BR112019010872B1 - Mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, moldagem para a indústria de fundição, uso de pelo menos um aminoácido, processo para produzir uma mistura de materiais de molde, processo para produzir uma moldagem para a indústria de fundição e kit para produzir uma mistura de materiais de molde - Google Patents
Mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, moldagem para a indústria de fundição, uso de pelo menos um aminoácido, processo para produzir uma mistura de materiais de molde, processo para produzir uma moldagem para a indústria de fundição e kit para produzir uma mistura de materiais de molde Download PDFInfo
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, em particular para produzir moldes de fundição, núcleos ou alimentadores para a indústria de fundição, que compreende (A) uma ou mais cargas refratárias derramáveis, (B) um sistema ligante compreendendo (I) formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído, e (II) um aminoácido. Adicionalmente, a presente invenção refere-se ao uso de aminoácidos em uma mistura de materiais de molde para produzir misturas de materiais de molde para a indústria de fundição ou para produzir moldagens para a indústria de fundição, a um processo para produzir uma mistura de materiais de molde e a um processo para produzir uma moldagem para a indústria de fundição.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a uma mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, ao uso de aminoácidos em uma mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, a um processo para produzir uma mistura de materiais de molde e a um processo para produzir uma moldagem para a indústria de fundição.
[0002] Na indústria de fundição, materiais, metais ferrosos ou metais não ferrosos fundidos são convertidos em objetos moldados tendo propriedades particulares de peça de trabalho. Para moldar as peças fundidas, algumas vezes, primeiramente devem ser produzidos moldes de fundição muito complicados para acomodar o fundido metálico. Os moldes de fundição são subdivididos em moldes não permanentes que são destruídos após cada operação de fundição e moldes permanentes por meio dos quais se pode produzir um grande número de fundições em cada caso. Usualmente, os moldes não permanentes consistem de material de molde derramável refratário que é solidificado por meio de um ligante curável.
[0003] Os moldes são negativos contendo um espaço vazio a ser preenchido na operação de fundição de modo a dar a peça a ser produzida. Na produção do molde, forma-se o espaço vazio no material do molde por meio de um modelo do molde a ser produzido. Contornos internos são representados por núcleos que são feitos em uma caixa central separada.
[0004] Tanto ligantes orgânicos como inorgânicos, cuja cura pode ser efetuada por processos a frio ou a quente, podem ser usados para produzir os moldes de fundição. Aqui, um processo a frio é um processo no qual a cura é efetuada essencialmente em temperatura ambiente sem aquecimento da mistura de materiais de molde. Aqui, a cura ocorre geralmente por meio de uma reação química que pode, por exemplo, ser desencadeada por um catalisador gasoso sendo passado através da mistura de materiais de molde a ser curada ou por um catalisador líquido sendo adicionado à mistura de materiais de molde. No caso de processos a quente, a mistura de materiais de molde é, após moldagem, aquecida a uma temperatura suficientemente alta, por exemplo, extraindo o solvente presente no ligante ou iniciando uma reação química por meio da qual o ligante é curado por reticulação.
[0005] Aqui, a produção dos moldes de fundição pode ser executada com a carga sendo primeiramente misturada com o sistema ligante, de modo que os grãos da carga refratária sejam revestidos com uma fina película do sistema ligante. A mistura de materiais de molde obtida a partir da carga e do sistema ligante pode então ser introduzida num molde apropriado e, opcionalmente, compactada de modo a atingir resistência suficiente do molde de fundição. Posteriormente, cura-se o molde de fundição. Quando o molde atingir pelo menos uma determinada resistência inicial, ele pode ser retirado do molde.
[0006] Atualmente, ligantes orgânicos tais como resinas de poliuretano, resina de furano, resinas fenólicas ou resinas de ureia-formaldeído, no caso dos quais a cura do ligante é efetuada por adição de um catalisador, são frequentemente utilizados para produzir moldes de fundição.
[0007] Processos nos quais a cura da mistura de materiais de molde é executada por meio de aquecimento ou por adição subsequente de um catalisador têm a vantagem que o processamento da mistura de materiais de molde não está sujeito a quaisquer restrições particulares em termos de tempo. Primeiramente, a mistura de materiais de molde pode ser produzida em quantidades relativamente grandes que são então processadas num intervalo de tempo relativamente longo, usualmente de algumas horas. A cura da mistura de materiais de molde ocorre somente após a modelagem, com uma rápida reação sendo buscada. O molde de fundição pode ser retirado da ferramenta de moldagem após a cura, para que tempos de ciclo curtos possam ser realizados.
[0008] Na produção de moldes de fundição para grandes peças fundidas, por exemplo, blocos de motores de motores diesel de navios ou grandes peças de máquinas, tais como cubos de rotores para estações de energia eólica, usam-se, principalmente, os “ligantes sem cozimento”. No “processo sem cozimento”, frequentemente o material de molde base refratário (por exemplo, areia) é primeiramente revestido com um catalisador (endurecedor), subsequentemente o ligante é adicionado e uniformemente distribuído pela mistura sobre os grãos revestidos com catalisador anteriormente do material de molde base refratário. Neste processo, os misturadores de fluxo contínuo são frequentemente empregados. A mistura de materiais de molde resultante pode então ser moldada para dar uma moldagem. Uma vez que o ligante e o catalisador estão uniformemente distribuídos na mistura de materiais de molde, a cura ocorre em grande parte uniformemente no caso de grandes moldagens.
[0009] Como uma alternativa, no “processo sem cozimento” o material de molde base refratário (por exemplo, areia) pode ser primeiramente misturado com o ligante e o endurecedor pode ser subsequentemente adicionado. Nesta variante de processo pode ocorrer reticulação ou cura parcial do ligante, que resultaria num material de molde não homogêneo, em particular na produção de moldes de fundição para grandes fundidos, por causa de uma concentração localmente excessiva parcial do endurecedor.
[0010] Os ligantes sem cozimento “clássicos” baseiam-se frequentemente em resinas de furano ou resinas fenólicas ou resinas de furano/fenol. Elas são comercializadas frequentemente como sistemas (kits) nos quais um componente compreende uma resina de furano ou resina fenólica ou resina de furano/fenol reativa e o outro componente compreende um ácido, com o ácido agindo como catalisador para a cura da resina reativa componente.
[0011] Resinas de furano e resinas fenólicas exibem propriedades de desintegração muito boas na fundição. A resina de furano ou resina fenólica sofre decomposição sob a ação do calor do metal líquido e a resistência do molde de fundição é perdida. Após fundição, núcleos podem, portanto, ser removidos dos espaços vazios, opcionalmente após agitação prévia do fundido.
