BR112020011256A2 - sistemas aglutinantes - Google Patents

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Abstract

A presente divulgação inclui sistemas aglutinantes para fabricar artigos de fundição. Os sistemas aglutinantes podem compreender um componente contendo substância húmica que compreende linhito, um componente isocianato e um componente catalisador. Os sistemas aglutinantes podem ser misturados com um agregado (por exemplo, areia) para fabricar artigos de fundição, como moldes e núcleos. Também são divulgados aqui métodos para fabricar artigos de fundição usando os sistemas aglutinantes.

Description

“SISTEMAS AGLUTINANTES” PEDIDO DE PRIORIDADE
[0001] Este Pedido Internacional PCT reivindica o benefício de prioridade do Pedido Provisório dos EUA Nº 62/596,345, depositado em 8 de dezembro de 2017, cuja matéria é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
CAMPO TÉCNICO
[0002] Modalidades da presente divulgação referem-se geralmente a sistemas aglutinantes, por exemplo, para fabricar artigos de fundição, e métodos para fabricá- los.
ANTECEDENTES
[0003] Moldagem por fundição é um processo de fundição para a preparação de artigos no qual um material líquido aquecido, geralmente um metal ou liga de metal, é derramado em um artigo de fundição (por exemplo, na cavidade de um molde ou em torno de um núcleo) e deixado esfriar na forma do artigo de fundição. O artigo de metal moldado por fundição é então liberado. Os artigos de fundição são tipicamente feitos de uma mistura de fundição, por exemplo, de um agregado e um aglutinante, que é então curado.
[0004] Os sistemas aglutinantes geralmente contêm um solvente orgânico que pode representar riscos à saúde. Tais solventes orgânicos podem incluir formaldeído e/ou fenol, o que pode ser indesejável em algumas aplicações. Adicionalmente, quando misturados com um agregado tal como areia para formar uma mistura de fundição, os componentes do sistema aglutinante podem reagir prematuramente, antes da cura. Essa reação pode prejudicar a capacidade de moldar a mistura de fundição em moldes e núcleos. Além disso, as desvantagens dos sistemas aglutinantes podem resultar em artigos de fundição com força insuficiente e materiais moldados por fundição de baixa qualidade.
SUMÁRIO
[0005] A presente divulgação inclui sistemas aglutinantes para fabricar artigos de fundição. Em alguns exemplos, os sistemas aglutinantes podem compreender um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato, e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato pode compreender pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador. Em alguns casos, o sistema pode compreender de cerca de 5% a cerca de 65% em peso do primeiro componente em relação ao peso total do sistema. Em pelo menos um exemplo, o linhito e o pelo menos um mineral de silicato podem ser obtidos a partir de um depósito mineral natural. Em pelo menos um exemplo, o primeiro componente pode ter um valor de perda por ignição (PMI) variando de cerca de 50% a cerca de 70%. Em alguns exemplos, o primeiro componente, o segundo componente e o terceiro componente podem ser capazes de polimerização. Em pelo menos um exemplo, o sistema aglutinante pode estar substancialmente livre de fenol, formaldeído, ou ambos fenol e formaldeído.
[0006] Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender pelo menos 10% em peso do pelo menos um mineral de silicato em relação ao peso total do primeiro componente. Por exemplo, o pelo menos um mineral de silicato pode compreender pelo menos 2% em peso de alumina em relação ao peso total do primeiro componente. Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender menos de 60% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente. Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender de cerca de 10% a cerca de 30% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente. Em alguns casos, o pelo menos um mineral de silicato pode compreender ainda caulinita, mica, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, o pelo menos um mineral de silicato pode compreender argila do tipo “ball clay”, argila de caulim, ou uma combinação das mesmas. Em alguns exemplos, o sistema pode compreender de cerca de 5% a cerca de 65% em peso do linhito em relação ao peso total do sistema.
[0007] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o sistema pode compreender de cerca de 1% a cerca de 60% em peso do pelo menos um poliol em relação ao peso total do sistema. Por exemplo, o pelo menos um poliol pode compreender etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,3-propilenoglicol, hexano 1,6-diol, 2 metil-1,3-propanodiol, glicerol, manitol, sorbitol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, butilenoglicol, dibutilenoglicol, polibutilenoglicol, ou uma combinação dos mesmos.
[0008] Em alguns exemplos, o segundo componente nos sistemas aglutinantes pode compreender de cerca de 10% a cerca de 80% em peso do pelo menos um isocianato em relação ao peso total do sistema. Em alguns casos, o pelo menos um isocianato no segundo componente pode compreender 2,4-diisocianatotolueno, 2,6- diisocianatotolueno, diisocianato de 4,4′-metileno-difenil, diisocianato de 2,4-metileno- difenil, diisocianato de 2,2'-metileno-difenil, diisocianato de metileno-difenil polimérico, diisocianato de 1,5-naftaleno, 4,4’,4’’-triisocianatotrifenilmetano, bis(3,5-diisocianato- 2-metilfenil)metano, diisocianato de 1,6-hexametileno, isocianato de 3- isocianatometil-1,3,5,5-trimetilciclohexil(isoforona), um derivado dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos.
[0009] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o pelo menos um catalisador pode compreender uma amina terciária. Alternativamente ou adicionalmente, o pelo menos um catalisador pode compreender fenilpiridina, piridina, acridina, 2-metoxipiridina, piridazina, 3-cloropiridina, quinolina, N-metilimidazol, N- etilimidazol, 4,4′-dipiridina, 4-fenilpropilpiridina, 1-metilbenzimidazol, 1,4-tiazina, ou uma combinação dos mesmos. Em alguns casos, o pelo menos um catalisador pode compreender um gás. Alternativamente ou adicionalmente, o pelo menos um catalisador pode compreender um líquido.
[0010] Ainda divulgados aqui incluem métodos para fabricar artigos de fundição. Por exemplo, os métodos podem compreender: preparar uma mistura a partir da combinação de (1) um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato, e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato pode compreender pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; (2) um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e (3) um agregado; colocar a mistura em contato com um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador; e curar a mistura com o pelo menos um catalisador. Em pelo menos um exemplo, o agregado pode compreender areia. Em alguns casos, o linhito e o pelo menos um mineral de silicato podem ser obtidos a partir de um depósito mineral natural. Por exemplo, o depósito mineral natural pode ser um depósito de argila do tipo “ball clay” ou um depósito de argila de caulim. Em alguns exemplos, o primeiro componente pode ser preparado a partir da adição do pelo menos um mineral de silicato a uma fonte natural de linhito.
