BRPI0916148B1 - Composição de ligante, processo para produzir um artigo de material particulado ligado, uso de um polialquileno glicol como solvente, método para preparar uma composição de ligante e artigo de material particulado ligado - Google Patents

Composição de ligante, processo para produzir um artigo de material particulado ligado, uso de um polialquileno glicol como solvente, método para preparar uma composição de ligante e artigo de material particulado ligado Download PDF

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polyalkylene glycol
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Frank Lenzen
Gerard Ladegourdie - Maurício
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Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH
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Abstract

composição de ligante, processo para produzir um artigo de material particulado ligado, uso de um polialquileno glicol como solvente, método para preparar uma composição de ligante e artigo de material particulado ligado esta invenção se refere a composições de ligantes de resolfenol-aldeído alcalino e seu uso na produção de artigos de materiais particulados ligados, tais como moldes de fundição, núcleos de fundição e alimentadores.

Description

COMPOSIÇÃO DE LIGANTE, PROCESSO PARA PRODUZIR UM ARTIGO DE MATERIAL PARTICULADO LIGADO, USO DE UM POLIALQUILENO GLICOL COMO SOLVENTE, MÉTODO PARA PREPARAR UMA COMPOSIÇÃO DE LIGANTE E ARTIGO DE MATERIAL PARTICULADO LIGADO [0001] A invenção se refere a composições de ligantes de fenol-aldeído e seu uso na produção de artigos de material particulado ligado tais como moldes de fundição, núcleos de fundição ou alimentadores.
[0002] EP 0 211 799 divulga uma composição de ligante compreendendo uma solução básica aquosa de uma resina de fenol formaldeído que deve ser curada de acordo com a patente EP-PS 86615 com um formato de alquila gasoso e incluindo um modificador consistindo de glicerina e opcionalmente 1-10% em peso de polietileno glicol. Entretanto, EP 0 211 799 não divulga resinas contendo oxiânions.
[0003] EP 0 323 096 B2 descreve uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído e um oxiânion que pode formar um complexo estável entre a resina e o oxiânion. EP 0 323 096 B2 também descreve um processo para a produção de um artigo de material particulado ligado, tal como um molde ou núcleo de fundição, no qual uma mistura de material particulado e a composição de ligante é conformada ao formato desejado, e dióxido de carbono gasoso é então passado através do formato conformado de maneira a causar que o oxiânion forme um complexo estável com a resina, e assim cure a resina.
[0004] EP 0 503 758 B1 divulga uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído um oxiânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali
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2/19 presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxiânion, caracterizado pelo fato de a razão molar de álcali para fenol ser de 1,5:1 a 2,5:1 e a composição de ligante também contém um monoalquil éter de etileno glicol.
[0005] EP 0 503 759 B1 divulga uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído e um oxiânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxiânion, caracterizado pelo fato de a composição de ligante também conter pirrolidona ou uma pirrolidona N-substituída e de a pirrolidona ou a pirrolidona N-substituída estar presente em uma quantidade de 1% a 10% em peso com base no peso da composição de ligante.
[0006] EP 0 508 566 B1 divulga uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído e um oxiânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxiânion, caracterizado pelo fato de a composição de ligante ter uma razão molar de álcali para fenol de 1,5:1 a 2,3:1 e a composição de ligante também conter fenil etileno glicol éter.
[0007] EP 0 556 955 divulga uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído e um oxiânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali
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3/19 presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxiânion, caracterizado pelo fato de a composição de ligante também conter um alquil éter de propileno glicol em uma quantidade tal que o alquil éter de propileno glicol sejas miscível na solução aquosa.
[0008] Descobriu-se agora surpreendentemente que uma composição de ligante pode ser produzida pela adição de um polialquileno glicol a uma mistura aquosa alcalina compreendendo uma resina base de resol fenol-aldeído e um oxiânion que possa formar um complexo estável com a resina base, sendo que a quantidade de álcali presente na composição de
ligante é suficiente para substancialmente evitar uma
formação de um complexo entre a resina presente e na
composição de ligante e o oxiânion, e
sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de
álcali, expressa em íons hidroxila, para fenol é de 1,0:1 a 2,5:1, preferivelmente de 1,5:1 a 2,5:1. Para uma seleção de melhoramentos específicos, vide abaixo.
