixa de machos. (A duração de tempo entre a mistura de todos os componentes de núcleo, isto é, após a adição do curativo de éster, e obtenção da resistência da superfície de núcleo mencionada acima suficiente para permitir que os núcleos sejam removidos da caixa de machos é o tempo de remoção). O tempo de remoção foi registrado e os núcleos de teste foram quebrados em vários intervalos de tempo após os núcleos serem feitos. Os núcleos foram armazenados em um ambiente de laboratório aberto, em temperaturas ambiente, até serem testados. As medições da resistência à tração foram feitas como descrito abaixo. Os valores médios para 3 a 4 medições de resistência à tração foram registrados.

[0035] As resistências à tração dos núcleos preparados como observado acima foram determinadas usando um Thwing-Albert Tensile Tester (Philadelphia, Pa.). Este dispositivo consiste em garras que acomodam as extremidades de um núcleo de teste "em forma de osso de cão". Uma carga é então aplicada a cada extremidade do núcleo de teste à medida que as garras são movidas para longe umas das outras. A aplicação de uma carga crescente continua até que o núcleo de teste se rompa. A carga neste ponto é denominada a resistência à tração, e ela tem unidades de psi.

EXEMPLOS Exemplo 1: Efeito da adição de Resorcinol a ALpHACURE 920 em uma composição aglutinante sem cozimento fenólica alcalina curada por éster

[0036] Neste exemplo, 1%, 3%, e 5% (em peso) de resorcinol foram dissolvidos em 99%, 97%, e 95% (em peso) de ALpHACURE 920, respectivamente. As amostras e núcleos foram feitos, como descrito acima. As medições das emissões de formaldeído foram feitas usando o método 316 EPA e os resultados das medições são providos na Tabela 1A abaixo.

[0037] Como os resultados da Tabela 1A ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster resulta em reduções inesperadas e convincentes nas emissões de formaldeído dos sistemas, a saber, moldes e núcleos de fundição.

[0038] Adicionalmente, a resistência à tração de núcleos formados sob o Exemplo 1 foi testada usando um Thwing-Albert Tensile Tester, como descrito acima. Os resultados dos testes são providos na Tabela 1B abaixo.

[0039] Como os resultados da Tabela 1B ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster tem um efeito limitado sobre os tempos de remoção intermediários e nenhum efeito significativo sobre a resistência à tração dos sistemas, incluindo moldes e núcleos de fundição.

Exemplo 2: Efeito da adição de Resorcinol a ALpHACURE 955N em uma composição aglutinante sem cozimento fenólica alcalina curada por éster

[0040] Neste exemplo, 5% (em peso) de resorcinol foram dissolvidos em 95% (em peso) de ALpHACURE 955N. as amostras e núcleos foram feitos, como descrito acima. As medições das emissões de formaldeído foram feitas usando o método 316 EPA e os resultados das medições são providos na Tabela 2A abaixo.

[0041] Como os resultados da Tabela 2A ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster resulta em reduções inesperadas e convincentes nas emissões de formaldeído dos sistemas, incluindo os moldes e núcleos de fundição.

[0042] Adicionalmente, a resistência à tração de núcleos formado sob o Exemplo 2 foi testada usando um Thwing-Albert Tensile Tester, como descrito acima. Os resultados dos testes são providos na Tabela 2B abaixo.

[0043] Como os resultados da Tabela 2B ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster tem um efeito limitado sobre tempos de remoção lentos e nenhum efeito significativo sobre a resistência à tração dos sistemas, incluindo os moldes e núcleos de fundição.

Exemplo 3: Efeito da adição de resorcinol a uma mistura de éster compreendida de gama butirolactona e propileno carbonato em uma composição aglutinante sem cozimento fenólica alcalina curada por éster

[0044] Neste exemplo, 5% (em peso) de resorcinol foram dissolvidos em 95% (em peso) de uma mistura de éster compreendida de 70% (em peso) de gama butirolactona e 30% (em peso) de propileno carbonato. As amostras e núcleos foram feitos, como descrito acima. As medições das emissões de formaldeído foram feitas usando o método 316 EPA e os resultados das medições são providos na Tabela 3A abaixo.

