ES2874780T3 - Mezcla de material de molde que contiene aminoácido para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición - Google Patents

Mezcla de material de molde que contiene aminoácido para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición Download PDF

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Abstract

Mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición, preferiblemente para la producción de moldes de fundición, machos o mazarotas para la industria de fundición, que comprende A) uno o más materiales de relleno refractarios vertibles, B) un sistema aglomerante que comprende i) formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico y ii) un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina.

Description

DESCRIPCIÓN
Mezcla de material de molde que contiene aminoácido para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición
La presente invención se refiere a una mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición, a cuerpos de molde para la industria de fundición, un uso de aminoácidos en una mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición o para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición, a un método para producir una mezcla de material de molde y un a método para producir un cuerpo de molde para la industria de fundición.
En la industria de fundición se convierten materiales fundidos, metales ferrosos o metales no ferrosos en objetos moldeados con ciertas propiedades de pieza de trabajo. Para la conformación de las objetos de fundición, en primer lugar, deben producirse moldes de fundición muy complicados para recibir el metal fundido. Los moldes de fundición se dividen en moldes no-permanentes, que se destruyen después de cada fundición, y moldes permanentes, cada uno de los cuales se puede utilizar para producir una gran cantidad de objeto de fundición. Los moldes no-permanentes generalmente consisten en un material de molde refractario y vertible que se solidifica con la ayuda de un medio aglomerante curable.
Los moldes son negativos que contienen la cavidad a verter, lo que da como resultado el objeto de fundición a fabricar. Durante la producción del molde, la cavidad se forma en el material de molde por medio de un modelo del objeto de fundición que se va a producir. Los contornos interiores están representados por machos que se forman en una caja de machos separada.
Se pueden utilizar medios aglomerantes tanto orgánicos como inorgánicos para producir los moldes de fundición, y pueden curarse mediante procesos en frío o en caliente. Los procesos en frío son procesos en los que el curado tiene lugar esencialmente a temperatura ambiente sin calentar la mezcla de material de molde. El curado tiene lugar habitualmente mediante una reacción química, que puede desencadenarse, por ejemplo, pasando un catalizador gaseoso a través de la mezcla de material de molde a curar, o añadiendo un catalizador líquido a la mezcla de material de molde. En procesos en caliente, la mezcla de material de molde se calienta a una temperatura suficientemente alta después del moldeo, por ejemplo para eliminar el disolvente contenido en el aglomerante o para iniciar una reacción química a través de la cual el aglomerante se cura por reticulación.
La producción de los moldes de fundición puede realizarse de tal manera que el material de relleno se mezcle primero con el sistema aglomerante, de modo que los granos del material de relleno refractario se recubren con una película delgada del sistema aglomerante. La mezcla de material de molde obtenida a partir del material de relleno y del sistema aglomerante se puede introducir luego en un molde correspondiente y, si es necesario, compactarse para lograr una estabilidad suficiente del molde de fundición. A continuación, se cura el molde de fundición. Una vez que el molde de fundición ha alcanzado al menos una cierta resistencia inicial, se puede sacar del molde.
En la actualidad, para la producción de moldes de fundición se utilizan frecuentemente aglomerantes orgánicos, como por ejemplo,. resinas de poliuretano, resinas de furano, resinas de fenol o resinas urea-formaldehído, en las que el curado del aglomerante tiene lugar mediante la adición de un catalizador.
Los procesos en los que la mezcla de material de molde se cura por calor o mediante la adición posterior de un catalizador tienen la ventaja de que el procesamiento de la mezcla de material de molde no está sujeto a restricciones de tiempo particulares. La mezcla de material de molde se puede producir inicialmente en grandes cantidades, que luego se procesan durante un período de tiempo largo, generalmente varias horas. La mezcla de material de molde no se cura hasta después de haber sido moldeada, con el objetivo de lograr una rápida reacción. Después del endurecimiento, el molde de fundición se puede quitar directamente de la herramienta de moldeo, de modo que se pueden lograr tiempos de ciclo cortos.
Los denominados aglomerantes sin horneado ( aglomerantes “no-bake”) se utilizan principalmente en la fabricación de moldes de fundición para grandes objetos de fundición, por ejemplo, bloques de motor para diésel marinos o piezas de máquina grandes como los bujes de rotores para generadores de energía eólica. En el proceso sin horneado (“nobake”), el material de base de molde refractario (por ejemplo, arena) a menudo se recubre primero con un catalizador (endurecedor), luego se agrega el aglomerante y, al mezclarlo, se distribuye uniformemente sobre los granos del material de base de molde refractario que ya se ha recubierto con catalizador. En este proceso, a menudo se utilizan los denominados mezcladores continuos. A continuación, la mezcla de material de molde resultante se puede moldear en un cuerpo de molde. Dado que el aglomerante y el catalizador están distribuidos uniformemente en la mezcla de material de molde, el curado tiene lugar de manera muy uniforme, incluso con cuerpos de molde grandes.
Alternativamente, en el "proceso sin horneado", el material de base de molde refractario (por ejemplo arena) se puede primero mezclar con el aglomerante y luego agregar el endurecedor. Con este procedimiento, especialmente cuando se fabrican moldes de fundición para objetos de fundición grandes, puede producirse un endurecimiento parcial reticulación del aglomerante debido a una concentración parcial, local excesivamente alta del endurecedor, lo que daría como resultado un material de molde no homogéneo.
Los aglomerantes "clásicos" sin horneado se basan a menudo en resinas de furano o resinas fenólicas o resinas de furano / fenólicas. A menudo se ofrecen como sistemas (kits), donde un componente es una resina de furano o resina fenólica o resina furano / fenólica reactiva y el otro componente comprende un ácido, actuando el ácido como catalizador para el curado del componente de resina reactiva.
Las resinas de furano y fenólicas muestran muy buenas propiedades de desintegración en la colada. La resina de furano o fenólica se descompone bajo la acción del calor del metal líquido y se pierde la resistencia del molde de fundición. Por lo tanto, después de la fundición, los machos se pueden extraer de las cavidades, si es necesario después de agitar previamente el objeto de fundición.