[0009] Correspondentemente, de acordo com a presente invenção é provida uma composição de ligante que poder ser produzida pela adição de polialquileno glicol a uma mistura aquosa alcalina compreendendo uma resina base de resol fenolaldeído e um oxiânion que possa formar um complexo estável com a resina base, sendo que a quantidade de álcali presente na composição de ligante é suficiente para substancialmente evitar uma formação de um complexo entre a resina presente e na composição de ligante e o oxiânion, e
Petição 870190010435, de 31/01/2019, pág. 14/36
4/19 sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de álcali, expressa em íons hidroxila, para fenol que é de 1,0:1 a 2,5:1, preferivelmente de 1,5:1 a 2,5:1.
[0010] O termo “polialquileno glicol compreende dialquileno glicóis, e os polialquileno glicóis tecnicamente preferidos com 3 ou mais unidades de alquileno glicol. Quanto aos poli alquileno glicóis preferidos, vide abaixo.
[0011] O mecanismo da formação dos complexos, especialmente a formação de complexos estáveis, entre a resina e o oxiânion é discutido em EP 0 323 096 B2, página 2, parágrafo [0010].
[0012] Resinas de resol fenol-aldeído e oxiânions adequados para uso nas composições de ligantes da invenção, e métodos adequados para produzir a resina estão descritos em EP 0 323 096 A e B2. Vide, em particular, EP 0 323 096 B2, página 2, parágrafos [011] a [027].
[0013] A resina de resol fenol-aldeído é uma que contenha predominantemente moléculas nas quais resíduos fenólicos adjacentes estejam ligados entre si por grupos metileno formando pontes entre as posições orto e para uma vez que tais moléculas têm um grande número de sítios para complexar com os oxiânions. Moléculas nas quais os resíduos fenólicos são ligados por pontes de metileno orto-orto têm muito poucos sítios para complexar com oxiânions, (no caso de uma molécula linear apenas um sítio em cada extremidade) e, daí, é desejável que tais moléculas estejam ausentes, ou que estejam presentes na resina em números relativamente pequenos. Resinas contendo moléculas tendo resíduos fenólicos ligados por uma combinação de pontes de orto-para metileno e ortoorto também poderão ser usadas, mas são menos preferidas.
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5/19 [0014] De maneira a maximizar o número de sítios para a complexação com oxiânions todas as posições nos resíduos fenólicos que sejam orto ao grupo hidroxila fenólico na molécula de ponte otro-para metileno deverão ser metilolados. [0015] O fenol que é usado para produzir a resina de resol fenol-aldeído é preferivelmente um que produza um produto de condensação quando reagido com um aldeído que tenha o número mais alto possível de grupos orto-metilol. O fenol preferido é o próprio fenol. Fenóis substituídos, tais como p-cresol ou m-cresol ou compostos fenólicos tais como ácidos p-fenol sulfônicos poderão ser usados, quer indvidualmente, quer em combinação com fenol, mas estes produzem resinas que dão resultados inferiores comparativamente com os resultados obtidos por resinas produzidas a partir do próprio fenol. pCresol, por exemplo, poderá formar apenas moléculas de fenolaldeído nas quais os resíduos fenólicos são ligados por pontes orto-orto metileno e as moléculas poderão daí se complexar apenas com os oxânions nas suas extremidades.
[0016] O aldeído poderá ser, por exemplo, formaldeído, butiraldeído, glioxal, ou formaldeído. Formaldeído é preferido.
[0017] A resina de resol fenol-aldeído é preferivelmente produzida pela condensação do fenol e do aldeído na presença de um catalisador base que poderá ser, por exemplo, hidróxido de amônio ou um hidróxido de metal alcalino tal como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio. Catalisadores de hidróxidos de metais alcalinos são preferidos porque eles produzem uma resina na qual os resíduos fenólicos são ligados predominantemente por pontes de orto-para ou para-para metileno e na qual resíduos fenólicos ligados por pontes
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6/19 orto-orto estão essencialmente ausentes.
[0018] Outros catalisadores, tais como acetato de zinco, poderão ser usados, quer individualmente, quer em combinação com um hidróxido metálico alcalino. Tais catalisadores de zinco produzem resinas tendo uma estrutura em ponte mista contendo pontes de éter orto-orto- benzílico e pontes de orto-para metileno, que em certos casos é preferida. A razão molar de aldeído (expressa como formaldeído) para fenol na resina poderá ser na faixa de 1:1 a 3:1, mas preferivelmente na faixa de 1,6:1 a 2,5:1, mais preferivelmente de 2,2:1 a 2,4:1.