[0012] “Ligantes de furano sem cozimento” contêm resinas de furano reativas que, normalmente, compreendem álcool furfurílico como componente principal. O álcool furfurílico pode reagir com ele mesmo na presença de um catalisador ácido e formar um homopolímero. Para a produção de ligantes de furano sem cozimento, geralmente, não se usa o álcool furfurílico sozinho, mas em vez disso componentes adicionais tal como formaldeído que polimerizam na resina são adicionados ao álcool furfurílico. Componentes adicionais que influenciam as propriedades da resina, por exemplo sua elasticidade, também podem ser adicionados às resinas. Por exemplo, melamina e ureia podem ser adicionadas a fim de ligar qualquer formaldeído livre.
[0013] Ligantes de furano sem cozimento são usualmente preparados produzindo, primeiramente, pré-condensados de, por exemplo, ureia, formaldeído e álcool furfurílico em condições ácidas. Estes pré-condensados são então diluídos com álcool furfurílico.
[0014] Da mesma forma, é concebível que apenas ureia e formaldeído reajam. Isto forma resinas UF (resinas de “ureia formaldeído”, “plásticos aminados”). Usualmente, estas são subsequentemente diluídas com álcool furfurílico. As vantagens deste método de produção são elevada flexibilidade/variabilidade na faixa de produto e baixos custos uma vez que os processos são processos de misturação a frio.
[0015] Para produzir ligantes de furano/fenol sem cozimento também podem ser usados resóis. Os resóis são produzidos por polimerização de misturas de fenol e formaldeído. Frequentemente, estes resóis são então diluídos com uma grande quantidade de álcool furfurílico.
[0016] Ligantes de furano sem cozimento são curados por meio de um ácido. Este ácido catalisa a reticulação da resina de furano reativa. Deve-se notar que se pode controlar a cura via a quantidade de ácido, com a quantidade de ácido necessário ajustada para um tempo de cura particular dependendo do ligante e sendo influenciada por fatores tais como o pH do ligante e o tipo de ácido
[0017] Ácidos sulfônicos aromáticos, ácido fosfórico, ácido metanossulfônico e ácido sulfúrico são frequentemente usados como ácidos. Em alguns casos específicos, usam-se combinações destes, algumas vezes também em combinação com ácidos carboxílicos adicionais. Além disso, “moderadores de cura” particulares podem ser adicionados ao ligante de furano sem cozimento.
[0018] Resinas fenólicas como segundo grande grupo de ligantes sem cozimento curáveis catalisados por ácido contêm, como resina reativa componente, resóis, isto é, resinas fenólicas, que foram preparadas usando um excesso molar de formaldeído. Em comparação com as resinas de furano, as resinas fenólicas exibem uma reatividade menor e requeres ácidos sulfônicos fortes como catalisadores.
[0019] Ligantes sem cozimento têm sido usados há algum tempo para a fabricação de moldes e núcleos para fundição em larga escala e simples. Estes sistemas de cura a frio são geralmente produtos de reação de formaldeído com álcool furfurílico, fenol e/ou ureia.
[0020] Misturas de materiais de molde a base de formaldeído têm, geralmente, propriedades muito boas. Resinas misturadas de fenol/furano/formaldeído, resinas de ureia/formaldeído e resinas de furano/formaldeído, em particular, são frequentemente usadas na indústria de fundição.
[0021] US 3.644.274 refere-se principalmente a um processo sem cozimento usando misturas particulares de catalisadores ácidos para curar resinas de álcool furfurílico/formaldeído/ureia.
[0022] US 3.806.491 refere-se a ligantes que podem ser usados no processo “sem cozimento”. Os ligantes usados lá compreendem produtos da reação de paraformaldeído com cetonas particulares num meio básico e, também, resinas de álcool furfurílico e/ou de furano.
[0023] US 5.491.180 descreve ligantes de resinas que são apropriados para uso no processo sem cozimento. Os ligantes usados lá baseiam-se em 2,5-bis(hidroximetil)furano ou metil ou etil éteres de 2,5-bis(hidroximetil)furano, com os ligantes contendo de 0,5 a 30% em peso de água e usualmente uma elevada proporção de álcool furfurílico.
[0024] EP 0 540 837 propõe ligantes de cura a frio de baixa emissão baseados em resinas de furano e lignina do processo ORGANOSOLV. As resinas de furano lá descritas contêm uma elevada proporção de álcool furfurílico monomérico.
[0025] DE 198 56 778 descreve ligantes de resina a frio que são produzidos por reação de um aldeído componente, uma cetona componente e um componente consistindo essencialmente de álcool furfurílico.
[0026] EP 1 531 018 refere-se a sistemas de ligante de fundição sem cozimento compostos de uma resina de furano e endurecedores ácidos particulares. Os sistemas de ligante descritos aí compreendem preferivelmente de 60 a 80% em peso de álcool furfurílico.
[0027] US 2016/0 158 828 A1 descreve a produção de molde de fundição por meio de um processo de prototipificação rápida. As misturas de materiais de molde descritas no documento podem conter (A) pelo menos uma carga refratária e (B) um sistema ligante, onde o sistema ligante pode conter (I) formaldeído e (II) uma resina termofixa, um sacarídeo, um polímero sintético, um sal, uma proteína ou um polímero inorgânico.
[0028] EP 1 595 618 B1 descreve um processo para produzir um molde de máscara de cerâmica. Para produzir o molde usa-se um deslizamento de fundição que contém partículas de cerâmica, um ligante e um fluidificador. O fluidificador pode compreender aminoácidos, poliacrilatos de amônio ou três carboxilas de ácido tendo grupos álcool.
[0029] DE 600 05 574 T2 refere-se a um processo para produzir corpos de isolamento térmico. Os corpos de isolamento térmico descritos no documento compreendem lã mineral e um ligante baseado em uma resina de formaldeído- fenol.
[0030] US 3 296 666 A descreve um processo para produzir moldes de fundição. No documento usam-se materiais de resinas sintéticas, resinas naturais, borracha, proteínas, carboidratos ou ovo como ligantes alternativos para resinas de fenol-formaldeído.
[0031] US 5 320 157 A descreve um processo para produzir um núcleo, onde a mistura de materiais de molde usada para produzir o núcleo contém gelatina como ligante.
[0032] Na produção de moldagens (por exemplo, alimentadores, núcleos ou moldes de fundição) para a indústria de fundição, é vantajoso para o sistema ligante ter uma alta resistência após a cura. Boas resistências são particularmente importantes para moldagens de parede fina complicadas e para manuseá-las seguramente.
[0033] Foi, portanto, um objetivo da presente invenção prover uma mistura de materiais de molde que possa ser utilizada para produzir moldagens para a indústria de fundição e que tenha uma resistência melhorada.
[0034] Atingiu-se este objetivo de acordo com a invenção por uma mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, que compreende (A) uma ou mais cargas refratárias derramáveis e (B) um sistema ligante compreendendo (I) formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído, e (II) um aminoácido.
