ES2217841T3 - Sistemas de aglutinantes para fabricar nucleos y moldes de fundicion a base de poliuretano. - Google Patents

Sistemas de aglutinantes para fabricar nucleos y moldes de fundicion a base de poliuretano.

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ES2217841T3 ES99957988T ES99957988T ES2217841T3 ES 2217841 T3 ES2217841 T3 ES 2217841T3 ES 99957988 T ES99957988 T ES 99957988T ES 99957988 T ES99957988 T ES 99957988T ES 2217841 T3 ES2217841 T3 ES 2217841T3
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Gunter Weicker
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Abstract

Sistema de aglutinantes que comprende un componente de resina fenólica y un componente de poliisocianato, caracterizado porque el componente de resina fenólica y/o el componente de poliisocianato comprende un éster de ácido graso y el componente de resina fenólica comprende una resina fenólica modificada con alcoxi, en donde menos de 25% en moles de los grupos hidroximetilo en la resina fenólica está eterificado por un monoalcohol alifático primario o secundario con 1 a 10 átomos de carbono, y en donde la proporción de disolvente del componente de resina fenólica es de a lo sumo 40% en peso.

Description

Sistema de aglutinantes para fabricar núcleos y moldes de fundición a base de poliuretano.
La presente invención se refiere a un sistema de aglutinantes para fabricar núcleos y moldes de fundición a base de poliuretano.
El método conocido bajo el nombre de "proceso cold-box" o "proceso Ashland" para fabricar núcleos logró ubicarse en primer lugar en la industria de la fundición. Para aglutinar la arena, se utilizan en este procedimiento sistemas de poliuretano bicomponentes. El componente 1 está compuesto en este caso por la solución de un poliol que contiene al menos dos grupos OH por molécula. El componente 2 es la solución de un poliisocianato con al menos dos grupos NCO por molécula. La solidificación del sistema de aglutinantes se produce por medio de catalizadores de carácter básico. Bases líquidas pueden agregarse al sistema de aglutinantes antes de la conformación, a fin de hacer reaccionar ambos componentes (documento US-A-3.676.392). Otra posibilidad consiste, de acuerdo con el documento US-A-3.409.579, en conducir aminas terciarias gaseosas, después de la conformación, a través de la mezcla de material de moldeo/sistema de aglutinantes.
En las dos patentes mencionadas se usan resinas fenólicas como polioles que se obtienen por condensación de fenol con aldehídos, preferentemente formaldehído, en fase líquida a temperaturas de hasta aproximadamente 130ºC en presencia de cantidades catalíticas de iones metálicos. En el documento US-A-3.485.797 se describe detalladamente la preparación de tales resinas fenólicas. Además del fenol no sustituido, pueden utilizarse fenoles sustituidos, con preferencia o-cresol y p-nonilfenol (por ejemplo, documento EP-A-183 782). Como otro componente de la reacción pueden utilizarse en la fabricación de resinas fenólicas, de acuerdo con el documento EP-B-0 177 871, monoalcoholes alifáticos con uno a ocho átomos de carbono. Por medio de la alcoxilación, los sistemas de aglutinantes deben poseer una mayor estabilidad térmica. Como disolventes para el componente fenólico se utilizan predominantemente mezclas de disolventes polares de alto punto de ebullición (por ejemplo, ésteres y cetonas) e hidrocarburos aromáticos de alto punto de ebullición. Por el contrario, los poliisocianatos se disuelven con preferencia en hidrocarburos aromáticos de alto punto de ebullición. En la solicitud de patente europea EP-A-0 771 599 se describen formulaciones en las cuales se dejan de lado, completa o al menos ampliamente, los disolventes aromáticos, empleando ésteres metílicos de ácidos grasos. Los ésteres metílicos de ácidos grasos se aplican en este caso como disolventes únicos o agregando disolventes que elevan la polaridad (componente fenólico) o disolventes aromáticos (componente de isocianato). Los núcleos fabricados con estos sistemas de aglutinantes pueden separarse muy fácilmente de las herramientas de moldeo.
Sin embargo, los sistemas de aglutinantes formulados según el documento EP-A-0 771 599 muestran en la práctica una desventaja importante: durante la fundición generan mucho humo y humo espeso, de modo que no se utilizaron en muchas fundiciones más allá del estadio de prueba.
A fin de satisfacer los patrones medioambientales y los requerimientos de protección laboral cada vez mayores, desde hace algunos años existe un creciente interés por sistemas de aglutinantes que no contengan o que contengan sólo pocos hidrocarburos aromáticos.
Por este motivo, era misión de la presente invención desarrollar un sistema de aglutinantes con bajo contenido en aromatizantes o exento de ellos. También es misión de la invención poner a disposición un sistema de aglutinantes que presente durante la fundición una baja formación de humo espeso. Los cuerpos moldeados fabricados por medio de este sistema de aglutinantes deben presentar, además, una buena resistencia a la flexión, sobre todo, resistencia inmediata.