[0019] Após a produção, a resina de resol fenol-aldeído é alcalinizada pela adição de, por exemplo, hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio, que é convenientemente adicionado como uma solução aquosa. O álcali preferido é o hidróxido de potássio, porque ele resulta em uma composição de ligante tendo uma viscosidade mais baixa para um dado grau de polimerização da resina comparativamente com hidróxido de sódio e o desempenho da composição de ligante é superior.
[0020] A razão molar do álcali total presente no ligante (expresso como íons hidroxila) para fenol é preferivelmente na faixa de 1,0:1 a 2,5:1, mais preferivelmente 1,5:1 a 2,5:1. O álcali total inclui qualquer álcali usado como catalisador na síntese da resina, qualquer álcali adicional que possa ser adicionado durante a síntese e álcali adicionado após a síntese da resina e durante a manufatura do ligante.
[0021] Exemplos de oxânions adequados para uso no processo e composição de ligante da invenção incluem íons borato, estanato, e aluminato. Os íons borato são preferidos, bem
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7/19 como íons aluminato (conforme descrito em DE 199 38 048 C2).
[0022] O oxânion poderá ser introduzido na composição de ligante pela adição de, por exemplo, sais metálicos alcalinos de oxânions, tais como tetraborato de sódio decahidratado, tetraborato de potássio tetrahidratado, metaborato de sódio, pentaborato de sódio, estanato de sódio trihidratado ou aluminato de sódio, ou um sal de oxiânion de amônio, tal como borato de amônio. Íons borato poderão também ser introduzidos pela adição de ácido bórico ou eles poderão ser formados pela reação entre óxido bórico adicionado e álcali na solução de ligante.
[0023] A razão molar de oxiânions (expressos como boro, estanho, etc.) para fenol é preferivelmente de na faixa de 0,1:1 a 1:1. Quando o oxiânion for borato, a razão molar de boro para fenol é mais preferivelmente na faixa de 0,2 a 0,4. [0024] É preferido que em uma composição de ligante de acordo com a presente invenção o polialquileno glicol seja miscível com a solução aquosa.
[0025] De acordo com um aspecto adicional da invenção, é provido um processo para a produção de um artigo de material particulado ligado no qual uma mistura compreendendo material particulado e uma composição de ligante é conformada em um formato desejado e a composição de ligante é curada passando dióxido de carbono gasoso através do formato conformado, sendo que a composição de ligante usada é uma composição de acordo com a presente invenção conforme descrita acima.
[0026] Quando a composição de ligante da presente invenção for usada em um processo de acordo com a invenção de maneira a produzir moldes de fundição, núcleos de fundição ou alimentadores o material particulado (refratário) poderá ser
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8/19 selecionado de quaisquer tais materiais conhecidos para tal uso. Exemplos de materiais adequados incluem sílica, olivina, cromito e sais de zircônio.
[0027] Preferido é um processo para a produção de um artigo de material particulado ligado compreendendo conformar a um desejado formato (em particular o formato de um núcleo de fundição, um molde de fundição, ou um alimentador) uma mistura de material particulado e uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma reina de resol fenol-aldeído, um oxiânion que possa formar um complexo estável com a resina, e um polialquileno glicol em uma quantidade tal que solução aquosa, e formato conformado o polialquileno glicol seja miscível com a passando dióxido de carbono através do de maneira a causar que o oxiânion forme um complexo estável com a resina, e assim curar a resina.
composição de ligante e o processo da invenção são de particular valor para fazer moldes de fundição, núcleos de fundição, e alimentadores e, em particular, com aquela aplicação com referência à qual a invenção será descrita.
Conforme observado acima, resinas de fenol-aldeído oxiânions adequados para uso nas composições de ligantes da invenção, e métodos adequados para produzir a resina de fenol-aldeído estão descritas em EP 0 323 096 A.