[0035] Verificou-se surpreendentemente que os moldes para a indústria de fundição têm uma resistência melhorada quando são produzidos a partir de uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção. A adição de um aminoácido a um sistema ligante compreendendo formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído neste caso melhorou surpreendentemente a resistência da moldagem produzida a partir dele, comparada com moldagens que foram produzidas sob condições idênticas de misturas de materiais de molde tendo a mesma composição, mas sem a adição de um aminoácido.
[0036] Verificou-se surpreendentemente também que os moldes produzidos a partir de uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção têm adicionalmente um teor menor de formaldeído livre. O formaldeído tem um odor irritante e é tóxico em altas concentrações. É, portanto, vantajoso que os moldes tenham menos formaldeído livre e que nenhum formaldeído seja liberado para os arredores. Particularmente quando muitos moldes são armazenados em um espaço confinado, há o risco de que a concentração máxima no local de trabalho (MWC) para o formaldeído seja excedida. A emissão de formaldeído de uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção antes e durante a cura também pode surpreendentemente ser reduzida pela adição de aminoácidos.
[0037] De modo a reduzir o teor de formaldeído livre em misturas de materiais de molde ou em moldagens produzidas a partir das misturas de materiais de molde, existia também naturalmente a possibilidade de adicionar menos formaldeído, doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído ao sistema ligante. No entanto, isso levaria a uma deterioração significativa nas propriedades (em particular a resistência) dos moldes produzidos a partir das misturas de materiais de molde.
[0038] De modo a reduzir a concentração de formaldeído livre em misturas de materiais de molde ou em moldagens produzidas a partir das misturas de materiais de molde, a ureia tem sido habitualmente usada como eliminadora de formaldeído. No entanto, comparado com a ureia, os aminoácidos têm adicionalmente a vantagem que se pode reduzir o teor de nitrogênio na mistura de materiais de molde ou nos moldes produzidos a partir da mesma, uma vez que os aminoácidos de acordo com a invenção são os mais eficazes eliminadores de formaldeído. Além disso, nenhuma melhora significativa, mas sim uma redução na resistência, deve ser observada quando se usa ureia. Além disso, produtos de reação que não são estáveis na mistura e levam à turbidez e precipitados não são raramente formados quando se utiliza ureia como eliminador de formaldeído.
[0039] Particularmente em fundição de ferro e aço, especialmente em fundição de aço inoxidável, um teor de nitrogênio total muito baixo é desejável, uma vez que o nitrogênio pode levar a defeitos de fundição. Para uso no campo de fundição de aço e também de fundição de ferro fundido cinzento, um ligante deve ter um teor de nitrogênio total muito baixo, uma vez que defeitos superficiais, por exemplo “microporosidade”, ocorrem como defeitos de fundição devido ao alto teor de nitrogênio.
[0040] De acordo com a invenção, as moldagens para a indústria de fundição são, preferivelmente, alimentadores, moldes de fundição ou núcleos para a indústria de fundição.
[0041] Como cargas refratárias derramáveis, é possível usar todas as cargas particuladas que são habitualmente usadas para produzir moldagens (em particular alimentadores, moldes de fundição e núcleos) para a indústria de fundição, por exemplo, areia siliciosa e areias especiais. A expressão areia especial abrange areias minerais naturais e também produtos sinterizados e fundidos que são produzidos em forma particulada ou são convertidos em forma particulada por trituração, moagem e operações de classificação ou areias minerais inorgânicas formadas por meio de outros processos físico-químicos, que são usados como materiais de molde base juntamente com ligantes de fundição usuais para a fabricação de alimentadores, núcleos e moldes.
[0042] Em uma incorporação preferida da presente invenção, dá-se preferência particular para uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção na qual a uma, pelo menos uma das várias ou todas as cargas refratárias derramáveis são selecionadas do grupo consistindo de areia siliciosa, areia siliciosa fundida, areia de olivina, grânulos de cromo- magnesita, silicatos de alumínio, em particular areia-J e kerfalitas, minerais pesados, em particular cromita, areia de zircônio e areia-R, cerâmicas industriais, em particular Cerabeads, Chamotte (argila calcinada), areia-M, Alodur, bauxita e carbeto de silício, areias contendo feldspato, areias de andalusita, esferas ocas de α-alumina, esferas compostas de poeira e cinzas, cinzas de cascas de arroz, vidros expandidos, vidro espuma (vidro multicelular), poeira e cinzas e outras areias especiais.
[0043] De acordo com a invenção dá-se preferência a misturas de materiais de molde na quais a uma, pelo menos uma das várias ou todas as cargas refratárias derramáveis têm um diâmetro médio de partícula d50 na faixa de 0,001 a 5 mm, preferivelmente na faixa de 0,01 a 3 mm, particularmente preferivelmente na faixa de 0,02 a 2,0 mm. O diâmetro médio de partícula d50 é determinado de acordo com DIN 66165-2, F e DIN ISSO 3310-1.
[0044] De acordo com a invenção dá-se igualmente preferência a misturas de materiais de molde nas quais a razão da massa total de cargas refratárias derramáveis para a massa total de outros constituintes da mistura de materiais de molde está na faixa de 100:5 a 100:0,1, preferivelmente de 100:3 a 100:0,4, particularmente preferivelmente de 100:2 a 100:0,6.
[0045] De acordo com a invenção dá-se igualmente preferência a misturas de materiais de molde nas quais a densidade aparente de uma mistura de todos os sólidos da mistura de materiais de molde é maior ou igual a 100 g/L, preferivelmente maior ou igual a 200 g/L, particularmente preferivelmente maior ou igual a 1000 g/L.
[0046] De acordo com a invenção, dá-se preferência para misturas de materiais de molde nas quais o sistema ligante compreende adicionalmente: (a) fenóis, em particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol ou resorcinol, ou pré- condensados de fenóis, em particular resóis, e/ou (b) derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré- condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurílico e/ou (c) ureia ou derivados de ureia ou pré-condensados de ureia ou derivados de ureia.
[0047] Em uma incorporação preferida da presente mistura de materiais de molde da invenção, o sistema ligante é, durante a produção de moldagens, misturado com um endurecedor que inicia a cura do ligante. Usualmente, o endurecedor é um ácido, preferivelmente pelo menos um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico aromático (em particular ácido para- toluenossulfônico e/ou ácido xilenossulfônico), ácido fosfórico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico, um ou mais ácidos carboxílicos ou misturas dos mesmos.
[0048] Em uma incorporação preferida alternativa, dá-se preferência particular para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o sistema ligante é curável termicamente.
[0049] Dá-se preferência particular para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o ligante compreende adicionalmente (a) fenóis, em particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol ou resorcinol, ou pré- condensados de fenóis, em particular resóis, e/ou (b) derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré- condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurílico. Como resultado, formam-se durante a cura materiais de molde ligados por resina de fenol/álcool furfurílico/formaldeído. Assim, de acordo com a invenção dá-se preferência para o sistema ligante sendo curável para dar uma resina de fenol/álcool furfurílico/formaldeído, particularmente preferivelmente curável para dar um alto polímero e resina de fenol/álcool furfurílico/formaldeído sólida. A cura destes sistemas é, de acordo com a invenção, efetuada preferivelmente por adição de um endurecedor, onde o endurecedor é um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico aromático (em particular ácido para-toluenossulfônico e/ou ácido xilenossulfônico), ácido fosfórico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico, um ou mais ácidos carboxílicos ou misturas dos ácidos supramencionados.