Los "aglomerantes sin horneado de furano" contienen resinas de furano reactivas, que normalmente incluyen alcohol furfurílico como componente esencial. El alcohol furfurílico puede reaccionar consigo mismo bajo catálisis ácida y formar un homopolímero. Para la producción de aglomerantes sin horneado de furano, el alcohol furfurílico generalmente no se usa solo, sino que otros compuestos, como el formaldehído, se agregan al alcohol furfurílico y se polimerizan en la resina. También se pueden añadir a las resinas otros componentes que influyen en las propiedades de la resina, por ejemplo en su elasticidad. Pueden añadirse melamina y urea, por ejemplo, para unir todavía el formaldehído libre.
Los aglomerantes sin horneado de furano se producen generalmente generando en primer lugar precondensados a partir de, por ejemplo, urea, formaldehído y alcohol furfurílico en condiciones ácidas. Estos precondensados se diluyen luego con alcohol furfurílico.
También es concebible que la urea y el formaldehído puedan reaccionar solos. Esto crea las llamadas resinas FU (resinas de "formaldehído de urea", "aminoplastos"). Por lo general, estas se diluyen luego con alcohol furfurílico. Las ventajas de este método de producción son una mayor flexibilidad / variabilidad en la gama de productos y menores costos, ya que se trata de procesos de mezcla en frío.
Los resoles también se pueden utilizar para producir aglomerantes sin horneado de furano / fenol. Los resoles se fabrican polimerizando mezclas de fenol y formaldehído. Estos resoles a menudo se diluyen con una gran cantidad de alcohol furfurílico.
Los aglomerantes sin horneado de furano se curan con un ácido. Este ácido cataliza la reticulación de la resina de furano reactiva. Cabe señalar que el endurecimiento se puede controlar mediante la cantidad de ácido, por lo que la cantidad de ácido necesaria para establecer un tiempo de endurecimiento depende del aglomerante y está influenciada por factores como el pH del aglomerante y el tipo de ácido.
Los ácidos sulfónicos aromáticos, el ácido fosfórico, el ácido metanosulfónico y el ácido sulfúrico se utilizan a menudo como ácidos. En algunos casos especiales, se utilizan combinaciones de los mismos, entre otros también en combinación con otros ácidos carboxílicos. También se pueden agregar ciertos "moderadores de endurecimiento" al aglomerante sin horneado de furano.
Las resinas fenólicas, como segundo gran grupo de aglomerantes sin horneado curables catalizados por ácido, contienen resoles como componentes de resina reactiva, es decir, resinas fenólicas que se han producido con un exceso molar de formaldehído. Las resinas fenólicas son menos reactivas que las resinas de furano y requieren ácidos sulfónicos fuertes como catalizadores.
Desde hace algún tiempo, los aglomerantes sin horneado se utilizan para la producción de moldes y machos para piezas grandes y únicas. Estos sistemas de curado en frío son en su mayoría productos de reacción de formaldehído con alcohol furfurílico, fenol y / o urea.
Las mezclas de material de molde a base de formaldehído suelen tener muy buenas propiedades. En particular, las resinas mixtas de fenol / furano / formaldehído, las resinas de urea / formaldehído y las resinas de furano / formaldehído se utilizan con frecuencia en la industria de fundición.
US 3.644.274 se refiere principalmente a un método sin horneado que usa ciertas mezclas de catalizadores ácidos para curar resinas de urea - alcohol furfurílico - formaldehído.
US 3.806.491 se refiere a aglomerantes que se pueden utilizar en el método "sin horneado".
Los aglomerantes utilizados incluyen productos de la reacción de paraformaldehído con ciertas cetonas en un ambiente básico, así como alcohol furfurílico y / o resinas de furano.
US 5.491.180 describe aglomerantes de resina que son adecuados para su uso en el método sin horneado. Los aglomerantes utilizados se basan en 2,5-bis (hidroximetil) furano o éteres metílicos o etílicos de 2,5-bis (hidroximetil) furano, donde los aglomerantes que contienen de 0,5 a 30% en peso de agua y por lo general una elevada proporción de alcohol furfurílico.
EP 0 540 837 propone aglomerantes curables en frío de bajas emisiones a base de resinas de furano y lignina partiendo del proceso Organosolv. Las resinas de furano allí descritas contienen una alta proporción de alcohol furfurílico monomérico.
DE 19856778 describe aglomerantes de resinas frías que se producen por reacción de un componente aldehído, un componente cetónico y un componente constituido esencialmente por alcohol furfurílico.
EP 1531 018 se refiere a sistemas aglomerantes de fundición sin horneado hechos de una resina de furano y ciertos endurecedores ácidos. Los sistemas aglomerantes allí descritos comprenden preferiblemente de 60 a 80% en peso de alcohol furfurílico.
US 2016/0 158 828 A1 describe la producción de moldes de colada mediante un proceso rápido de creación de prototipos. Las mezclas de materiales de molde descritas en el documento pueden contener A) al menos un material de relleno refractario así como B) un sistema aglomerante, en el que el sistema aglomerante puede contener i) formaldehído y ii) un termoestable, un sacárido, un polímero sintético, una sal, un proteína o un polímero inorgánico.
EP 1595618 B1 describe un método para producir una forma de máscara de cerámica. Para hacer el molde se utiliza una lechada de colada que contiene partículas cerámicas, un aglomerante y un licuador. El licuador puede ser aminoácidos, poliacrilatos de amonio o carboxilos triácidos con grupos alcohol.
DE 60005574 T2 se refiere a un método para producir cuerpos de aislamiento térmico. Los cuerpos de aislamiento térmico descritos en los documentos comprenden lana mineral y un aglomerante a base de una resina fenólica de formaldehído.
US 3296666 A describe un método para producir moldes de fundición. En el documento, se utilizan materiales de resina sintética, resinas naturales, caucho, proteínas, carbohidratos o clara de huevo como aglomerantes alternativos a las resinas de fenol-formaldehído.
US 5320 157 A describe un método para producir un macho, donde la mezcla de material de molde utilizada para producir el macho contiene gelatina como aglomerante.
DE 2353642 A1 divulga un aglutinante a base de productos de condensación de fenol-formaldehído para su uso en masas de molde curables en caliente, en particular para masas de molde de fundición mediante un método de máscara de molde, en el que el producto de condensación de fenol-formaldehído tiene un contenido adicional de ácidos aminocarboxílicos o de ácidos aminosulfónicos.