[0011] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, os métodos podem ainda compreender formar a mistura descrita acima em forma de um núcleo antes colocar a mistura em contato com o terceiro componente. Em alguns exemplos, o pelo menos um catalisador pode ser um gás, e o contato da mistura com o terceiro componente pode compreender a passagem do gás através da forma. Alternativamente ou adicionalmente, o pelo menos um catalisador pode ser um líquido. Nestes casos, os métodos podem ainda compreender formar a mistura na forma de um molde após o contato da mistura com o terceiro componente e antes de curar a mistura.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0012] Aspectos particulares da presente divulgação são descritos em mais detalhes abaixo. Os termos e definições aqui fornecidos controlam, se estiverem em conflito com os termos e/ou definições incorporados por referência.
[0013] Conforme usado aqui, os termos "compreende", "compreendendo" ou qualquer outra variação dos mesmos destinam-se a cobrir uma inclusão não exclusiva, de modo que um processo, método, composição, artigo ou aparelho que compreende uma lista de elementos não inclui apenas esses elementos, mas pode incluir outros elementos não expressamente listados ou inerentes a esse processo, método, composição, artigo ou aparelho. O termo "exemplar" é usado no sentido de "exemplo" em vez de "ideal".
[0014] Como usadas aqui, as formas singulares "um", "uma" e "a/o" incluem referência plural, a menos que o contexto determine o contrário. Os termos “aproximadamente” e “cerca de” se referem a ser quase o mesmo que um número ou valor referenciado. Conforme usado aqui, os termos "aproximadamente" e "cerca de"
devem ser entendidos como abrangendo ± 5% de uma quantidade ou valor especificado.
[0015] A presente divulgação inclui sistemas aglutinantes, por exemplo, para fabricar artigos de fundição. Os sistemas aglutinantes podem incluir dois ou mais componentes a serem combinados. Por exemplo, os sistemas aqui apresentados podem compreender um primeiro componente que compreende linhito e um ou mais minerais e/ou polióis; um segundo componente que compreende um ou mais isocianatos; e/ou um terceiro componente que compreende um ou mais catalisadores. Tais sistemas aglutinantes podem ser utilizados para preparar artigos de fundição, tais como, por exemplo, moldes e núcleos.
[0016] Os sistemas aglutinantes aqui apresentados podem incluir um ou mais componentes. De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, um ou mais dos componentes nos sistemas aglutinantes podem ser capazes de polimerização, por exemplo, quando combinados com outros componentes. Em alguns exemplos, o sistema aglutinante pode estar substancialmente livre de solventes orgânicos tais como formaldeído, fenol e/ou outros solventes orgânicos, incluindo solventes aromáticos. Por exemplo, o sistema aglutinante compreende menos de 0,01% em peso de formaldeído e/ou menos de 0,01% em peso de fenol. Em alguns exemplos, o sistema aglutinante é desprovido de formaldeído e fenol. Em alguns exemplos, o sistema aglutinante é desprovido de compostos orgânicos voláteis, de modo que o sistema aglutinante seja ecologicamente correto.
[0017] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o sistema aglutinante inclui um primeiro componente que compreende pelo menos um material tendo grupos funcionais polimerizáveis, tais como, por exemplo, grupos funcionais hidroxila. O(s) material(is) polimerizável(eis) pode(m) incluir, por exemplo, materiais húmicos, álcoois monofuncionais (por exemplo, álcoois alifáticos tal como metanol e etanol) e/ou polióis.
[0018] Os materiais húmicos aqui contidos podem compreender ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, humina ou quaisquer combinações dos mesmos. Os ácidos húmicos podem compreender teores de hidroxila que são suficientes para polimerização. Em alguns exemplos, os ácidos húmicos podem ser extraídos do solo e de outras fontes de fase sólida usando uma base forte (por exemplo, NaOH ou KOH). Os ácidos húmicos podem ser insolúveis a pH baixo (por exemplo, valor de pH de cerca de 1) e podem ser precipitados adicionando um ácido forte. Em pelo menos um exemplo, os ácidos húmicos podem ser precipitados a partir do ajuste de seu pH para cerca de 1 por cloreto de hidrogênio (HCl).
[0019] O material húmico pode ser derivado de uma variedade de fontes orgânicas, mineralóides e/ou minerais. Em pelo menos um exemplo, o material húmico compreende linhito e/ou leonardita. O linhito é um mineralóide marrom combustível, geralmente formado a partir de turfa naturalmente comprimida. O linhito pode ser derivado da madeira em decomposição sob pressão extrema, por exemplo. O linhito adequado para os sistemas aglutinantes aqui apresentados pode compreender uma mistura heterogênea de compostos, incluindo, mas não se limitando a, linhito oxidado (por exemplo, leonardita), lignina de minas, carvão marrom, linhito de escória (por exemplo, linhito parcialmente oxidado), ou qualquer combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, o linhito pode compreender carvão marrom, que é preto acastanhado e tem um alto teor de umidade inerente, por exemplo, cerca de 66%, e alto teor de cinzas em comparação com o carvão betuminoso. Em alguns exemplos, o material húmico pode compreender leonardita, que é uma forma oxidada de linhito, por exemplo, compreendendo ácidos húmicos misturados com vários minerais, tal como gesso e quartzo. Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender materiais húmicos diferentes de linhito ou leonardita.
[0020] Os sistemas aglutinantes aqui apresentados podem compreender ácidos húmicos em um nível adequado para a cura. Em alguns exemplos, o primeiro componente do sistema aglutinante compreende menos de 80%, menos de 70%, menos de 60%, menos de 55%, menos de 50%, menos de 45%, menos de 40%, menos de 35%, menos de 30%, menos de 25%, menos de 20%, menos de 15%, ou menos de 10% em peso de ácidos húmicos em relação ao peso total do primeiro componente. Em alguns exemplos, o primeiro componente compreende de cerca de 1% a cerca de 80% em peso de ácidos húmicos, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 60%, de cerca de 1% a cerca de 50%, de cerca de 10% a cerca de 40%, de cerca de 10% a cerca de 30%, de cerca de 15% a cerca de 25%, de cerca de 15% a cerca de 20% ou de cerca de 10% a cerca de 20% em peso de ácidos húmicos, em relação ao peso total do primeiro componente.
[0021] Em pelo menos um exemplo, o primeiro componente compreende linhito que contém de cerca de 5% a cerca de 50% em peso de ácidos húmicos em relação ao peso total do linhito, tal como de cerca de 10% a cerca de 45% em peso, ou de cerca de 10% a cerca de 30% em peso. Em pelo menos um exemplo, o primeiro componente pode compreender linhito que compreende de cerca de 15% a cerca de 25% em peso de ácidos húmicos em relação ao peso total do linhito.
[0022] A quantidade de ácidos húmicos no material húmico (por exemplo, linhito) pode ser medida de acordo com o método do Departamento de Alimentos e Agricultura da Califórnia (CDFA) ou pelo método de Lamar et al. (J. AOAC Int., Vol. 97, pp. 721-730, 2014).