Esta misión se solucionó por medio de un sistema de aglutinantes que comprende un componente de resina fenólica y un componente de poliisocianato, caracterizado porque el componente de resina fenólica y/o el componente de poliisocianato comprende un éster de ácido graso y el componente de resina fenólica comprende una resina fenólica modificada con alcoxi, en donde menos de 25% en moles de los grupos hidroximetilo en la resina fenólica está eterificado por un alcohol alifático primario o secundario con 1 a 10 átomos de carbono, y en donde la proporción de disolvente del componente de resina fenólica es de a lo sumo 40% en peso.
Además, la invención se refiere a masas de moldeo, que comprenden agregados y hasta 15% en peso, referido al peso de los agregados, de un sistema de aglutinantes de acuerdo con la invención.
La invención se refiere asimismo a procedimientos para fabricar una pieza moldeada de fundición, que comprende
a. mezclar agregados con el sistema de aglutinantes según la invención en una cantidad aglutinante de hasta 15% en peso, referido a la cantidad de los agregados;
b. incorporar en un molde la mezcla de fundición obtenida en la etapa (a);
c. endurecer la mezcla de fundición en el molde, a fin de obtener un molde autorresistente; y
d. posteriormente separar la mezcla de fundición moldeada de la etapa (c) del molde y endurecer ulteriormente, obteniéndose una pieza moldeada de fundición dura, sólida y endurecida.
La pieza moldeada de fundición obtenida de esta manera puede utilizarse conforme a la invención para fundir metal.
Es esencial según la invención la elección de la resina fenólica modificada con alcoxi, la cual presenta baja viscosidad y una favorable polaridad. Conforme a la invención, la resina fenólica modificada con alcoxi posibilita la reducción de toda la cantidad necesaria de disolvente, tanto en el componente de resina fenólica como también en el componente de isocianato. Además, puede dejarse de lado el uso de hidrocarburos aromáticos en uno o en ambos componentes de los aglutinantes. Mediante la combinación de la resina fenólica modificada con alcoxi con disolventes orgánicos, polares y ricos en oxígeno, se logran resistencias inmediatas mejoradas, con una producción reducida de humos espesos. La adición de éster de ácido graso actúa positivamente sobre la acción de separación y la resistencia a la humedad.
Las resinas fenólicas se preparan por condensación de fenoles y aldehídos (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, volumen A19, página 371 y siguientes, 5ª edición, VCH Verlag, Weinheim). En el marco de esta invención también pueden emplearse, además de fenol, fenoles sustituidos y sus mezclas. Son apropiados todos los fenoles sustituidos de uso convencional. Los compuestos fenólicos no están sustituidos ya sea en ambas posiciones orto o en una posición orto y en la posición para, a fin de posibilitar la polimerización. Los carbonos cíclicos residuales pueden estar sustituidos. La elección de los sustituyentes no está particularmente limitada, siempre que el sustituyente no afecte adversamente a la polimerización del fenol y del aldehído. Ejemplos de fenoles sustituidos son fenoles sustituidos con alquilo, fenoles sustituidos con arilo, fenoles sustituidos con cicloalquilo, fenoles sustituidos con alquenilo, fenoles sustituidos con alcoxi, fenoles sustituidos con ariloxi y fenoles sustituidos con halógeno.
Los sustituyentes mencionados con anterioridad tienen 1 a 26, con preferencia 1 a 12 átomos de carbono. Ejemplos de fenoles apropiados, además de los fenoles no sustituidos de particular preferencia, son o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xilol, 3,4-xilol, 3,4,5-trimetilfenol, 3-etilfenol, 3,5-dietilfenol, p-butilfenol, 3,5-dibutilfenol, p-amilfenol, ciclohexilfenol, p-octilfenol, 3,5-diciclohexilfenol, p-crotilfenol, p-fenilfenol, 3,5-dimetoxifenol, 3,4,5-trimetoxifenol, p-etoxifenol, p-butoxifenol, 3-metil-4-metoxifenol y p-fenoxifenol. Se prefiere especialmente el fenol en sí. Los fenoles también se pueden describir por la siguiente fórmula general:
1
en la cual A, B y C pueden ser hidrógeno, radicales alquilo, radicales alcoxi o halógeno.
Como aldehído se usa, según la invención, formaldehído. Se prefiere en especial el formaldehído, ya sea en su forma acuosa o como paraformaldehído.
A fin de obtener las resinas fenólicas según la invención, deberá emplearse un índice molar al menos equivalente de formaldehído, referido al índice molar del componente fenólico. Con preferencia, la relación molar de formaldehído:fenol es, por lo tanto, de al menos 1:1,0, con preferencia especial, de al menos 1:0,58.