JP 3175045B divulga un aglutinante de fenol-formaldehído para el método de máscara de molde, en el que el aglutinante contiene, como promotor de la descomposición, un aminoácido o una sal de metal alcalino, una sal de metal alcalinotérreo, un clorhidrato, un sulfato o un éster alquílico de un aminoácido.
GB 1,075,619 A se refiere a un método de fabricación de moldes y machos y a un mezcla de material de molde para este método.
En la producción de cuerpos de molde (como mazarotas, moldes de fundición o machos) para la industria de fundición, es ventajoso que el sistema aglomerante tenga una alta resistencia después del curado. Las buenas resistencias son particularmente importantes para la producción de cuerpos de molde complejos de paredes delgadas y su manipulación segura.
Por tanto, la presente invención se basó en el objetivo de proporcionar una mezcla de material de molde que se pueda utilizar para producir piezas moldeadas para la industria de fundición y que se distinga por una resistencia mejorada.
Según la invención, este objetivo se consiguió mediante una mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición, que comprende.
A) uno o más materiales de relleno refractarios vertibles, y
B) un sistema aglomerante que comprende
i) formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico
y
ii) un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina.
Sorprendentemente, se ha descubierto que los cuerpos de molde para la industria de fundición tienen una resistencia mejorada cuando se fabrican a partir de una mezcla de material de molde según la invención. La adición de un aminoácido a un sistema aglomerante que tiene formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, mejoró sorprendentemente la resistencia del cuerpo de molde producido a partir del mismo, en comparación con los cuerpos de molde hechos de mezclas de material de molde de la misma composición en condiciones idénticas, pero sin la adición de un aminoácido.
Sorprendentemente, también se ha encontrado que los cuerpos de molde que se fabrican a partir de una mezcla de material de molde según la invención se distinguen además por un contenido más bajo de formaldehído libre. El formaldehído tiene un olor acre y es tóxico en altas concentraciones. Por tanto, es ventajoso que las piezas moldeadas tengan menos formaldehído libre y no se libere formaldehído al medio ambiente. De lo contrario, existe el riesgo de que se exceda la concentración máxima en el lugar de trabajo (MAK, “Maximale Arbeitsplatz-Konzentration”) para el formaldehído, especialmente cuando se almacenan muchos cuerpos de molde en un espacio confinado. La emisión de formaldehído de una mezcla de material de molde según la invención antes y durante el curado también se puede reducir sorprendentemente mediante la adición de aminoácidos.
Para reducir el contenido de formaldehído libre en las mezclas de material de molde o en los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de molde, también sería obviamente posible añadir menos formaldehído, donantes de formaldehído y / o precondensados de formaldehído al sistema aglomerante. Sin embargo, esto conduciría a un deterioro significativo de las propiedades (en particular, la resistencia) de los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de moldeo.
Para reducir la concentración de formaldehído libre en las mezclas de material de molde o en los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de molde, se ha utilizado tradicionalmente urea como eliminador de formaldehído. Sin embargo, en comparación con la urea, los aminoácidos tienen la ventaja adicional de que se puede reducir el contenido de nitrógeno en la mezcla de material de molde o en los cuerpos de molde producidos a partir de ellos, ya que los aminoácidos según la invención son los captadores de formaldehído más eficaces. Además, cuando se usa urea, no se puede observar una mejora significativa sino más bien una reducción en la resistencia. Además, cuando se usa urea como eliminador de formaldehído, no es raro que se formen productos de reacción que no son estables cuando se mezclan y conducen a turbidez y precipitaciones.
En particular en la fundición de hierro y acero, especialmente en la fundición de acero inoxidable, es deseable que el contenido de nitrógeno total sea lo más bajo posible, ya que el nitrógeno puede provocar defectos en la fundición. Para su uso en acero fundido y fundición gris, un aglomerante debe tener el contenido de nitrógeno total más bajo posible, ya que los defectos superficiales, por ejemplo los denominados "picaduras" (pinholes, Nadelstichporen), se producen como defectos de fundición debido a un alto contenido de nitrógeno.
Según la invención, los cuerpos de molde para la industria de fundición son mazarotas, moldes de fundición o machos para la industria de fundición.
Como materiales de relleno refractarios vertibles, se pueden utilizar todos los materiales de relleno granulares comúnmente utilizados para la producción de cuerpos de molde (en particular mazarotas, moldes de fundición y machos) para la industria de fundición, por ejemplo arena de sílice arenas especiales. El término arena especial incluye arenas minerales naturales, así como productos sinterizados y fundidos que se fabrican en forma granular o se convierten en forma granular mediante procesos de rotura, trituración y clasificación, o arenas minerales inorgánicas producidas por otros procesos físicos y químicos que se utilizan como materiales principales de molde con aglomerantes típicos en fundición para la elaboración de mazarotas, machos y moldes.
Según una realización preferida de la presente invención, se prefiere particularmente una mezcla de material de molde según la invención, donde uno, al menos uno de los varios o todos los materiales de relleno refractarios vertibles se seleccionan del grupo que consiste en arena de sílice, arena de sílice fundida, arena de olivino, gránulos de cromomagnesita, silicatos de aluminio, en particular, arena-J y kerphalita, minerales pesados, en particular, cromita, arena de zircón y arena-R, cerámica técnica, en particular, cerabeads, chamotas, arena-M, alodur, arena de bauxita y de carburo de silicio, arenas que contienen feldespato, arena de andalucita, corindón esférico hueco, esferas de ceniza volante, ceniza de cáscara de arroz, vidrios expandidos, vidrios celulares, perlitas expandida, partículas de núcleocapa, microesferas huecas cenizas volantes y otras arenas especiales.
Se prefieren las mezclas de material de molde según la invención, en las que uno, al menos uno de los varios o todos los materiales de relleno refractarios vertibles tienen un diámetro medio de partícula d50 en el intervalo entre 0,001 y 5 mm, preferiblemente en el intervalo entre 0,01 y 3 mm, con especial preferencia en el intervalo de 0,02 de 2,0 mm. El diámetro medio de partícula d50 se determina según DIN 66165-2, F y DIN ISO 3310-1.