[0023] Em alguns exemplos, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 1% a cerca de 80% em peso de linhito com o relação ao peso total do sistema aglutinante. Por exemplo, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 5% a cerca de 70%, de cerca de 5% a cerca de 65%, de cerca de 10% a cerca de 60%, de cerca de 20% a cerca de 50%, de cerca de 1% a cerca de 20%, de cerca de 10% a cerca de 30%, de cerca de 20% a cerca de 40%, de cerca de 30% a cerca de 50%, de cerca de 40% a cerca de 60%, de cerca de 50% a cerca de 70%, ou de cerca de 60% a cerca de 80% em peso de linhito com o respectivo peso total do sistema aglutinante.
[0024] O primeiro componente aqui apresentado pode ainda compreender um ou mais minerais, tais como, por exemplo, um ou mais minerais presentes em uma argila natural, como uma argila caulinítica (por exemplo, argila do tipo “ball clay”, argila de caulim, etc.). Exemplos de minerais adequados para os sistemas aglutinantes aqui apresentados incluem, mas não estão limitados a, sílica (por exemplo, quartzo), alumina, caulinita, mica, óxido de ferro (III), óxido de ferro (II), dióxido de titânio, óxido de cálcio, óxido de magnésio, e quaisquer combinações dos mesmos.
[0025] Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender pelo menos 5%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, ou pelo menos 50% em peso do(s) mineral(is) em relação ao peso total do primeiro componente. Por exemplo, o primeiro componente pode compreender de cerca de 1% a cerca de 50% em peso, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 10%, de cerca de 5% a cerca de 15%, de cerca de 10% a cerca de 20%, de cerca de 15% a cerca de 25%, de cerca de 20% a cerca de 30%, de cerca de 25% a cerca de 35%, ou de cerca de 30% a cerca de 40% em peso do(s) mineral(is) em relação ao peso total do primeiro componente.
[0026] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o(s) mineral(is) compreende(m) sílica e/ou alumina. Por exemplo, o primeiro componente pode compreender pelo menos 1% em peso de sílica, por exemplo, pelo menos 3%, pelo menos 5%, pelo menos 6%, pelo menos 7%, pelo menos 8%, pelo menos 9%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, pelo menos 30%, pelo menos 40%, ou pelo menos 50% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente. Por exemplo, o primeiro componente pode compreender de cerca de 1% a cerca de 60% em peso de sílica, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 10%, de cerca de 5% a cerca de 15%, de cerca de 7% a cerca de 18%, de cerca de 10% a cerca de 20%, de cerca de 15% a cerca de 25%, de cerca de 20% a cerca de 30%, de cerca de 25% a cerca de 35%, ou de cerca de 30% a cerca de 40% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente.
[0027] Adicionalmente ou alternativamente, o primeiro componente pode compreender pelo menos 1% em peso de alumina, por exemplo, pelo menos 2%, pelo menos 3%, pelo menos 4%, pelo menos 5%, pelo menos 6%, pelo menos 7%, pelo menos 8%, pelo menos 9%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 20%, ou pelo menos 30% em peso de alumina em relação ao peso total do primeiro componente. Por exemplo, o primeiro componente pode compreender de cerca de 1% a cerca de 50% em peso de alumina, por exemplo, de cerca de 2% a cerca de 10%, de cerca de 3% a cerca de 5%, de cerca de 3% a cerca de 20%, de cerca de 15% a cerca de 25%, ou de cerca de 20% a cerca de 30% em peso de alumina em relação ao peso total do primeiro componente.
[0028] Em alguns exemplos, o(s) material(is) húmico(s) e o(s) mineral(is) do primeiro componente podem ser obtidos da mesma fonte natural, por exemplo, o mesmo linhito natural ou depósito mineral. Por exemplo, o primeiro componente pode compreender linhito e minerais obtidos de um depósito natural que contém minerais de linhito e argila. Por exemplo, um depósito de linhito pode ser adjacente a, sobrepor, ou subjacente a um depósito mineral natural, tal como, por exemplo, um depósito de argila do tipo “ball clay” ou depósito de argila de caulim. O valor de perda por ignição (PMI) do depósito mineral natural pode fornecer uma indicação da quantidade de material orgânico presente no depósito. O valor de PMI refere-se à diferença de peso de um material antes e depois de ser aquecido a uma temperatura alta ("inflamando" o material). Em alguns exemplos, o depósito natural pode ter um valor de PMI que varia de cerca de 30% a cerca de 90%, por exemplo, de cerca de 40% a cerca de 80%, de cerca de 50% a cerca de 70%, de cerca de 40% a cerca de 60%, ou de cerca de 60% a cerca de 80%. Em pelo menos um exemplo, o primeiro componente compreende um depósito mineral natural que contém linhito, o depósito natural tendo um valor de PMI variando de cerca de 50% a cerca de 70%.
[0029] Alternativamente ou adicionalmente, o(s) material(is) húmico(s) e o(s) mineral(is) do primeiro componente podem ser obtidos de diferentes fontes, por exemplo, diferentes depósitos naturais. Por exemplo, os minerais podem ser obtidos a partir de um depósito de caulim e misturados com linhito obtido separadamente.
[0030] De acordo com alguns aspectos, a presença do componente mineral pode servir para estabilizar suspensões aquosas do(s) material(is) húmico(s) e/ou linhito na ausência de dispersantes adicionados. Tais suspensões podem ter uma estabilidade mais alta que as suspensões derivadas de outro(s) material(is) húmico(s) e/ou linhito com um menor teor mineral, tais como por exemplo depósitos de linhito associados a depósitos de carvão.
[0031] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o primeiro componente compreende ainda um ou mais polióis. O termo poliol refere-se a um composto orgânico com pelo menos dois grupos hidroxila. Os um ou mais dos polióis podem estar presentes no(s) material(is) húmico(s) (por exemplo, componentes de poliol dos ácidos húmicos incluídos no linhito) e/ou podem ser compostos separados.
[0032] Exemplos de polióis adequados para os sistemas aglutinantes aqui apresentados incluem, mas não estão limitados a, etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,3-propilenoglicol, hexano 1,6-diol, 2 metil-1,3-propanodiol, glicerol, manitol, sorbitol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, butilenoglicol, dibutilenoglicol, polibutilenoglicol, e quaisquer combinações dos mesmos.
[0033] Os sistemas aglutinantes aqui apresentados podem ainda compreender um ou mais solventes. Em alguns exemplos, o primeiro componente pode compreender pelo menos um solvente, que pode reagir com outros componentes no sistema aglutinante. Solventes exemplares incluem, mas não estão limitados a, álcoois (incluindo polióis não-linhito), carbonato de propileno e carbonato de butileno, entre outros solventes possíveis.
[0034] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 1% a cerca de 80% em peso do primeiro componente em relação ao peso total do sistema aglutinante, como, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 70%, de cerca de 5% a cerca de 65%, de cerca de 5% a cerca de 25%, de cerca de 20% a cerca de 40%, de cerca de 35% a cerca de 55%, ou de cerca de 50% a cerca de 70% em peso do primeiro componente em relação ao peso total do sistema aglutinante, o primeiro componente compreendendo pelo menos um material húmico (por exemplo, linhito), pelo menos um mineral e pelo menos um poliol.