A fin de obtener las resinas fenólicas modificadas con alcoxi, se utilizan alcoholes alifáticos primarios y secundarios con un grupo OH y con 1 a 10 átomos de carbono. Alcoholes primarios o secundarios apropiados comprenden, por ejemplo, metanol, etanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol y hexanol. Se prefieren alcoholes con 1 a 8 átomos de carbono, especialmente metanol y butanol.
La preparación de resinas fenólicas modificadas con alcoxi está descrita en el documento EP-B-0 177 871. Pueden prepararse ya sea según el procedimiento de una etapa o el de dos etapas.
En el procedimiento de una etapa se hacen reaccionar el componente fenólico, el formaldehído y el alcohol en presencia de un catalizador apropiado. En el procedimiento de dos etapas se prepara primero una resina no modificada que luego se trata con alcohol.
Catalizadores apropiados son sales de iones bivalentes de Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca y Ba. Se usa preferentemente el acetato de cinc.
La alcoxilación conduce a resinas de baja viscosidad. Las resinas presentan principalmente puentes de éter bencílico orto-orto y, además, presentan en posición orto y en posición para respecto del grupo OH fenólico grupos alcoximetileno de la fórmula general -(CH_{2}O)_{n}R. En este caso, R es el grupo alquilo del alcohol y n es un número entero bajo en el intervalo de 1 a 5.
En los sistemas según la invención pueden emplearse todos los disolventes que se usan convencionalmente en sistemas de aglutinantes para la técnica de fundición. Incluso es factible usar hidrocarburos aromáticos en mayores proporciones como componente de disolventes, sólo que de esta manera no se evitan los disolventes mencionados al comienzo que posiblemente pongan en peligro el medio ambiente y la salud. Por ello, como disolventes para el componente de resina fenólica se usan preferentemente disolventes orgánicos, polares y ricos en oxígeno. Se prefieren sobre todo ésteres de ácido dicarboxílico, ésteres de éter glicólico, diésteres glicólicos, diéteres glicólicos, cetonas cíclicas, ésteres cíclicos (lactonas) o carbonatos cíclicos. Se utilizan con preferencia los ésteres de ácido dicarboxílico, las cetonas cíclicas y los carbonatos cíclicos. Los ésteres de ácido dicarboxílico presentan la fórmula R_{1}OOC-R_{2}-COOR_{1}, en la cual R_{1} representa, independientemente entre sí, un grupo alquilo con 1-12 (con preferencia 1-6) átomos de carbono y R_{2} es un grupo alquileno con 1-4 átomos de carbono. Ejemplos son ésteres dimetílicos de ácidos carboxílicos con 4 a 6 átomos de carbono, los cuales pueden obtenerse, por ejemplo, bajo el nombre de Dibasic Ester de DuPont. Los ésteres de éter glicólico son compuestos de la fórmula R_{3}-O-R_{4}-OOCR_{5}, en donde R_{3} representa un grupo alquilo con 1-4 átomos de carbono, R_{4} es un grupo alquileno con 2-4 átomos de carbono y R_{5} es un grupo alquilo con 1-3 átomos de carbono (por ejemplo, acetato de butilglicol), se prefieren los acetatos de éter glicólico. Los diésteres glicólicos presentan correspondientemente la fórmula general R_{5}COO-R_{4}-OOCR_{5}, en la cual R_{4} y R_{5} se definen como anteriormente y los radicales R_{5} se seleccionan de modo independiente entre sí (por ejemplo, diacetato de propilenglicol), se prefieren los diacetatos glicólicos. Los diéteres glicólicos pueden caracterizarse por la fórmula R_{3}-O-R_{4}-O-R_{3}, en la cual R_{3} y R_{4} se definen como anteriormente y los radicales R_{3} se seleccionan de modo independiente entre sí (por ejemplo, éter dimetílico de dipropilenglicol). Las cetonas cíclicas, los ésteres cíclicos y los carbonatos cíclicos con 4-5 átomos de carbono también son apropiados (por ejemplo, carbonato de propileno). Los grupos alquilo y alquileno pueden ser, en cada caso, ramificados o no ramificados. Estos disolventes polares orgánicos se usan con preferencia ya sea como disolventes únicos para la resina fenólica o en combinación con ésteres de ácido graso, debiendo preponderar el contenido en disolventes ricos en oxígeno en la mezcla de disolventes. El contenido en disolventes ricos en oxígeno deberá ser así mayor que 50% en peso, con preferencia mayor que 55% en peso.
Repercutió de modo positivo sobre la producción de humo espeso la medida de reducir el contenido total en disolventes en el sistema de aglutinantes. Mientras que las resinas fenólicas convencionales contienen de manera preponderante aproximadamente 45% en peso y en parte hasta 55% en peso de disolventes, para lograr una viscosidad apta para elaboración (hasta aproximadamente 400 mPa\cdots), puede limitarse la proporción de disolventes en el componente fenólico a 40% en peso como máximo, con preferencia incluso a 35% en peso como máximo, utilizando una resina fenólica de baja viscosidad según la invención. La viscosidad dinámica se determina, por ejemplo, según el procedimiento del husillo giratorio de Brookfield.