También se prefieren mezclas de material de molde según la invención, en las que la relación entre la masa total de los materiales de relleno refractarios vertibles y la masa total de otros componentes de la mezcla de material de molde está en el intervalo de 100:5 a 100:0,1, preferiblemente de 100:3 a 100:0,4, con particular es preferencia de 100:2 a 100:0,6
También se prefieren mezclas de material de molde según la invención, en las que la densidad aparente de una mezcla de todos los sólidos en la mezcla de material de molde es de 100 g / L o más, preferiblemente 200 g / L o más, con particular preferencia de 1000 g / L o más.
Se prefieren mezclas de material de molde según la invención, en las que el sistema aglomerante comprende adicionalmente:
(a) fenoles, en particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol o resorcinol, o precondensados de fenoles, especialmente resoles,
y / o
(c) urea o derivados de urea o precondensados de urea o de derivados de urea.
En una realización preferida de la presente mezcla de material de molde según la invención, el sistema aglomerante se mezcla con un endurecedor durante la producción de las cuerpos de molde, lo que inicia el curado del aglomerante. El endurecedor es habitualmente ácido, preferentemente al menos un ácido orgánico o inorgánico, de forma especialmente preferente un ácido sulfónico aromático (especialmente ácido para-toluensulfónico y / o xileno sulfónico), ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido sulfúrico, uno o varios ácidos carboxílicos o mezclas de los mismos.
En una forma de realización preferida alternativa, se prefieren especialmente mezclas de material de molde según la invención, en las que el sistema aglomerante es curable térmicamente.
Se prefieren especialmente las mezclas de material de molde según la invención, en las que el aglomerante incluye adicionalmente (a) fenoles, en particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol o resorcinol, o precondensados de fenoles, especialmente resoles, y (b ) derivados de furano y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico. Esto genera durante el proceso de curado materiales de molde unidos de resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico. Por tanto, de acuerdo con la invención, se prefiere que el sistema aglomerante se pueda endurecer resultando una resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico, de manera especialmente preferida resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico con alto contenido de polímero y sólida. De acuerdo con la invención, estos sistemas se curan preferentemente mediante la adición de un endurecedor, siendo el endurecedor un ácido orgánico o inorgánico, de forma especialmente preferente un ácido sulfónico aromático (en particular, ácido para-tolueno o xilensulfónico o mezclas de para-tolueno y ácido xilensulfónico ), ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, es el ácido sulfúrico, uno o más ácidos carboxílicos o mezclas de los ácidos mencionados anteriormente.
En las mezclas de material de molde de acuerdo con la invención, el aglomerante incluye adicionalmente derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico. De este modo se forman durante el proceso de curado materiales de molde unidos de resina de formaldehído / alcohol furfurílico. El sistema aglomerante se cura formando así una resina de formaldehído / alcohol furfurílico, de manera especialmente preferida una resina de formaldehído / alcohol furfurílico con alto contenido de polímero y sólida
Se prefieren especialmente las mezclas de material de molde según la invención, en las que el aglomerante comprende adicionalmente i) urea o derivados de urea o precondensados de urea o de derivados de urea y ii) derivados de furano y / o alcohol furfirílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfirílico. Esto da como resultado durante el curado materiales de molde unidos de resina de formaldehído /urea / alcohol furfirílico. Por lo tanto, se prefiere de acuerdo con la invención que el sistema aglomerante se pueda endurecer para dar una resina de formaldehído / urea / alcohol furfirílico, preferiblemente se pueda endurecer resultando en una resina de formaldehído / urea / alcohol furfirílico altamente polimérica y sólida. De acuerdo con la invención, estos sistemas se curan preferiblemente mediante calentamiento en presencia de un endurecedor latente (caja caliente, “warmbox”) o mediante la adición de un endurecedor, siendo el endurecedor un ácido orgánico o inorgánico, con especial preferencia un ácido sulfónico aromático (en particular para-tolueno o ácido sulfónico xileno o mezclas de párrafo tolueno y el ácido sulfónico de xileno), ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido sulfúrico, uno o más ácidos carboxílicos o mezclas de los ácidos antes mencionados.
Se prefieren especialmente las mezclas de material de molde según la invención, en las que el aglomerante comprende además i) urea o derivados de urea o precondensados de urea o derivados de urea, ii) derivados de furano y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados furanos y / o de alcohol furfurílico y iii) fenoles, en particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol o resorcinol, o precondensados de fenoles, especialmente resoles. Esto da como resultado durante el curado materiales de molde unidos de resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico / fenol. Por lo tanto, se prefiere según la invención si el sistema aglomerante puede endurecerse para dar una resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico / fenol, preferiblemente a resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico / fenol altamente polimérica y sólida. De acuerdo con la invención, estos sistemas se curan preferiblemente mediante calentamiento en presencia de un endurecedor latente (caja caliente, “warmbox”) o mediante la adición de un endurecedor, siendo el endurecedor un ácido orgánico o inorgánico, con especial preferencia un ácido sulfónico aromático (en particular para-tolueno o ácido sulfónico xileno o mezclas de párrafo tolueno y el ácido sulfónico de xileno), ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido sulfúrico, uno o más ácidos carboxílicos o mezclas de los ácidos antes mencionados.
Por lo tanto, se prefieren mezclas de material de molde según la invención, en las que el sistema aglomerante de puede curar dando como resultado
i) resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico,
ii) resina de formaldehído / alcohol furfurílico ,
iii) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico,
o
iv) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico /fenol.
En las mezclas de material de molde de acuerdo con la invención el aminoácido se selecciona del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina.
Estudios propios han demostrado que los aminoácidos glicina, glutamina, alanina, valina y serina, en particular, tienen buenas propiedades cuando se utilizan en mezclas de material de molde según la invención. Mediante la adición de estos aminoácidos, la resistencia de los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de molde puede mejorarse particularmente bien sin que se alteren otras propiedades de los cuerpos de molde producidos o de la mezcla de material de molde. Además, se puede reducir el contenido de formaldehído libre en la mezcla de material de molde y en los cuerpos de molde producidos a partir de la mezcla de material de molde. De los aminoácidos, se prefiere particularmente la glicina.
Se prefieren mezclas de material de molde según la invención, siendo el aminoácido un aminoácido-alfa.
Se prefiere asimismo una mezcla de material de molde según la invención, en el que la proporción de todos los aminoácidos en la mezcla de material de molde sea de 0,005 a 2% en peso, preferiblemente de 0,01 a 1% en peso, con especial preferencia de 0,03 a 0,5% en peso, basado en el contenido de sólidos de toda la mezcla de material de molde.
