ES2251024T3 - Aglutinantes para machos y moldes. - Google Patents
Aglutinantes para machos y moldes.Info
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Abstract
SE EXPONEN COMPOSICIONES AGLUTINANTES INORGANICAS PARA TRATAMIENTO EN FRIO, A FIN DE AGLUTINAR MATERIAL PARTICULADO, ASI COMO PROCEDIMIENTOS PARA EL CURADO DE DICHOS AGLUTINANTES INORGANICOS. LAS COMPOSICIONES DE AGLUTINANTES INORGANICOS ESTAN FORMADAS POR COMPONENTES DE SILICATO Y FOSFATO. LAS COMPOSICIONES EN FRIO CONTIENEN ADEMAS UN CATALIZADOR PARA EL CURADO, POR EJEMPLO, UN CATALIZADOR SELECCIONADO ENTRE EL GRUPO FORMADO POR CARBONATOS ALIFATICOS, CARBONATOS DE ALQUILENO CICLICOS, ESTERES DEL ACIDO CARBOXILICO ALIFATICO, ESTERES DEL ACIDO CARBOXILICO CICLICO, ESTERES DE FOSFATO Y SUS MEZCLAS. LA COMPOSICION PRODUCE UN AGLUTINANTE QUE TIENE LAS VENTAJOSAS PROPIEDADES DE RESISTENCIA DE UN SISTEMA AGLUTINANTE A BASE DE SILICATO, CON LAS PROPIEDADES DE DESCOMPOSICION EN EL AGUA DE UN SISTEMA DE AGLUTINANTE A BASE DE FOSFATO. ASI, EN RELACION CON UN SISTEMA AGLUTINANTE FORMADO UNICAMENTE POR SILICATO, LA PRESENTE INVENCION TIENE UNA AGITACION MECANICA MEJORADA Y UNA MEJOR POSIBILIDAD DE COLAPSARSE EN AGUA. POR OTRA PARTE, EN RELACION CON UN SISTEMA AGLUTINANTE CONVENCIONAL FORMADO EXCLUSIVAMENTE POR FOSFATO, LA PRESENTE INVENCION TIENE UNA MAYOR RESISTENCIA AL CALOR, ES DECIR, LOS MACHOS Y MOLDES DE FUNDICION NO SE REBLANDECEN A TEMPERATURAS ELEVADAS. EL PROCEDIMIENTO PARA FABRICAR Y UTILIZAR LAS COMPOSICIONES AGLUTINANTES Y LOS PRODUCTOS RESULTANTES SON PARTICULARMENTE INTERESANTES PARA LA TECNICA DE LA FUNDICION.
Description
Aglutinantes para machos y moldes.
La presente solicitud se refiere en general a
sistemas aglutinantes curables sin calor para material en
partículas, que tienen una utilidad particular en la manufactura de
moldes, machos, mandriles u otras formas que se pueden usar en la
producción de piezas metálicas y no metálicas.
Los aglutinantes o sistemas aglutinantes para
machos y moldes de fundición son bien conocidos. En la técnica de la
fundición, normalmente se preparan machos o moldes para hacer piezas
coladas a partir de una mezcla de un material agregado, tal como
arena, y una cantidad aglutinante de un sistema aglutinante.
Corrientemente se usan sistemas orgánicos e inorgánicos como
aglutinantes para hacer las formas a partir de una mezcla que
contiene un material agregado tal como arena. Típicamente, después
de haber mezclado el material agregado y el aglutinante, la mezcla
resultante se comprime, se sopla o se conforma de otra manera para
obtener la forma o modelo deseado y luego se cura usando un
catalizador y/o calor para obtener un cuerpo sólido, curado.
En la industria de la fundición, típicamente el
aglutinante es aproximadamente de 0,4 a aproximadamente 6% en peso
de la partícula revestida. Tales partículas para la fundición
revestidas con aglutinante tienen un tamaño de partícula en el
intervalo de los números de tamiz según USA Standard Testing de 16 a
aproximadamente 270 (esto es, una abertura del tamiz de 1,2 a 0,053
mm).
Típicamente, las partículas sustrato son
agregados refractarios granulares. Entre los ejemplos de agregados
refractarios están incluidos arena silícea, arena de cromita, arena
de zircón, arena de olivina y mezclas de ellas. A los fines de la
descripción de la presente invención, tales materiales se denominan
"arena" o "arena de fundición".
Independientemente del tipo de sistema orgánico
aglutinante, el aglutinante orgánico usado para producir los formas
deseados se volatilizará durante el curado y/o se quemará a las
temperaturas de colada del material. Tales procesos producen humos,
olores y otras emisiones perjudiciales indeseables, lo que puede dar
por resultado la necesidad de ajustarse a los reglamentos locales y
del gobierno central aplicables. Otra deficiencia de algunos
sistemas aglutinantes orgánicos es su vida operativa relativamente
corta. Para obviar estas deficiencias de los sistemas aglutinantes
orgánicos, algunas fundiciones usan sistemas aglutinantes
inorgánicos. Un tipo de aglutinante orgánico que se aplica
ampliamente es una solución acuosa de un silicato, tal como silicato
sódico, esto es, vidrio soluble. (Véase patente U.S. nº. 4.226.277).
Usualmente, la solución contiene 40-50% en peso de
un silicato sódico que tiene una relación ponderal
SiO_{2}:Na_{2}O de 2,0:1 a 3,2:1.
La solicitud de patente
GB-A-1.429.803 se refiere a un
procedimiento para la producción de espumas de silicato. La
solicitud WO-A-95/15229 se refiere
al uso de soluciones de silicato sódico como aglutinante para
fundición. La solicitud de patente
EP-A-0 472 394 se refiere a
composiciones de arenas de fundición del tipo usado para obtener
machos y moldes de arena autoendurecibles para uso en la colada de
metales. La solicitud de patente
DE-A-2856267 se refiere a
aglutinantes para machos y moldes de fundición en forma de
soluciones acuosas de silicatos de metales alcalinos. La solicitud
de patente US-A-2.682.092 se refiere
a la colada de metales y al tratamiento de moldes para colada de
metales. La solicitud GB-A-1.283.301
se refiere a un procedimiento para hacer machos y/o moldes para
fundición.
La patente U.S. nº. 4.504.314 describe la
mezcladura de silicato de un metal alcalino, alcoholes
poli-hidroxílicos glicosilados y, opcionalmente, una
sal de un oxianión, con arena, conformando la mezcla a un molde o
macho. Después de la formación del macho o el molde, se sopla
dióxido de carbono a través del molde o el macho. Debido a la
reacción química entre el silicato sódico y el dióxido de carbono,
se forma un molde o macho aglutinado.
En otro procedimiento, denominado procedimiento
con silicatos autoendurecibles (o procedimiento "de curado sin
calor"), descrito por Highfield y otros, "The Mechanism,
Control and Application of Self-Setting Sodium
Silicate Binder Systems", AFS Transactions (1982), vol. 90, págs.
201-214), el curado o endurecimiento del cuerpo de
silicato se realiza añadiendo ésteres orgánicos como catalizadores
en la mezcla de partículas.
La patente U.S. nº. 4.416.694 describe una
composición de arena para fundición que comprende arena en
partículas, silicato sódico acuoso como aglutinante y un carbonato
de alquileno como endurecedor.
La patente U.S. nº. 4.983.218 describe que se
endurecen soluciones acuosas de silicatos de metales alcalinos
usando mezclas de carbonatos de alquileno y alcoholes alifáticos
tales como alquilendioles, polialquilenglicoles o hidroxialquil
éteres.
Aunque, por lo general, las propiedades
aglutinantes de los silicatos son satisfactorias, cuando se comparan
con sistemas orgánicos resulta que tienen una plasticidad más baja
de la mezcla de aglomerante/agregado debido a la alta viscosidad del
silicato y se requieren niveles relativamente altos de aglutinante
para tener una resistencia adecuada. Además, cuando se someten a las
temperaturas de vertido o colada del metal, los silicatos tienen
tendencia a fundirse, dificultando la separación de las formas
fundidas de las piezas coladas por métodos mecánicos de sacudida.
Además, las formas fundidas no son solubles en agua, lo que impide
su separación o disolución por dispersión en
agua.
agua.
En el documento WO 92/06808 se describe un
segundo sistema aglutinante inorgánico que comprende una solución
acuosa de un vidrio de polifosfato. Estos aglutinantes, cuando se
curan, presentan una resistencia satisfactoria, una rehidratación
excelente y la ventaja de que la forma de agregado pueda romperse
después de haberla expuesto a las temperaturas de colada de los
metales. Entre las deficiencias de este sistema aglomerante están:
mala resistencia a la humedad, reblandecimiento del sistema
aglomerante a altas temperaturas, lo que restringe su uso en
aplicaciones de aleaciones férreas; y, cuando se comparan con los
aglutinantes orgánicos, baja plasticidad del agregado debido a los
niveles relativamente altos de aglutinante requeridos para tener
unas resistencias adecuadas.
Se conoce un tercer sistema inorgánico que está
comprendido por una porción mayoritaria de un material refractario
finamente dividido mezclado con una porción minoritaria de un
fosfato seco, mezcla a la que posteriormente se añade una porción
minoritaria de un silicato de un metal alcalino acuoso, según se
describe en la patente U.S. nº. 2.895.838 para hacer moldes curables
con gas. Esta composición reacciona químicamente con un agente
gaseoso, tal como dióxido de carbono, para curar la composición
haciendo reaccionar el aglutinante con un carbonato de un metal
alcalino formado al curar el sistema inorgánico con dióxido de
carbono.