Si se utilizan resinas fenólicas convencionales no modificadas con alcoxi, la viscosidad está, con una proporción reducida de disolventes, muy lejos del intervalo favorable para la técnica aplicada de hasta aproximadamente 400 mPa\cdots. En parte, también la solubilidad es tan mala que se observa una separación de fases a temperatura ambiente. Al mismo tiempo se reducen las resistencias inmediatas de los núcleos fabricados con estos sistemas de aglutinantes a un nivel muy bajo. Sistemas de aglutinantes apropiados presentan una resistencia inmediata de al menos 150 N/cm^{2} con una cantidad empleada de en cada caso 0,8 partes en peso del componente de resina fenólica y del componente de isocianato, referido a 100 partes en peso de agregado como, por ejemplo, arena de cuarzo H 32 (véase el documento EP-A-0 771 599 o el documento DE-A-4 327 292).
La adición de éster de ácido graso al disolvente del componente fenólico conduce a propiedades de separación particularmente buenas. Son apropiados los ácidos grasos por ejemplo con 8 a 22 átomos de carbono, que están esterificados con un alcohol alifático. Usualmente se utilizan ácidos grasos de origen natural como, por ejemplo, taloil, aceite de colza, aceite de girasol, aceite de germen y aceite de coco. En lugar de los aceites naturales que la mayoría de las veces representan mezclas de diversos ácidos grasos, pueden utilizarse obviamente también ácidos grasos individuales como, por ejemplo, ácido graso palmítico o ácido graso mirístico.
Los monoalcoholes alifáticos con 1 a 12 átomos de carbono son apropiados para esterificar ácidos grasos. Se prefieren alcoholes con 1 a 10 átomos de carbono, con preferencia especial alcoholes con 4 a 10 átomos de carbono. Debido a la escasa polaridad de los ésteres de ácidos grasos, cuyo componente alcohólico presenta 4 a 10 átomos de carbono, es posible reducir la proporción de éster de ácido graso y disminuir la formación de humo espeso. En el comercio puede obtenerse una serie de ésteres de ácidos grasos.
Sorprendentemente se mostró que los ésteres de ácidos grasos, cuyo componente alcohólico contiene 4 a 10 átomos de carbono, son particularmente ventajosos, ya que le otorgan al sistema de aglutinantes excelentes propiedades de separación cuando su contenido en el disolvente del componente fenólico es inferior a 50% en peso. Como ejemplos de ésteres de ácido graso con componentes alcohólicos más largos pueden mencionarse los ésteres butílicos del ácido oleico y el ácido graso de taloil, así como el éster octílico/decílico mixto del ácido graso de taloil.
Mediante el uso de las resinas fenólicas modificadas con alcoxi de acuerdo con la invención pueden evitarse los hidrocarburos aromáticos como disolventes del componente fenólico. Esto ha de atribuirse a la polaridad compensada de los compuestos que posibilitan el uso de disolventes polares, orgánicos y ricos en oxígeno, por ejemplo, como disolventes únicos. Mediante el uso de las resinas fenólicas modificadas con alcoxi de acuerdo con la invención puede limitarse la cantidad de disolvente necesario a menos de 35% en peso del componente fenólico. Esto es posible por la baja viscosidad de la resina. Además, puede evitarse la utilización de hidrocarburos aromáticos. El uso del sistema de aglutinantes de acuerdo con la invención con al menos 50% en peso de los disolventes orgánicos, polares y ricos en oxígeno antes mencionados como integrante del disolvente del componente fenólico conduce, además, a una producción de humo espeso claramente reducida en comparación con los sistemas convencionales con una alta proporción de ésteres de ácidos grasos en el disolvente.
El segundo componente del sistema de aglutinantes comprende un poliisocianato alifático, cicloalifático o aromático, preferentemente con 2 a 5 grupos isocianato. Según las propiedades deseadas también pueden emplearse mezclas de isocianatos orgánicos. Poliisocianatos apropiados comprenden poliisocianatos alifáticos como, por ejemplo, hexametilendiisocianato, poliisocianatos alicíclicos como, por ejemplo, 4,4'-diciclohexilmetandiisocianato y derivados dimetílicos de ellos. Ejemplos de poliisocianatos aromáticos apropiados son toluen-2,4-diisocianato, toluen-2,6-diisocianato, 1,5-naftalendiisocianato, trifenilmetantriisocianato, xililendiisocianato y derivados metílicos de ellos, polimetilenpolifenilisocianatos y clorofenilen-2,4-diisocianato. Poliisocianatos preferidos son poliisocianatos aromáticos, son especialmente preferidos polimetilenpolifenilisocianatos como, por ejemplo, difenilmetandiisociana-
to.