En estudios propios se ha demostrado que las mezclas de material de molde según la invención tienen propiedades particularmente buenas cuando la proporción de todos los aminoácidos en la mezcla de material de molde se encuentra en los intervalos enumerados anteriormente. Si las proporciones de aminoácidos en la mezcla de material de molde son demasiado bajas, existe la posibilidad de que la resistencia de los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de molde no mejore suficientemente y / o que no se reduzca la cantidad de formaldehído libre. Si las proporciones de aminoácidos son demasiado altas, no se puede observar ninguna mejora adicional en las propiedades.
Del mismo modo se prefiere una mezcla de material de molde según la invención, en la que la relación molar de todos los aminoácidos respecto al formaldehído disponible sea de 4:1 a 1:0,5, preferentemente de 3:1 a 1:0,9, con especial preferencia 2,5:1 a 1:1.
Estudios propios han demostrado que las mezclas de material de molde de acuerdo con la invención tienen propiedades particularmente buenas cuando la relación molar de todos los aminoácidos al formaldehído disponible se encuentra en los intervalos indicados anteriormente. En particular, la resistencia de los cuerpos de molde producidos a partir de las mezclas de material de molde y la proporción de formaldehído libre en las mezclas de material de molde o los cuerpos de molde producidos a partir de ellas muestran propiedades particularmente buenas en los rangos indicados.
También se prefiere una mezcla de material de molde según la invención, en la que los donantes de formaldehído y / o precondensados de formaldehído se seleccionan del grupo que consiste en paraformaldehído, hexametilentetramina, trioxano, metilolamina y derivados de metilolamina tales como trimetilolmelamina o hexametilolmelamina.
En una realización preferida de la presente invención, la mezcla de material de molde no contiene proteínas o péptidos, tales como dipéptidos, tripéptidos, tetrapéptidos, pentapéptidos o péptidos de mayor calidad). También se ha demostrado que algunas realizaciones de la presente invención tienen ventajas si el aminoácido usado no es ácido aspártico sino otro aminoácido, preferiblemente glicina, glutamina, alanina, valina y / o serina.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a cuerpos de molde para la industria de fundición, producidos utilizando una mezcla de material de molde según la invención.
También se prefiere un cuerpo de molde según la invención, en el que uno o más materiales de relleno refractarios vertibles se unen con un aglomerante endurecido y el aglomerante endurecido es
i) resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico,
ii) resina de formaldehído / alcohol furfurílico,
iii) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico
o
iv) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico / fenol.
Se prefiere un cuerpo de molde según la invención, donde el cuerpo de molde se forma curando el sistema aglomerante, teniendo lugar una reacción química entre el formaldehído y / o un precondensado de formaldehído y (b) derivados de furano y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico y, en caso necesario
(a) fenoles, especialmente fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol o resorcinol, o precondensados de fenoles, especialmente resoles,
y / o
(c) urea o derivados de urea o precondensados de urea o de derivados de urea.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de aminoácidos (a) en una mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición o (b) para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de al menos un aminoácido en una mezcla de material de molde para la industria de fundición, conteniendo la mezcla de material de molde formaldehído o una fuente de formaldehído además del aminoácido. El aminoácido se selecciona del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de al menos un aminoácido para la producción de cuerpos de molde con resistencia mejorada y / o tendencia reducida a defectos de fundición.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de mezclas de material de molde según la invención para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición.
Otro aspecto relacionado con la presente invención se refiere a un método para producir una mezcla de material de molde según la invención, que comprende las siguientes etapas:
a) producir o proporcionar uno o más materiales de relleno refractarios vertibles,
b) producir o proporcionar un sistema aglomerante que comprende
i) formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico
y
ii) un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina. y
c) mezclar todos los componentes.
Otro aspecto relacionado con la presente invención se refiere a un método para producir un cuerpo de molde para la industria de fundición que comprende las siguientes etapas:
i) producir o proporcionar una mezcla de material de molde según la invención, preferiblemente mediante un método según la invención para una mezcla de material de molde según la invención,
ii) moldear de la mezcla de material de molde para formar un cuerpo de molde sin curar
y
iii) curar o permitir que cure el cuerpo de molde sin curar, dando como resultado un cuerpo de molde para la industria de fundición.
En una realización preferida del método según la invención para producir un cuerpo de molde para la industria de fundición, el cuerpo de molde sin curar se cura o se permite que cure mediante calentamiento.
En una realización alternativa preferida del método según la invención para producir un cuerpo de molde para la industria de fundición, el paso de curar o permitir que cure tiene lugar mediante la adición de un endurecedor durante la producción o el suministro de la mezcla de material de molde según la invención. El endurecedor es preferiblemente un ácido orgánico o inorgánico, particularmente preferiblemente un ácido sulfónico (especialmente ácido paratoluensulfónico), ácido fosfórico, ácido metanosulfónico, ácido carboxílico y / o ácido sulfúrico o mezclas de los mismos.
Otro aspecto relacionado con la presente invención se refiere a un kit para producir una mezcla de material de molde según la invención y / o para producir un cuerpo de molde según la invención para la industria de fundición, preferiblemente para la producción de mazarotas, moldes de fundición o machos para la industria de fundición, que comprende
I) un sistema aglomerante como se definió anteriormente para una mezcla de material de molde según la invención, II) un endurecedor, preferiblemente un ácido orgánico o inorgánico, de forma particularmente preferible un ácido sulfónico aromático (en particular ácido para-toluensulfónico), ácido fosfórico, ácido carboxílico, ácido metanosulfónico y / o ácido sulfúrico o mezclas de los mismos
y
III) opcionalmente uno o más materiales de relleno refractarios vertibles.
Dentro del alcance de la presente invención, varios de los aspectos identificados anteriormente como preferidos se implementan preferiblemente de forma simultánea; Se prefieren particularmente las combinaciones de tales aspectos y las características correspondientes resultantes de las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se explica con más detalle a continuación con la ayuda de ejemplos seleccionados.
