BRPI0618910A2

BRPI0618910A2 - processo para fabricação de moldes

Info

Publication number: BRPI0618910A2
Application number: BRPI0618910-5A
Authority: BR
Inventors: Norihiro Asano; Yusuke Kato
Original assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2011-09-13
Also published as: WO2007058254A1; EA200801397A1; CN101360574B; US20100140823A1; EP1952908A1; KR20080082645A; AU2006313745A1; US8790560B2; CN101360574A; EP1952908B1; BRPI0618910B1; EA013090B1; JP4301343B2; JPWO2007058254A1; EP1952908A4; KR100956707B1

Abstract

PROCESSO PARA FABRICAçAO DE MOLDES. A invenção revela um processo para fabricação de moldes que não geram gás tóxico quando do derramamento de um metal fundido dentro dos moles equipados com núcleos de fusão ou semelhantes, mesmo quando o ligante contido nos mesmos se decompõe e que possuem excelentes características de desintegração após fusão. O processo compreende mistura de um agregado particulado com um ou mais ligantes solúveis em água, um agente tensoativo, um agente reticulador e água sob agitação e espumamento para preparar uma mistura de agregados espumada, carregamento da mistura de agregados espumada dentro da cavidade de formação do molde, solidificação da mistura carregada por evaporação da água contida na mistura, de modo a formar um molde e retirada do molde da cavidade.

Description

PROCESSO PARA FABRICAÇÃO DE MOLDES

Campo da Invenção

Essa invenção se refere a um processo para fabricação de um molde. Mais especificamente, essa invenção se refere a um processo para fabricação de um molde que deve ser feito de uma mistura espumada, onde um agregado granular, um ligante solúvel em água, um agente tensoativo e água são agitados para fazer com que espumem, de modo que o molde tenha uma alta resistência e ofereça resistência a temperaturas altas e gere poucos odores desagradáveis.

Histórico da Invenção

Um exemplo de processo de moldagem convencional para fabricação de um núcleo oco é revelado na Publicação Anterior de Patente Japonesa número 63-115649. O método emprega areia não curada para moldagem (uma mistura granular) que é composta de areia de sílica como um material granular agregado e um ligante. O método inclui as etapas de adição de uma solução de um agente tensoativo à areia para moldagem não curada e agitação da mesma para fazer com que o material granular agregado espume, injetando a mistura de material granular agregado espumado em um molde de metal aquecido e mantendo o injetor no molde de metal aquecido por um período de tempo predeterminado de modo a evaporar a umidade da mesma.

A publicação acima descreve como o ligante utilizável para o método uma resina fenólica. O uso da resina fenólica, contudo, produz gases perigosos, por exemplo, aldeído fórmico, um fenol e amônia. Eles apresentam um perigo à saúde humana e envolvem um odor desagradável quando o ligante está sendo enrijecido pelo calor que é transferido do molde de metal.

Revelação da Invenção

Consequentemente, um objetivo da invenção é prover um processo de moldagem para fabricação de um molde. 0 processo de moldagem da presente invenção inibe a geração de gases perigosos, que representam um risco a saúde humana e envolvem um odor desagradável. Eles surgem em virtude da decomposição de um ligante quando um material granular agregado que inclui areia e o ligante é empregado para o processo de moldagem, ou quando um metal fundido é derramado no molde (tal como um núcleo) que é fabricado de material granular agregado. Adicionalmente, o molde que é fabricado pelo processo de moldagem da presente invenção possui uma melhor capacidade de ruptura após fundição.

Adicionalmente, uma parte do objetivo da presente invenção é prover um processo de moldagem que seja capaz de fabricar um molde com resistência melhorada.

A presente invenção provê um processo de moldagem que compreende as etapas de mistura, agitação e espumamento do material agregado granular, um ou mais tipos de ligantes solúveis em água, um agente tensoativo, um reticulador e água para preparar uma mistura de agregados espumada; enchimento do espaço do molde com a mistura de agregados espumada; vaporização da umidade na mistura de agregados enchida, tal que a mistura de agregados é curada para fabricar um molde a partir da mesma e remoção do molde do molde metálico.

Preferivelmente, o agente tensoativo é um que causa a reação de reticulação com o reticulador.