[0050] Dá-se preferência particular a misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o ligante compreende adicionalmente derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré-condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurílico. Como resultado, durante a cura formam-se materiais de molde ligados por resina de álcool furfurílico/formaldeído. Assim, de acordo com a invenção, dá- se preferência ao sistema ligante sendo curável para dar uma resina de álcool furfurílico/formaldeído, preferivelmente curável para dar um alto polímero e resina de álcool furfurílico/formaldeído sólida.
[0051] Dá-se preferência particular a misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o ligante compreende adicionalmente ureia ou derivados de ureia ou pré- condensados de ureia ou derivados de ureia. Isto resulta, durante a cura, na formação de materiais de molde ligados por resina de ureia/formaldeído. Assim, de acordo com a invenção, dá-se preferência ao sistema ligante sendo curável para dar uma resina de ureia/formaldeído, preferivelmente curável para dar um alto polímero e resina de ureia/formaldeído sólida. De acordo com a invenção, a cura destes sistemas é preferivelmente efetuada por aquecimento na presença de um endurecedor latente (caixa quente) ou por adição de um endurecedor, onde o endurecedor é um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico aromático (em particular ácido para- toluenossulfônico e/ou ácido xilenossulfônico), ácido fosfórico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico, um ou mais ácidos carboxílicos ou misturas dos ácidos supramencionados.
[0052] Dá-se preferência particular para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o ligante compreende adicionalmente (I) ureia ou derivados de ureia ou pré-condensados de ureia ou de derivados de ureia e (II) derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré- condensados de derivados de furano e/ou de álcool furfurílico. Isto resulta, durante a cura, na formação de materiais de molde ligados por resina de ureia/álcool furfurílico/formaldeído. Assim, de acordo com a invenção, dá- se preferência ao sistema ligante sendo curável para dar uma resina de ureia/álcool furfurílico/formaldeído, preferivelmente curável para dar um alto polímero e resina de ureia/álcool furfurílico/formaldeído sólida. De acordo com a invenção, a cura destes sistemas é preferivelmente efetuada por aquecimento na presença de um endurecedor latente (caixa quente) ou por adição de um endurecedor, onde o endurecedor é um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico aromático (em particular ácido para-toluenossulfônico e/ou ácido xilenossulfônico), ácido fosfórico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico, um ou mais ácidos carboxílicos ou misturas dos ácidos supramencionados.
[0053] Dá-se preferência particular para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o ligante compreende adicionalmente (I) ureia ou derivados de ureia ou pré-condensados de ureia ou de derivados de ureia, (II) derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré- condensados de derivados de furano e/ou de álcool furfurílico e (III) fenóis, em particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5- xilenol ou resorcinol, ou pré-condensados de fenóis, em particular resóis. Isto resulta, durante a cura, na formação de materiais de molde ligados por resina de ureia/álcool furfurílico/fenol/formaldeído. Assim, de acordo com a invenção, dá-se preferência ao sistema ligante sendo curável para dar uma resina de ureia/álcool furfurílico/fenol/formaldeído, preferivelmente curável para dar um alto polímero e resina de ureia/álcool furfurílico/fenol/formaldeído sólida. De acordo com a invenção, a cura destes sistemas é preferivelmente efetuada por aquecimento na presença de um endurecedor latente (caixa quente) ou por adição de um endurecedor, onde o endurecedor é um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico aromático (em particular ácido para-toluenossulfônico e/ou ácido xilenossulfônico), ácido fosfórico, ácido metanossulfônico, ácido sulfúrico, um ou mais ácidos carboxílicos ou misturas dos ácidos supramencionados.
[0054] Portando, de acordo com a invenção, dá-se preferência a misturas de materiais de molde nas quais o sistema ligante é curável para dar (I) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/fenol, (II) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico, (III) uma resina de formaldeído/ureia, (IV) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/ureia ou (V) uma resina de formaldeído/fenol/álcool furfurílico/ureia.
[0055] Dá-se preferência para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nos quais o aminoácido é selecionado do grupo consistindo de alanina, glicina, isoleucina, metionina, prolina, valina, histidina, fenilalanina, triptofano, tirosina, asparagina, glutamina, cisteína, metionina, serina, treonina, tirosina, lisina e arginina, preferivelmente selecionado do grupo consistindo de glicina, glutamina, alanina, valina e serina.
[0056] Nossos próprios estudos mostraram que os aminoácidos glicina, glutamina, alanina, valina e serina em particular exibem boas propriedades quando usados em misturas de materiais de molde da invenção. A resistência dos moldes produzidos a partir das misturas de materiais de molde pode ser melhorada particularmente bem pela adição destes aminoácidos sem prejudicar outras propriedades dos moldes produzidos ou da mistura de materiais de molde. Além disso, pode-se reduzir o teor de formaldeído livre na mistura de materiais de molde e nos moldes produzidos a partir da mistura de materiais de molde. Entre os aminoácidos, a glicina é particularmente preferida.
[0057] Dá-se preferência para misturas de materiais de molde de acordo com a invenção nas quais o aminoácido é um α- aminoácido.
[0058] Dá-se preferência também para mistura de materiais de molde de acordo com a invenção na qual a proporção de todos os aminoácidos na mistura de materiais de molde é de 0,005 a 5,0% em peso, preferivelmente de 0,01 a 2,0% em peso, particularmente preferivelmente de 0,03 a 1,0% em peso, baseado no teor de sólidos da mistura de materiais de molde total.
[0059] Em nossos próprios estudos descobriu-se que misturas de materiais de molde de acordo com a invenção têm propriedades particularmente boas quando a proporção de todos os aminoácidos na mistura de materiais de molde está nas faixas supramencionadas. Quando as proporções de aminoácidos na mistura de materiais de molde são muito baixas, é possível que a resistência dos moldes produzidos a partir das misturas de materiais de molde não melhore suficientemente e/ou que não se reduza a quantidade de formaldeído livre. No caso de proporções excessivamente elevadas, não se observa nenhum melhoramento nas propriedades.
[0060] Dá-se preferência também para mistura de materiais de molde de acordo com a invenção na qual a razão molar de todos aminoácidos para formaldeído disponível é de 4:1 a 1:0,5, preferivelmente de 3:1 a 1:0,9, particularmente preferivelmente de 2,5:1 a 1:1.