Ejemplos:
Ejemplo 1 (según la invención):
Producción de un sistema aglomerante:
A 100 g de una resina fría de fenol-furano disponible comercialmente de Hüttenes-Albertus con la denominación XA20 (alcohol furfurílico: 78%, fenol libre: 4,5%, contenido de agua: 2%, contenido de formaldehído libre: 0,171% (correspondiente a 5,7 mmol ); disponible en Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH), se añadieron 0,43 g de glicina (5,7 mmol) a una temperatura de 40°C y la mezcla se agitó durante 60 minutos. Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,09%.
Producción de una mezcla de material de molde:
A temperatura ambiente (18-22 ° C) y una humedad relativa (HR) de 40-55%, se colocaron 100 partes en peso de arena de sílice H32 (Quarzwerke Frechen) en un mezclador de laboratorio (BOSCH) con 0,5 partes en peso de endurecedor (Aktivator 100 SR; ácido para-toluenosulfónico 65%, <0,5% H2SO4) y se mezcló durante 30 segundos. A continuación, se añadió 1,0 parte en peso del sistema aglomerante producido y se mezcló durante 45 segundos más. La temperatura de la mezcla de material de molde producida fue de 18-22 ° C.
Producción de cuerpos de molde (de prueba):
La mezcla de material de molde se introdujo a mano en un molde de barra de prueba y se compactó con una placa de mano. Se produjeron como cuerpos de prueba barras de prueba cuboides con las dimensiones 220 mm x 22,36 mm x 22,36 mm, las denominadas barras de prueba Georg Fischer.
Determinación del tiempo de procesamiento (TP) y tiempo de curado (TC):
Para determinar el tiempo de procesamiento (TP) y el tiempo de curado (TC) de la mezcla de material de molde, se observó el comportamiento de fraguado utilizando una barra de prueba de Georg Fischer con el pin de prueba de acuerdo con la hoja informativa P 72 de VDG.
Determinación del valor de resistencia a la flexión:
Los valores de resistencia a la flexión respectivos se determinaron de acuerdo con la hoja informativa P 72 de VDG. Para determinar las resistencias a la flexión, las barras de prueba se colocaron en un medidor de resistencia Georg Fischer equipado con un dispositivo de doblado de tres puntos (DISA-Industrie AG, Schaffhausen, CH) y se midió la fuerza que condujo a la rotura de las barras de prueba.
Las resistencias a la flexión se determinaron después de una hora, después de dos horas, después de cuatro horas y después de 24 horas de la producción de los cuerpos de moldes (de prueba) a investigar (almacenamiento de los machos después de la extracción del molde en cada caso a temperatura ambiente 18-22 ° C, humedad relativa (20-55%) medida.
Los valores determinados se resumen en la Tabla 1.
Los cuerpos de molde (de prueba) según la invención fabricadas a partir de la mezcla de material de molde según la invención muestran una resistencia a la flexión mejorada después de 24 horas en comparación con los cuerpos de molde (de prueba) fabricadas según los ejemplos comparativos 1 y 2, sin que el comportamiento de fraguado se vea afectado negativamente. Además, el contenido de formaldehído libre en el sistema aglomerante según la invención es menor que el contenido de formaldehído libre en los sistemas aglomerantes según los ejemplos comparativos 1 y 2. Ejemplo 2 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, se utilizaron 5,7 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,08%.
Ejemplo 3 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al Ejemplo 1. Sin embargo, se utilizaron 5,7 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,09%.
Ejemplo 4 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, se usó 5,7 mmol de valina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,09%.
Ejemplo comparativo 1 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, se utilizaron 5,7 mmol de urea en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,13%.
Ejemplo comparativo 2 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de moldes (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,15%.
Ejemplo 5 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, 100 g de una resina fría de fenol-furano disponible comercialmente de la empresa Hüttenes-Albertus con la denominación Kaltharz 7864 (alcohol furfurílico: 40%, fenol libre: 4%, contenido de agua: 2%, contenido de formaldehído libre: 0,125% (corresponde a 4,2 mmol); disponibles en Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) fueron utilizados en lugar de la resina fría de fenol-furan con el XA20 designación usada en el Ejemplo 1. Además se utilizaron 4,2 mmol de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,04%.
Los valores determinados se resumen en la Tabla 1.
Los cuerpos de molde (de prueba) según la invención producidos a partir de la mezcla de material de molde según la invención, muestran una resistencia a la flexión mejorada después de cuatro horas en comparación con los cuerpos de molde (de prueba) producidas según los ejemplos comparativos 3 y 4, sin que el comportamiento de fraguado se vea afectado negativamente. Además, el contenido de formaldehído libre en el sistema aglomerante según la invención es menor que el contenido de formaldehído libre en los sistemas aglomerantes según los ejemplos comparativos 3 y 4.
Ejemplo 6 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, se utilizaron 4,2 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Ejemplo 7 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, se utilizaron 4,2 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,06%.
Ejemplo 8 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, se utilizaron 4,2 mmol de valina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Ejemplo 9 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, se utilizaron 4,2 mmol de glutamina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,03%.
Ejemplo comparativo 3 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, se utilizaron 4,2 mmol de urea en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,12%.
Ejemplo comparativo 4 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 5. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,17%.
Ejemplo 10 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, 100 g de una resina fría de fenol-furano disponible comercialmente de la empresa Hüttenes-Albertus con la denominación Kaltharz 8117 (alcohol furfurílico: 50%, fenol libre: 3-4%, contenido de agua: 2%, contenido de formaldehído libre: 0,120% (corresponde a 4 mmol); disponible en Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) se utilizaron en lugar de la resina fría de fenol-furan con el XA20 designación usada en el Ejemplo 1. Además, se utilizaron 4,0 mmol de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Los valores determinados se resumen en la Tabla 1.
Los cuerpos de molde (de prueba) según la invención fabricados a partir de la mezcla de material de molde según la invención muestran una resistencia a la flexión mejorada después de 24 horas en comparación con los cuerpos de molde (de prueba) fabricados según los ejemplos comparativos 5 y 6, sin que el comportamiento de fraguado se vea afectado negativamente. Además, el contenido de formaldehído libre en el sistema aglomerante según la invención es menor que el contenido de formaldehído libre en los sistemas aglomerantes según los ejemplos comparativos 6 y 5. Ejemplo 11 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, se utilizaron 4,0 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Ejemplo 12 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, se utilizaron 4,0 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,08%.
Ejemplo 13 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, se utilizó valina 4,0 mmol en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,07%.