Preferivelmente, o agente tensoativo é não iônico e um cujo valor HLB seja de 8 ou mais, porém inferior a 20. O valor HLB é um índice que indica o nível de afinidade com água ou um óleo, que é um composto orgânico não possuindo solubilidade em água de um agente tensoativo. 0 valor HLB possui uma faixa de 0 a 20. A afinidade com o óleo é aumentada conforme se aproxima de 0, considerando-se que para a água é aumentada conforme se aproxima de 20. 0 valor HLB pode ser derivado de um cálculo com base no método Atlas ou do método de Griffin. 0 valor HBL pode também ser determinado pelo tempo de espera por uso de cromatografia de líquido de alto desempenho. Nenhuma mistura de agregados espumado pode ser obtida se o agente tensoativo não iônico tiver um valor HBL inferior a 8. Isso se deve ao fato de que tal agente tensoativo não iônico é difícil de ser distribuído na água e fornece espuma insuficiente. Se o agente tensoativo não iônico tiver um valor de HLB de 8 ou mais, ele é firmemente distribuído na água para causar espuma suficiente. Assim, uma mistura de agregados espumada pode ser obtida.

O espaço de moldagem pode ser definido por um molde de metal. Nesse caso, a etapa de enchimento inclui, preferivelmente, uma etapa para enchimento da mistura de agregados espumado no espaço de moldagem por pressurização da mesma.

A etapa de enchimento pressurizada pode incluir uma etapa para carregar a mistura de agregados espumada a um cilindro e então encher o mesmo no espaço de moldagem por pressurização direta da mesma. Alternativamente, a etapa de enchimento pressurizado inclui uma etapa de enchimento da mistura de agregados espumada no espaço de moldagem por pressurização da mesma com um gás comprimido.

Na etapa de vaporização, a umidade na mistura de agregados espumada é preferivelmente vaporizada por meio de calor do molde de metal que é aquecido.

Cada ligante solúvel em água é solúvel em água de temperatura normal.

Cada ligante solúvel em água é um sacarídeo ou derivado do mesmo.

Um ou mais tipos de ligantes solúveis e água estão contidos em 0,1 a 5,0% em peso por 100% em peso dos agregados granulares.

Preferivelmente, o reticulador é um composto químico possuindo um grupo carboxila. 0 composto químico possuindo o grupo carboxila é selecionado de um grupo que inclui um ácido oxálico, um ácido maléico, um ácido succínico, um ácido cítricô, um ácido butano tetracarboxílico, um copolímero de metil vinil éter-anidrido maléico e um copolímero isobutileno-anidrido maléico.

Com a presente invenção, a mistura de agregados espumada é preparada por mistura do material de agregado granular, um ou mais tipos de ligantes solúveis em água, um agente tensoativo e um reticulador que causa uma reação de reticulação com os ligantes solúveis em água. Uma vez que a mistura de agregados espumada pode ser enchida em um espaço de moldagem (ou uma cavidade de molde) em cada parte, e a quantidade de gases gerados de um molde quando um metal fundido é derramado no mesmo pode ser inibida, qualquer defeito causado pelo gás no molde pode ser reduzido.

Uma vez que a mistura de agregados espumada não inclui resina fenólica, tal como existe na técnica anterior, a geração de gases perigosos que impõe um perigo a saúde dos seres humanos e envolve um odor desagradável é impedida, mesmo se cada ligante for decomposto quando a mistura de agregados espumada for moldada ou quando o metal fundido for derramado em um molde (por exemplo, um molde de núcleo) fabricado da mistura de agregado.

Adicionalmente, um molde possuindo uma alta capacidade de ruptura pode ser produzido.

A resistência do molde (o núcleo) que é produzido usando um agente tensoativo aniônico, um agente tensoativo catiônico e um agente tensoativo anfotérico se torna indesejavelmente baixa, em relação aquela que é produzida usando agente tensoativo não iônico. Consequentemente, a presente invenção utiliza o agente tensoativo não iônico para permitir que a mistura de agregados espumada seja enchida no espaço de moldagem em cada área e para prover uma rigidez suficiente e resistência à umidade para o molde resultante.

As características acima e adicionais e vantagens da presente invenção ficarão adicionalmente claras a partir da descrição detalhada que se segue com referência aos desenhos apensos.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em seção longitudinal de uma máquina de moldagem usada para a primeira concretização do processo de moldagem da presente invenção.

A figura 2 é uma vista em seção longitudinal da máquina de moldagem usada para outra concretização do processo de moldagem da presente invenção.

A figura 3 ilustra os resultados de uma análise onde os componentes dos gases que são gerados de um ligante no processo de moldagem da presente invenção foram analisados por espectrômetro de massa.

Concretizações Preferidas da Presente Invenção

A seguir será explicado o processo de moldagem da presente invenção. Ele compreende as etapas de preparação e agitação de uma mistura de agregados que inclui no material granular agregado, um ou mais tipos de um ligante solúvel em água, um agente ativo interfacial, um agente reticulador e água para fazer com que a mesma espume, enchimento da mistura espumada dentro do espaço do molde, evaporação da umidade dentro da mistura enchida para endurecer a mistura carregada e fabricação de um molde e remoção do molde resultante do espaço do molde.