[0035] Em pelo menos um exemplo, o sistema aglutinante compreende de cerca de 5% a cerca de 75% em peso de linhito em relação ao peso total do sistema aglutinante, tal como de cerca de 5% a cerca de 65% em peso, de cerca de 10% a cerca de 60% em peso, ou de cerca de 15% a cerca de 55% em peso de linhito. Em pelo menos um exemplo, o sistema aglutinante compreende de cerca de 5% a cerca de 65% em peso de linhito em relação ao peso total do sistema aglutinante. Adicionalmente ou alternativamente, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 1% a cerca de 70% em peso de poliol(is) em relação ao peso total do sistema aglutinante, tal como, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 60%, de cerca de 1%
a cerca de 50%, de cerca de 1% a cerca de 20%, de cerca de 10% a cerca de 30%, de cerca de 20% a cerca de 40%, de cerca de 30% a cerca de 50%, de cerca de 40% a cerca de 60%, de cerca de 50% a cerca de 70%, ou de cerca de 60% a cerca de 80% em peso do(s) poliol(is) em relação ao peso total do sistema aglutinante. Em pelo menos um exemplo, o sistema aglutinante compreende de cerca de 1% a cerca de 60% em peso de poliol(is) em relação ao peso total do sistema aglutinante.
[0036] Os sistemas aglutinantes aqui apresentados podem ainda compreender pelo menos um isocianato, por exemplo, em outro componente do sistema aglutinante. O(s) isocianato(s) pode(m) servir como blocos de construção adequados na química do poliuretano. Isocianatos adequados incluem poliisocianatos aromáticos, alifáticos e cicloalifáticos com pelo menos dois grupos isocianato ativos por molécula. De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 1% a cerca de 90% em peso de pelo menos um isocianato, por exemplo, de cerca de 10% a cerca de 80%, de cerca de 20% a cerca de 60%, de cerca de 30% a cerca de 50%, de cerca de 1% a cerca de 30%, de cerca de 20% a cerca de 50%, de cerca de 40% a cerca de 70%, ou de cerca de 60% a cerca de 90% em peso do(s) isocianato(s) em relação ao peso total do sistema aglutinante.
[0037] Exemplos de isocianatos adequados para os sistemas aglutinantes aqui apresentados incluem, mas não estão limitados a, "Mondur 541", um diisocianato de difenilmetano disponível no mercado, um poliisocianato (produzido pela Covestro AG), Rubinate® 1780, um poliisocianato compatível com água à base de diisocianato de difenilmetano (produzido pela Huntsman International), 2,4-diisocianatotolueno, 2,6- diisocianatotolueno, diisocianatos de metileno-difenil (por exemplo, diisocianato de 4,4′-metileno-difenil, diisocianato de 2,4-metileno-difenil, e diisocianato de 2,2'- metileno-difenil), diisocianato de metileno-difenil polimérico, diisocianato de 1,5- naftaleno, 4,4’,4’’-triisocianatotrifenilmetano, bis(3,5-diisocianato-2-metilfenil)metano, diisocianato de 1,6-hexametileno, isocianato de 3-isocianatometil-1,3,5,5- trimetilciclohexil(isoforona), quaisquer derivados dos mesmos, e quaisquer combinações dos mesmos. O(s) isocianato(s) pode(m) compreender derivados produzidos a partir da modificação de poliisocianatos básicos por bi- ou trimerização.
Por exemplo, tais derivados incluem, mas não se limitam a, carbodiimidas, uretdionas, biuretos, alofanatos, e quaisquer combinações dos mesmos.
[0038] Os sistemas aglutinantes aqui apresentados podem ainda compreender pelo menos um catalisador, por exemplo, em outro componente do sistema aglutinante. Em alguns exemplos, o(s) catalisador(es) pode(m) compreender um gás. Alternativamente ou adicionalmente, o(s) catalisador(es) pode(m) compreender um líquido. Os catalisadores podem facilitar a cura dos sistemas aglutinantes, por exemplo, para uso em aplicações de fundição.
[0039] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o(s) catalisador(es) pode(m) compreender uma amina. Em pelo menos um exemplo, o(s) catalisador(es) pode(m) compreender uma amina terciária. Em alguns exemplos, o(s) catalisador(es) pode(m) compreender uma amina líquida. Um catalisador de amina líquida adequado para uso aqui pode ser uma base com um valor de pK b variando de cerca de 7 a cerca de 11. O termo "amina líquida", conforme aqui utilizado, deve incluir aminas que são líquidas à temperatura ambiente ou aquelas em forma sólida ou gasosa que são dissolvidas em solventes apropriados. O valor de pKb pode ser o logaritmo negativo da constante de dissociação da base e é uma medida da basicidade de um material básico. Quanto maior esse número, mais fraca a base. As bases que se enquadram nessa faixa são geralmente compostos orgânicos contendo um ou mais átomos de nitrogênio. Exemplos de catalisadores incluem, mas não estão limitados a, 4-alquilpiridinas, em que o grupo alquil possui de um a quatro átomos de carbono, isoquinolina, arilpiridinas como fenilpiridina, piridina, acridina, 2- metoxipiridina, piridazina, 3-cloropiridina , quinolina, N-metilimidazol, N-etilimidazol, 4,4′-dipiridina, 4-fenilpropilpiridina, 1-metilbenzimidazol e 1,4-tiazina. Em alguns exemplos, o catalisador de amina terciária líquida pode ser uma amina terciária alifática, como, por exemplo, tris(3-dimetilamino)propilamina.
[0040] Tendo em vista a atividade catalítica variável e o efeito catalítico variável desejado, as concentrações de catalisador nos sistemas aglutinantes podem variar. Em geral, quanto menor o valor de pKb de um catalisador, menor será o tempo de trabalho da composição e mais rápida e completa será a cura. O tempo de trabalho,
conforme usado aqui, refere-se ao intervalo de tempo entre a mistura do poliisocianato, linhito e catalisador(s), e o tempo em que a forma da fundição atinge um nível de 45 no Medidor de Escala Green Hardness “B” vendido por Harry W. Dietert Co., Detroit, Mich.
[0041] De acordo com alguns exemplos aqui apresentados, o sistema aglutinante pode compreender de cerca de 0,1% a cerca de 99% em peso do pelo menos um catalisador em relação ao peso total do sistema aglutinante, tal como, por exemplo, de cerca de 0,1% a cerca de 95%, de cerca de 0,1% a cerca de 90%, de cerca de 0,2% a cerca de 80%, de cerca de 0,1% a cerca de 20%, de cerca de 1% a cerca de 30%, de cerca de 10% a cerca de 40%, de cerca de 20% a cerca de 50%, de cerca de 30% a cerca de 60%, de cerca de 40% a cerca de 70%, de cerca de 50% a cerca de 80%, de cerca de 60% a cerca de 90%, ou de cerca de 70% a cerca de 99% em peso, com relação ao peso total do sistema aglutinante.