Otro sistema inorgánico conocido, que incluye una
combinación de silicato y polifosfato, se describe en el trabajo de
D.M. Kukuj y otros, "Modification of Waterglas with Phosphorus
Containing Inorganic Polymers" (denominado en lo que sigue
"Kukuj y otros"). El procedimiento para preparar este
aglutinante implica tratar el silicato y el polifosfato a
temperaturas más altas que la ambiente y a presión en un autoclave
para causar una reacción química de los polímeros inorgánicos. Se
reviste luego la arena con el aglutinante y se cura usando CO_{2}
a temperatura ambiente. Trabajando así, sólo pudo incorporarse un
nivel bajo de polifosfato en la preparación del aglutinante. Además,
Kukuj y otros encontraron que el sistema de máxima resistencia tenía
sólo 5% del modificador polifosfato y la resistencia caía
espectacularmente cuando el aglutinante tenía más de 7% de
polifosfato. Kukuj y otros encontraron también que pequeñas
adiciones de polifosfato en su aglutinante (aproximadamente de 1 a
3%) causaron un aumento espectacular de la viscosidad del
aglutinante antes de añadirlo al agregado. Así, las deficiencias de
este sistema incluyen: se requieren tratamientos a alta temperatura
y alta presión para producir el aglutinante; la formación de nuevos
compuestos químicos de alta viscosidad; y la baja plasticidad del
sistema aglutinante/agregado. También, como en la patente U.S. nº.
2.895.838, para curar el sistema era necesaria la interacción
química del sistema aglutinante con un gas que contenía dióxido de
carbono.
Es objetivo principal de la invención
proporcionar nuevos sistemas aglutinantes como sustitutivos de
sistemas aglutinantes orgánicos e inorgánicos conocidos en la
técnica anterior.
Los autores de la presente invención han
realizados estudios extensivos de sistemas de silicato/fosfato/
catalizador y han alcanzado resultados inesperados a la vista de los
resultados descritos en la patente U.S. nº. 2.895.838 y por Kukuj y
otros. Los autores de la presente invención han conocido que
relaciones particulares sílice/sosa son beneficiosas para conseguir
productos útiles. Los autores de la presente invención han aprendido
también que el uso de ciertos catalizadores en el procedimiento
"de curado sin calor" da una flexibilidad superior al
procedimiento para conseguir productos útiles, de manera que los
sistemas aglutinantes de la presente invención no están limitados a
relaciones sílice/sosa estrechas, ni a relaciones sílice/fosfato
estrechas, sino que son efectivas en un intervalo amplio de
proporciones.
Los nuevos sistemas de aglutinante inorgánico y
agregado no se funden ni reblandecen a temperaturas altas, por
ejemplo, a 500ºC. Por tanto, son útiles con los refractarios y
arenas de fundición empleados como moldes o machos de fundición en
contacto con el metal fundido, incluidos los procedimientos de
colada de metales férreos. Además, los sistemas aglutinantes de la
presente invención producen buenas propiedades en las formas de
agregado consolidado con el aglutinante de la invención. La presente
invención conduce ventajosamente a conseguir, con los aglutinantes
para agregados, moldes y machos que son desmoronables incluso
después de haber sido expuestos a temperaturas de hasta 1400ºC, por
ejemplo, a una exposición en el intervalo de 500 a 1200ºC.
Los fosfatos se pueden hacer in situ en
presencia de otros ingredientes, por ejemplo, un silicato y/o
agregado, añadiendo ácido fosfórico y una base, por ejemplo
hidróxido sódico, o convirtiendo un fosfato en otro in situ
añadiendo un ácido o una base.
Un objetivo de la presente invención es producir
un sistema aglutinante que, cundo se mezcle con un material en
partículas, se pueda usar para hacer formas utilizables con
propiedades satisfactorias de manipulación y
tratamien-
to.
to.
Otro objetivo de la invención es producir una
composición aglutinante que contiene silicato, fosfato y aglutinante
que sea curable por el procedimiento de "curado sin calor".
Otro objetivo de la presente invención es
producir una serie de composiciones aglutinantes que contienen
catalizador, silicato y fosfato que, cuando se mezcle con un
material en partículas, se pueda usar para preparar formas
utilizables.
Otro objetivo de la presente invención es
producir un sistema aglutinante de silicato que contiene fosfatos y
un catalizador para colar metales, por ejemplo férreos.
Otro objetivo de la presente invención es
producir un sistema de silicato aglutinante que contiene fosfatos y
un catalizador para moldeo de materiales no férreos y no
metálicos.
Otro objetivo de la invención es producir una
serie de composiciones aglutinantes que contienen fosfato, silicato
y un catalizador para formas de agregado, que presenten una buena
capacidad de sacudidura y desmoronamiento después de haber sido
expuestas a temperaturas de colada de metales para separar
fácilmente la forma.
Otros objetivos de la invención son proporcionar
procedimientos para hacer y usar los nuevos sistemas aglutinantes de
la invención para superar los problemas asociados a los de la
técnica anterior y hacer formas adecuadas curadas como polímeros
fundidos y superficies en contacto con el metal, incluidos moldes de
colada y para inyección. moldes, machos y mandriles para
fundición.
Estos y otros objetivos de la invención podrán
apreciarse después de considerar las descripciones y ejemplos
siguientes.
Los autores de la presente invención han
encontrado que los sistemas inorgánicos aglutinantes compuestos por
silicatos y fosfatos son muy versátiles para aglutinar material en
partículas en la manufactura de, por ejemplo, machos, moldes,
mandriles, tableros de partículas, composiciones plásticas,
briquetas y para la unión de otras formas, produciendo formas que
tiene una buena resistencia con una capacidad de desmoronamiento y
solubilidad en agua mejoradas. Los autores de la invención han
encontrado que se pueden ajustar varias variables del sistema
inorgánico aglutinante de manera que el técnico que formula puede
formular un producto que sea adecuado para las necesidades de un
cliente. Por ejemplo, el técnico que formula puede ajustar
fácilmente las cantidades relativas de silicato y fosfato para
cambiar las propiedades de una forma particular. Además, se puede
seleccionar el uso de un fosfato o silicato específico para obtener
los resultados deseados. Adicionalmente, los autores de la invención
pueden variar el tiempo para trabajar el sistema inorgánico
catalizador seleccionando un catalizador apropiado.
Se pueden mejorar las propiedades mecánicas y de
sacudidura en frío de formas conformadas expuestas a las
temperaturas del metal fundido usando los aglutinantes de la
invención y no un aglutinante que contiene 100% de silicato. Además,
la presente invención permite el uso de fosfatos, mientras que un
material en su totalidad de fosfato incluso no actuaría como
aglutinante en un sistema de curado sin calor. Estos resultados se
pueden obtener incluso con cantidades mayores del fosfato presente
en el sistema aglutinante que las descritas en la patente U.S. nº.
2.895.838 o por Kukuj y otros.
Los silicatos usados en los aglutinantes de la
invención pueden incluir varios silicatos de metales alcalinos,
incluidos los de potasio, sodio y litio. Se pueden usar otros
silicatos tales como los de amonio. Por lo general, los silicatos
están disponibles comercialmente como sólidos o como soluciones
acuosas. A lo largo de la presente solicitud, los silicatos, como
componente del aglutinante de la invención, preferiblemente son
soluciones acuosas alcalinas caracterizadas por un contenido de
sólidos de aproximadamente 43% en peso, a no ser que se especifique
lo contrario. Opcionalmente se puede usar un silicato sólido.
El silicato de metal alcalino preferido para usar
en la presente invención es el vidrio soluble, esto es, silicato
sódico soluble en agua, y se puede caracterizar por la fórmula
general xSiO_{2}\cdotyNa_{2}O. Cuando se emplea en
composiciones de la presente invención, diseñadas para curado por el
procedimiento de curado sin calor, la relación ponderal de
sílice/sosa usada en la presente invención es de 1,1:1 a 3,85:1,
preferiblemente de 1,6:1 a 3,3:1 y, más preferiblemente, de 2,0:1 a
2,7:1. Pueden estar presentes en proporciones variables cantidades
minoritarias de otros elementos tales como metales alcalinotérreos,
aluminio, etc. El contenido en agua del silicato sódico líquido
puede variar dependiendo de las propiedades, por ejemplo, la
viscosidad, deseadas por el usuario final.
Los fosfatos condensados son compuestos que
tienen más de un átomo de fósforo, cuyos átomos de fósforo no están
unidos entre sí. Sin embargo, cada átomo de fósforo de la pareja
está unido directamente a al menos un mismo átomo de oxígeno, por
ejemplo, P-O-P. La clase general de
fosfatos condensados en la presente solicitud incluye polifosfatos
lineales, metafosfatos, pirofosfatos y ultrafosfatos.
Los metafosfatos son estructuras cíclicas que
incluyen un resto iónico ((PO_{3})_{n})^{n-}, en
el que n es como mínimo 3, por ejemplo
(Na_{3}(PO_{3})_{3}). Los ultrafosfatos son
fosfatos condensados en los que al menos parte de los tetraedros
PO_{4} comparten 3 átomos de oxígeno de las esquinas. Los
piro-fosfatos tienen un ion
(P_{2}O_{7})^{4-}, por ejemplo,
Na_{n}H_{4-n}(P_{2}O_{7}), en el que
n es de 0 a 4.
Los polifosfatos lineales tienen cadenas lineales
P-O-P e incluyen un resto iónico de
la fórmula general ((PO_{3})_{n}O) en la que n es la
longitud de cadena, que varía de 3 a varios cientos, por ejemplo
500, dependiendo de los rompedores de cadena presentes, por ejemplo,
H_{2}O. Por lo general, los polifosfatos comerciales contienen
mezclas de polifosfatos lineales y frecuentemente también
metafosfatos y se caracterizan por una longitud media de cadena
n_{media} que varía de cómo mínimo 3, típicamente 3, a
aproximadamente 45 y está limitada a sólo 45 por las demandas del
mercado; preferiblemente, la media varía de 3 a 32, muy
preferiblemente de 4 a 21. Una categoría preferida de polifosfatos
es la de los fosfatos amorfos condensados, por ejemplo, vidrios
fosfato solubles en agua.