O material granular agregado na presente invenção é um material granular resistente ao aquecimento que compreende, pelo menos, um material selecionado de um grupo compreendendo areia de sílica, areia de alumina, areia de olivina, areia de cromita, areia de zircônio, areia de mulita, qualquer um dos materiais de agregado artificial e outros.

Cada ligante solúvel em água na presente invenção é solúvel em água de temperatura normal e atua como um ligante que enrijece por evaporação da umidade. Ele também atua como um agente espessante para ajustar a viscosidade de uma mistura de agregados que é amassada e espumada. 0 agente de espessamento significa um polímero alto que dissolve ou é distribuído em água para tornar o mesmo viscoso e é também denominado uma pasta adesiva. 0 ligante solúvel em água pode ser um grupo de açúcar que inclui, especificamente, amido ou seus derivados, polissacarídeos tais como, saponinas ou dissacarídeos tais como açúcar.

O ligante solúvel em água que é solúvel em água em temperatura normal pode ser combinado em uma mistura de agregados espumada sem aquecimento do mesmo e água. 0 ligante solúvel em água não possuindo solubilidade de água em temperaturas normais não pode ser misturado, a menos que o mesmo e água sejam aquecidos. Para utilizar o tal ligante solúvel em água não possuindo solubilidade em água em temperaturas normais o mesmo deve ser aquecido e então misturado para preparar uma solução ligante solúvel em água que é resfriada para uma temperatura normal.

O amido é, por exemplo, uma dextrina ou um amido que é derivado de batatas ou milho ou tapioca ou farinha. 0 derivado de amido é, por exemplo, amido eterificado, amido esterifiçado ou um amido em ponte. 0 açúcar é um sacarídeo, onde um par de moléculas de frutose e um par de moléculas de glicose são ligados. Exemplos de um sacarídeo incluem açúcar branco e açúcar granulado. Os ligantes solúveis em água a serem usados na presente invenção estão prontamente disponíveis. Especificamente, um amido, dextrina e açúcar estão disponíveis a baixo custo, α-amido, dextina ou seus derivados, saponinas e um açúcar são solúveis em água a temperatura normal. Exemplos de agente espessante incluem um amido, goma xantana, goma guar, goma arábica, etc.

Em razão da temperatura de decomposição do ligante solúvel em água usada na invenção ser inferior aquela da resina de fenol, um molde fabricado pelo método da presente invenção pode ser prontamente decomposto por aquecimento do processo de fusão. Assim, um molde possuindo uma capacidade de ruptura alta após o processo de fusão haver terminado pode ser obtido.

O material granular agregado contém, preferivelmente, o ligante solúvel em água de 0,1 a 5,0% em peso com base no peso total do material granular agregado. Isso se deve ao fato de que um molde possuindo resistência insuficiente é provido se o conteúdo for inferior a 0,1% em peso e um molde possuindo resistência redundante é produzido se o teor exceder 5,0% em peso.

Com o molde da presente invenção, a adição do reticulador resulta nas reações de reticulação com o ligante solúvel em água melhorando a ligação entre as partículas do material granular agregado que são revestidas pelo ligante solúvel em água. Adicionalmente, existe menos possibilidade dos ligantes solúveis em água reagirem com as moléculas de água, provendo assim o molde resultante com uma propriedade suficiente, mesmo em um ambiente de alta umidade.

O material granular agregado contém, preferivelmente, o agente tensoativo adicionado a partir de 0,01 a 1,0% em peso, com base no peso total do material granular agregado. Isso acontece porque nenhuma mistura de agregados possuindo espuma suficiente é provida e assim, nenhuma espuma de agregado espumada será provida se o teor for inferior a 0,01% em peso. A mistura de agregados espumada possui uma fluidez suficiente se o teor for de 1,0% em peso.

O reticulador que pode ser usado na presente invenção inclui um composto possuindo um grupo carboxila que inclui ácido oxálico ou ácido maléico, ou ácido succinico ou ácido cítrico, todos os quais causando uma reação de reticulação por um ligante éster. Alternativamente, o reticulador pode incluir um copolímero de metil vinil éter-anidrido maléico e um copolímero de isobutileno-anidrico maléico que possui um grupo carboxila quando for a fase de uma solução de água. Um reticulador preferido que pode ser usado na presente invenção é um reticulador que faz com que o éster se ligue para gerar menos gases prejudiciais, isto é, um possuindo um grupo carboxila.