[0061] Em nossos próprios estudos, descobriu-se que as misturas de materiais de molde de acordo com a invenção têm propriedades particularmente boas quando a razão molar de todos os aminoácidos para formaldeído disponível está nas faixas indicadas acima. Em particular, a resistência dos moldes produzidos a partir das misturas de materiais de moldes e a proporção de formaldeído livre nas misturas de materiais de molde ou os moldes produzidos a partir das mesmas exibem propriedades particularmente boas quando as faixas indicadas forem cumpridas.
[0062] Dá-se preferência também para uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção na qual os doadores de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído são selecionados do grupo consistindo de paraformaldeído, hexametileno-tetramina, trioxano, metilolamina, e derivados de metilolamina tais como trimetilol-melamina ou hexametilol- melamina.
[0063] Em uma incorporação preferida da presente invenção, a mistura de materiais de molde não contém quaisquer proteínas ou peptídeos, por exemplo, dipeptídeos, tripeptídeos, tetrapeptídeos, pentapeptídeos ou peptídeos superiores. Descobriu-se também que algumas incorporações da presente invenção têm vantagens quando não o ácido aspártico, mas em vez disso outro aminoácido, preferivelmente glicina, glutamina, alanina, valina e/ou serina é utilizado como aminoácido.
[0064] Um aspecto adicional da presente invenção provê moldagens para a indústria de fundição produzidas usando uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção.
[0065] Dá-se também preferência para uma moldagem de acordo com a invenção na qual a uma ou mais várias cargas refratárias derramáveis se ligam por um ligante curado e o ligante curado é (I) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/fenol, (II) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico, (III) uma resina de formaldeído/ureia, (IV) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/ureia ou (V) uma resina de formaldeído/fenol/álcool furfurílico/ureia.
[0066] Dá-se preferência para um molde de acordo com a invenção no qual o molde é formado curando o sistema ligante, com uma reação química ocorrendo entre formaldeído e/ou um pré-condensado de formaldeído e (a) fenóis, em particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol ou resorcinol, ou pré- condensados de fenóis, em particular resóis, (b) derivados de furano e/ou álcool furfurílico ou pré-condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurílico e/ou (c) ureia ou derivados de ureia ou pré-condensados de ureia ou derivados de ureia.
[0067] Um aspecto adicional da presente invenção provê o uso de aminoácidos (a) em uma mistura de materiais de molde para produzir moldes para a indústria de fundição ou (b) para produzir moldes para a indústria de fundição.
[0068] Um aspecto adicional da presente invenção provê o uso de pelo menos um aminoácido em uma mistura de materiais de molde para a indústria de fundição, sendo que a mistura de materiais de molde contém formaldeído ou uma fonte de formaldeído além do aminoácido. Aqui, dá-se preferência para o aminoácido selecionado do grupo consistindo de alanina, glicina, isoleucina, metionina, prolina, valina, histidina, fenilalanina, triptofano, tirosina, asparagina, glutamina, cisteína, metionina, serina, treonina, tirosina, lisina e arginina, particularmente preferivelmente selecionado do grupo consistindo de glicina, glutamina, alanina, valina e serina.
[0069] Um aspecto adicional da presente invenção provê o uso de pelo menos um aminoácido para produzir moldes tendo resistência melhorada e/ou tendência reduzida para produzir defeitos de fundição.
[0070] Um aspecto adicional da presente invenção provê o uso de misturas de materiais de molde de acordo com a invenção para produzir moldes para a indústria de fundição.
[0071] Um aspecto adicional no contexto da presente invenção refere-se a um processo para produzir uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção, compreendendo as seguintes etapas: (a) produzir ou prover uma ou mais cargas refratárias derramáveis, (b) produzir ou prover um sistema ligante compreendendo (I) formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído, e (II) um aminoácido e (c) misturar todos os componentes.
[0072] Um aspecto adicional no contexto da presente invenção refere-se a um processo para produzir um molde para a indústria de fundição, compreendendo as seguintes etapas: (I) produzir ou prover uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção, preferivelmente por meio de um processo de acordo com a invenção para a produção de uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção, (II) moldar a mistura de materiais de molde para dar um molde não curado e (III) curar o molde não curado ou permitir cura posterior, de modo a resultar num molde para a indústria de fundição.
[0073] Em uma incorporação preferida do processo da invenção para produzir um molde para a indústria de fundição, efetua-se a cura ou a permissão para a cura do molde não curado por aquecimento.
[0074] Em uma incorporação preferida alternativa do processo da invenção para produzir um molde para a indústria de fundição, efetua-se a cura ou a permissão para a cura por adição de um endurecedor durante a produção ou provisão da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção. Preferivelmente, o endurecedor é um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico (em particular ácido para-toluenossulfônico), ácido fosfórico, ácido carboxílico, ácido metanossulfônico e/ou ácido sulfúrico ou misturas dos mesmos.
[0075] Um aspecto adicional no contexto da presente invenção refere-se a um kit para produzir uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção e/ou para produzir um molde de acordo com a invenção para a indústria de fundição, preferivelmente para produzir alimentadores, núcleos ou moldes de fundição para a indústria de fundição, compreendendo (I) um sistema ligante conforme definido acima para uma mistura de materiais de molde de acordo com a invenção, (II) opcionalmente uma ou mais cargas refratárias derramáveis e (III) opcionalmente um endurecedor, preferivelmente um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico (em particular ácido para-toluenossulfônico), ácido fosfórico, ácido carboxílico, ácido metanossulfônico e/ou ácido sulfúrico ou misturas dos mesmos.
[0076] No contexto da presente invenção, uma pluralidade dos aspectos acima indicados como sendo preferidos são realizados preferivelmente ao mesmo tempo; dá-se preferência particular para as combinações de tais aspectos e para as características correspondentes que podem derivar das reivindicações anexas.
[0077] A presente invenção será ilustrada abaixo com o auxílio de exemplos selecionados.
[0078] Adicionou-se 0,43 g de glicina (5,7 mmol) em 100 g de uma resina de cura a frio de fenol-furano comercial de Hüttenes-Albertus com a designação XA20 (álcool furfurílico: 78%, fenol livre: 4,5%, teor de água: 2%, teor de formaldeído livre: 0,171% (correspondente a 5,7 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em uma temperatura de 40°C e a mistura foi agitada durante 60 minutos. Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (1822°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,09%.
[0079] Em temperatura ambiente (18-22°C) e uma umidade atmosférica relativa (RAH) de 40-55%, 100 partes em peso de areia siliciosa (areia de sílica) H32 (Quarzwerke Frechen) foram colocadas num misturador de laboratório (BOSCH), misturadas com 0,5 parte em peso de endurecedor (Aktivator 100 SR; 65% de ácido para-toluenossulfônico, <0,5% de H2SO4) e se misturou por 30 segundos. Subsequentemente, adicionou-se 1,0 parte em peso do sistema ligante produzido e a mistura foi misturada por mais 45 segundos. A temperatura da mistura de materiais de molde produzida foi de 18-22°C.