A la vista de las directrices anteriores, un
experto en la técnica podría producir mezclas de los fosfatos
definidos antes e incluso pequeñas cantidades (hasta 10%) de iones
modificadores tales como calcio, magnesio, zinc, aluminio, hierro o
boro en fosfatos solubles y producir un fosfato de la gama de la
presente invención.
| R | Fosfato |
| 0,5\leqR<1 | Ultrafosfatos |
| R=1 | Metafosfatos |
| 1<R<2 | Polifosfatos |
| R=2 | Pirofosfatos |
| 2<R<3 | Mezclas de fosfatos |
| R=3 | Ortofosfatos |
| 3>R | Fosfatos mas óxido de metal |
Debe indicarse que los fosfatos se pueden añadir
directamente a otros ingredientes, por ejemplo, el agregado o
silicatos, o generarlos in situ con los otros ingredientes.
La generación in situ se puede realizar usando ácidos,
cualquiera de los ácidos fosfóricos, o bases, por ejemplo,
hidróxidos u óxidos de metales alcalinos. Por ejemplo, se podrían
añadir ácido fosfórico e hidróxido sódico simultánea o
secuencialmente para hacer un fosfato in situ con otros ingredientes
de aglutinantes. Como lo apreciará un experto en la técnica al leer
la presente descripción, se pueden añadir iones hidróxido, por
ejemplo, proporcionados por el hidróxido sódico añadido o
proporcionados por el silicato. Los fosfatos incluso pueden
convertirse in situ en otros fosfatos añadiendo una base o un
ácido. Por ejemplo, el fosfato disódico se puede convertir en
fosfato trisódico añadiendo hidróxido sódico, o se puede convertir
en fosfato monosódico añadiendo ácido fosfórico.
Los fosfatos se pueden usar en forma sólida o
como solución acuosa. El pH de la solución acuosa puede ser ácido o
básico. Para fosfatos condensados, el pH está relacionado con
factores tales como la longitud de cadena del fosfato.
Se ha encontrado que varios catalizadores curan
muestras en partículas mezcladas con aglutinantes de dos componentes
silicato/fosfato. El grupo de catalizadores incluye un catalizador
seleccionado entre el grupo consistente en carbonatos alifáticos,
carbonatos de alquileno cíclicos, ésteres de ácidos carboxílicos
alifáticos, ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos, éteres fosfato
y mezclas de ellos.
Los carbonatos alifáticos incluyen los que tienen
la siguiente fórmula general I:
R^{1}-O-(CO)-O-R^{2}
en la que R^{1} y R^{2} pueden
ser iguales o diferentes y se seleccionan entre alquilo
C_{1-6}. Preferiblemente, los carbonatos
alifáticos tienen de 3 a 7 átomos de carbono, como carbonato de
dimetilo, carbonato de dietilo, carbonato de dipropilo, y sus
mezclas.
Los carbonatos de alquileno cíclico incluyen los
que tienen la siguiente fórmula II:
en la que R^{3} y R^{4} se
seleccionan independientementeentre el grupo consistente en
hidrógeno y alquilo C_{1-10}. Entre los carbonatos
cíclicos preferidos están incluidos carbonatos de alquileno tales
como carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de
butileno y mezclas de ellos. Además, típicamente, cuando se emplea
un carbonato de alquileno puede ser en ausencia de un alcohol
alifático.
Los ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos
están están constituidos por un resto de ácido carboxílico alifático
y un resto de alcohol alifático.
El resto de ácido carboxílico alifático incluye
un ácido monocarboxílico que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
típicamente de 1 a 6 átomos de carbono, y ácidos dicarboxílicos que
tienen de 2 a 20 átomos de carbono, típicamente de 2 a 6 átomos de
carbono. (En la presente especificación, los grupos alquilo y
alquileno pueden ser ramificados o no ramificados, así como
saturados o insaturados).
El resto de alcohol alifático incluye alcoholes
alifáticos, polioles alifáticos, éter alcoholes y éter polioles. Los
alcoholes alifáticos son alcoholes alquílicos saturados o
insaturados que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, típicamente de 1
a 6 átomos de carbono. Los éter alcoholes alifáticos son alcoholes
saturados o alcoholes insaturados que tienen la siguiente fórmula
III(a):
III(a)R^{5}-(OR^{6})_{m}-OH
en la que R^{5} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
típicamente de 1 a 6 átomos de carbono, cada R^{6} es
independientemente un resto de alquileno que tiene de 2 a 4 átomos
de carbono, lineales o ramificados y m es un número entero de 1 a
8.
Los polioles alifáticos son polioles alquílicos,
saturados o insaturados, que tienen de 2 a 20 átomos de carbono,
típicamente de 2 a 6 átomos de carbono. Los éter polioles alifáticos
son polioles saturados o insaturados que tienen la siguiente fórmula
III(b):
III(b)R^{7}-(OR^{8})_{m}-OH
en la que R^{7} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
típicamente de 1 a 6 átomos de carbono, cada R^{8} es
independientemente un resto de alquileno que tiene de 2 a 4 átomos
de carbono, lineal o ramificado, y m es un número entero de 1 a 8,
con la condición de que, al menos uno de R^{7} o R^{8} sea
sustituido con hidroxi además de con el grupo hidroxi de la fórmula
III(b).
Los ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos
incluyen los de la fórmula IV(a):
en la que a es un número entero de
0 a 5, b es un número entero de 1 a 6, R^{9} es alquileno
C_{1-20}. Y es un grupo saturado de fórmula
C_{c}H_{2c-a-b+2}, en el que c
es un número entero de 2 a 20, típicamente un número entero de 2 a
6. La suma de a y b es un número entero de 1 a todo lo más 6 o c.
Por ejemplo, cuando a es 1, b es 2, c es 3, Y es saturado y R^{9}
es CH_{2}. La fórmula IV(a) representa la siguiente
estructura
IV(b):
IV(b),H(CH_{2})
---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- O ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{OH}} ---
\melm{\delm{\para}{H}}{C}{\uelm{\para}{H}} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} ---
(CH_{2})H
y sus
isómeros.
Opcionalmente, los compuestos de fórmula
IV(a) pueden incluir uno o más grupos éter de fórmula
(OR^{6})_{m} entre Y y los grupos -OH o
-O(CO)R^{9}H. Cada R^{6} es, independientemente,
un resto alquileno que tiene de 2 a 4 átomos de carbono lineales o
ramificados y cada m es, independientemente, un número entero de 1 a
8. Entre los ejemplos de ésteres de fórmula IV(a) que también
grupos éter están incluidos los compuestos de fórmula
IV(c):
IV(c),(HO)_{a} ---
Y --- (OR^{6})_{m} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- R^{9} ---
H
en la que a, Y, R^{6}, m y
R^{9} son lo definido
antes.
Un éster adecuado, que no es de la fórmula
IV(a), incluye compuestos que tienen la fórmula V:
VR^{5} ---
(OR^{6})_{n} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- R^{10} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- O ---
(R^{6}O)_{n} ---
R^{5}
en la que cada R^{5} y R^{6}
son independientemente lo definido antes, n es de 0 a 8 y R^{10}
es un enlace o un alquileno C_{1-10}, típicamente
C a
C.
Entre los ésteres de ácidos carboxílicos
específicos empleados en la presente invención están incluidos
succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo, adipato de dimetilo,
monoacetina, diacetina, triacetina, diacetato de etilenglicol y
diacetato de dietilenglicol.
Son ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos los
de la formula general VI siguiente:
en la que x es igual a
2-10 y R^{12} y R^{13} se seleccionan
independientemente entre el grupo consistente en hidrógeno y alquilo
C_{1-6}. Las unidades repetidas unidas de la
fórmula
VII:
VIIR^{12}---
\melm{\para}{C}{\para} ---
R^{13}
no es necesario que sean idénticas.
Entre los ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos están incluidos
propiolactona, butirolactona o
caprolactona.
Son ésteres fosfato los de la fórmula general
VIII siguiente:
VIII,OP(OR^{14})_{3}
en la que cada R^{14} se
selecciona independientemente entre el grupo consistente en H,
alquilo C_{1-16} lineal o ramificado,
-C_{6}H_{5}, -C_{6}H_{4}R^{15}, en el que R^{15} es
alquilo C_{1-12} lineal o ramificado, y
R^{16}-C_{6}H_{5}, en el que R^{16} es
alquileno C_{1-6} lineal o ramificado, siendo H
como máximo dos grupos R^{14}. Preferiblemente, cada R^{14} es
metilo o
etilo.
Generalmente, de aproximadamente 5 a
aproximadamente 25 por ciento en peso del aglutinante es un
catalizador. Por ejemplo, los aglutinantes típicos pueden incluir de
aproximadamente 8 a aproximadamente 20% en peso de catalizador en
relación al aglutinante. Preferiblemente, aproximadamente de 10 a
aproximadamente 18% en peso del aglutinante es un catalizador.