Na presente invenção, a quantidade adicional do reticulador é de cerca de 5 a 300% em peso, com base no peso total do teor do ligante solúvel em água total. Isso se deve ao fato de que nenhum molde possuindo resistência superior em um ambiente de alta umidade pode ser produzido se a quantidade adicional do reticulador for inferior a 5% em peso, pelo que, a vantagem da reação de reticulação é insuficiente. Embora um molde resultante possuindo resistência suficiente em ambiente de alta umidade possa ser produzido se a quantidade adicional de reticulador exceder 300% em peso, com base no peso total do teor do ligante solúvel em água total, sua vantagem não é mais marcante que quando a quantidade adicionada de reticulador for de 300% em peso. Assim, a adição do reticulador excedendo a 300% em peso pode ser uma prática não econômica e indesejável.

Na presente invenção, o reticulador é empregado como uma solução aquosa. Por exemplo, sua densidade pode ser superior a 10% em peso se o reticulador for ácido butano tetra carboxílico ou ácido cítrico ou um copolímero de metil vinil éter-anidrido maléico.

Na presente invenção, a mistura de agregados espumada pode ser injetada em um cilindro por pressurização direta da mesma, ou ela pode ser pressurizada por ar, tal que um espaço do molde é enchido com a mistura de agregados espumada. A pressurização direta pelo cilindro é realizada para injetar a mistura dentro do cilindro para receber a mistura dentro de um molde de metal, por pressurização direta da mistura por ajuste de pressão de um êmbolo (ou um pistão) de um mecanismo de pressão dentro do cilindro.

A pressurização direta pelo ar comprimido, como é mostrada, por exemplo, na figura 1, ao invés do pistão na pressurização direta acima pelo cilindro. Nessa disposição, uma abertura superior do cilindro (ou o pistão) 1 é provida com uma vedação hermética 2 para fechar a mesma de modo a torná-la hermética. O espaço hermético da parte superior do cilindro 1 é também provido com um revestimento 3 que forma uma via de ar 3a para conectar a mesma a uma fonte de ar comprimido para fornecer ar comprimento à face superior da mistura de agregados espumada 6, dentro do cilindro 1, para injetar a mesma em um espaço de moldagem 5 do molde de metal 4.

No processo de moldagem da presente invenção para vaporizar a umidade na mistura agregada espumada que é enchida no espaço de moldagem, um molde de metal ou seu elemento associado ou ambos, definindo o espaço do molde, podem ser aquecidos a uma temperatura alta ou vapor aquecido, vapor ou microondas podem irradiar a mistura de agregados espumada ou o espaço do molde que é enchido com a mistura de agregados espumada pode ser deixada sob um ambiente de fluxo atravessante, caso desejado.

Na vaporização da umidade na mistura de agregados espumada pelo molde de metal que é aquecida a temperatura alta, a espuma e a umidade ambas foram distribuídas na mistura de agregados por agitação e elas são movidas para o centro do molde que é fabricado da mistura de agregado, por meio de calor do molde de metal. Assim, a densidade do material de agregado a ser enchido no centro do molde é diminuída. Um molde possuindo uma baixa densidade no seu centro faz com que as quantidades do agregado granular e o(s) ligante(s) solúvel(is) em água sejam reduzidas. Também, isso faz com que os gases gerados com a decomposição do(s) ligante(s) solúvel(is) em água sejam prontamente expulsos, uma vez que tal molde tende a ter muitos orifícios.

O agente tensoativo na presente invenção pode geralmente ser classificado em quatro tipos, pelos estados dissociativos de suas moléculas quando ele for dissolvido em água, um agente tensoativo aniônico, um agente tensoativo catiônico, um agente tensoativo não iônico e um agente tensoativo anfotérico. A definição química de um agente tensoativo é "um material para misturar água e óleo". Um agente tensoativo possui ambos um grupo hidrófobo e um grupo hidrófilo dentro das moléculas e é dissolvido ou disperso em um líquido, tal como água ou óleo e absorve seletivamente a interface. Portanto, o agente tensoativo na presente invenção causa formação ou borbulhamento.

O molde (núcleo) fabricado por uso de agente tensoativo aniônico, o agente tensoativo catiônico ou o agente tensoativo anfotérico, entre os quatro tipos de agentes tensoativos, não causa reação de reticulação com o reticulador porque esses agentes tensoativos não possuem grupos hidroxila nas moléculas, conforme discutido abaixo. Nesse caso, o molde possuindo uma resistência insuficiente pode assim ser fabricado. Em contraste, o molde produzido por emprego do agente tensoativo não iônico possui uma resistência suficiente, uma vez que as redes tridimensionais nas moléculas do(s) ligante(s) solúvel(is) em água e o agente tensoativo são formados por uma reação de reticulação, na qual um grupo carboxila (COOH) nas moléculas do reticulador e hidroxila (OH) , que é um grupo hidrófilo, são ligados ao éster.