Polialquileno glicóis adequados são aqueles que nas quantidades necessárias para produzir efeitos benéficos no desempenho da composição de ligante são miscíveis na solução de ligante aquosa alcalina. Exemplos de polialquileno glicóis adequados são polietileno glicol (em particular polietileno glicol 200-2000), polipropileno glicol, etc. Em composições de ligantes preferidas da presente invenção o polialquileno
Petição 870190010435, de 31/01/2019, pág. 19/36
9/19 glicol ou uma mistura de polietileno glicol com um polialquileno glicol adicional, preferivelmente polipropileno glicol. À medida que o comprimento da cadeia dos polialquileno glicóis aumenta, os polialquilenos glicóis se tornam se tornam mais hidrofóbicos. Como resultado, certos polialquileno glicóis são imiscíveis com a solução aquosa de ligante em todos os níveis de adição, e outros polialquileno glicóis de monômeros de comprimento de cadeia menor são miscíveis apenas com a solução de ligante aquosa em baixos níveis de adição.
[0029] Daí, a quantidade de polialquileno glicol adicionada é dependente da composição química do polialquileno glicol em particular, e é preferivelmente na faixa de 1% a 40% em peso com base no peso da composição de ligante.
[0030] Em contraste com os solventes usados em alguns documentos da técnica anterior descritos acima, os polialquileno glicóis usados na presente invenção têm dois grupos OH e diversos outros átomos de oxigênio de éter por molécula. Não se querendo ligar a nenhuma teoria, parece que, como resultado, eles interagem com os componentes da composição de ligante de uma maneira muito mais forte que os solventes usados nos documentos da técnica anterior discutidos acima, uma vez que geralmente a presença de polialquileno glicol não pode ser detectada na composição de ligante da presente invenção, nem por GC nem por GC/MS. Aparentemente, pelo menos uma parte do polialquileno glicol presente nas composições de ligantes da presente invenção reage com os componentes da composição de ligante. Eles poderão reagir, por exemplo, com cátions, (p.ex., íons
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10/19 potássio) presentes na composição de ligante para formar adutos ou complexos estáveis, por exemplo, semelhantes a complexos de éter em coroa, e/ou os grupos OH poderão reagir com a resina ou os oxiânions para formar éteres. Daí, o polialquileno glicol adicionado é considerado como sendo um solvente reativo e pelo menos uma parte do polialquileno glicol adicionado à presente composição de ligante aparenta funcionar como um aditivo melhorador de desempenho ao invés de um solvente. Portanto, a resina presente em uma composição de ligante da presente invenção é (a) a resina base, (b) resina base modificada por reação com polialquileno glicol, ou (c) uma mistura de (a) e (b).
[0031] A adição do polialquileno glicol apresenta, conforme ensaios agora mostraram, um ou mais efeitos benéficos no desempenho da composição de ligante como um ligante para fazer moldes de fundição, núcleos de fundição, e alimentadores, dependendo da composição da resina em particular e do polialquileno glicol usados.
[0032] Os efeitos benéficos incluem:
(I) resistência melhorada de molde, núcleo e alimentador imediatamente após gaseificação com dióxido de carbono gasoso (vide exemplos abaixo).
(II) resistência melhorada após moldes, núcleos ou alimentadores gaseificados terem sido armazenados, por exemplo, durante até cerca de 24 horas ou mais (vide exemplos abaixo), (III) resistência melhorada de moldes, núcleos ou alimentadores que foram revestidos com um revestimento base álcool que foi secado queimando o álcool, antes do armazenamento dos moldes, núcleos ou alimentadores,
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11/19 (IV) fluibilidade de areia misturada melhorada (em particular comparativamente com composições de ligantes típicas compreendendo butil diglicol), (V) molde, núcleo ou alimentação e dureza de borda melhorados.
(VI) odor reduzido, especialmente durante a preparação do núcleo (em particular, em comparação com composições de ligantes típicas compreendendo mono n-butil éter de dietileno glicol, vide EP 0 503 758).
[0033] Em uma composição de ligante preferida de acordo com a presente invenção, o polialquileno glicol é adicionado em uma quantidade de 1% a 40% em, peso com base no peso total da composição de ligante. Entretanto, uma quantidade de polialquileno glicol de 3% a 15% em peso com base no peso total da composição de ligante é preferida, e foi descoberto que benefícios adicionais em termos de propriedades de armazenamento melhoradas, alta resistência ao arqueamento de núcleos, moldes e alimentadores, podem especialmente ser obtidas em quantidades de 3% a 15%, em particular quando usando polietileno glicol. Quantidades mais altas em certos casos resultam em resistência ao arqueamento reduzida.