Los componentes de los aglutinantes de
silicato/fosfato se pueden usar para moldear formas de material en
partículas insoluble en agua hechos de, por ejemplo, plásticos,
tierra, madera y, típicamente, de materiales refractarios tales como
sílice, zircón, alúmina, cromita, chamota, olivina, carburo de
silicio, magnesita, dolomita, silicato de aluminio, mulita, carbón,
forsterita, mineral de cromo, magnesita y mezclas de ellos. El
molde, macho o mandril se produce de cualquiera de las arenas
identificadas antes para conformar productos para uso en fundición u
otros usos en la conformación de metales, para productos de colada
de, por ejemplo, hierro fundido, latón, bronce, aluminio y otras
aleaciones y metales. Los moldes, machos o mandriles de la presente
invención pueden usarse también para la conformación de materiales
no metálicos, por ejemplo, plásticos o materiales cerámicos. Los
moldes, machos y mandriles son bien conocidos por los expertos en la
técnica.
La cantidad de un componente particular de un
aglutinante (el componente silicato o fosfato) y la cantidad total
de aglutinante usado para hacer una forma tal como un molde, un
macho o un mandril depende de los requerimientos de resistencia así
como de los requerimientos de la forma en cuanto a la sacudidura y/o
el desmoronamiento por agua.
El peso total de aglutinante, en relación al peso
del material en partículas usado para hacer una forma, está definido
por la cantidad de sólidos presente en los componentes combinados
del aglutinante, a no ser que se especifique lo contrario. En la
presente invención, el porcentaje en peso del aglutinante, en
relación al peso del material en partículas, es de
0,4-5,0%, preferiblemente de
0,4-2,5% y, más preferiblemente, de
0,5-2,0%.
La relación silicato/fosfato en el aglutinante
formado con un componente silicato y un componente fosfato de la
invención es de aproximadamente 97,5:2,5 a aproximadamente 40:60,
preferiblemente de aproximadamente 95:5 a 60:40.
Los aditivos se usan para requerimientos
especiales. Los sistemas aglutinantes de la invención pueden incluir
una variedad de materiales adicionales. Entre tales materiales están
incluidos hidróxidos de metales alcalinos, por ejemplo, NaOH, agua y
varios aditivos orgánicos e inorgánicos. El NaOH (soluciones acuosas
al 45%-50%, por ejemplo) puede estar presente en el aglutinante de
la invención en cantidades de hasta 10%-40% en peso (soluciones).
Preferiblemente, los aglutinantes acuosos de la presente invención
contienen agua en una cantidad de aproximadamente 40 a
aproximadamente 70% en peso de total del aglutinante presente.
Pueden estar presentes cantidades minoritarias de otros aditivos,
tales como tensioactivos. Los tensioactivos pueden ser aniónicos, no
iónicos, catiónicos, anfóteros o mezclas de ellos. Son ejemplos de
tensioactivos solubles en agua, tensioactivos aniónicos
seleccionados entre sulfatos orgánicos, sulfonatos orgánicos y
ésteres orgánicos fosfato, por ejemplo,
2-etilhexilfosfato potásico. Ciertos tensioactivos
pueden actuar también como agentes de control de la plasticidad. Un
agente típico de control de la plasticidad incluye un agente vendido
bajo el nombre comercial PA 800K, definido más completamente como
2-etilhexilfosfato potásico, asequible
comercialmente de LAKELAND LABORATORIES Ltd., Manchester,
Inglaterra. Entre otros agentes de control de la plasticidad están
incluidos fosfato ácido de 2-etilhexilo,
DISPERSE-AYD W28, un tensioactivo aniónico/no iónico
vendido por Daniel Products, Jersey City, NJ, USA, y DISPEX N40V,
una sal sódica de un poliacrilato, vendido por Allied Colloids,
Suffolk, VA, USA. Son otros aditivos, aditivos que confieren
resistencia a la humedad, agentes que promueven la capacidad de
desmoronamiento, conservantes, colorantes, agentes formadores de
masa, aditivos que imparten resistencia en caliente o agentes que
intensifican la capacidad de deslizamiento. Los aditivos que
imparten resistencia a la humedad incluyen tetraborato sódico,
carbonato de zinc, óxido de zinc. Los agentes para el
desmoronamiento incluyen azúcares, por ejemplo, sacarosa, dextrina,
serrín. Son otros aditivos, agentes desmoldeadores, promotores de la
adherencia, por ejemplo, silanos, aditivos para mejorar la colada de
metales, por ejemplo, óxido de hierro rojo, óxido de hierro negro, o
arcilla, etc. Para mejorar el acabado de la pieza colada se pueden
usar revestimientos refractarios. Obviamente, los aditivos se pueden
añadir individualmente o combinados.
Generalmente se mezcla con el agregado de
fundición una cantidad de catalizador suficiente para el curado.
Luego se añaden a la mezcla de agregado/catalizador, simultánea o
separadamente, los componentes del aglutinante silicato y fosfato.
Una práctica para ello es mezclar el fosfato acuoso con la mezcla de
agregado de fundición/ catalizador y luego mezclar la solución
alcalina acuosa de silicato sódico que tiene una proporción adecuada
de sílice a sosa con la mezcla de agregado para fundición/
catalizador/fosfato. Opcionalmente se añade un agente de
deslizamiento en cualquier etapa durante la mezcladura. La mezcla
resultante se conforma y luego se cura espontáneamente para formar
un producto conformado, por ejemplo, un macho o un molde.
Alternativamente, se puede incluir un componente
fosfato sólido en el material en partículas, que primeramente se
mezcla con agua, y luego se añade una solución acuosa alcalina de
silicato sódico. Esta composición se mezcla bien. El catalizador se
puede mezclar en cualquier etapa al hacer esta mezcla.
Preferiblemente, sin embargo, se añade antes que la solución de
silicato.
En una alternativa más, se pueden premezclar los
componentes silicato y fosfato para formar una solución acuosa e
incluso se puede almacenarla antes de añadirla a la arena. En al
menos algunas realizaciones, la solución premezclada es una solución
clara, transparente, al menos antes de mezclarla con el agregado. El
catalizador de curado se añadiría a la solución acuosa
simultáneamente, justo antes, o después de mezclar la solución
premezclada con el agregado.
En otra alternativa más, los componentes
silicato, fosfato y agregado se pueden mezclar en seco y
almacenarlos en esta condición. Cuando sea oportuno, se puede añadir
a esta mezcla seca agua y el catalizador.
Como alternativa para proporcionar el fosfato
como ingrediente separado, éste puede formarse in situ
añadiendo ácido fosfórico y una base como ingredientes del
aglutinante antes o después de mezclarlo con el agregado o silicato.
Además, se puede cambiar el fosfato del aglutinante en un fosfato
diferente in situ añadiendo un ácido o una base.
El procedimiento para mezclar el aglutinante con
el material en partículas insoluble en agua puede incluir modificar,
si fuera necesario, la relación sílice/sosa del silicato sódico
tratando el silicato con un álcali.
Después de haber mezclado el aglutinante y el
material en partículas, la mezcla se carga en un modelo para hacer
la forma y se cura la forma. Por lo general, el curado se realiza
por la acción del catalizador a temperatura ambiente. Sin embargo,
la mezcla conformada se puede calentar, si fuera necesario, para
coadyuvar al curado.
Cuando la mezcla se ha de curar de acuerdo con
procedimientos de curado sin calor, la mezcla de catalizador,
material agregado y aglutinante se conforma y se deja que cure. Ésta
forma un producto conformado tal como un macho o un molde de
fundición.
El material en partículas revestido para uso en
una fundición comprende una partícula de arena y un revestimiento de
resina. La partícula revestida con la resina tiene prerrevestida un
tamaño en el intervalo de números del USA Standard Testing de
aproximadamente 16 a aproximadamente 270, preferiblemente de
aproximadamente 30 a aproximadamente 110.
Los componentes del aglutinante de esta invención
se pueden mezclar con una amplia variedad de materiales en
partículas. En la composición de aglutinante debe estar presente al
menos una cantidad capaz de aglutinar para revestir las partículas
de arena y lograr una mezcla uniforme de la arena y el aglutinante.
Así está presente aglutinante suficiente, de manera que, cuando la
mezcla se conforma como se desea y se cura, se obtiene un artículo
conformado fuerte, uniforme, que está curado en su totalidad
uniformemente, lo que minimiza la rotura y la distorsión durante la
manipulación del artículo conformado, como por ejemplo, moldes o
machos de arena.
Tal como se usa en esta memoria y las
reivindicaciones, el término "molde" significa, en sentido
genérico, formas para colada, incluidos moldes y machos, sin que
esta invención se limite a estas formas. Además, el término
"molde" incluye varios modelos para uso en la técnica del
moldeo, incluidos moldes para colada e inyección, así como moldes
para moldeo en cáscara, incluidos elementos para las formas de
moldeo en cáscara, además de una estructura completo de moldeo en
cáscara preparada montando dos o más elementos complementarios para
moldeo en cáscara de pared delgada. Por tanto, se apreciará que el
término "molde" se usa para incluir en general una superficie
que delimita una forma o una pieza colada y específicamente abarca
moldes, machos y mandriles.
La invención se puede ilustrar más haciendo
referencia a los ejemplos no limitativos que se presentan
seguidamente.
Los autores de la presente invención han
encontrado que las muestras denominadas "hueso de perro"
preparadas por el sistema aglutinante de dos componentes
silicato/fosfato se pueden curar también con éxito por el
procedimiento de curado sin calor usando catalizadores que se añaden
a las mezclas de arena/aglutinante en cantidades de hasta 25% en
peso en relación al peso del aglutinante. Los procedimientos se
describen seguidamente.
Ejemplo Comparativo 1 y Ejemplos
1-2
El sistema aglutinante usado en estos
experimentos comprendía un silicato sódico líquido (relación
SiO_{2} a Na_{2}O igual a 2,58, teniendo 44,5% de sólidos) y una
solución al 45% en peso de polifosfato sódico (BUDIT 4 que tiene una
longitud media de cadena de 32). Estos componentes líquidos se
premezmezclaron en una relación ponderal 83,3 a 16,7 antes de
usarlos. Este aglutinante se usó en los Ejemplos de la invención
presentados en las Tablas 2 y 3.