Consequentemente, o tensoativo não iônico é preferivelmente usado, na presente invenção, para fazer um molde tendo resistência sufuciente.

Adicionando-se o agente tensoativo não iônico que atua como o reticulador para causar a reação de reticulação com o(s) ligante(s) solúvel(is) em água melhora a ligação das partículas de agregado granulares que são revestidas com o(s) ligante(s) solúvel(is) em água. Adicionalmente, uma vez que a reação entre o(s) ligante(s) solúvel(is) em água e as moléculas de água pode ser inibida, o molde resultante pode manter propriedades suficientes sob uma umidade ambiente alta.

Embora os exemplos do agente tensoativo não iônico incluam um éster de ácido graxo de sacarose, um éster de ácido graxo de sorbitano, um éster de ácido graxo polioxietileno sorbitano, uma amida de álcool graxo, um éter polioxietileno alquila, éter polioxietileno alquil fenílico, um éster do ácido graxo de glicerina, um éster do ácido graxo de propileno glicol e assim por diante, e um tendo um valor de HBL de 8 ou mais é usado entre os mesmos. Pref erivelmente, um óleo de coco natural ou um óleo de palma que é fabricado de um óleo vegetal possui uma segurança alta e não é perigoso no uso prático.

As concretizações que se seguem pretendem explicar, porém não limitar o processo de moldagem da presente invenção.

A Primeira Concretização

Tabela 1

Composição (exceto água) da Mistura de agregados II Areia de silica (areia Flattery): 100% em peso

Amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi Co., Ltd., Japão): 1,0% em peso

Agente tensoativo (éster do ácido graxo de poliglicerol) 0,03% em peso

Ácido cítricô (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

Na primeira concretização, a mistura de agregados que é composta conforme mostrado na Tabela 1 e água a 4% em peso são misturadas e agitadas com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha

Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos. Assim a mesma espuma, de modo a preparar uma mistura de agregados espumada 11. A mistura de agregados espumada 11 é então derramada dentro de um cilindro 13 de um êmbolo 12, conforme mostrado na Figura 2. Essa mistura de agregados espumada é então pressurizada com cerca de 0,4 MPa de pressão superficial pelo cilindro, tal que a mesma é carregada em pressão em um espaço de moldagem 15 com uma capacidade de cerca de 8 0 cm3 em um molde de metal para o teste de curvatura 14, que é mantido a uma temperatura de 2500C (a etapa de enchimento).

A mistura de agregados espumada no molde de metal aquecido é mantida por cerca de 2 minutos, de modo a vaporizar a umidade por aquecimento da mesma, tal que o agregado emoldurado seja endurecido (a etapa de enrijecimento). O molde é removido do espaço de moldagem 15 do molde de metal 14 após causar a reação de reticulação entre o ligante solúvel em água e o reticulador. Dois espécimes a serem usados para um método de teste de curvatura são preparados. Os espécimes são mantidos por 24 horas nos respectivos banhos de umidade a uma umidade de 30% e a uma umidade de 90% ou mais, e então são testados quanto a curvatura. Como resultado, resistências de 4,9 MPa e 2,3 MPa foram medidas a uma umidade de 30% e a uma umidade de 98%, respectivamente. Uma vez que a resistência à curvatura de 4,9 MPa a uma umidade de 30%, se iguala aproximadamente aquela de um molde que é produzido de uma moldagem de revestimento (vide, JFS Foundry Engineer1S Handbook, Seção 2.1, "Shell Molding"), a operação normal do molde não envolve problemas significativos. Se o molde tiver uma resistência de 2 MPa ou mais após ser mantido por 24 horas em uma umidade de 90% ou mais, um manuseio normal do molde não envolve problemas significativos e ele pode ser usado como um molde.