[0080] Subsequentemente, introduziu-se manualmente a mistura de materiais de molde num molde de barra de teste e se compactou por meio de uma placa manual. Barras de teste cuboidais tendo as dimensões 220 mm x 22,36 mm x 22,36 mm, conhecidas como barras de teste Georg-Fischer, foram produzidas como corpos de prova.
[0081] Para determinar o tempo de processamento (PT) e o tempo de cura (CT) da mistura de materiais de molde, observou-se o comportamento de cura em uma barra de teste Georg-Fischer usando o pino de teste de acordo com o folheto VDG P 72.
[0082] Determinaram-se os respectivos valores de resistência à flexão de acordo com o folheto VDG P 72. Para determinar as resistências à flexão, as barras de teste foram colocadas num aparelho de teste de resistência Georg-Fischer equipado com um dispositivo de flexão em três pontos (DISA- Industrie AG, Schaffhausen, CH) e se mediu a força que levou à fratura das barras de teste.
[0083] As resistências à flexão foram medidas após uma hora, após duas horas, após quatro horas e após 24 horas após a produção dos moldes (teste) a serem testados (armazenamento dos núcleos após desmoldagem em cada caso em temperatura ambiente de 18-22°C, umidade atmosférica relativa (20-55%)).
[0084] Os valores determinados estão sumarizados na Tabela 1.
[0085] Os moldes de teste de acordo com a invenção produzidos a partir da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção exibem uma resistência à flexão melhorada comparados com os moldes (teste) produzidos nos exemplos comparativos 1 e 2 após 24 horas sem que o comportamento de cura fosse afetado adversamente. Além disso, o teor de formaldeído livre no sistema ligante de acordo com a invenção é menor que o teor de formaldeído livre nos sistemas ligantes, conforme exemplos comparativos 1 e 2.
[0086] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 5,7 mmol de alanina em vez de glicina.
[0087] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,08%. Exemplo 3 (de acordo com a invenção)
[0088] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 5,7 mmol de serina em vez de glicina.
[0089] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,09%. Exemplo 4 (de acordo com a invenção)
[0090] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 5,7 mmol de valina em vez de glicina.
[0091] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,09%. Exemplo comparativo 1 (não de acordo com a invenção)
[0092] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 5,7 mmol de ureia em vez de glicina.
[0093] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,13%. Exemplo comparativo 2 (não de acordo com a invenção)
[0094] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, não de adicionou glicina.
[0095] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,15%. Exemplo 5 (de acordo com a invenção)
[0096] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 100 g de uma resina de cura a frio de fenol-furano comercial de Hüttenes-Albertus com a designação Kaltharz 7864 (álcool furfurílico: 40%, fenol livre: 4%, teor de água: 2%, teor de formaldeído livre: 0,125% (correspondente a 4,2 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em vez da resina de cura a frio de fenol-furano tendo a designação XA20 usada no exemplo 1. No entanto, usaram-se 4,2 mmol de glicina.
[0097] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,04%.
[0098] Os valores determinados estão resumidos na Tabela 1.
[0099] Os moldes (teste) de acordo com a invenção produzidos a partir da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção exibem uma resistência à flexão melhorada comparados com os moldes (teste) produzidos nos exemplos comparativos 3 e 4 após quatro horas sem que o comportamento de cura fosse afetado adversamente. Além disso, o teor de formaldeído livre no sistema ligante de acordo com a invenção é menor que o teor de formaldeído livre nos sistemas ligantes, conforme exemplos comparativos 3 e 4. Exemplo 6 (de acordo com a invenção)
[0100] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, usou-se 4,2 mmol de alanina em vez de glicina.
[0101] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%. Exemplo 7 (de acordo com a invenção)
[0102] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, usou-se 4,2 mmol de serina em vez de glicina.
[0103] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,06%. Exemplo 8 (de acordo com a invenção)
[0104] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, usou-se 4,2 mmol de valina em vez de glicina.
[0105] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%. Exemplo 9 (de acordo com a invenção)
[0106] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, usou-se 4,2 mmol de glutamina em vez de glicina.
[0107] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,03%. Exemplo comparativo 3 (não de acordo com a invenção)
[0108] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, usou-se 4,2 mmol de ureia em vez de glicina.
[0109] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,12%. Exemplo comparativo 4 (não de acordo com a invenção)
[0110] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 5. No entanto, não se adicionou glicina.
[0111] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,17%. Exemplo 10 (de acordo com a invenção)
[0112] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 100 g de uma resina de cura a frio de fenol-furano comercial de Hüttenes-Albertus com a designação Kaltharz 8117 (álcool furfurílico: 50%, fenol livre: 3-4%, teor de água: 2%, teor de formaldeído livre: 0,120% (correspondente a 4 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em vez da resina de cura a frio de fenol-furano tendo a designação XA20 usada no exemplo 1. No entanto, usaram-se 4,0 mmol de glicina.
[0113] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%.
[0114] Os valores determinados estão resumidos na Tabela 1.
[0115] Os moldes (teste) de acordo com a invenção produzidos a partir da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção exibem uma resistência à flexão melhorada comparados com os moldes (teste) produzidos nos exemplos comparativos 5 e 6 após 24 horas sem que o comportamento de cura fosse afetado adversamente. Além disso, o teor de formaldeído livre no sistema ligante de acordo com a invenção é menor que o teor de formaldeído livre nos sistemas ligantes, conforme exemplos comparativos 5 e 6. Exemplo 11 (de acordo com a invenção)
[0116] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, usou-se 4,0 mmol de alanina em vez de glicina.
[0117] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%. Exemplo 12 (de acordo com a invenção)
[0118] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, usou-se 4,0 mmol de serina em vez de glicina.
[0119] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,08%. Exemplo 13 (de acordo com a invenção)
[0120] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, usou-se 4,0 mmol de valina em vez de glicina.
[0121] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,07%. Exemplo 14 (de acordo com a invenção)
[0122] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, usou-se 4,0 mmol de glutamina em vez de glicina.
[0123] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,03%. Exemplo comparativo 5 (não de acordo com a invenção)
[0124] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, usou-se 4,0 mmol de ureia em vez de glicina.
[0125] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%. Exemplo comparativo 6 (não de acordo com a invenção)
[0126] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 10. No entanto, não se adicionou glicina.
[0127] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,15%. Exemplo 15 (de acordo com a invenção)
[0128] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 100 g de uma resina de cura a frio de fenol-furano comercial de Hüttenes-Albertus com a designação Kaltharz 8500 (álcool furfurílico: 57%, fenol livre: 1,1-1,8%, teor de água: 8-10%, teor de formaldeído livre: 0,25% (correspondente a 8,3 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em vez da resina de cura a frio de fenol-furano tendo a designação XA20 usada no exemplo 1. No entanto, usaram-se 8,3 mmol de glicina.
[0129] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,04%.
[0130] Os valores determinados estão resumidos na Tabela 1.