Ejemplo 14 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, se utilizaron 4,0 mmol de glutamina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,03%.
Ejemplo comparativo 5 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, se utilizaron 4,0 mmol de urea en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Ejemplo comparativo 6 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 10. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,15%.
Ejemplo 15 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, 100 g de una resina fría de fenol-furano disponible comercialmente de la empresa Hüttenes-Albertus con la denominación Kaltharz 8500 (alcohol furfurílico: 57%, fenol libre: 1, 1 -1 , 8%, contenido de agua: 8 - 10% , contenido de formaldehído libre: 0, 25% (corresponde a 8,3 mmol); disponible de Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) se utilizaron en lugar de la resina fría de fenol-furan con la designación XA20 utilizado en el Ejemplo 1. Además, se utilizaron 8,3 mmol de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,04%.
Los valores determinados se resumen en la Tabla 1.
Los cuerpos de molde (de prueba) según la invención fabricados a partir de la mezcla de material de molde según la invención muestran una resistencia a la flexión mejorada después de 24 horas en comparación con los cuerpos de molde (de prueba) fabricados según los ejemplos comparativos 7 y 8, sin que el comportamiento de fraguado se vea afectado negativamente. Además, el contenido de formaldehído libre en el sistema aglomerante según la invención es menor que el contenido de formaldehído libre en los sistemas aglomerantes según los ejemplos comparativos 7 y 8. Ejemplo 16 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,04%.
Ejemplo 17 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,05%.
Ejemplo 18 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de valina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,07%.
Ejemplo 19 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de glutamina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,06%.
Ejemplo comparativo 7 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, se utilizó urea de 8,3 mmol en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,19%.
Ejemplo comparativo 8 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 15. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,27%.
Ejemplo 20 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 1. Sin embargo, 100 g de una resina fría de furano disponible comercialmente de la empresa Hüttenes-Albertus con el nombre Kaltharz TDE 20 (alcohol furfurílico: 70%, contenido de agua: 5-7%, contenido de formaldehído libre: 0,23% (corresponde a 7,7 mmol) ; disponible en Hüttenes -Albertus Chemische Werke GmbH) se utilizaron en lugar de la resina fría de fenol-furan con el XA20 designación usada en el Ejemplo 1. Además, se utilizaron 7,7 mmol de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,09%.
Los valores determinados se resumen en la Tabla 1.
Los cuerpos de molde (de prueba) según la invención producidos a partir de la mezcla de material de molde según la invención muestran una resistencia a la flexión mejorada después de 24 horas en comparación con los cuerpos de molde (de prueba) producidos según el ejemplo comparativo 9, sin que el comportamiento de fraguado se vea afectado negativamente. Además, el contenido de formaldehído libre en el sistema aglomerante según la invención es menor que el contenido de formaldehído libre en los sistemas aglomerantes según el ejemplo comparativo 9.
Ejemplo 21 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 20. Sin embargo, se utilizaron 7,7 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,08%.
Ejemplo 22 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 20. Sin embargo, se utilizaron 7,7 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,09%.
Ejemplo 23 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 20. Sin embargo, se usó 7,7 mmol de valina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,07%.
Ejemplo comparativo 9 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 20. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,23%.
Ejemplo 24 (según la invención):
Producción de un sistema aglomerante:
A 100 g de una resina de caja caliente de fenol-furano disponible comercialmente de la empresa Hüttenes-Albertus con la denominación "Furesan 7682" (alcohol furfurílico: 57%, fenol libre: 1,0 - 1,6%, contenido de agua: 8 - 10%, contenido de formaldehído libre: 0,25% (corresponde a 8,3 mmol); disponible en Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH), se añadieron 0,62 g de glicina (8,3 mmol) a una temperatura de 40 ° y se agitó durante 60 minutos. Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,07%.
Producción de una mezcla de material de molde:
A temperatura ambiente (18-22 ° C) y una temperatura relativa de aire (40-55%) se coloca en un mezclador de laboratorio (BOSCH) 100 partes en peso de arena de sílice H32, se mezcla con endurecedor al 0,3% (Furedur 2) y se mezcla durante 15 segundos. A continuación, se proporciona a la mezcla de arena / endurecedor 1,5 partes en peso de resina y se mezcla durante 150 segundos más. La temperatura de la mezcla de material de molde producida es de 18-22 ° C.
Producción de cuerpos de molde (de prueba):
La mezcla de material de molde se introdujo luego a mano en un molde de barra de prueba, se compactó con una placa de mano y se curó a 220°C. Se produjeron como moldes de prueba barras de prueba cuboides con dimensiones 220 mm x 22,36 mm x 22,36 mm, las denominadas barras de prueba Georg Fischer.
Se produjeron varios moldes de prueba y estos se curaron a 220°C durante 15, 30, 60 o 120 segundos.
La resistencia a la flexión en caliente (resistencia a la flexión directamente después de retirar el cuerpo de molde caliente (prueba)) y la resistencia a la flexión en frío (resistencia a la flexión del cuerpo de molde enfriado (prueba) después de 24 horas) de los cuerpos de molde producidos (prueba) se determinaron de acuerdo con el método de determinación descrito en el Ejemplo 1.
Los resultados se resumen en la Tabla 2.
La resistencia a la flexión en frío del cuerpo de molde (de prueba) producido es mayor que en el Ejemplo comparativo 11, en el que no se añadió ningún aminoácido. La resistencia a la flexión en frío es particularmente alta para las muestras con un tiempo de horneado corto (15 y 30 segundos). Las resistencias a la flexión en caliente no se ven afectadas negativamente.
Estos resultados son particularmente sorprendentes, ya que anteriormente se asumía que con resinas de caja caliente de fenol-furano que solo se pueden lograr altas resistencias a la flexión (especialmente con tiempos de horneado cortos) con un alto contenido de formaldehído libre.
Ejemplo 25 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al Ejemplo 24. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de alanina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre inferior al 0,08%.
Los resultados se resumen en la Tabla 2.
La resistencia a la flexión en frío del cuerpo de molde (de prueba) producido es mayor que en el Ejemplo comparativo 11, en el que no se añadió ningún aminoácido. La resistencia a la flexión en frío es particularmente alta para las muestras con un tiempo de horneado corto (15 y 30 segundos). Las resistencias a la flexión en caliente no se ven afectadas negativamente.