[0042] Em alguns exemplos, a quantidade de catalisador(es) pode ser ajustada para fornecer um tempo de trabalho para a mistura de fundição, o tempo de trabalho variando de cerca de 1 minuto a cerca de 30 minutos, por exemplo, de cerca de 2 minutos a 20 minutos, de cerca de 1 minuto a cerca de 10 minutos, de cerca de 4 minutos a cerca de 10 minutos, de cerca de 5 minutos a cerca de 15 minutos, de cerca de 10 minutos a cerca de 20 minutos, de cerca de 15 minutos a cerca de 25 minutos, ou de cerca de 20 minutos a cerca de 30 minutos.
[0043] Alternativamente ou adicionalmente, a quantidade de catalisador(es) pode ser ajustada para fornecer um tempo de tira que varia de cerca de 1 minuto a cerca de 30 minutos, por exemplo, de cerca de 2 minutos a 20 minutos, de cerca de 1 minuto a cerca de 10 minutos, de cerca de 4 minutos a cerca de 10 minutos, de cerca de 5 minutos a cerca de 15 minutos, de cerca de 10 minutos a cerca de 20 minutos, de cerca de 15 minutos a cerca de 25 minutos, ou de cerca de 20 minutos a cerca de 30 minutos. O tempo da tira, conforme aqui utilizado, refere-se ao intervalo de tempo entre a mistura do(s) isocianato(s), poliol(is) e catalisador(es) e o momento em que o artigo de fundição atinge um nível de 90 no Medidor de Escala Green Hardness "B".
[0044] Como mencionado acima, os sistemas aglutinantes podem ainda compreender um ou mais solventes. Por exemplo, o sistema aglutinante pode compreender um ou mais solventes capazes de reagir com isocianatos, tais como, por exemplo, álcoois e polióis sem linhito. Alternativamente ou adicionalmente, o sistema aglutinante pode compreender um ou mais solventes que não são reativos com isocianatos. Exemplos de tais solventes incluem, mas não estão limitados a, carbonato de propileno, carbonato de butileno e similares.
[0045] Alternativamente ou adicionalmente, os sistemas aglutinantes podem compreender uma ou mais substâncias não-húmicas. As substâncias não-húmicas podem compreender polióis não-húmicos, como aqui descrito. As substâncias não- húmicas também podem compreender outras moléculas que não são polióis. Em alguns exemplos, os sistemas aglutinantes podem compreender de cerca de 1% a cerca de 80%, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 60%, de cerca de 10% a cerca de 50%, ou de cerca de 15% a cerca de 25% em peso de substâncias não-húmicas em relação ao peso total dos sistemas aglutinantes.
[0046] São ainda divulgados aqui métodos para fabricar artigos de fundição, por exemplo, a partir de uma mistura de fundição que compreende os um ou mais componentes discutidos acima e enchimentos, tal como um agregado, por exemplo, areia. Em geral, os componentes dos sistemas aglutinantes e enchimento(s) podem ser misturados por um misturador, por exemplo, um misturador contínuo de alta velocidade. A mistura resultante pode então ser colocada em um padrão e deixada curar à temperatura ambiente. Após a cura, os artigos de fundição autoportantes podem ser removidos do padrão. Os artigos de fundição, por exemplo, metades e/ou núcleos de molde, podem ser montados para dar um molde completo no qual o metal fundido pode ser derramado. No resfriamento, pode ser produzida uma modelagem por fundição de metal com a forma do molde.
[0047] Em alguns exemplos, os métodos de fabricação de artigos de fundição podem compreender a produção de uma mistura a partir da mistura de um ou mais componentes, por exemplo, para a fabricação de um sistema aglutinante. Os métodos podem ainda compreender formar a mistura na forma de um molde para fazer artigos de fundição. A mistura pode ser feita combinando o primeiro componente e o(s)
isocianato(s) aqui descrito(s). Em alguns exemplos, o primeiro componente pode ser produzido adicionando um ou mais minerais à linhito ou obtendo uma amostra (por exemplo, de um depósito natural) que compreende tanto o linhito quanto um ou mais minerais, opcionalmente, adição de um ou mais polióis além de polióis presentes no linhito.
[0048] Um ou mais componentes dos sistemas aglutinantes (por exemplo, o primeiro componente e um segundo componente compreendendo o(s) isocianato(s)) podem ainda ser combinados com um ou mais enchimentos. O(s) enchimento(s) pode(m) ter quaisquer propriedades adequadas, por exemplo, tamanho, forma e/ou propriedades físico-químicas, para a fabricação de artigos de fundição. Exemplos de enchimentos incluem, mas não estão limitados a, materiais em pó, granulados, particulados, fibrosos, por exemplo, formados de orgânicos (por exemplo, madeira, celulose), materiais inorgânicos (por exemplo, cerâmica, sílica, vidro, mineral), e quaisquer combinações dos mesmos.
[0049] Em alguns exemplos, o(s) enchimento(s) pode(m) compreender um ou mais agregados. O(s) agregado(s) pode(m) estar suficientemente seco(s) para que uma forma de fundição viável possa resultar após um tempo de trabalho desejado e/ou um tempo de tira, por exemplo, um tempo de trabalho variando de cerca de 3 minutos a cerca de 10 minutos e um tempo de tira variando de 4 minutos a cerca de 12 minutos. Em pelo menos um exemplo, o(s) agregado(s) compreende(m) areia, que pode ser natural ou sintética. Tipos exemplares de areia incluem, mas não estão limitados a, areia de sílica, areia de lago, areia de cromita, e quaisquer combinações das mesmas. Em alguns exemplos, a areia pode compreender pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, ou pelo menos 90% em peso de sílica. Outros agregados adequados incluem, mas não estão limitados a, zircão, olivina, aluminossilicato, mulita, e quaisquer combinações dos mesmos.
[0050] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, a quantidade do sistema aglutinante pode ser menor ou igual a cerca de 10% em peso do(s) agregado(s), por exemplo, de cerca de 0,1% a cerca de 10%, de cerca de 0,2% a cerca de 10%, de cerca de 0,2% a cerca de 5%, de cerca de 0,5% a cerca de 2%, de cerca de 0,1% a cerca de 1%, de cerca de 0,5% a cerca de 1,5%, de cerca de 1% a cerca de 2%, de cerca de 1,5% a cerca de 2,5%, de cerca de 2% a cerca de 3%, de cerca de 2,5% a cerca de 3,5%, de cerca de 3% a cerca de 4%, de cerca de 3,5% a cerca de 4,5%, de cerca de 4% a cerca de 5%, de cerca de 5% a cerca de 7%, ou de cerca de 6% a cerca de 8% em peso em relação ao peso do(s) agregado(s).