En general, se usa 10-500% en peso de poliisocianato, referido al peso de la resina fenólica. Con preferencia se usa 20-300% en peso de poliisocianato. Los poliisocianatos líquidos pueden utilizarse en forma no diluida, mientras que los poliisocianatos sólidos o viscosos se disuelven en disolventes orgánicos. Hasta 80% en peso del componente de isocianato puede estar compuesto de disolvente. Como disolventes para el poliisocianato se utilizan ya sea los ésteres de ácidos grasos anteriormente mencionados o una mezcla de ésteres de ácidos grasos y hasta 50% en peso de disolventes aromáticos. Disolventes aromáticos apropiados son naftalina, naftalinas sustituidas con alquilo, bencenos sustituidos con alquilo y sus mezclas. Se prefieren en especial los disolventes aromáticos que están compuestos por mezclas de los disolventes aromáticos antes mencionados y que poseen un intervalo de puntos de ebullición entre 140ºC y 230ºC. Preferentemente, no se usa un disolvente aromático. Con preferencia se usa el poliisocianato en una cantidad tal que el número de grupos isocianato sea de 80 a 120%, referido a la cantidad de grupos hidroxilo libres de la resina.
Además de los componentes ya mencionados, los sistemas de aglutinantes pueden contener aditivos convencionales como, por ejemplo, silanos (documento US 4.540.724), aceites secantes (documento US 4.268.425) o formadores de complejos (documento WO 95/03903). Los sistemas de aglutinantes se ofrecen preferentemente como sistemas bicomponentes, en donde la solución de la resina fenólica representa un componente y el poliisocianato, eventualmente en solución, es el otro componente. Ambos componentes se combinan y luego se mezclan con arena o con un agregado similar para formar una masa de moldeo. La masa de moldeo contiene una cantidad de acción aglutinante de hasta 15% en peso del sistema de aglutinantes según la invención, referido al peso de los agregados. Asimismo, es posible mezclar los componentes primero con partes de arena o con partes del agregado y luego combinar estas dos mezclas. Los procedimientos para lograr una mezcla homogénea de los componentes y del agregado son conocidas por el especialista. Además, la mezcla puede contener eventualmente otros aditivos convencionales como óxido de hierro, fibras de lino trituradas, trocitos de madera, brea y harinas refractarias.
A fin de fabricar piezas moldeadas de fundición de arena, el agregado debería presentar un tamaño de partícula suficientemente grande. De esta manera, la pieza moldeada de fundición posee una porosidad suficiente y los compuestos volátiles pueden desaparecer durante el proceso de fundición. En general, al menos el 80% en peso y, preferentemente, el 90% en peso del agregado presentan un tamaño de partícula medio \leq 290 \mum. El tamaño de partícula medio del agregado deberá oscilar entre 100 y 300 \mum.
Para piezas moldeadas de fundición estándares se prefiere usar arena como material de agregado, en donde al menos 70% en peso y, con preferencia más de 80% en peso de la arena es dióxido de silicio. Asimismo, son apropiados como materiales de agregado el circonio, la olevina, la arena de aluminosilicato y la arena de cromita.
El material de agregado representa el componente principal en las piezas moldeadas de fundición. En las piezas moldeadas de fundición de arena para aplicaciones estándares, la proporción de aglutinante es, en general, hasta 10% en peso, a menudo entre 0,5 y 7% en peso, referido al peso del agregado. Se prefiere usar especialmente 0,6 a 5% en peso de aglutinante, referido al peso del agregado.
A pesar de que el agregado se aplica preferentemente seco, puede tolerarse hasta 0,1% en peso, referido al peso del agregado, de humedad. La pieza moldeada de fundición se endurece de modo que su forma exterior se conserva después de separarla del molde de fundición. Pueden emplearse sistemas de endurecimiento líquidos o gaseosos convencionales para solidificar el sistema de aglutinantes de acuerdo con la invención. De esta manera, puede conducirse por ejemplo una amina terciaria fácilmente volátil como, por ejemplo, trietilamina o dimetiletilamina, tal como se describe en el documento US-A-3.409.579, a través de la pieza moldeada de fundición. Además, es posible agregar una amina líquida a la masa de moldeo para endurecerla. Tras separarla del molde, la pieza moldeada de fundición pasa al estado final de una manera conocida en sí continuando con el endurecimiento.
En una forma de realización preferida, se agregan silanos de la fórmula general (R'O)_{3}Si a la masa de moldeo antes de endurecer. En este caso, R' es un radical hidrocarburo, con preferencia un radical alquilo con 1-6 átomos de carbono, y R es un radical alquilo, un radical alquilo sustituido con alcoxi o un radical amino sustituido con alquilamina con grupos alquilo que poseen 1-6 átomos de carbono. La adición de 0,1 a 2% en peso, referido al peso del sistema de aglutinantes y del endurecedor, reduce la sensibilidad a la humedad de los sistemas. Ejemplos de silanos que pueden obtenerse en el comercio son Dow Corning Z6040 y Union Carbide A-187 (\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano), Union Carbide A-1100 (\gamma-aminopropiltrietoxisilano), Union Carbide A-1120 (N-\beta-(aminoetil)-\gamma-amino-propiltrimetoxisilano) y Union Carbide A-1160 (ureidosilano).