Se pusieron en el cuenco de una mezcladora Hobart
3000 g de arena de sílice WEDRON 530. Se añadieron a la arena 10,5 g
de catalizador (10% en peso en relación al peso del aglutinante) y
se mezcló durante 1 min. Este catalizador incluía diacetina
(diacetato de glicerilo), triacetina (triacetato de glicerilo) y
ésteres de ácidos dibásicos vendidos por DuPont bajo la designación
comercial DBE-9 (una mezcla de succinato, glutarato
y adipato de dimetilo). Luego se añadieron 105 g del aglutinante
preparado y se mezcló durante 2 min más. Después de mezclar, la
arena revestida con resina se empaquetó en 2 cajas de machos de 12
cavidades para hacer "huesos de perro". Se usó una hoja de
plástico para cubrir las cajas de machos para impedir que se secara
la superficie de la mezcla de arena.
Se controló la dureza superficial de los
"huesos de perro" para determinar la vida operativa y el tiempo
de saca. La vida operativa es el tiempo de que dispone el operario,
después de haber mezclado el catalizador y el aglutinante, para
hacer el cuerpo conformado. Transcurrido este tiempo, la reacción
entre el catalizador y el aglutinante se ha desarrollado en demasía
para que tenga lugar una aglutinación útil de la arena.
El tiempo de saca es el tiempo transcurrido hasta
que la forma conformada ha alcanzado una dureza suficiente para
sacarla del molde (modelo) sin riesgo de rotura o distorsión de la
forma.
En los Ejemplos 1-2 y el Ejemplo
Comparativo 1, el tiempo al cabo del cual los "huesos de perro"
alcanzaron una dureza superficial de 34 kPa se definió como el
tiempo operativo, y el tiempo transcurrido hasta alcanzar una dureza
superficial de 0,17 MPa se definió como tiempo de saca.
Después de haber determinado el tiempo de saca,
se sacaron los "huesos de perro". La resistencia a la tracción
de los "huesos de perro", si no se especifica lo contrario, 4
horas y 24 horas después de haberse preparado la arena revestida.
Todas las mediciones de la resistencia a tracción se hicieron con un
aparato Electronic Tensile Tester modelo ZGII-XS
(Thwing-Albert Instrument Company, Filadelfia, PA).
Las propiedades a tracción son críticas para desarrollar un sistema
aglutinante comercial. Es esencial que los machos y moldes hechos
con estos aglutinantes tengan una resistencia suficiente para la
manipulación durante la manufactura del molde y el macho y su
tratamiento. La resistencia a compresión se determinó después de
haber sometido los "huesos de perro" a una temperatura de 925ºC
durante 15 minutos y enfriarlos durante 1 hora. Los resultados
presentados en la Tabla 2 se compararon con las de "huesos de
perro" preparados con un sistema aglutinante de 100% de silicato
curado también con el éster.
Los parámetros vida operativa y tiempo de saca de
la Tabla 2 revelan que el cambio de catalizador afecta a la
velocidad de curado.
La Tabla 2 revela que las resistencias a tracción
de los sistemas modificados con fosfato de los Ejemplos 1 y 2 son
menores que la del sistema de silicato sódico no modificado del
Ejemplo Comparativo 1. La Tabla 2 revela también que los sistemas
modificados con fosfato tienen mejores propiedades de
desmoronamiento que las del sistema de silicato sódico no
modificado, como lo indica la resistencia a compresión mucho más
baja.
| Mezclas de diacetina y triacetina–a | Ésteres de ácido dibásico-b | ||
| Ejemplo nº. | Ejemplo Comparativo 1 | Ejemplo 1 | Ejemplo 2 |
| Silicato sódico, relación SiO_{2}/Na_{2}O | 100 | 83,3 | 83,3 |
| = 2,58 | |||
| Polifosfato sódico, n = 32 | 0 | 16,7 | 16,7 |
| Vida operativa, min | 31,5 | >120 | >360 |
| Tiempo de saca, min | 59,5 | 169 | >360 |
| Resistencia a tracción, MPa Después | 0,59 | 0,35 | ND-c |
| de 4 h | |||
| Resistencia a tracción, MPa Después | 1,37 | 0,57 | 0,63 -d |
| de 24 h | |||
| Resistencia a compresión, MPa, | 2,59 | <0,34 | ND-c |
| después de exposición a 925ºC | |||
| a. El catalizador consistía en mezclas de 15% de diacetina y 85% de triacetina (en peso) | |||
| b. \begin{minipage}[t]{155mm} Se obtuvo una muestra de éster de ácido dibásico como DBE-9 de E.I. DuPont de Nemours \amp{1} Co., Wilmington, Delaware, USA.\end{minipage} | |||
| c. ND significa no determinada | |||
| d. Los "huesos de perro" se sacaron de la caja después de 3 horas. |
Ejemplo 3 y Ejemplo Comparativo
2
Se pusieron en el cuenco de una mezcladora Hobart
3000 g de arena de sílice WEDRON 530. Se añadieron a la arena 10,5 g
de catalizador de carbonato de propileno (10% en peso en relación al
peso del aglutinante) y se mezcló durante 1 min. Luego se añadieron
105 g del aglutinante de combinación hecho de acuerdo con el
procedimiento del Ejemplo 1 y se mezcló durante 2 min más. Después
de mezclar, la arena revestida con resina se empaquetó en 2 cajas de
machos de 12 cavidades para hacer testigos "huesos de perro".
Se usó una hoja de plástico para cubrir las cajas de machos para
impedir que se secara la superficie de la mezcla de arena.
Se controló la dureza superficial de los testigos
"huesos de perro". La vida operativa y el tiempo de saca se
determinaron 2 horas y 24 horas después de haber mezclado el
aglutinante con la arena. También se determinó la resistencia a
compresión después de someter los testigos a una temperatura de
925ºC durante 15 minutos y enfriar durante 1 hora. Los resultados
presentados en la Tabla 3 se compararon con testigos preparados con
un sistema aglutinante con 100% de silicato, curado también con el
carbonato.
| Ejemplo nº. | Ejemplo Comparativo 2 | Ejemplo 3 |
| Silicato sódico, relación SiO_{2}/Na_{2}O=2,58 | 100% en peso | 83,3% en peso |
| Polifosfato sódico, n=32 | 0 | 16,7% en peso |
| Vida operativa, min | 5,5 | 8 |
| Tiempo de saca, min | 12 | 18 |
| Resistencia a tracción, a las 2 h (MPa) | 0,52 | 0,48 |
| Resistencia atracción a las 24 h (MPa) | 1,08 | 0,77 |
| Resistencia a compresión después de Exponer a 925ºC (MPa) | 2,07 | <0,34 |
Ejemplos
4-12
En estos ejemplos se evaluaron como catalizadores
4 ésteres y un carbonato añadidos en 10% en peso en relación a la
resina. Los catalizadores utilizados eran mezclas de diacetato de
etilenglicol (EGDA), diacetina (DA), triacetin (TA), carbonato de
propileno (PC) y una mezcla de ésteres de ácido dibásico (DBE) (33%
de succinato de dimetilo, 66% de glutarato de dimetilo y menos de 1%
de adipato de dimetilo, asequible de Rhône-Poulenc
Basic Chemicals, Staveley, Reino Unido). La arena que se usó era
CONGLETON 60, preparada por Hepworth Limited, Birmingham,
Inglaterra. El aglutinante comprendía SB41 (silicato sódico, con 42%
de sólidos, que tiene una relación sílice/sosa de 2,65, asequible de
Crosfield Chemicals, Warrington, Inglaterra), agua desionizada,
BUDIT 7 (polifosfato sódico que tiene una longitud media de cadena
de 16, asequible de K&K Greeff, Manchester, Inglaterra) y PA
800K (2-etilfosfato potásico, usado como control de
la plasticidad y asequible de Lakeland Laboratories Ltd.,
Manchester, Inglaterra). La resina líquida estaba presente en una
cantidad de 3% en relación al peso de la arena.
El procedimiento de ensayo fue como sigue: El
aglutinante de combinación se preparó mezclando 70 partes (en peso)
de SB41 (un silicato sódico que tiene una relación de sílice a sosa
de 2,65 y 43,3% de sólidos) con 16,5 partes (en peso) de agua
desionizada. Se disolvieron en esta solución 13,5 partes (en peso)
de BUDIT 7 y finalmente se añadieron 0,8 partes (en peso) de PA800K
y se mezcló para formar una solución homogénea. Este aglutinante se
usó en los Ejemplos 4 y 5.
Se pesaron en el cuenco de una mezcladora Kenwood
Chef 2500 g de arena CONGLETON 60. La temperatura de la arena se
ajustó a 20ºC por mezcladura en seco o añadiendo arena fría. Se pesó
en un vaso la cantidad requerida de catalizador (10% en peso de la
resina) y luego se pasó a la arena. Se rebañó luego el vaso con tres
porciones de arena para asegurar que todo el catalizador había
pasado al cuenco. El catalizador se mezcló con la arena durante 1
min para asegurar una mezcla uniforme de arena/catalizador.
La resina se pesó en una jeringa de plástico
desechable de 50 ml. Estando funcionando la mezcladora, la resina se
inyectó en la mezcla de arena/catalizador en 10 segundos. La
velocidad de la mezcladora se aumentó al máximo (300 rpm) durante 30
s. Se descargó la arena revestida y se utilizó para medir la vida
operativa y el tiempo de saca, así como para hacer probetas para
medir la resistencia a flexión. Estas mediciones se hicieron a
20ºC.