A segunda Concretização

Tabela 2

Composição (exceto água) da Mistura de Agregado Areia sintética (Espar # 60 fabricada pela Yamakawa Sangyo Co., Ltd., Japão): 100% em peso

Amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi Co., Ltd., Japão): 1,0% em peso

Agente tensoativo (éster do ácido graxo de poliglicerina) 0,03% em peso

Ácido cítrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

Na segunda concretização, a mistura de agregados que é composta conforme mostrado na Tabela 2 e água a 2,5% em peso são misturadas e agitadas com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos e assim espuma, de modo a preparar uma mistura de agregados espumada (a etapa de preparação). A mistura de agregados espumada é então derramada dentro de um cilindro 13, conforme mostrado na Figura 2. Essa mistura de agregados espumada é então pressurizada com cerca de 0,4 MPa de uma pressão superficial do cilindro, tal que a mesma é carregada em pressão dentro do espaço de moldagem 15 com uma capacidade de 80 cm3 no molde de metal para o teste de curvatura 14, que é mantido a uma temperatura de 250°C (a etapa de enchimento). A mistura de agregados espumada no molde de metal aquecido é mantida for 90 segundos, de modo a vaporizar a umidade por aquecimento da mesma, tal que o agregado espumado seja endurecido (a etapa de moldagem). O molde é removido do espaço de moldagem 15 do molde de metal 14, como dois espécimes, após causar a reação de reticulação entre o ligante solúvel em água e o reticulador. O arqueamento de ambos os espécimes é mantido por 24 horas em um banho de umidade a uma umidade de 30% e a uma umidade de 90% ou mais, e então eles são testados quanto à curvatura. Como resultado, resistências de 9,5 MPa e 3 MPa foram medidas a uma umidade de 3 0% e a uma umidade de 98%, respectivamente. Com esses valores, o manuseio normal do molde não envolve problemas significativos, e ele pode ser usado como o molde.

A Terceira Concretização

Tabela 3

Areia de sílica (areia Flattery): 100% em peso

Amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi Co., Ltd., Japão): 1,0% em peso

Agente tensoativo (éster do ácido graxo de poliglicerina) 0,03% em peso

Ácido citrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

Na terceira concretização, a mistura de agregados que é composta conforme mostrado na Tabela 3 e água a 4,5% em peso são misturadas e agitadas com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos e assim espuma, de modo a preparar uma mistura de agregados espumada. A mistura de agregados espumada é então derramada dentro de um cilindro 13, conforme mostrado na Figura 2. Essa mistura de agregados espumada é então pressurizada com cerca de 0,4 MPa de pressão superficial pelo cilindro tal que, ela é carregada por pressão em um espaço de moldagem 15 com uma capacidade de cerca de 140 cm3 em um molde de metal 14a, que é mantido a uma temperatura de 270 °C (a etapa de enchimento). A mistura de agregados espumada no molde de metal aquecido é mantida for 90 segundos de modo a vaporizar a umidade por aquecimento da mesma tal que o agregado espumado seja endurecido (a etapa de moldagem). O molde como um espécime A é removido do espaço de moldagem 15 do molde de metal 14a (a etapa de remoção).

A camada superficial do espécime removido por raspada com um filete metálico a uma profundidade de 1 mm para retirar uma amostra de cerca de 1 grama. A quantidade de qualquer gás craqueado se deriva com base no método para conversão de uma pressão de gás em capacidade de acordo com o método para medir a quantidade do gás gerado por emprego do padrão M-5 de exame JACT, que é definido pela Japan Association of Casting Technology de modo a calcular os pesos moleculares. A tabela 4 mostra esse resultado.

Tabela 4

A quantidade de um gás craqueado (cm3/g)

O espécime A 18

A Quarta Concretização

Uma mistura na qual um amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi Co., Ltd., Japão), um agente tensoativo (éster do ácido graxo de poliglicerina) e ácido citrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) são misturados em razões de 1:0,3:5 é mantida em uma temperatura alta, forno de 250°C, por dez minutos e então removida. A mistura removida é mantida por cinco segundos sob atmosfera de hélio em um pirolizador a 590°C. 0 gás de pirólise é mantido por 10 minutos a 50°C e é aquecido a 240°C na taxa de aquecimento de 10°C/minuto. 0 tipo do gás é analisado com um espectrômetro de massa, enquanto o gás aquecido passando através de uma coluna sob a temperatura de 240°C é mantido por 15 minutos. Conforme mostrado na figura 3, dióxido de carbono e furfural são detectados como resultado da análise dos componentes do gás de pirólise a partir do ligante com o mesmo espectrômetro de massa. No processo de moldagem de revestimento convencional, odores desagradáveis, tais como, de amônia, de aldeídos fórmicos e fenóis, que são as fontes dos odores, são gerados pela pirólise de uma resina fenólica e hexamina (um agente de cura) quando um núcleo é cozido. Ao contrário, foi verificado que aqueles gases não são gerados pelo molde da presente invenção.

A Quinta Concretização

Na quinta concretização, os experimentos são realizados para confirmar se vários tipos de agentes tensoativos causam reações de reticulação com um reticulador.