[0034] Esta composição de ligante preferivelmente contém adicionalmente um silano. O silano preferivelmente é gamaaminopropiltrietoxissilano, N-(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetoxissilano, fenol trimetoxissilano ou gamaglicidoxipropiltrimetoxissilano, ou uma mistura destes. É preferido que a quantidade total de silano presente seja de 0,2% a 1,0% em peso com base no peso da composição de ligante.
[0035] Um aspecto adicional da presente invenção se refere
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12/19 ao uso de um polialquileno glicol como solvente ou constituinte de solvente e/ou aditivo intensificador de desempenho em uma composição de ligante compreendendo uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol formol-aldeído e um oxiânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxiânion, sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de álcali expressa como íons hidroxila, para fenol de 1,0:1 a 2,5:1, preferivelmente de 1,5:1 a 2,5:1.
[0036] As explicações dadas acima com referência a constituintes preferidos da composição de ligante se aplicam as mudanças necessárias sendo feitas.
[0037]
Isto é, preferido é o uso de acordo com a presente invenção, sendo que o polialquileno glicol é polietileno glicol ou uma mistura de polietileno glicol com um polialquileno glicol adicional, preferivelmente polipropileno glicol. O polietileno glicol é preferivelmente usado em uma quantidade de cerca de 1%
40%, preferivelmente em uma quantidade de 3% a 15% em peso com base no peso total da composição de ligante.
A composição de ligante preferivelmente contém adicionalmente aos componentes do ligante e o polialquileno glicol um silano, preferivelmente gamaaminopropiltrietoxissilano,
N(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetoxissilano, fenil trimetoxissilano ou gamaglicidoxipropil-metoxissilano, preferivelmente em uma quantidade de 0,2% a 1,0% com base no peso total da composição de ligante.
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13/19 [0038] Um aspecto adicional da presente invenção se refere a um método para preparar uma composição de ligante, em particular uma composição de ligante de acordo com a presente invenção (conforme definida acima), o método compreendendo a seguinte etapa:
[0039] Preparar uma mistura aquosa alcalina compreendendo uma resina de resol fenol-aldeído base, um oxiânion e um polialquileno glicol, sendo que o oxiânion pode formar um complexo estável com a resina presente na dita mistura, sendo que a quantidade de álcali presente na dita mistura é suficiente para substancialmente evitar a formação de um complexo estável entre a resina presente na dita mistura e o oxiânion, sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de álcali, expressa como íons hidroxila, para fenol de 1,0:1 a 2,5:1, preferivelmente de 1,5:1 a 2,5:1.
[0040] Novamente, as explicações dadas acima com referência a constituintes preferidos da composição de ligante se aplicam as mudanças necessárias sendo feitas.
[0041] Portanto, em um método da presente invenção, o polialquileno glicol é preferivelmente usado em uma quantidade de 1% a 40%, preferivelmente de 3% a 15% em peso com base no peso total do ligante. Quantidades mais altas em certos casos resultam em uma resistência ao empenamento reduzida.
[0042] Um artigo de acordo com a presente invenção, a saber, um artigo de material particulado ligado
- é produzível pelo processo de acordo com a presente invenção e/ou
- compreende uma composição de ligante endurecida, a
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14/19 composição de ligante sendo a composição de ligante de acordo com a presente invenção.
[0043] Um artigo preferido da presente invenção de material particulado ligado é um molde de fundição, um núcleo de fundição ou um alimentador. Aquele entendido no assunto cuidará para que os materiais usados sejam compatíveis uns com os outros. Os alimentadores, por exemplo, não deverão conter nenhum outro constituinte, p.ex., alumínio, em uma forma que possa reagir com constituintes da composição de ligante, p.ex., hidróxido alcalino, em uma maneira que pudesse diminuir o desempenho dos artigos.
[0044] As explicações dadas acima com relação a constituintes preferidos da composição de ligante bem como as explicações dadas com relação à produção de um artigo de material particulado ligado se aplicam as mudanças necessárias sendo feitas.
[0045] A seguir, a invenção será adicionalmente explicada pelos exemplos:
Exemplos:
[0046] Os exemplos comparativos 1 a 7 e os correspondentes ligantes (composições de ligantes) 1 a 7 descritos abaixo são para fins comparativos apenas e não são exemplos de ligantes de acordo com a presente invenção.