Eventualmente pueden utilizarse otros aditivos, incluyendo humectantes y aditivos que prolongan el uso de una mezcla de arena (inglés, aditivos Benchlife), tal como se describe en el documento US 4.683.252 o en el documento US 4.540.724. Pueden utilizarse agentes de desmoldeo adicionales como, por ejemplo, ácidos grasos, alcoholes grasos y sus derivados, pero por lo general no son necesarios.
La invención se explica adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos.
Ejemplos
Siempre que no se indique lo contrario, todas las indicaciones de porcentaje se entienden como % en peso.
1. Preparación de las resinas fenólicas
En un recipiente de reacción equipado con un refrigerador de reflujo, un termómetro y un agitador se disponen las materias primas detalladas en la Tabla I. Bajo agitación, se eleva la temperatura en forma constante a 105-115ºC y se mantiene así hasta lograr un índice de refracción de 1,5590. Luego se cambia el refrigerador a destilación y se lleva la temperatura a 124-126ºC en el término de una hora. A esta temperatura se sigue destilando hasta alcanzar un índice de refracción de 1,5940. A continuación se aplica vacío y se destila a presión reducida hasta un índice de refracción de 1,600. El rendimiento es de aproximadamente 83% en el Ejemplo 1 y de aproximadamente 78% en el Ejemplo 2.
TABLA I
2
2. Preparación de las soluciones de resina fenólica
Con las resinas fenólicas preparadas según el método anterior se producen las soluciones detalladas en la Tabla II. Los nombres comerciales están identificados con (H).
TABLA II
3
TABLA II (continuación)
4
La solución de resina fenólica 1A se separa en dos fases después de enfriar a temperatura ambiente y, por ello, no se recurre a ella para otros ensayos. La viscosidad de las soluciones de resina fenólica 1B-1D está muy lejos del intervalo favorable para la técnica aplicada (hasta aproximadamente 400 mPa\cdots).
3 Preparación de las soluciones de poliisocianato
Como componente II de los sistemas de aglutinantes de poliuretano se preparan las soluciones detalladas en la Tabla III.
TABLA III
6
4. Preparación y ensayo de las mezclas de material de moldeo/sistema de aglutinantes
Para preparar las mezclas de material de moldeo/sistema de aglutinantes se procede de la siguiente manera:
A 100 partes en peso de arena de cuarzo H 32 (Quarzwerke GmbH, Frechen) se agregan, en forma consecutiva, en cada caso 0,5 partes en peso de una de las soluciones de resina fenólica detalladas en la Tabla II y 0,8 partes en peso de una de las soluciones de poliisocianato detalladas en la Tabla III, y se mezclan intensamente en un mezclador de laboratorio. Con estas mezclas se preparan piezas de ensayo de acuerdo con la norma DIN 52401 que se solidifican por gaseado con trietilamina (10 s a 4 bares de presión, luego 10 s de barrido con aire).
Las resistencias a la flexión de las piezas de ensayo se determinan con el método GF. En este caso se verifica la resistencia a la flexión de las piezas de ensayo inmediatamente después de su fabricación (resistencia inmediata), así como después de 1, 2 y 24 horas.
Los resultados se detallan en la Tabla IV.
TABLA IV
7
De la Tabla III se deduce:
-
los sistemas de aglutinantes formulados con la resina fenólica convencional (ensayos 1-3) poseen resistencias iniciales esencialmente menores que los sistemas de aglutinantes según la invención (ensayos 4-13). También el incremento de la resistencia es claramente más lento.
-
Las resistencias, sobre todo las resistencias inmediatas, de todos los sistemas de aglutinantes formulados según la invención (ensayos 4-13) son iguales dentro de la precisión del método de ensayo. No puede reconocerse una dependencia de la relación éster de ácido graso/disolvente polar.
-
Tanto el éster butílico del ácido graso como también el éster octílico/decílico del ácido graso son apropiados de igual manera para la formulación de los sistemas de aglutinantes de acuerdo con la invención (ensayos 7 y 12).
-
La combinación con disolventes aromáticos también es posible (ensayos 7 y 13).
5. Observación de la producción de humo espeso
Se colocan piezas de ensayo GF durante 1 minuto a 650ºC en el horno. Después de extraerlas, se observa la producción de humo espeso contra un fondo oscuro y se califica con las notas 10 (muy fuerte) - 1 (apenas perceptible).
El resultado se detalla en la Tabla V.
TABLA V
8
De la Tabla V se deduce que la producción de humo espeso decrece cuando se reducen los ésteres de ácidos grasos en beneficio del disolvente rico en oxígeno.