En los Ejemplos de las Tablas 4, 5, 6 y 7, la
vida operativa y el tiempo de saca se midieron por un procedimiento
ligeramente diferente al de las Tablas 2 y 3. Para las mediciones de
la vida operativa y el tiempo de saca se envasó arena revestida en
un tubo de plástico (de 10-12 cm de profundidad y
12-15 cm de diámetro). La dureza superficial de la
arena envasada en el tubo de plástico se controló periódicamente
usando un durímetro Ridsdale Dietert Scratch Hardness Tester. Cuando
la dureza de la arena envasada alcanzó el valor de 3 unidades de
dureza de rayado, se registró como tiempo operativo el tiempo
transcurrido desde el momento en que se añadió la resina. Se
continuó midiendo la dureza superficial hasta obtener una dureza
superficial estable de más de 50. La mezcla envasada curada
parcialmente se sacó del tubo. Se midió la dureza superficial en la
cara del fondo de la arena envasada hasta obtener un valor estable
de la dureza de más de 50. Se registró como tiempo de saca el tiempo
transcurrido desde que se añadió la resina.
Para medir la resistencia a flexión, al mismo
tiempo que se envasaba en el tubo de plástico la arena para las
mediciones de la vida operativa y el tiempo de saca, la arena
revestida se envasó a mano en una caja que proporcionaba muestras de
18 cm x 2,25 cm x 2,25 cm. Después de haber determinado el tiempo de
saca, se sacaron de la caja las probetas preparadas para la medición
de la resistencia a flexión. La resistencia a flexión se midió en
dos probetas 1 hora, 2 horas y 24 horas después del tiempo de saca
usando un tensímetro suministrado por T.C. Howden, Leamington Spa,
Inglaterra y provisto de mordazas para flexión con un vano de 15
cm.
La Tabla 4 presenta varias mezclas de
catalizadores que dan tiempos de saca de 12,5 a 32 min. La
resistencia a flexión es la media de 2 valores a no ser que se
indique lo contrario. La Tabla 4 da la composición en porcentaje en
peso de la parte de catalizador del aglutinante.
| Ejemplo nº. | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Diacetina, % en peso | 40 | - | - | - |
| Triacetina, % en peso | 60 | - | - | - |
| Carbonato de propileno, % en peso | - | 80 | 60 | 40 |
| EGDA, % en peso | - | 20 | 40 | 60 |
| DBE, % en peso | - | - | - | - |
| Vida operativa, min | 17 | 6 | 7,5 | 9 |
| Tiempo de saca | 32 | 12,5 | 15,5 | 19 |
| Resistencia a flexión a 1 h, kg/cm^{2} | 7,7 | 10,9 | 9,1 | 7,8^{a} |
| Resistencia a flexión a 2 h, kg/cm^{2} | 14,5 | 14,1 | 11,4 | 11,4^{b} |
| Resistencia a flexión, 24 h, kg/cm^{2} | 21,3 | 20,9 | 19,1 | 21,6^{b} |
| Ejemplo nº. | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| Diacetina, % en peso | - | - | - | - | - |
| Triacetina, % en peso | - | - | - | 20 | 40 |
| Carbonato de propileno, % en peso | 85 | 70 | 55 | 80 | 60 |
| EGDA, % en peso | - | - | - | - | - |
| DBE, % en peso | 15 | 30 | 45 | - | - |
| Vida operativa, min | 6 | 7 | 10 | 6,5 | 8 |
| Tiempo de saca | 14 | 15 | 17 | 13 | 16 |
| Resistencia a flexión a 1 h, kg/cm^{2} | 12,7(2 h) | 12,7 | 7,3 | 6,4 | 8,6 |
| Resistencia a flexión a 2 h, kg/cm^{2} | 13,6 (3 h) | 11,4 | 10,4 | 10,0 | 15,4 |
| Resistencia a flexión, 24 h, kg/cm^{2} | 19,1 | 23,2 | 23,6 | 20,4 | 19,5 |
| a. Media de 4 mediciones. b. Media de 6 mediciones. |
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
13-18
Usando el aglutinante preparado como en los
anteriores Ejemplos 4-12 a un nivel de 3% en peso en
relación a la arena, que tenía la composición de ésteres de la Tabla
5 a un nivel de 10% en relación al peso de resina, se determinó el
efecto de la variación de las mezclas de los ésteres diacetina sobre
la vida operativa y el tiempo de saca en un sistema. Los resultados
se presentan en la Tabla 5. La Tabla 5 da la composición en
porcentaje en peso de la porción de catalizador del aglutinante.
\vskip1.000000\baselineskip
| Ejemplo nº. | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
| Diacetina, % en peso | 75 | 60 | 50 | 35 | 25 | 18 |
| Triacetina, % en peso | 25 | 40 | 50 | 65 | 70 | 82 |
| Vida operativa, min | 3 | 7,5 | 11,5 | 17,5 | 58 | 93 |
| Tiempo de saca, min | 9 | 16,5 | 24,5 | 52 | 85 | 165 |
\vskip1.000000\baselineskip
De todos los datos anteriores se deduce que se ha
proporcionado un sistema que tiene varias propiedades de vida
operativa y tiempo de saca que se pueden ajustar para usos
específicos. Las Tablas 2 y 3 revelan además que hay propiedades de
saca por sacudidura mejoradas después de que la forma para fundición
se expuso a 925ºC.
Ejemplos 19-24 y
Ejemplo Comparativo
3
Los Ejemplos 19-24 y el Ejemplo
Comparativo 3 estudian el efecto de cambiar la relación de silicato
sódico a fosfato sódico. En estos ejemplos, primeramente se disolvió
el fosfato sódico en agua desionizada para formar una solución al
45% en peso. La solución se mezcló luego con la solución de silicato
sódico en proporciones apropiadas (como se indica en la Tabla 6). El
aglutinante resultante se añadió luego a la mezcla de arena y
catalizador. Luego se ensayó la arena revestida con aglutinante para
determinar la vida operativa, el tiempo de saca, la resistencia a
flexión y el ablandamiento por agua, obteniéndose los resultados que
se recogen en la Tabla 6.
| Ejemplo nº. | 19 | 20 | 21 | 22 |
| Silicato sódico-a | 75 | 70 | 65 | 60 |
| Polifosfato sódico, solución b | 25 | 30 | 35 | 40 |
| Vida operativa, min | 5,0-c | 5,0 | 5,5-c | 5,5 |
| Tiempo de saca, min | 12,3 c | 13,0 | 12, 5-c | 12,5 |
| Resistencia a flexión, kg/cm^{2} | ||||
| \hskip0.5cm 1 h | 8,8-d | 7,3 | 4,1 | 5 |
| \hskip0.5cm 2 h | 9,5-e | 9,1 | 6,4 | 6,4-f |
| \hskip0.5cm 24 h | 21,3 | 20 | 19,1 | 20,9 |
| Ablandamiento por agua (s)-h | 91 | 46 | 41 | 34 |
\vskip1.000000\baselineskip
| Ejemplo nº. | 23 | 24 | Ejemplo Comparativo 3 |
| Silicato sódico-a | 55 | 50 | 100 |
| Polifosfato sódico, solución b | 45 | 50 | 0 |
| Vida operativa, min | 7,3-c | 7,5 | 3 |
| Tiempo de saca, min | 18,0-c | 18,0 | 11 |
| Resistencia a flexión, kg/cm^{2} | |||
| \hskip0.5cm 1 h | 3,6 | 2,7 | 9,1-g |
| \hskip0.5cm 2 h | 2,7 | 3,2 | 10, 9 |
| \hskip0.5cm 24 h | 21, 8 | 13, 2 | 16. 8 |
| Ablandamiento por agua (s)-h | 16 | ND | <600 |
| a. \begin{minipage}[t]{140mm} El silicato sódico era SB41. El total de aglutinante líquido (silicato y fosfato) añadido era de 2,25% en relación al peso de la arena y el total de carbonato de propileno añadido era de 13,33% en relación a la resina.\end{minipage} | |||
| b. \begin{minipage}[t]{140mm} El polifosfato sódico era BUDIT 7, que tiene una longitud media de cadena de 16. Se disolvió BUDIT 7 en agua desionizada, antes de usarlo, para obtener una solución al 45% en peso.\end{minipage} | |||
| c. Media de 2 experimentos. | |||
| d. La resistencia a flexión se midió 2 horas después de haber preparado la muestra | |||
| e. La resistencia a flexión se midió 3 h después de haber preparado la muestra. | |||
| f. La resistencia a flexión se midió 2,5 h después de haber preparado la muestra. | |||
| g. La resistencia a flexión se midió 1,5 h después de haber preparado la muestra. | |||
| h. \begin{minipage}[t]{140mm} El ablandamiento por agua se midió en una muestra calentada a 925^{o}C durante 15 min y enfriada luego a temperatura ambiente.\end{minipage} | |||
| ND significa no determinada. |
Para la evaluación del ablandamiento por agua, la
probeta rota obtenida en el ensayo de resistencia a flexión se
calentó durante 15 min en un horno mantenido a 925ºC. Después de
enfriar las probetas, un trozo de cada una de ellas se puso en agua
a 20ºC en un disco petri de manera que el nivel de agua era de
6-8 mm por encima de la muestra. La superficie se
raspaba continuamente con una espátula de metal hasta que se
ablandaron aproximadamente 2 mm de la superficie. Se midió el tiempo
transcurrido, que se da en la Tabla 6 como medida del ablandamiento
por agua.