[0051] Os métodos de fabricação de artigos de fundição podem compreender ainda o ajuste da viscosidade do sistema aglutinante (por exemplo, usando um ou mais solventes, como descrito aqui). Por exemplo, a viscosidade do sistema aglutinante pode ser ajustada para se adequar ao(s) agregado(s). Em alguns exemplos, o método pode compreender o ajuste da viscosidade do sistema aglutinante dentro de um intervalo de cerca de 50 centipoise (cP) a cerca de 400 cP, de cerca de 100 cP a cerca de 300 cP, de cerca de 50 cP a cerca de 150 cP, de cerca de 200 cP a cerca de 300 cP, de cerca de 250 cP a cerca de 350 cP, ou de cerca de 300 cP a cerca de 400 cP.
[0052] Os métodos aqui descritos podem ainda compreender colocar a mistura (compreendendo pelo menos linhito ou outro material húmico e um ou mais minerais) em contato com um componente compreendendo um ou mais catalisadores e curar a mistura com os catalisadores. De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, o sistema aglutinante pode ser disponibilizado como um sistema de três partes com o primeiro componente (por exemplo, que pode ser fornecido em uma embalagem), um segundo componente compreendendo o(s) isocianato(s) (por exemplo, que pode ser fornecido em uma segunda embalagem) e um terceiro componente compreendendo o(s) catalisador(es) (por exemplo, que pode ser fornecido em uma terceira embalagem). Ao fabricar artigos de fundição, os componentes dos sistemas aglutinantes podem ser combinados primeiro e depois misturados com o(s) agregado(s). Alternativamente, um ou mais componentes do sistema aglutinante podem ser misturados sequencialmente com o(s) agregado(s). Em alguns exemplos, o primeiro componente e o(s) isocianato(s) podem ser misturados primeiro com o(s) agregado(s) e depois o componente catalisador adicionado. A mistura pode conter outros ingredientes tais como, por exemplo, óxido de ferro, fibras de linho moídas, cereais de madeira, piche, farinhas refratárias, ou quaisquer combinações dos mesmos.
[0053] Os sistemas aglutinantes e os métodos aqui descritos podem ser usados para fabricar artigos de fundição (por exemplo, moldes e/ou núcleos) de qualquer maneira adequada em relação aos agregados de fundição, inclusive em um processo de "caixa fria" ou processo "sem cozimento". Em um processo de caixa fria, um agente de cura gasoso pode ser passado através de uma mistura de formato compactado para produzir um molde e/ou núcleo curado. Em um processo sem cozimento, podem ser utilizados catalisadores líquidos, tais como aminas líquidas terciárias.
[0054] Em alguns exemplos, o método para fabricar artigos de fundição pode ser realizado por um processo de caixa fria. Um processo de caixa fria pode incluir um ou mais dos seguintes itens: (1) fornecer os componentes necessários para formar um sistema aglutinante como descrito aqui; (2) misturar os componentes com um agregado e depois moldar a mistura em um núcleo e/ou molde desejado em um padrão; (3) curar a mistura moldada contendo um catalisador (por exemplo, um catalisador de amina terciária gasosa); e (4) remover o produto curado da etapa (3) do padrão.
[0055] Em alguns exemplos, em um processo de caixa fria, o processo de cura pode ser realizado passando um ou mais catalisadores (por exemplo, gás amina terciário) através da mistura moldada, como descrito na Patente US nº 3,409,579, que é aqui incorporada por referência na sua totalidade. Os tempos de gaseamento podem depender do peso e da geometria do núcleo e podem variar de cerca de 0,5 segundo a cerca de 30 segundos. Os tempos de purga podem depender do peso e da geometria do núcleo e podem variar de cerca de 1 segundo a cerca de 60 segundos.
[0056] As moldagens por fundição de metal podem ser feitas vertendo metal fundido dentro e ao redor de um conjunto de moldes e/ou núcleos feitos com o sistema aglutinante e agregado(s). A presente divulgação também inclui métodos de fundição de um metal usando um processo de caixa fria. O método pode compreender: (1) preparar um núcleo de fundição e/ou molde como aqui descrito; (2) fornecer e verter metal enquanto no estado líquido dentro e ao redor do núcleo ou molde; (3) permitir que o metal esfrie e solidifique; e (4) separar o artigo moldado do núcleo ou molde.
[0057] Alternativamente ou adicionalmente, os métodos para fabricar artigos de fundição podem incluir um processo sem cozimento. Os métodos de fabricação de artigos de fundição usando um processo de sem cozimento podem compreender (1) misturar pelo menos o primeiro componente, o(s) isocianato(s) e quaisquer solventes juntos em uma composição, (2) adicionar catalisador líquido de qualquer maneira e tempo adequados (por exemplo, adicionar o catalisador a um ou mais componentes do sistema aglutinante ou adicionar o catalisador a uma combinação de componentes antes, durante e/ou após o contato do sistema aglutinante com o agregado); (3) misturar os componentes do sistema aglutinante com um agregado e depois moldar e curar a mistura em um núcleo e/ou molde desejado em um padrão; e (4) remover a mistura moldada do passo (3) do padrão.
[0058] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, os métodos de fabricação de artigos de fundição podem compreender ainda a adição de um ou mais aditivos ao sistema aglutinante. Tais aditivos podem melhorar a qualidade da moldagem por fundição. Exemplos de aditivos incluem, mas não estão limitados a, óxido de ferro preto, óxido de ferro vermelho, argila, farinha de madeira, e quaisquer combinações dos mesmos. Os aditivos também podem incluir promotores de adesão que aumentam a resistência à tração e melhoram a resistência à umidade dos artigos de fundição. Promotores de adesão exemplares incluem, mas não estão limitados a, agentes de acoplamento de silano, como, por exemplo, gama- ureidopropiltrietoxissilano e gama-aminopropiltrimetoxissilano. Os aditivos também podem incluir agentes de liberação que facilitam a remoção dos artigos de fundição dos padrões de moldes. Agentes de liberação exemplificativos incluem, mas não estão limitados a, trioleato de glicerol, ácido oleico, e uma combinação dos mesmos. Em alguns exemplos, revestimentos podem ser aplicados aos núcleos e/ou moldes, por exemplo, para reduzir a erosão e melhorar o acabamento da moldagem por fundição.
[0059] Os métodos aqui apresentados podem ainda compreender prolongar a vida útil dos artigos de fundição. A vida útil refere-se ao intervalo de tempo entre a formação dos artigos de fundição e o tempo em que os artigos de fundição não são mais úteis ou aceitáveis como moldes e núcleos. A resistência à tração fornece uma medida da utilidade dos artigos de fundição e da aceitabilidade como moldes e núcleos. Se um artigo de fundição for utilizado após o término da vida útil, os artigos fundidos resultantes podem ser de baixa qualidade. Em alguns exemplos, os métodos para prolongar a vida útil dos artigos de fundição podem compreender a adição de um ou mais compostos aos sistemas aglutinantes. Exemplos de tais compostos incluem, mas não estão limitados a, compostos contendo fósforo orgânico e/ou inorgânico.