[0047] Uma resina de resol fenol-formaldeído (não de acordo com a invenção) foi preparada geralmente de acordo com o procedimento descrito em EP 0 508 566 B1, página 3, linhas 1-36, com um desvio mínimo na etapa 7 (vide abaixo).
[0048] Portanto, a resina de resol fenol-formaldeído foi sintetizada tendo a seguinte composição:
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15/19
Fenol 800,00 g
Paraformaldeído a 91% em peso 642,20 g
Solução de hidróxido de sódio a 50% em peso 40,85 g
Razão molar formaldeído:fenol 2,3:1
Razão molar OH- (do álcali) fenol 0,06:1
Água na composição de partida 5,2% em peso
[0049] O seguinte procedimento foi usado:
1. Carregar e fundir fenol
2. Carregar para formaldeído e parte da solução de hidróxido de sódio e aquecer até 60-65°C a uma taxa de 1°C por minuto
3. Resfriar para compensar a reação exotérmica e manter a 60-65°C enquanto que adicionando o restante da solução de hidróxido de sódio ao longo de um período de 1 hora
4. Aquecer até 75°C a uma taxa de 1°C por minuto
5. Manter a 65°C durante 30 minutos
6. Aquecer até 85°C a uma taxa de 1°C por minuto
7. Manter a 75°C por tempo suficiente para que a resina alcance uma viscosidade de 4000 - 6000 cP a 25°C conforme medida em uma amostra de 25 g diluída com 15 g de uma solução a 50% de hidróxido de potássio usando o procedimento de acordo com DIN 53018 Parte 2 (ao invés do procedimento de acordo com EP 0 5408 566 B1).
[0050] Usando a resina assim obtida, um ligante base 1 foi preparado de acordo com o exemplo 1 de EP 0 508 566.
[0051] Portanto, a resina foi usada para produzir um ligante base 1 tendo a seguinte composição em peso:
Resina 25 partes
Sol. aquosa hidróxido de potássio a 50% em peso 35 partes
Bórax 5,5 partes
Gamaamainopropiltrietoxissilano 0,39 parte
[0052] A solução de hidróxido de potássio foi adicionada à
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16/19 resina, a elevação de temperatura devido à reação exotérmica foi controlada e a resina foi resfriada. O bórax foi adicionado e misturado com a resina até ficar dissolvido. O silano foi então adicionado a uma temperatura abaixo de 30°C. A razão molar de álcali para fenol foi de aproximadamente 2:1.
[0053] O ligante resultante é o ligante base.
Exemplo comparativo 1 - Ligante 1:
[0054] Ligante base, preparado conforme descrito acima (semelhante ao ligante 1 do exemplo de EP 0 508 566).
Exemplo comparativo 2 - Ligante 2:
[0055] Uma composição foi preparada dissolvendo 2% em peso de fenil monoetileno glicol éter (2-fenoxietanol) puro em 98% em peso do ligante base, preparado conforme descrito acima (semelhante ao ligante 2 do exemplo 1 de EP 0 508 566). Exemplo comparativo 3 - Ligante 3:
[0056] Uma composição foi preparada dissolvendo 5% em peso de fenil monoetileno glicol éter puro em 95% em peso do ligante base, preparado conforme descrito acima (semelhante ao ligante 3 do exemplo 2 de EP 0 508 566).
Exemplo comparativo 4 - Ligante 4:
[0057] Uma composição foi preparada dissolvendo 5% em peso de monometil éter de etileno glicol puro em 95% em peso do ligante base (semelhante ao ligante 6 do exemplo 2 de EP 0 503 758).
Exemplo comparativo 5 - Ligante 5:
[0058] Uma composição foi preparada dissolvendo 5% em peso de monometil éter de trietileno glicol puro em 95% em peso do ligante base (semelhante ao ligante 14 do exemplo 4 de EP 0
503 758).
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17/19
Exemplo comparativo 6 - Ligante 6:
[0059] Uma composição foi preparada dissolvendo 5% em peso de monometil éter de dipropileno glicol puro em 95% em peso do ligante base (semelhante ao ligante 5 do exemplo 1 de EP 0 556 955).
Exemplo comparativo 7 - Ligante 7:
[0060] Uma composição foi preparada dissolvendo 5% em peso de N-metil-2-pirrolidona pura em 95% em peso do ligante base (semelhante ao ligante 8 do exemplo 3 de EP 0 503 759).