Ensayos de fundición con núcleos que respondían a la composición de los ensayos 4 y 7, confirmaron el resultado anterior.

Claims (8)

1. Sistema de aglutinantes que comprende un componente de resina fenólica y un componente de poliisocianato, caracterizado porque el componente de resina fenólica y/o el componente de poliisocianato comprende un éster de ácido graso y el componente de resina fenólica comprende una resina fenólica modificada con alcoxi, en donde menos de 25% en moles de los grupos hidroximetilo en la resina fenólica está eterificado por un monoalcohol alifático primario o secundario con 1 a 10 átomos de carbono, y en donde la proporción de disolvente del componente de resina fenólica es de a lo sumo 40% en peso.
2. Sistema de aglutinantes de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el componente de resina fenólica comprende un disolvente orgánico polar, en donde el disolvente orgánico polar está seleccionado de éster de ácido dicarboxílico, éster de éter glicólico, diéster glicólico, diéter glicólico, cetonas cíclicas, ésteres cíclicos y carbonatos cíclicos.
3. Sistema de aglutinantes de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el componente de resina fenólica comprende un éster de ácido graso.
4. Sistema de aglutinantes de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el radical del éster de ácido graso derivado del alcohol contiene 1 a 12 átomos de carbono.
5. Masa de moldeo que comprende agregados y una cantidad de acción aglutinante de hasta 15% en peso, referido al peso de los agregados, de un sistema de aglutinantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Procedimiento para fabricar una pieza moldeada de fundición, que comprende
a. mezclar agregados con el sistema de aglutinantes de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 en una cantidad aglutinante de hasta 15% en peso, referido a la cantidad de los agregados;
b. incorporar en un molde la mezcla de fundición obtenida en la etapa (a);
c. endurecer la mezcla de fundición en el molde, a fin de obtener un molde autorresistente; y
d. separar posteriormente la mezcla de fundición moldeada de la etapa (c) del molde y endurecer ulteriormente, obteniéndose una pieza moldeada de fundición dura, sólida y endurecida.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la mezcla de fundición se endurece por tratamiento de la mezcla de fundición con una amina.
8. Procedimiento para fundir un metal, el cual comprende:
a. fabricar una pieza moldeada de fundición de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 ó 7;
b. fundir el metal en estado líquido en o alrededor de este molde;
c. enfriar y solidificar el metal; y
d. separar posteriormente el objeto fundido.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004057671B4 (de) * 2004-11-29 2007-04-26 Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH Phenol-Formaldehydharze und Verfahren zu deren Herstellung
DE102006037288B4 (de) * 2006-08-09 2019-06-13 Ask Chemicals Gmbh Formstoffmischung enthaltend Cardol und/oder Cardanol in Gießereibindemitteln auf Polyurethanbasis, Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers sowie Verwendung desselben
ES2739455T3 (es) 2007-01-22 2020-01-31 Arkema France Proceso para fabricar núcleos conformados de fundición y para colar metales
DE102007031376A1 (de) 2007-07-05 2009-01-08 GTP Schäfer Gießtechnische Produkte GmbH Alternatives Cold-Box-Verfahren mit Rohölen
DE102008007181A1 (de) 2008-02-01 2009-08-06 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Verwendung von verzweigten Alkandiolcarbonsäurediestern in Gießereibindemitteln auf Polyurethanbasis
DE102008025311A1 (de) 2008-05-27 2009-12-03 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Geruchs- und schadstoffadsorbierende Beschichtungsmasse für den kastengebundenen Metallguss
DE102010032734A1 (de) 2010-07-30 2012-02-02 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Bindemittelsystem auf Polyurethanbasis zur Herstellung von Kernen und Gießformen unter Verwendung cyclischer Formale, Formstoffmischung und Verfahren
DE102010046981A1 (de) 2010-09-30 2012-04-05 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Bindemittel enthaltend substituierte Benzole und Napthaline zur Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss, Formstoffmischung und Verfahren
DE102010051567A1 (de) 2010-11-18 2012-05-24 Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH Bindemittel auf Polyurethanbasis zur Herstellung von Kernen und Gießformen unter Verwendung von Isocyanaten enthaltend eine Urethonimin- und/oder Carbodiimid-Gruppe, eine Formstoffmischung enthaltend das Bindemittel und ein Verfahren unter Verwendung des Bindemittels