[0060] De acordo com alguns aspectos da presente divulgação, os sistemas aglutinantes podem ser utilizados de várias maneiras. Por exemplo, os sistemas aglutinantes podem ser utilizados como substituições de sistemas de resina fenólica (por exemplo, uretano). Em alguns exemplos, os sistemas aglutinantes podem ser utilizados como compostos de moldagem, revestimentos protetores, resinas adesivas ou de ligação (por exemplo, para uso em laminação), abrasivos revestidos ou ligados, materiais de atrito, materiais de isolamento, fabricação de compensado e madeira fibrosa ou granulada.
[0061] Aspectos da presente divulgação são ainda ilustrados por referência aos seguintes parágrafos numerados exemplares.
[0062] 1. Um sistema aglutinante compreendendo um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato, e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador.
[0063] 2. O sistema aglutinante do parágrafo 1, em que o sistema compreende de cerca de 5% a cerca de 65% em peso do primeiro componente em relação ao peso total do sistema.
[0064] 3. O sistema aglutinante do parágrafo 1 ou 2, em que o primeiro componente compreende pelo menos 10% em peso do pelo menos um mineral de silicato em relação ao peso total do primeiro componente.
[0065] 4. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 3, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 2% em peso de alumina em relação ao peso total do primeiro componente.
[0066] 5. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 4, em que o primeiro componente compreende menos de 60% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente.
[0067] 6. O sistema aglutinante do parágrafo 5, em que o primeiro componente compreende de cerca de 10% a cerca de 30% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente.
[0068] 7. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 6, em que o linhito e o pelo menos um mineral de silicato são obtidos a partir de um depósito mineral natural.
[0069] 8. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 7, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende ainda caulinita, mica, ou uma combinação dos mesmos.
[0070] 9. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 8, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende argila do tipo “ball clay”, argila de caulim, ou uma combinação das mesmas.
[0071] 10. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 9, em que o primeiro componente tem um valor de perda por ignição (PMI) variando de cerca de 50% a cerca de 70%.
[0072] 11. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 10, em que o sistema compreende de cerca de 5% a cerca de 65% em peso de linhito em relação ao peso total do sistema.
[0073] 12. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 11, em que o sistema compreende de cerca de 1% a cerca de 60% em peso do pelo menos um poliol em relação ao peso total do sistema.
[0074] 13. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 12, em que o pelo menos um poliol compreende etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,3- propilenoglicol, hexano 1,6-diol, 2 metil-1,3-propanodiol, glicerol, manitol, sorbitol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, butilenoglicol,
dibutilenoglicol, polibutilenoglicol, ou uma combinação dos mesmos.
[0075] 14. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 13, em que o segundo componente compreende de cerca de 10% a cerca de 80% em peso do pelo menos um isocianato em relação ao peso total do sistema.
[0076] 15. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 14, em que o pelo menos um isocianato compreende 2,4-diisocianatotolueno, 2,6- diisocianatotolueno, diisocianato de 4,4′-metileno-difenil, diisocianato de 2,4-metileno- difenil, diisocianato de 2,2'-metileno-difenil, diisocianato de metileno-difenil polimérico, diisocianato de 1,5-naftaleno, 4,4’,4’’-triisocianatotrifenilmetano, bis(3,5-diisocianato- 2-metilfenil)metano, diisocianato de 1,6-hexametileno, isocianato de 3- isocianatometil-1,3,5,5-trimetilciclohexil(isoforona), um derivado dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos.
[0077] 16. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 15, em que o pelo menos um catalisador compreende uma amina terciária.
[0078] 17. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 16, em que o pelo menos um catalisador compreende fenilpiridina, piridina, acridina, 2- metoxipiridina, piridazina, 3-cloropiridina, quinolina, N-metilimidazol, N-etilimidazol, 4,4′-dipiridina, 4-fenilpropilpiridina, 1-metilbenzimidazol, 1,4-tiazina, ou uma combinação dos mesmos.
[0079] 18. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 17, em que o pelo menos um catalisador compreende um gás.
[0080] 19. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 17, em que o pelo menos um catalisador compreende um líquido.
[0081] 20. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 19, em que o primeiro componente, o segundo componente e o terceiro componente são capazes de polimerização.
[0082] 21. O sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 20, em que o sistema é substancialmente livre de fenol, formaldeído, ou ambos fenol e formaldeído.
[0083] 22. Um artigo de fundição que compreende o sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 21.
[0084] 23. Um método para fabricar um artigo de fundição usando o sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 21.
[0085] 24. Um método para fabricar um artigo de fundição, o método compreendendo: preparar uma mistura combinando: (1) um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; (2) um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e (3) um agregado; colocar a mistura em contato com um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador; e curar a mistura com o pelo menos um catalisador.
[0086] 25. O método do parágrafo 24, em que o linhito e o pelo menos um mineral de silicato são obtidos a partir de um depósito mineral natural.
[0087] 26. O método do parágrafo 24 ou 25, em que o depósito mineral natural é um depósito de argila do tipo “ball clay” ou um depósito de argila de caulim.
[0088] 27. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 26, em que o primeiro componente é preparado a partir da adição do pelo menos um mineral de silicato a uma fonte natural de linhito.
[0089] 28. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 27, em que o agregado compreende areia.
[0090] 29. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 28, em que compreende ainda formar a mistura em forma de um núcleo antes de colocar a mistura em contato com o terceiro componente.
[0091] 30. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 29, em que o pelo menos um catalisador é um gás, e o contato da mistura com o terceiro componente compreende a passagem do gás através da forma.
[0092] 31. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 29, em que o pelo menos um catalisador é um líquido.
[0093] 32. O método de qualquer um dos parágrafos 24 a 31, em que compreende ainda formar a mistura na forma de um molde após o contato da mistura com o terceiro componente e antes de curar a mistura.
[0094] 33. Um artigo de fundição feito pelo método de qualquer um dos parágrafos 24 a 32.
[0095] 34. Uso do sistema aglutinante de qualquer um dos parágrafos 1 a 21 para a fabricar um artigo de fundição.
[0096] Os exemplos a seguir destinam-se a ilustrar a presente divulgação sem, no entanto, ter natureza limitativa. Entende-se que a presente divulgação abrange modalidades adicionais consistentes com a descrição anterior e os exemplos a seguir.
EXEMPLOS Exemplo 1
[0097] Uma amostra de linhito foi obtida a partir de um depósito de linhito natural associado a um depósito de argila do tipo “ball clay” para uso em um sistema aglutinante de acordo com a presente divulgação. Os resultados estão apresentados na Tabela 1 abaixo. Tabela 1 Análise Unidades Resultados Umidade @ 105oC % em peso 19,6 Perda por Ignição @ 1050°C % em peso 61,6 Análise Química XRF: SiO2 % em peso 10,4 Al2O3 % em peso 5,0 Fe2O3 % em peso 1,1 S % em peso 1,0 CaO % em peso 0,4 TiO2 % em peso 0,4 MgO % em peso 0,2 K2O % em peso 0,1 Na2O % em peso <0,1 P2O5 % em peso <0,1
[0098] A análise química dos elementos principais foi realizada em um XRF sequencial ThermoARL Advant'X com software padrão Uniquant e normalização de perda por ignição (PMI) (o teor de umidade foi incluído na normalização). A amostra foi preparada pela preparação de pellets prensados com a amostra “como recebida”, bem como fusão para verificar se o teor de enxofre não estava associado à mineralogia.