Tabela 5

Composição da Mistura de Agregados

Areia de silica (areia Flattery): 100% em peso Agente tensoativo não iônico (éster do ácido graxo de poliglicerina) 0,03% em peso

Ácido cítrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

O material granular agregado, conforme mostrado na Tabela 5 e água são misturados e agitados com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos. Assim a mesma espuma, de modo a preparar uma mistura de agregados espumada. A mistura de agregados espumada é então enchida manualmente em um molde de metal que é adaptado para preparar um espécime para o teste de curvatura e é definida pelo exame JACT M-1 (a etapa de enchimento) . 0 molde de metal é então mantido em um banho de temperatura constante por 4 5 minutos para secar e curar a mistura de agregados espumada (a etapa de moldagem). 0 molde resultante como um espécime para o teste de curvatura é então removido. Para ma comparação, espécimes de referência são preparados da mesma maneira a partir da composição conforme mostrado na Tabela 5. Contudo, ao invés do agente tensoativo não iônico naquela composição, os respectivos espécimes de referência incluem um agente tensoativo aniônico (éster de sulfato de éter alquila sódio), um agente tensoativo catiônico (sal de alquil trimetil amônio) e um agente tensoativo anfotérico (óxido de alquilamia). O espécime para o teste de curvatura e o espécime de referência são mantidos em um banho de umidade, a uma umidade de 3 0%. Então, suas resistências à curvatura são medidas. A tabela 6 mostra esses resultados.

Tabela 6

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A tabela 6 indica que o agente tensoativo não iônico é um que causa uma reação de reticulação com um reticulador que possui um grupo carboxila. 0 molde empregando outros agentes tensoativos se rompeu quando foi removido do molde de metal. Assim, ele não possui resistência prática. A Sexta Concretização Tabela 7

Composicao de Mistura de Agregados Areia de sílica (areia Flattery): 100% em peso Amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi CO., Ltd., Japão): 1,0% em peso

Respectivos agentes tensoativos não Iônicos conforme mostrados na fig. 8: 0,03% em peso

Ácido cítrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

O material granular agregado, conforme mostrado na Tabela 7 e água são misturados e agitados com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos. Exames visuais foram realizados para confirmar que as misturas de agregados espumadas haviam sido obtidas. A tabela 8 mostra esses resultados. Na Tabela 8, "Excelente" indica uma mistura de agregados espumada excelente, "Bom" indica que uma mistura de agregados espumada é obtida como o é em agitação, porém sua espuma é imediatamente dissolvida conforme a agitação pára, e "Fraca" indica que nenhuma mistura de agregados espumada foi obtida.

Tabela 8

<table>table see original document page 22</column></row><table>

A tabela 8 mostra que nenhuma mistura de agregados espumada pode ser obtida, a menos que de outra forma o valor de HLB de um agente tensoativo a usado seja 8 ou mais.

A Sétima Concretização

Tabela 9

Composição (exceto água) da Mistura de Agregados Areia de sílica (areia Flattery): 100% em peso Amido (Dextrina NSD-L, fabricado pela Nissi CO., Ltd., Japão): 1,0% em peso Agente tensoativo não iônico (Sunsoft M-12, fabricado pela Tayo Kagabu Co., Ltd, Japão): 0,03% em peso

Ácido citrico (fabricado pela Fuso Chemical Co., Ltd., Japão) 0,5% em peso

Na sétima concretização, o material granular agregado, conforme mostrado na Tabela 9 e água a 4% em peso são misturados e agitados com uma máquina misturadora (um misturador de bancada, fabricado pela Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japão) a 200 rpm por cerca de 5 minutos e assim, a mistura resultante foi espumada para preparar uma mistura de agregado espumada (a etapa de preparação). Conforme mostrado na figura 2, a mistura de agregados espumada 11 foi então derramada no cilindro 13. Essa mistura de agregados espumada foi então pressurizada com cerca de 0,4 MPa de pressão superficial pelo cilindro, tal que ela foi carregada em pressão dentro do espaço para moldagem 15 com uma capacidade de cerca de 8 0 cm3 no molde de metal para o teste de curvatura 14, que foi mantido a uma temperatura de 250°C; (a etapa de enchimento) . A mistura de agregados espumada no molde de metal aquecido foi mantida por 2 minutos de modo a vaporizar a umidade por aquecimento da mesma, tal que o agregado espumado foi enrijecido (a etapa de moldagem). 0 molde foi removido do espaço de moldagem 15 do molde de metal 14 como um espécime. Para uma comparação, espécimes de referência foram preparados da mesma maneira a partir do material granular agregado, conforme mostrado na Tabela 9. Contudo, ao invés do agente tensoativo não iônico naquela composição, os respectivos espécimes de referência incluíram um agente tensoativo aniônico, um agente tensoativo catiônico e um agente tensoativo anfotérico. 0 espécime de teste de curvatura e os espécimes de referência foram mantidos em um banho de umidade com uma umidade de 3 0% por 24 horas e um banho de umidade com uma umidade de 90% ou mais por 24 horas. Suas resistências de curvatura foram então medidas. A tabela 10 mostra esses resultados.