DE102013004661A1 (de) 2013-03-18 2014-09-18 Ask Chemicals Gmbh Verwendung von Carbonsäuren und Fettaminen in PU-Bindemitteln zur Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss
DE102013004663B4 (de) 2013-03-18 2024-05-02 Ask Chemicals Gmbh Bindemittelsystem, Formstoffmischung enthaltend dasselbe, Verfahren zur Herstellung der Formstoffmischung, Verfahren zur Herstellung eines Gießformteils oder Gießkerns, Gießformteil oder Gießkern sowie Verwendung des so erhältlichen Gießformteils oder Gießkerns für den Metallguss
DE102013004662A1 (de) 2013-03-18 2014-09-18 Ask Chemicals Gmbh Verwendung von Monoestern epoxidierter Fettsäuren in PU-Bindemitteln zur Herstellung von Kernen und Formen für den Metallguss
DE102014110189A1 (de) 2014-07-18 2016-01-21 Ask Chemicals Gmbh CO-Katalysatoren für Polyurethan-Coldbox-Bindemittel
DE102014117284A1 (de) 2014-11-25 2016-05-25 Ask Chemicals Gmbh Polyurethan-Bindemittelsystem zur Herstellung von Kernen und Gießformen, Formstoffmischung enthaltend das Bindemittel und ein Verfahren unter Verwendung des Bindemittels
DE102015102952A1 (de) 2015-03-02 2016-09-08 Ask Chemicals Gmbh Verfahren zur Aushärtung von Polyurethan-Bindemitteln in Formstoffmischungen durch Einleiten tertiärer Amine und Lösungsmittel und Kit zur Durchführung des Verfahrens
DE102015107016A1 (de) 2015-05-05 2016-06-23 Ask Chemicals Gmbh Verfahren zur Reduzierung von freiem Formaldehyd in Benzylether-Harzen
BR112018008817B1 (pt) 2015-10-30 2022-06-21 ASK Chemicals LLC Sistema aglutinante para mistura de material de moldagem, bem como mistura de material de moldagem e método para produção de molde ou núcleo para fundição de metal fundido
DE102016115947A1 (de) 2016-08-26 2018-03-01 Ask Chemicals Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Formkörpern mit einem Phenolharz-Polyurethan-basiertem Bindersystem
DE102016123621A1 (de) 2016-12-06 2018-06-07 Ask Chemicals Gmbh Polyurethan Bindemittel mit verbesserter Fließfähigkeit
DE102016125702A1 (de) 2016-12-23 2018-06-28 Ask Chemicals Gmbh Komponentenystem zur Herstellung von Kernen und Formen
DE102016125700A1 (de) 2016-12-23 2018-06-28 Ask Chemicals Gmbh Bindemittel auf Basis von Phenolharzen vom Benzylethertyp enthaltend freies Phenol und freie Hydroxybenzylalkohole
DE102017112681A1 (de) 2017-06-08 2018-12-13 Ask Chemicals Gmbh Verfahren zur Herstellung von dreidimensional geschichteten Formkörpern
DE102018100694A1 (de) 2018-01-12 2019-07-18 Ask Chemicals Gmbh Formaldehydreduziertes Phenolharzbindemittel
DE102020003562A1 (de) 2020-06-15 2021-12-16 Ask Chemicals Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau eines ausgehärteten dreidimensionalen Formkörpers, Formkörper, welcher dadurch erhalten werden kann, sowie dessen Verwendung
DE102020118314A1 (de) 2020-07-10 2022-01-13 Ask Chemicals Gmbh Mittel zur Reduzierung von Sandanhaftungen
DE102021003265A1 (de) 2021-06-24 2022-12-29 Ask Chemicals Gmbh Beschichteter körniger stoff, verfahren zum beschichten eines körnigen stoffs und verwendung eines bindemittels zum beschichten eines körnigen stoffs
DE102021003264A1 (de) 2021-06-24 2022-12-29 Ask Chemicals Gmbh Zwei-komponenten-polyurethanzusammensetzungen
EP4389789A1 (en) 2022-12-21 2024-06-26 Prefere Resins Holding GmbH Use of hydroxybenzoic acid to modify a benzyl ether type resin

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4546124A (en) * 1984-10-12 1985-10-08 Acme Resin Corporation Polyurethane binder compositions
US4848442A (en) * 1984-10-12 1989-07-18 Acme Resin Corporation Resin binders for foundry sand cores and molds
US4657950A (en) * 1984-10-12 1987-04-14 Acme Resin Corporation Refractory binders
US5101001A (en) * 1989-12-21 1992-03-31 Ashland Oil, Inc. Polyurethane-forming foundry binders and their use
DE4135572A1 (de) * 1991-10-29 1993-05-06 Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De Hydrophobe polyurethan-systeme
GB2267524B (en) * 1992-06-04 1995-07-12 Chas Braithwaite Cycle parking fixture
DE4327292C2 (de) * 1993-08-13 1996-04-25 Ashland Suedchemie Kernfest Bindemittel zur Herstellung von Gießereikernen und -formen und ihre Verwendung
AU717143B2 (en) * 1996-07-17 2000-03-16 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Benzylic ether phenolic resole resins, their preparation, and uses

Also Published As

Publication number Publication date
DE19850833A1 (de) 2000-05-11
PL191929B1 (pl) 2006-07-31
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TR200101240T2 (tr) 2001-10-22
CZ296809B6 (cs) 2006-06-14
ATE262387T1 (de) 2004-04-15
HU223611B1 (hu) 2004-10-28

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