Exemplo 2
[0099] Uma amostra de linhito foi obtida de um depósito natural de linhito para uso em um sistema aglutinante de acordo com a presente divulgação. A amostra de linhito natural do Exemplo 1 foi testada quanto ao teor de ácido húmico de acordo com o método CDFA e o método de Lamar et al. Os resultados são mostrados na Tabela 2 abaixo. Tabela 2 Material Método CDFA Lamar et al. Ácido húmico 20,32% em peso 41,37% em peso Ácido fúlvico hidrofóbico -- 11,84%
[00100] O método CDFA desconsidera o material fúlvico e usa uma solução ligeiramente menos cáustica do que o método (AOAC) de Lamar et al., levando a resultados diferentes. Exemplo 3
[00101] Um sistema aglutinante é preparado a partir de um componente compreendendo 20% em peso da amostra de linhito/mineral do Exemplo 1, 20% em peso de água, 20% em peso de carbonato de propileno e 40% em peso de etilenoglicol. Em seguida, 3 quilogramas de uma areia de sílica com número de finura de grãos 55 (conforme definido pelo procedimento padrão da American Foundry Society, AFS 1106-00-s) são revestidos uniformemente com o componente e misturados com uma mistura de diisocianato de metileno-difenil/solvente e um catalisador de amina terciária. A mistura é produzida usando um misturador de pás. A mistura contém 0,3% (% em peso) do componente acima, 1,2% (% em peso) da mistura isocianato/solvente e 0,225% (% em peso) do catalisador de amina terciária.
[00102] Depois que a areia é revestida suficientemente, a mistura é embalada em um molde de cupom de teste de acordo com a AFS 3342-00-S. A resistência à tração dos cupons de teste colados é medida de acordo com o AFS 3301-00-S aos 10 minutos, 1 hora, 3 horas e 24 horas após a cura da areia. Também são realizados testes padrão de permeabilidade e dureza à ricos usando AFS 5223-00-S e AFS 3318-
00-S.
[00103] Outros aspectos e modalidades da presente divulgação serão evidentes para os especialistas na técnica a partir da consideração do relatório descritivo e prática das modalidades divulgadas aqui.
[00104] Pretende-se que o relatório descritivo e os exemplos sejam considerados apenas exemplificativos, com um verdadeiro escopo e espírito da presente divulgação sendo indicados pelas reivindicações a seguir.

Claims (30)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema aglutinante caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende de cerca de 5% a cerca de 65% em peso do primeiro componente em relação ao peso total do sistema.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente compreende pelo menos 10% em peso do pelo menos um mineral de silicato em relação ao peso total do primeiro componente.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 2% em peso de alumina em relação ao peso total do primeiro componente.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente compreende menos de 60% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente compreende de cerca de 10% a cerca de 30% em peso de ácido húmico em relação ao peso total do primeiro componente.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o linhito e o pelo menos um mineral de silicato são obtidos a partir de um depósito mineral natural.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um mineral de silicato compreende ainda caulinita, mica, ou uma combinação dos mesmos.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um mineral de silicato compreende argila do tipo “ball clay”, argila de caulim, ou uma combinação das mesmas.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente tem um valor de perda por ignição (PMI) variando de cerca de 50% a cerca de 70%.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende de cerca de 5% a cerca de 65% em peso de linhito em relação ao peso total do sistema.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema compreende de cerca de 1% a cerca de 60% em peso do pelo menos um poliol em relação ao peso total do sistema.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um poliol compreende etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,3- propilenoglicol, hexano 1,6-diol, 2 metil-1,3-propanodiol, glicerol, manitol, sorbitol, dietilenoglicol, trietilenoglicol, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, butilenoglicol, dibutilenoglicol, polibutilenoglicol, ou uma combinação dos mesmos.
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo componente compreende de cerca de 10% a cerca de 80% em peso do pelo menos um isocianato em relação ao peso total do sistema.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um isocianato compreende 2,4-diisocianatotolueno, 2,6- diisocianatotolueno, diisocianato de 4,4′-metileno-difenil, diisocianato de 2,4-metileno- difenil, diisocianato de 2,2'-metileno-difenil, diisocianato de metileno-difenil polimérico, diisocianato de 1,5-naftaleno, 4,4’,4’’-triisocianatotrifenilmetano, bis(3,5-diisocianato- 2-metilfenil)metano, diisocianato de 1,6-hexametileno, isocianato de 3- isocianatometil-1,3,5,5-trimetilciclohexil(isoforona), um derivado dos mesmos, ou uma combinação dos mesmos.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador compreende uma amina terciária.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador compreende fenilpiridina, piridina, acridina, 2-metoxipiridina, piridazina, 3-cloropiridina, quinolina, N-metilimidazol, N-etilimidazol, 4,4′-dipiridina, 4-fenilpropilpiridina, 1-metilbenzimidazol, 1,4-tiazina, ou uma combinação dos mesmos.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador compreende um gás.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador compreende um líquido.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente, o segundo componente e o terceiro componente são capazes de polimerização.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é substancialmente livre de fenol, formaldeído, ou ambos fenol e formaldeído.
22. Método para fabricar um artigo de fundição caracterizado pelo fato de que compreende: preparar uma mistura combinando: um primeiro componente que compreende linhito, pelo menos um mineral de silicato e pelo menos um poliol, em que o pelo menos um mineral de silicato compreende pelo menos 5% em peso de sílica em relação ao peso total do primeiro componente; um segundo componente que compreende pelo menos um isocianato; e um agregado; colocar a mistura em contato com um terceiro componente que compreende pelo menos um catalisador; e curar a mistura com o pelo menos um catalisador.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o linhito e o pelo menos um mineral de silicato são obtidos a partir de um depósito mineral natural.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o depósito mineral natural é um depósito de argila do tipo “ball clay” ou um depósito de argila de caulim.
25. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente é preparado a partir da adição do pelo menos um mineral de silicato a uma fonte natural de linhito.
26. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o agregado compreende areia.
27. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende ainda formar a mistura em forma de um núcleo antes de colocar a mistura em contato com o terceiro componente.
28. Método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador é um gás, e o contato da mistura com o terceiro componente compreende a passagem do gás através da forma.
29. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um catalisador é um líquido.
30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que compreende ainda formar a mistura na forma de um molde após o contato da mistura com o terceiro componente e antes de curar a mistura.
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