Exemplo 1 - Composição de ligante 8 (ligante 8):
[0061] Uma composição de ligante de acordo com a invenção foi preparada dissolvendo 5% em peso de polietileno glicol 400 puro em 95% em peso do ligante base.
Exemplo de implementação:
[0062] 3 partes em peso do respect6ivo ligante foram misturadas com areia de sílica areia H33 (AFS 46) e a mistura foi usada para preparar núcleos de acordo com o método descrito em VDGP73 (Verein Deutscher Giessereifachleute, Merkblatt P 73, Fevereiro 1996) .
[0063] Os núcleos foram endurecidos pela passagem de dióxido de carbono gasoso durante tempos diferentes a uma pressão de linha de 1 bar e uma taxa de fluxo de 6,0 litros por minuto. Alguns dos núcleos foram testados imediatamente após a gaseificação.
[0064] Alguns foram testados após armazenamento durante 3 dias sob condições de armazenamento a seco (temperatura de 17 a 20°C, umidade relativa de 30-35%) e outros foram testados após 3 dias sob condições de armazenamento úmido (temperatura 26 a 28°C, umidade relativa de 85 a 90%). Os resultados de resistência ao empenamento obtidos são
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18/19 mostrados na tabela 1 abaixo.
[0065] Conforme pode ser visto da tabela 1, a resistência ao empenamento do núcleo baseado na composição de ligante 8 de acordo com a presente invenção é superior a todos os exemplos comparativos, com apenas um exemplo comparativo 4 exibindo uma resistência ao empenamento superior após 3 dias de armazenamento úmido e 30 segundos de tempo de gaseificação.
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Tabela 1 (Resistência ao empenamento)
Conforme Gaseificado Armazenamento a seco Armazenamento úmido
Tempo de Gaseificação (segundos) Tempo de Gaseificação (segundos) Armazenamento sob condições úmidas (umidade relativa 85-0%) Tempo de Gaseificação (segundos)
Ligante Aditivo 30 60 120 30 60 120 30 60 120
Ligante 1 (Comparativo) sem aditivos 35 42 50 45 44 45 36 38 38
Ligante 2 (Comparativo) 2% de fenil monoetileno glicol éter 53 60 56 72 62 75 60 62 60
Ligante 3 (Comparativo) 5% de fenil monoetileno glicol éter 52 61 68 79 84 80 68 6 6 6 6
Ligante 4 (Comparativo) 5% monometil éter de etileno glicol 52 58 61 107 109 111 89 85 85
Ligante 5 (Comparativo) 5% monometil éter de trietileno glicol 43 49 54 119 133 128 71 71 65
Ligante 6 (Comparativo) 5% metil éter de dipropileno glicol 38 40 46 81 74 76 74 71 49
Ligante 7 (Comparativo) 5% N-metil-2-pirrolidona 40 47 50 100 107 102 68 6 6 67
Ligante 8 (De acordo com a invenção)) 5% polietileno glicol 400 58 63 70 123 140 133 83 88 90
19/19

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição de ligante, para uso em um processo para produzir um artigo de material particulado ligado no qual é formada uma mistura compreendendo material particulado e uma composição de ligante para um formato desejado e a composição de ligante sendo curada passando dióxido de carbono gasoso através da forma conformada, caracterizada pelo fato de a composição de ligante ser produzida por adição de polialquileno glicol com 3 ou mais unidades de alquileno glicol a uma mistura aquosa alcalina compreendendo uma resina de resol fenol-aldeído e um oxânion que podem formar um complexo estável com a resina base, sendo que a quantidade de álcali presente na composição de ligante é suficiente para substancialmente evitar a formação de um complexo estável entre a resina presente na composição de ligante e o oxânion, sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de álcali, expresso como íons hidroxila, para fenol de 1,0:1 a 2,5:1, sendo que o oxânion é selecionado a partir do grupo consistindo de íons borato, estanato, e aluminato, sendo que o polialquileno glicol é polietileno glicol ou uma mistura de polietileno glicol com um polialquileno glicol, e sendo que o polialquileno glicol é adicionado em uma quantidade de 1% a 40% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  2. 2. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polialquileno glicol ser polietileno glicol, ou uma mistura de polietileno glicol com polipropileno glicol.