Además de los datos de la Tabla 6, cuando estaban
ya frías, porciones de las probetas que no habían sido utilizadas
para evaluar el ablandamiento por agua se ensayaron para estimar la
resistencia física simplemente prensándolas en la mano. Todas ellas
eran extremadamente débiles, por lo que no se pudieron hacer
mediciones mecánicas. Usando este ensayo subjetivo, todas las
muestras resultaron muy similares, excepto el Ejemplo Comparativo 3;
el silicato estándar era mucho más duro que otras muestras.
\newpage
Ejemplos
25-29
Los Ejemplos 25-29 determinan el
efecto de cambiar la relación SiO_{2} a Na_{2}O del silicato
sódico. Para estos Ejemplos se repitió el procedimiento descrito en
los Ejemplos 19-24. Sin embargo, los ensayos con la
arena se realizaron con un sistema aglutinante de 70% en peso de
silicato sódico y 30% en peso de BUDIT 7. Se preparó silicato sódico
que tenía diferentes relaciones de SiO_{2} a Na_{2}O añadiendo a
SB41 la cantidad apropiada de solución de hidróxido sódico al 45% en
peso. La adición de aglutinante era de 2,25% en relación al peso de
arena y la adición de carbonato de propileno era de 13,33% en
relación al peso de resina. En la Tabla 7 se dan la vida operativa,
el tiempo de saca, la resistencia a flexión y el ablandamiento por
agua medidas para las muestras preparadas.
| Ejemplo nº. | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 |
| Relación SiO_{2}/Na_{2}O del silicato sódico | 2,65 | 2, 3 | 2 | 1,7 | 1,4 |
| Vida operativa, min | 6-a | 10,5 | 10, 8-b | 11 | 14,8-a |
| Tiempo de saca, min | 14,5-a | 15 | 17,5-b | 17 | 31,0-a |
| Resistencia a flexión, kg/cm^{2} | |||||
| \hskip0.5cm 1 hora | 4,1 | 6,8-b | 10, 4 | 6,4 | 2,7 |
| \hskip0.5cm 2 horas | 6,4 | 10, 4 | 9,1 | 10 | 4,5 |
| \hskip0.5cm 24 horas | 19, 1 | 20, 4 | 18,2 | 20,9 | 20,9 |
| Ablandamiento por agua, s -h | 44 | 111 | 112 | 81 | 90 |
| a. Media de 2 experimentos. | |||||
| b. La resistencia a la flexión se determinó 1,5 horas después de haber preparado la muestra. | |||||
| c. \begin{minipage}[t]{150mm} El ablandamiento por agua se midió en una muestra calentada a 925^{o}C durante 15 min y enfriada luego a temperatura ambiente.\end{minipage} |
Los datos de la Tabla 7 revelan que, aumentando
la alcalinidad del silicato, se eleva la vida operativa sin influir
significativamente sobre la resistencia a flexión a las 24
horas.
Si bien la invención se ha descrito junto con
algunas de sus realizaciones específicas y haciendo referencia a las
tablas aquí presentadas, es evidente que los expertos en la técnica
identificarán modificaciones y variaciones a la luz de la
descripción anterior. Por ejemplo, los procedimientos de la
invención pueden incluir el calentamiento con una lámpara para
eliminar agua y/o acelerar la velocidad de curado. Durante el curado
también se puede deshidratar el molde conformado poniendo en
contacto el molde con aire en movimiento. También se puede aplicar
la deshidratación en vacío. Ha de entenderse que, a los fines de
esta memoria, se considera el aire como gas inerte y se podría
reemplazar con cualquier otro gas inerte tal como nitrógeno, argón o
mezclas de gases inertes. La temperatura del aire u otro gas inerte
debe ser tal que se logre la deshidratación, y se han obtenido
buenos resultados a una temperatura desde la ambiente hasta 90ºC o
más. Se puede emplear a este fin el vacío solo o en combinación con
las otras realizaciones para facilitar la deshidratación.
Consecuentemente, se entiende que la presente invención incluye
todas estas alternativas y variaciones dentro del espíritu y el
ámbito de las reivindicaciones anexas.
Claims (46)
1. Una composición de aglutinante que
comprende:
una mezcla de un silicato, un fosfato y un
catalizador seleccionado entre el grupo consistente en carbonatos
alifáticos, carbonatos de alquileno cíclicos, ésteres de ácidos
carboxílicos alifáticos, ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos,
ésteres fosfato y mezclas de ellos,
caracterizada porque el fosfato es un
polifosfato que tiene un resto iónico de fórmula
((PO_{3})_{n}O), en la que n es una longitud media de
cadena y es un valor entre 3 y 45.
2. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador comprende al menos un carbonato alifático que
tiene la fórmula I:
I,R^{1}-O-(CO)-O-R^{2}
en la que R^{1} y R^{2} pueden
ser iguales o diferentes y se seleccionan entre alquilo
C_{1-6}.
3. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador comprende al menos un carbonato de alquileno
cíclico que tiene la fórmula II:
en la que R^{3} y R^{4} se
seleccionan independientemente entre el grupo consistente en
hidrógeno y alquilo
C_{1-10}.
4. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador se selecciona entre el grupo consistente en
carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de butileno
y mezclas de ellos.
5. La composición de la reivindicación 1, que
comprende los ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos, siendo los
ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos el producto de reacción de
un resto de ácido carboxílico alifático y un resto de alcohol
alifático, seleccionándose el resto de ácido carboxílico alifático
entre un ácido monocarboxílico que tiene de 1 a 20 átomos de carbono
y un ácido dicarboxílico que tiene de 2 a 20 átomos de carbono,
polioles alifáticos que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, éter
alcoholes de la fórmula III(a):
III(a)R^{5}-(OR^{6})_{m}-OH
en la que R^{5} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
cada R^{6} es independientemente un resto de alquileno que tiene
de 2 a 4 átomos de carbono y m es un número entero de 1 a 8, y éter
polioles de la fórmula
III(b):
III(b)R^{7}-(OR^{8})_{m}-OH
en la que R^{7} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
cada R^{8} es independientemente un resto de alquileno que tiene
de 2 a 4 átomos de carbono y m es lo definido para la fórmula
III(a), con la condición de que, al menos uno de R^{7} o
R^{8} esté sustituido con hidroxi además del grupo hidroxi de la
fórmula
III(b).
6. La composición de la reivindicación 5, en la
que el catalizador comprende al menos un éster de ácido carboxílico
alifático que tiene la fórmula IV(a):
en la que a es un número entero de
0 a 5, b es un número entero de 1 a 6, R^{9} es alquileno
C_{1-20} e Y es
C_{c}H_{2c-a-b+2}, en el que c
es un número entero de 2 a 20, siendo la suma de a y b todo lo más
6,
opcionalmente, al menos un grupo -OH de la
fórmula IV(a) está unido a Y a través de un grupo éter de
fórmula (OR^{6})_{m} y, opcionalmente, al menos un grupo
-(O-C(O)-R^{9}-H)
de la fórmula IV(a) está unido a Y a través de otro grupo
éter de fórmula (OR^{6}), en los que cada R^{6} es
independientemente un resto alquileno que tiene de 2 a 4 átomos de
carbono y cada m es independientemente un número entero de 1 a
8.
7. La composición de la reivindicación 6, en la
que el catalizador comprende al menos un éster de ácido carboxílico
que tiene la fórmula IV(c):
IV(c),(HO)_{a} ---
Y --- (OR^{6})_{m} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- R^{9} ---
Hen la que a es un número entero de
0 a 5, cada R^{6} es independientemente un resto alquileno que
tiene de 2 a 4 átomos de carbono, Y es
C_{c}H_{2c-a+1}, en el que c es un número entero
de 2 a 20, m es un número entero de 1 a 8 y R^{9} es alquileno
C_{1-20}.
8. La composición de la reivindicación 5, en la
que el catalizador comprende al menos un ácido carboxílico que tiene
la fórmula V:
V,R^{5} ---
(OR^{6})_{n} --- O ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- R^{10} ---
\uelm{C}{\uelm{\dpara}{O}} --- O ---
(R^{6}O)_{n} ---
R^{5}en la que cada R^{5} y R^{6} es
independientemente lo definido para la fórmula III(a), n =
0-8 y R^{10} es un enlace o alquileno
C_{1-18}.
9. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador comprende al menos un éster de ácido carboxílico
que tiene la fórmula VI:
en la que x es igual a
2-10 y R^{12} y R^{13} pueden seleccionarse
independientemente entre el grupo consistente en H y alquilo
C_{1-4}, y mezclas de
ellos.
10. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador comprende al menos un éster fosfato que tiene la
fórmula VIII:
VIII,OP(OR^{14})_{3}
en la que cada R^{14} se
selecciona independientemente entre el grupo consistente en H,
alquilo C_{1-16} lineal o ramificado,
-C_{6}H_{5}, -C_{6}H_{4}R^{15}, en el que R^{15} es
alquilo C_{1-12} lineal o ramificado, y
R^{16}-C_{6}H_{5}, en el que R^{16} es
alquileno C_{1-6} lineal o ramificado, siendo H
como máximo dos grupos
R^{14}.
11. La composición de la reivindicación 1, en la
que el catalizador se selecciona entre el grupo consistente en
succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo, adipato de dimetilo,
propiolactona, butirolactona, caprolactona, monoacetina, diacetina,
triacetina, diacetato de etilenglicol, diacetato de dietilenglicol,
y mezclas de ellos.
12. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que el catalizador está presente en
cantidades de aproximadamente 5 a 25% en peso en relación al peso de
aglutinante.
13. Una composición para hacer formas de material
en partículas, que comprende el aglutinante de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 y material en partículas.
14. La composición de la reivindicación 13, en la
que el material en partículas es arena y la arena está presente en
cantidades de 95-99,6% en peso en relación al peso
total de la composición.
15. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, en la que el silicato es al menos uno
seleccionado entre el grupo consistente en silicatos de metales
alcalinos y silicatos de amonio.
\newpage
16. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en la que el silicato tiene una relación
SiO_{2}/Na_{2}O de 1,1:1 a 3,85:1.
17. La composición de la reivindicación 16, en la
que el silicato tiene una relación SiO_{2}/Na_{2}O de 2,0:1 a
2,7:1.
18. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que el silicato comprende silicato
sódico y el fosfato es al menos un polifosfato seleccionado entre el
grupo consistente en polifosfato sódico y polifosfato potásico.
19. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en la que el componente fosfato del
aglutinante es un polifosfato sódico.
20. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, en la que n es un número entre 3 y 32,
ambos inclusive.
21. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20, que además comprende un tensioactivo.
22. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 21, que además comprende un tensioactivo
aniónico soluble en agua seleccionado entre el grupo consistente en
sulfatos orgánicos, sulfonatos orgánicos, ésteres fosfato orgánicos
y mezclas de ellos.
23. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 22, en la que la relación sílice/fosfato es de
aproximadamente 97,5:2,5 a aproximadamente 40:60 en peso en relación
a los sólidos.
24. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23, en la que la relación sílice/fosfato es de
aproximadamente 95:5 a 60:40 en peso en relación a los sólidos.
25. Una composición que comprende un componente
silicato seco, un componente fosfato seco y un catalizador
seleccionado entre el grupo consistente en carbonatos alifáticos,
carbonatos de alquileno cíclicos, ésteres de ácidos carboxílicos
alifáticos, ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos, ésteres fosfato
y mezclas de ellos, caracterizada porque el fosfato es un
polifosfato que tiene un resto iónico de fórmula
((PO_{3})_{n}O) en la que n es una longitud media de
cadena y está entre 3 y 45.
26. Un procedimiento para hacer un aglutinante,
que comprende mezclar un silicato, un fosfato y un catalizador
seleccionado entre el grupo consistente en carbonatos alifáticos,
carbonatos de alquileno cíclicos, ésteres de ácidos carboxílicos
alifáticos, ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos, ésteres fosfato
y mezclas de ellos, caracterizado porque el fosfato es un
polifosfato que tiene un resto iónico de fórmula
((PO_{3})_{n}O) en la que n es una longitud media de
cadena y está entre 3 y 45.
27. El procedimiento de la reivindicación 26, en
el que el catalizador es al menos un catalizador seleccionado entre
el grupo consistente en
(A) carbonatos de alquileno de la fórmula I:
IR^{1}-O-(CO)-OR^{2}
en la que R^{1} y R^{2} pueden
ser iguales o diferentes y se seleccionan entre alquilo
C_{1-6},
(B) carbonatos orgánicos cíclicos de la fórmula
II:
en la que R^{3} y R^{4}se
seleccionan independientementeentre el grupo consistente en
hidrógeno y alquilo
C_{1-10},
(C) ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos,
ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos que son el producto de
reacción de un resto de ácido carboxílico alifático y un resto de
alcohol alifático, seleccionándose el resto de ácido alifático entre
un ácido monocarboxílico que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y un
ácido dicarboxílico que tiene de 2 a 20 átomos de carbono, y
seleccionándose el resto alcohol alifático entre el grupo
consistente en alcoholes alifáticos que tienen de 1 a 20 átomos de
carbono, polioles alifáticos que tienen de 1 a 20 átomos de carbono,
éter alcoholes de la fórmula III(a):
III(a)R^{5}-(OR^{6})_{m}-OH
en la que R^{5} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
cada R^{6} es independientemente un resto de alquileno que tiene
de 2 a 4 átomos de carbono y m es un número entero de 1 a 8, y éter
polioles de la fórmula
III(b):
III(b)R^{7}-(OR^{8})_{m}-OH
en la que R^{7} es un resto
alquilo saturado o insaturado que tiene de 1 a 20 átomos de carbono,
cada R^{8} es independientemente un resto de alquileno que tiene
de 2 a 4 átomos de carbono y m es lo definido para la fórmula
III(a), con la condición de que, al menos uno de R^{7} o
R^{8} esté sustituido con hidroxi además del grupo hidroxi de la
fórmula
III(b),
(D) ésteres de ácidos carboxílicos cíclicos de la
fórmula VI:
en la que x es igual a
2-10 y R^{12} y R^{13} se pueden seleccionar
independientemente entre el grupo consistente en hidrógeno y alquilo
C_{1-6}, y mezclas de ellos,
y
(E) ésteres fosfato que tienen la fórmula general
VIII:
VIII,OP(OR^{14})_{3}
en la que cada R^{14} se
selecciona independientemente entre el grupo consistente en H,
alquilo C_{1-16} lineal o ramificado,
C_{6}H_{5}, C_{6}H_{4}R^{15}, en el que R^{15} es
alquilo C_{1-12}lineal o ramificado, y
R^{16}-C_{6}H_{5}, en el que R^{16} es
alquileno C_{1-6} lineal o ramificado, siendo H
como máximo dos grupos
R^{14}.
28. El procedimiento de la reivindicación 6, en
el que el catalizador se selecciona entre el grupo consistente en
succinato de dimetilo, glutarato de dimetilo, adipato de dimetilo,
propiolactona, butirolactona, caprolactona, monoacetina, diacetina,
triacetina, diacetato de etilenglicol, diacetato de dietilenglicol,
y mezclas de ellos.
29. El procedimiento de la reivindicación 6, en
el que el catalizador se selecciona entre el grupo consistente en
carbonato de etileno, carbonato de propileno, carbonato de butileno
y mezclas de ellos.
30. Un procedimiento para aglutinar materiales en
partículas con un aglutinante, que comprende:
proporcionar la composición de la reivindicación
13 o la reivindicación 14,
conformar la composición, y
dejar que la composición cure.
31. El procedimiento de la reivindicación 30, en
el que la mencionada etapa de proporcionar la composición comprende
añadir al menos un silicato de los mencionados, al menos un fosfato
de los mencionados y al menos un catalizador de los mencionados al
material en partículas para formar la composición.
32. El procedimiento de la reivindicación 31, en
el que el silicato y el fosfato se añaden al material en partículas
antes de añadir el catalizador.
33. El procedimiento de la reivindicación 31, que
además comprende añadir agua al material en partículas para formar
una mezcla acuosa en la que el material en partículas es arena de
fundición, el silicato es un silicato sódico y el silicato sódico y
el fosfato se añaden a la mezcla acuosa.
34. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 30 a 33, en el que la etapa de conformación
comprende cargar la mezcla en un modelo.
35. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 30 a 34, en el que la etapa de proporcionar la
composición comprende formar in situ el fosfato.
\newpage
36. El procedimiento de la reivindicación 35, en
el que la formación in situ comprende poner en contacto un
ácido fosfórico con una base.
37. El procedimiento de la reivindicación 35, en
el que la formación in situ comprende poner en contacto un
precursor fosfato con un miembro del grupo consistente en un ácido y
una base para formar el fosfato in situ.
38. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 30 a 37, en el que la composición es acuosa y se
forma mezclando el material en partículas, el silicato, el fosfato y
agua.
39. Un molde desmoronable por el agua que
comprende:
una masa de partículas conformada, cuyas
partículas individuales están unidas entre sí con un aglutinante que
comprende al menos un silicato soluble en agua y al menos un fosfato
soluble en agua, y al menos un catalizador seleccionado entre el
grupo consistente en carbonatos alifáticos, carbonato orgánicos
cíclicos, ésteres de ácidos carboxílicos alifáticos, ésteres de
ácidos carboxílicos cíclicos, ésteres fosfato, y mezclas de ellos,
siendo soluble en agua el aglutinante resultante,
caracterizado porque el fosfato es un
polifosfato que tiene un resto iónico de fórmula
((PO_{3})_{n}), en la que n es la longitud media de
cadena y está entre 3 y 45.
40. El molde de la reivindicación 39, molde que
es desmoronable con agua después de exponerlo a una temperatura en
el intervalo de 500º-1400ºC.
41. El molde de la reivindicación 39 o la
reivindicación 40, en el que las partículas son de al menos un
material seleccionado entre el grupo consistente en sílice, alúmina,
carburo de silicio, magnesita, dolomita, silicato de aluminio,
mulita, carbón, forsterita, mineral de
cromo-magnesita, zircón, arcilla, cromita, chamota y
olivina.
42. El molde de una cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 41, en el que el aglutinante imparte al molde
propiedades de saca por sacudidura en frío.
43. El molde de una cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 42, en el que n es una media numérica de 3 a
32 inclusive.
44. El molde de la reivindicación 43, en el que n
es de 4 a 21 inclusive.
45. Un procedimiento para hacer una colada por
fusión, que comprende proporcionar un molde de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 39 a 44 y colar en el mencionado
molde un metal fundido.
46. Un procedimiento para aglutinar material en
partículas con un aglutinante, procedimiento que comprende:
proporcionar un sistema aglutinante acuoso que
comprende una mezcla de al menos un silicato, al menos un fosfato y
al menos un catalizador seleccionado entre el grupo consistente en
carbonatos alifáticos, carbonatos de alquileno cíclicos, ésteres de
ácidos carboxílicos alifáticos, ésteres de ácidos carboxílicos
cíclicos, ésteres fosfato, y mezclas de ellos, y los materiales en
partículas a aglutinar,
caracterizado porque el fosfato es un
polifosfato que tiene un resto iónico de fórmula
((PO_{3})_{n}), en la que n es la longitud media de
cadena y está entre 3 y 45, y porque la mencionada etapa de
proporcionar el sistema aglutinante comprende formar in situ
el fosfato.
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