Tabela 10

<table>table see original document page 24</column></row><table> anfotérico (óxido de alquilamina) citrico

Conforme visto na Tabela 10, os moldes com resistências de 4,9 MPa e 2,3 MPa foram medidos em umidade de 30% e a uma umidade de 98 respectivamente. Uma vez que a resistência da curvatura de 4,9 MPa em uma umidade de 30%, se iguala aproximadamente aquela de um molde que é produzido de uma moldagem de revestimento (vide, Foundry Engineer1S Handbook, Seção 2.1, "Shell Molding"), a operação normal do molde não envolve problemas significativos. Se o molde tiver uma resistência de curvatura de 2 MPa após ser curvado por 24 horas em uma umidade de 90% ou mais, o manuseio normal do molde não envolve problemas significativos e pode ser usado de forma prática como o molde.

Em contraste, a resistência à curvatura do molde que é produzido usando outros agentes tensoativos foi menor. Especificamente, ela foi menor que aquela de um molde que é produzido pelo processo de moldagem de revestimento convencional, uma vez que esses agentes tensoativos não causam reação de reticulação com o reticulador.

Adicionalmente, foi também verificado que tal molde possui uma resistência insuficiente em um ambiente de umidade alta.

Com o processo de moldagem da presente invenção, a geração de qualquer gás perigoso, que possua um efeito prejudicial aos seres humanos e envolva um odor desagradável pode ser inibida, se o ligante for pirolizado quando um metal fundido for derramado dentro do molde. Consequentemente, o processo de moldagem da presente invenção pode ser aplicável à produção de um molde de metal leve usando, por exemplo, alumínio ou magnésio. Também deve ser apreciado, adicionalmente, que o número de rebarbas do molde que é produzido pelo processo de moldagem da presente invenção pode ser muito reduzido.

Uma vez que as concretizações precedentes se destinam a ser ilustrativas e com isso não limitam o escopo da presente invenção, os versados na técnica podem assim conceber várias alterações e modificações nas concretizações dentro do escopo das reivindicações apensas.

Claims

1. Processo para moldagem caracterizado por compreender as etapas de: mistura, agitação e espumamento de material agregado granular, um ou mais tipos de ligantes solúveis em água, um agente tensoativo, um reticulador e água para preparar uma mistura de agregados espumada; enchimento de um espaço de moldagem com a mistura de agregados espumada; vaporização da umidade na mistura de agregados enchida, tal que, a mistura de agregados seja curada para fabricar um molde de mistura de agregados curada; e remoção do molde produzido do espaço de moldagem.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente tensoativo é um que causa, uma reação de reticulação com o reticulador.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o agente tensoativo é um agente tensoativo não iônico, cujo valor de HLB é 8 ou mais, porém menos de 20.

4 . Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o espaço de moldagem é definido por um molde de metal e onde a etapa de enchimento inclui uma etapa para enchimento da mistura de agregados espumada no espaço de moldagem, por pressurização da mistura de agregados espumada.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de enchimento inclui uma etapa para carregamento da mistura de agregados espumada em um cilindro e enchimento da mistura de agregados carregada no espaço do molde, por pressurização direta da mistura de agregados carregada.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de enchimento inclui uma etapa para enchimento da mistura de agregados espumada no espaço do molde, por pressurização da mistura de agregados espumada com um gás comprimido.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de vaporização inclui uma etapa para vaporização da umidade na mistura de agregados espumada, por meio de aquecimento do molde de metal que é aquecido.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada ligante solúvel em água é dissolvido em água a temperatura normal.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o ligante solúvel em água é um sacarideo ou seu derivado.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais tipos de ligantes solúveis em água contêm 0,1 a 5,0% em peso por 100 partes em peso dos agregados granulares.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o reticulador é um composto possuindo um grupo carboxila.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o composto possuindo o grupo carboxila é selecionado do grupo que inclui um ácido oxálico, um ácido maléico, um ácido succínico, um ácido cítricô, um ácido butano-tetra carboxílico, um copolímero anidrido maléico-éter metil vinílico e um copolímero de anidrido maléico-iso.butileno.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de vaporização inclui uma etapa para vaporização da umidade da mistura de agregados espumada por meio de calor do molde de metal que é aquecido.