  3. 3. Composição de ligante, de acordo com qualquer uma das
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    2/5 reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o polialquileno glicol ser adicionado em uma quantidade de 3% a 15% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  4. 4. Composição de ligante, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de a composição adicionalmente conter um silano.
  5. 5. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de o silano ser gamaaminopropiltrietoxissilano, N-(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetoxissilano, fenol trimetoxissilano ou gamaglicidoxipropiltrimetoxissilano, ou uma mistura destes.
  6. 6. Composição de ligante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada pelo fato de a quantidade total de silano presente ser de 0,2% a 1,0% em peso com base no peso da composição de ligante.
  7. 7. Processo para produzir um artigo de material particulado ligado, no qual é formada uma mistura compreendendo material particulado e uma composição de ligante para um formato desejado e a composição de ligante sendo curada passando dióxido de carbono gasoso através da forma conformada, caracterizado pelo fato de a composição de ligante usada ser uma composição de ligante conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6.
  8. 8. Uso de um polialquileno glicol como solvente, ou constituinte de solvente e/ou um aditivo intensificador de desempenho, contendo 3 ou mais unidades de alquileno glicol, em uma composição de ligante para o uso em um processo para produzir um artigo de material particulado ligado no qual é formada uma mistura compreendendo material particulado e uma composição de ligante para um formato desejado e a composição
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    3/5 de ligante sendo curada passando dióxido de carbono gasoso através da forma conformada, caracterizado pelo fato de a composição de ligante compreender uma solução aquosa alcalina de uma resina de resol fenol-aldeído e um oxânion que pode formar um complexo estável com a resina, sendo que a quantidade de álcali presente na solução é suficiente para substancialmente evitar a formação de complexo estável entre a resina e o oxânion, sendo que a composição de ligante tem uma razão molar de álcali, expresso em íons hidroxila, para fenol de 1,0:1 a 2,5:1, sendo que o oxânion é selecionado a partir do grupo consistindo de íons borato, estanato, e aluminato, sendo que o polialquileno glicol é polietileno glicol ou uma mistura de polietileno glicol com um polialquileno glicol, e sendo que o polialquileno glicol é adicionado em uma quantidade de 1% a 40% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  9. 9. Uso, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o polialquileno glicol ser uma mistura de polietileno glicol com um polipropileno glicol.
  10. 10. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou
    9, caracterizada pelo fato de o polialquileno glicol ser usado em uma quantidade de 3% a 15% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  11. 11. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 6 a
    10, caracterizada pelo fato de a composição adicionalmente conter um silano, preferivelmente gamaaminopropiltrietoxissilano, N-(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetoxissilano, fenol trimetoxissilano ou
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    4/5 gamaglicidoxipropiltrimetoxissilano, preferivelmente em uma quantidade de 0,2% a 1,0% e, peso com base no peso da composição de ligante.
  12. 12. Método para preparar uma composição de ligante, conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de compreender a seguinte etapa:
    - preparar uma mistura aquosa alcalina compreendendo uma resina de resol fenol-aldeído base, um oxiânion e um polialquileno glicol, com 3 ou mais unidades de alquileno glicol, sendo que o oxiânion pode formar um complexo estável com a resina presente na dita mistura, sendo que a quantidade de álcali presente na dita mistura é suficiente para substancialmente evitar a formação de um complexo estável entre a resina presente na dita mistura e o oxiânion, sendo que a mistura tem uma razão molar de álcali, expressa como íons hidroxila, para fenol de 1,0:1 a 2,5:1, sendo que o oxânion é selecionado a partir do grupo consistindo de íons borato, estanato, e aluminato, sendo que o polialquileno glicol é polietileno glicol ou uma mistura de polietileno glicol com um polialquileno glicol, e sendo que o polialquileno glicol é adicionado em uma quantidade de 1% a 40% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de o polialquileno glicol ser usado em uma quantidade de 3% a 15% em peso com base no peso total da composição de ligante.
  14. 14. Artigo de material particulado ligado, caracterizado pelo fato de ser produzível pelo processo conforme definido na reivindicação 7, e/ou
    Petição 870190010435, de 31/01/2019, pág. 34/36
    5/5 compreender uma composição de ligante endurecida, a composição de ligante sendo uma composição de ligante conforme definida em qualquer uma das reivindicações de 1 a 6 .
  15. 15. Artigo de material particulado ligado, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o artigo ser um molde de fundição, um núcleo de fundição ou um alimentador.
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