[0045] Como os resultados da Tabela 3A ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster resulta em reduções inesperadas e convincentes nas emissões de formaldeído dos sistemas, incluindo os moldes e núcleos de fundição.

[0046] Adicionalmente, a resistência à tração dos núcleos formados sob o Exemplo 3 foi testada usando um Thwing-Albert Tensile Tester, como descrito acima. Os resultados dos testes são providos na Tabela 3B abaixo.

[0047] Como os resultados da Tabela 3B ilustram, o uso da composição curativa de éster modificada da presente invenção em sistemas aglutinantes sem cozimento fenólicos alcalinos curados por éster tem um efeito limitado sobre tempos de remoção rápidos e nenhum efeito significativo sobre a resistência à tração dos sistemas, incluindo os moldes e núcleos de fundição.

[0048] Embora a invenção tenha sido descrita com modalidades específicas, muitas alternativas, modificações e variações serão aparentes àqueles versados na técnica à luz da descrição anterior. Consequentemente, a presente invenção é destinada a incluir todas tais alternativas, modificações e variações definidas dentro do espírito e escopo das reivindicações em anexo.

Claims

Método para reduzir emissões de formaldeído a partir de aglutinantes de fundição curados por éster usados na formação de moldes e núcleos de fundição, o método caracterizado por compreender as etapas de:
- (a) combinar um agregado com uma resina resol fenólica alcalina solúvel em água para formar uma primeira mistura;
- (b) combinar um curativo de éster com resorcinol para formar um curativo de éster modificado; e
- (c) combinar a primeira mistura com o curativo de éster modificado para formar uma segunda mistura;
em que o curativo de éster modificado é configurado para efetuar uma emissão reduzida de formaldeído a partir da segunda mistura.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da resina resol fenólica alcalina solúvel em água compreender cerca de 5% a cerca de 10% de hidróxido de sódio em peso da resina.
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato da razão de curativo de éster para resorcinol variar de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da resina resol fenólica alcalina solúvel em água ter um pH de aproximadamente 13 ou mais.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do curativo de éster compreender cerca de 20% a cerca de 30% de glicerol triacetato em peso do curativo de éster.
Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do curativo de éster compreender ainda cerca de 70% a cerca de 80% de éster dibásico em peso do curativo de éster.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do curativo de éster compreender cerca de 70% a cerca de 80% de éster dibásico em peso do curativo de éster.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do curativo de éster compreender cerca de 90% a cerca de 100% de glicerol triacetato em peso do curativo de éster.
Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato da razão do curativo de éster para resorcinol variar de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado.
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da razão do curativo de éster para resorcinol ser de cerca de 32:1.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do curativo de éster compreender cerca de 30% de propileno carbonato em peso do curativo de éster e cerca de 70% de gama butirolactona em peso do curativo de éster.
Método, de acordo com a reivindicação 5, 7 ou 11, caracterizado pelo fato da razão do curativo de éster para resorcinol variar de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da razão do curativo de éster para resorcinol ser de cerca de 19:1.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda as etapas de:
- (a) (d) colocar a segunda mistura em um alojamento; e
- (b) (e) permitir que a segunda mistura cure;
- (c) em que a razão de curativo de éster para resorcinol varia de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado; e
- (d) em que a resina resol fenólica alcalina solúvel em água tem um pH de aproximadamente 13 ou mais.
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da resina resol fenólica alcalina solúvel em água compreender cerca de 5% a cerca de 10% de hidróxido de sódio em peso de resina, e a resina resol fenólica alcalina solúvel em água tem um pH de aproximadamente 13 ou mais; em que o curativo de éster compreende cerca de 20% a cerca de 30% ou cerca de 90% a cerca de 100% de glicerol triacetato em peso de curativo de éster; e em que a razão do curativo de éster para resorcinol varia de cerca de 19:1 a cerca de 99:1 em peso do curativo de éster modificado.