[0131] Os moldes (teste) de acordo com a invenção produzidos a partir da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção exibem uma resistência à flexão melhorada comparados com os moldes (teste) produzidos nos exemplos comparativos 7 e 8 após 24 horas sem que o comportamento de cura fosse afetado adversamente. Além disso, o teor de formaldeído livre no sistema ligante de acordo com a invenção é menor que o teor de formaldeído livre nos sistemas ligantes, conforme exemplos comparativos 7 e 8. Exemplo 16 (de acordo com a invenção)
[0132] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, usou-se 8,3 mmol de alanina em vez de glicina.
[0133] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,04%. Exemplo 17 (de acordo com a invenção)
[0134] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, usou-se 8,3 mmol de serina em vez de glicina.
[0135] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,05%. Exemplo 18 (de acordo com a invenção)
[0136] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, usou-se 8,3 mmol de valina em vez de glicina.
[0137] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,07%.
[0138] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, usou-se 8,3 mmol de glutamina em vez de glicina.
[0139] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,06%. Exemplo comparativo 7 (não de acordo com a invenção)
[0140] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, usou-se 8,3 mmol de ureia em vez de glicina.
[0141] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,19%. Exemplo comparativo 8 (não de acordo com a invenção)
[0142] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 15. No entanto, não se adicionou glicina.
[0143] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,27%. Exemplo 20 (de acordo com a invenção)
[0144] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 1. No entanto, usou-se 100 g de uma resina de cura a frio de furano comercial de Hüttenes- Albertus com a designação Kaltharz TDE 20 (álcool furfurílico: 70%, teor de água: 5-7%, teor de formaldeído livre: 0,23% (correspondente a 7,7 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em vez da resina de cura a frio de fenol-furano tendo a designação XA20 usada no exemplo 1. No entanto, usaram-se 7,7 mmol de glicina.
[0145] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,09%.
[0146] Os valores determinados estão sumarizados na Tabela 1.
[0147] Os moldes (teste) de acordo com a invenção produzidos a partir da mistura de materiais de molde de acordo com a invenção exibem uma resistência à flexão melhorada comparados com os moldes (teste) produzidos no exemplo comparativo 9 após 24 horas sem que o comportamento de cura fosse afetado adversamente. Além disso, o teor de formaldeído livre no sistema ligante de acordo com a invenção é menor que o teor de formaldeído livre nos sistemas ligantes, conforme exemplo comparativo 9. Exemplo 21 (de acordo com a invenção)
[0148] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 20. No entanto, usou-se 7,7 mmol de alanina em vez de glicina.
[0149] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,08%. Exemplo 22 (de acordo com a invenção)
[0150] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 20. No entanto, usou-se 7,7 mmol de serina em vez de glicina.
[0151] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,09%. Exemplo 23 (de acordo com a invenção)
[0152] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 20. No entanto, usou-se 7,7 mmol de valina em vez de glicina.
[0153] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,07%. Exemplo comparativo 9 (não de acordo com a invenção)
[0154] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 20. No entanto, não se adicionou glicina.
[0155] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,23%. Exemplo 24 (de acordo com a invenção) Produção de um sistema ligante
[0156] Adicionou-se 0,62 g de glicina (8,3 mmol) em 100 g de uma resina de caixa aquecida de fenol-furano comercial de Hüttenes-Albertus com a designação “Furesan 7682” (álcool furfurílico: 57%, fenol livre: 1,0-1,6%, teor de água: 8-10%, teor de formaldeído livre: 0,25% (correspondente a 8,3 mmol); obtenível de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) em uma temperatura de 40°C e a mistura foi agitada durante 60 minutos. Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,07%. Produção de uma mistura de materiais de molde
[0157] Em temperatura ambiente (18-22°C) e uma umidade atmosférica relativa (RAH) de 40-55%, 100 partes em peso de areia siliciosa (areia de sílica) H32 foram colocadas num misturador de laboratório (BOSCH), misturadas com 0,3% de endurecedor (Furedur 2) e se misturou por 15 segundos. A mistura areia/endurecedor é subsequentemente provida com 1,5 partes em peso de resina e se mistura por mais 150 segundos. A temperatura da mistura de materiais de molde produzida foi de 18-22°C. Produção de moldes (teste)
[0158] Subsequentemente, introduziu-se manualmente a mistura de materiais de molde num molde de barra de teste e se compactou por meio de uma placa manual e se curou a 220°C. Barras de teste cuboidais tendo as dimensões 220 mm x 22,36 mm x 22,36 mm, conhecidas como barras de teste Georg-Fischer, foram produzidas como corpos de prova.
[0159] Foram produzidos vários moldes de teste e estes foram curados por 15, 30, 60 ou 120 segundos a 220°C.
[0160] Determinou-se a resistência à flexão a quente (resistência à flexão imediatamente após desmoldagem do molde (teste) quente e a resistência à flexão a frio (resistência à flexão do molde (teste) resfriado após 24 horas) nos moldes (teste) produzidos de acordo com o método de determinação descrito no exemplo 1.
[0161] Os resultados estão resumidos na Tabela 2.
[0162] A resistência à flexão a frio do molde (teste) produzido é maior que no caso do exemplo comparativo 11 no qual não se adicionou aminoácido. No caso dos corpos de prova tendo tempo de cozimento curto (15 e 30 segundos), a resistência à flexão a frio é particularmente elevada. As resistências à flexão a quente não são afetadas adversamente.
[0163] Estes resultados são particularmente surpreendentes, uma vez que, no caso de resinas de caixa quente de fenol- furano, admite-se que altas resistências à flexão (em particular em tempos de cozimento curtos) podem ser alcançadas apenas quando há um elevado teor de formaldeído livre. Exemplo 25 (de acordo com a invenção)
[0164] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 24. No entanto, usou-se 8,3 mmol de alanina em vez de glicina.
[0165] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,08%.
[0166] Os resultados estão resumidos na Tabela 2.
[0167] A resistência à flexão a frio do molde (teste) produzido é maior que no caso do exemplo comparativo 11 no qual não se adicionou aminoácido. No caso dos corpos de prova tendo tempo de cozimento curto (15 e 30 segundos), a resistência à flexão a frio é particularmente elevada. As resistências à flexão a quente não são afetadas adversamente.
[0168] Estes resultados são particularmente surpreendentes, uma vez que, no caso de resinas de caixa quente de fenol- furano, admite-se que altas resistências à flexão (em particular em tempos de cozimento curtos) podem ser alcançadas apenas quando há um elevado teor de formaldeído livre. Exemplo 26 (de acordo com a invenção)
[0169] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 24. No entanto, usou-se 8,3 mmol de glutamina em vez de glicina.
[0170] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre abaixo de 0,08%.
[0171] Os resultados estão resumidos na Tabela 2.
[0172] A resistência à flexão a frio do molde (teste) produzido é maior que no caso do exemplo comparativo 11 no qual não se adicionou aminoácido. No caso dos corpos de prova tendo tempo de cozimento curto (15 e 30 segundos), a resistência à flexão a frio é particularmente elevada. As resistências à flexão a quente não são afetadas adversamente.
[0173] Estes resultados são particularmente surpreendentes, uma vez que, no caso de resinas de caixa quente de fenol- furano, admite-se que altas resistências à flexão (em particular em tempos de cozimento curtos) podem ser alcançadas apenas quando há um elevado teor de formaldeído livre. Exemplo 27 (de acordo com a invenção)
[0174] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 24. No entanto, usou-se 8,3 mmol de serina em vez de glicina.
[0175] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre abaixo de 0,08%.
[0176] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 24. No entanto, usou-se 8,3 mmol de ureia em vez de glicina.
[0177] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,07%.
[0178] A produção do sistema ligante, da mistura de materiais de molde e dos moldes (teste) foi executada de maneira análoga à do exemplo 24. No entanto, não se adicionou glicina.
[0179] Após resfriar o sistema ligante até temperatura ambiente (18-22°C), o sistema ligante tinha um teor de formaldeído livre de 0,18%. Resultados Tabela 1: Comparação do tempo de processamento (PT) e do tempo de cura (CT) e também as resistências à flexão dos moldes (teste) produzidos nos exemplos 1 a 23 e nos exemplos comparativos 1 a 9.
Tabela 2: Comparação das resistências à flexão a quente e das resistências à flexão a frio dos moldes (teste) produzidos nos exemplos 24 a 26 e no exemplo comparativo 11. 
Claims (14)
1. Mistura de materiais de molde para produzir moldagens para a indústria de fundição, preferivelmente para produzir moldes de fundição, núcleos ou alimentadores para a indústria de fundição, caracterizada pelo fato de compreender (A) uma ou mais cargas refratárias derramáveis, (B) um sistema ligante compreendendo (i) formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído, sendo que o ligante compreende adicionalmente derivados de furano e/ou álcool furfurila ou pré-condensados ou derivados furano e/ou álcool furfurila; e (ii) um aminoácido selecionado a partir do grupo consistindo de glicina, alanina, valina e serina.
2. Mistura de materiais de molde, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o aminoácido ser glicina.
3. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de a uma, pelo menos uma das várias ou todas as cargas refratárias derramáveis serem selecionadas do grupo consistindo de areia siliciosa, areia siliciosa fundida, areia de olivina, grânulos de cromo-magnesita, silicatos de alumínio, em particular areia-J e kerfalitas, minerais pesados, em particular cromita, areia de zircônio e areia-R, cerâmicas industriais, em particular Cerabeads, Chamotte (argila calcinada), areia-M, Alodur, bauxita e carbeto de silício, areias contendo feldspato, areias de andalusita, esferas ocas de α-alumina, esferas compostas de poeira e cinzas, cinzas de cascas de arroz, vidros expandidos, vidro espuma (vidro multicelular), poeira e cinzas e outras areias especiais.
4. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de a uma, pelo menos uma das várias ou todas as cargas refratárias derramáveis terem um diâmetro médio de partícula d50 na faixa de 0,001 a 5 mm, preferivelmente na faixa de 0,01 a 3 mm, particularmente preferivelmente na faixa de 0,02 a 2,0 mm E sendo que o diâmetro de partículas médio d50 é determinado de acordo com DIN 66165-2, F e DIN ISO 3310-1.
5. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de a razão da massa total de cargas refratárias derramáveis para a massa total de outros constituintes da mistura de materiais de molde estar na faixa de 100:5 a 100:0,1, preferivelmente de 100:3 a 100:0,4, particularmente preferivelmente de 100:2 a 100:0,6.
6. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o sistema ligante compreender adicionalmente: (a) fenóis, em particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol ou resorcinol, ou pré-condensados de fenóis, em particular resóis, e/ou (c) ureia ou derivados de ureia ou pré- condensados de ureia ou derivados de ureia.
7. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de o sistema ligante ser curável para resultar em: (i) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/fenol, (ii) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico, (iii) uma resina de formaldeído/ureia, ou (IV) uma resina de formaldeído/álcool furfurílico/ureia.
8. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de a proporção de todos os aminoácidos na mistura de materiais de molde ser de 0,005 a 2% em peso, preferivelmente de 0,01 a 1% em peso, particularmente preferivelmente de 0,03 a 0,5% em peso, com base no teor de sólidos da mistura de materiais de molde total.
9. Mistura de materiais de molde, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de a razão molar de todos os aminoácidos para formaldeído disponível ser de 4:1 a 1:0,5, preferivelmente de 3:1 a 1:0,9, particularmente preferivelmente de 2,5:1 a 1:1.
10. Moldagem para a indústria de fundição, caracterizada pelo fato de ser produzida usando uma mistura de materiais de molde conforme definida por qualquer uma das reivindicações de 1 a 9.
11. Uso de pelo menos um aminoácido, caracterizado pelo fato de ser selecionado a partir do grupo consistindo de glicina, glutamina, alanina, valina e serina em uma mistura de materiais de molde para a indústria de fundição, sendo que a mistura de materiais de molde conter em adição ao aminoácido, um sistema ligante compreendendo formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré-condensados de formaldeído, sendo que o ligante compreende, adicionalmente, derivados de furano e/ou álcool furfurila ou pré-condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurila.
12. Processo para produzir uma mistura de materiais de molde, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: (a) produzir ou prover uma ou mais cargas refratárias derramáveis, (b) produzir ou prover um sistema ligante compreendendo: (1) formaldeído, um doador de formaldeído e/ou pré- condensados de formaldeído, sendo que o ligante compreende adicionalmente derivados furano e/ou álcool furfurila ou pré- condensados de derivados de furano e/ou álcool furfurila, e (ii) um aminoácido selecionado a partir do grupo consistindo de glicina, glutamina, alanina, valina e serina, e (c) misturar todos os componentes.
13. Processo para produzir uma moldagem para a indústria de fundição, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: (1) produzir ou prover uma mistura de materiais de molde conforme definida por qualquer uma das reivindicações 1 a 9, (ii) moldar a mistura de materiais de molde para dar uma moldagem não curada, e (111) curar a moldagem não curada ou permitir a cura posterior, a fim de resultar a moldagem para a indústria de fundição.
14. Kit para produzir uma mistura de materiais de molde, conforme definida por qualquer uma das reivindicações 1 a 9 e/ou para produzir uma moldagem, conforme definida pela reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender: (i) um sistema ligante conforme definido por qualquer uma das reivindicações 1 a 9, (ii) um endurecedor, preferivelmente um ácido orgânico ou inorgânico, particularmente preferivelmente um ácido sulfônico (em particular ácido para-toluenossulfônico), ácido fosfórico, ácido carboxílico, ácido metanossulfônico e/ou ácido sulfúrico ou misturas dos mesmos; e (iii) opcionalmente, um ou mais cargas refratárias derramáveis, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1, e 3 a 5.
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