Estos resultados son particularmente sorprendentes, ya que anteriormente se asumía que con resinas de caja caliente de fenol-furano solo se pueden lograr altas resistencias a la flexión (especialmente con tiempos de horneado cortos) con un alto contenido de formaldehído libre.
Ejemplo 26 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 24. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de glutamina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre inferior al 0,08%.
Los resultados se resumen en la Tabla 2.
La resistencia a la flexión en frío del cuerpo de molde (de prueba) producido es mayor que en el Ejemplo comparativo 11, en el que no se añadió ningún aminoácido. La resistencia a la flexión en frío es particularmente alta para las muestras con un tiempo de horneado corto (15 y 30 segundos). Las resistencias a la flexión en caliente no se ven afectadas negativamente.
Estos resultados son particularmente sorprendentes, ya que anteriormente se asumía que con resinas de caja caliente de fenol-furano solo se pueden lograr altas resistencias a la flexión (especialmente con tiempos de horneado cortos) con un alto contenido de formaldehído libre.
Ejemplo 27 (según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 24. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de serina en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre inferior al 0,08%.
Ejemplo comparativo 10 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 24. Sin embargo, se utilizaron 8,3 mmol de urea en lugar de glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,07%.
Ejemplo comparativo 11 (no según la invención):
El sistema aglomerante, la mezcla de material de molde y los cuerpos de molde (de prueba) se fabricaron de forma análoga al ejemplo 24. Sin embargo, no se añadió glicina.
Una vez que el sistema aglomerante se enfrió a temperatura ambiente (18-22°C), el sistema aglomerante tenía un contenido de formaldehído libre del 0,18%.
Resultados:
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
Tabla 1: Comparación del tiempo de procesamiento (TP) y de curado (TC) así como las resistencias a la flexión de los cuerpos de molde (de prueba) producidos en los Ejemplos 1 a 23 y los Ejemplos comparativos 1 a 9.
Figure imgf000017_0002
Tabla 2: Comparación de la resistencia a la flexión en caliente y la resistencia a la flexión en frío de los cuerpos de molde (de prueba) producidos según los ejemplos 24 a 26 y el ejemplo comparativo 11.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Mezcla de material de molde para la producción de cuerpos de molde para la industria de fundición, preferiblemente para la producción de moldes de fundición, machos o mazarotas para la industria de fundición, que comprende
A) uno o más materiales de relleno refractarios vertibles,
B) un sistema aglomerante que comprende
i) formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico
y
ii) un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina.
2. Mezcla de material de molde según la reivindicación 1, en la que el aminoácido es glicina.
3. Mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones anteriores, en la que uno, al menos uno de los varios, o todos los materiales de relleno refractarios vertibles se seleccionan del grupo que consiste en arena de sílice, arena de sílice fundida, arena de olivino, gránulos de cromo-magnesita, silicatos de aluminio, en particular, arena-J, minerales pesados, en particular, cromita, arena de zircón y arena-R, cerámica técnica, en particular, chamotas, arena-M, arena de bauxita y de carburo de silicio, arenas que contienen feldespato, arena de andalucita, corindón esférico hueco, esferas de ceniza volante, ceniza de cáscara de arroz, vidrios expandidos, vidrios celulares, perlita expandida, partículas de núcleo-capa, cenizas volantes.
4. Mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones anteriores, en la que uno, al menos uno de los varios, o todos los materiales de relleno refractarios vertibles tiene un diámetro medio de partícula d50 en el intervalo entre 0,001 y 5 mm, preferiblemente en el intervalo entre 0,01 y 3 mm, con especial preferencia en el intervalo de 0,02 a 2,0 mm y en donde diámetro medio de partícula d50 se determina de acurdo con DIN 66165-2, F y DIN ISO 3310-1.
5. Mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la relación entre la masa total de los materiales de relleno refractarios vertibles y la masa total de otros componentes de la mezcla de material de molde está en el intervalo de 100:5 a 100:0,1, preferiblemente de 100:3 a 100:0,4, con particular es preferencia de 100:2 a 100:0,6.
6. Mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el sistema aglomerante comprende además:
a) fenoles, en particular fenol, o-cresol, p-cresol, 3,5-xilenol o resorcinol, o precondensados de fenoles, especialmente resoles,
y / o
c) urea o derivados de urea o precondensados de urea o de derivados de urea.
7. Mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones anteriores, en la que el sistema aglomerante puede curarse para dar como resultado
i) resina de formaldehído / fenol / alcohol furfurílico,,
ii) resina de formaldehído / alcohol furfurílico,
iii) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico
o
iv) resina de formaldehído / urea / alcohol furfurílico / fenol.
8. Mezcla de material de molde de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la proporción de todos los aminoácidos en la mezcla de material de molde es de 0,005 a 2% en peso, preferiblemente de 0,01 a 1% en peso, con especial preferencia de 0,03 a 0,5% en peso, basado en el contenido de sólidos de toda la mezcla de material de molde.
9. Mezcla de material de molde de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la relación molar de todos los aminoácidos respecto al formaldehído disponible es de 4:1 a 1:0,5, preferentemente de 3:1 a 1:0,9, con especial preferencia 2,5: 1 a 1:1.
10. Cuerpo de molde para la industria de fundición fabricado con una mezcla de material de molde definida en una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Uso de al menos un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina en una mezcla de material de molde para la industria de fundición, donde la mezcla de material de molde incluye, además del aminoácido, un sistema aglomerante, que comprende formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílicoformaldehído.
12. Método para producir una mezcla de material de molde de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende las siguientes etapas:
a) producir o proporcionar uno o más materiales de relleno refractarios vertibles,
b) producir o proporcionar un sistema aglomerante que comprende
i) formaldehído, un donante de formaldehído y / o precondensados de formaldehído, donde el aglomerante comprende además derivados de furano, y / o alcohol furfurílico o precondensados de derivados de furano y / o de alcohol furfurílico
y
ii) un aminoácido seleccionado del grupo que consiste en glicina, glutamina, alanina, valina y serina. y
c) mezclar todos los componentes.
13. Método para producir un cuerpo de molde para la industria de fundición que comprende las siguientes etapas: i) producir o proporcionar una mezcla de material moldeo según una de las reivindicaciones 1 a 9
ii) moldear de la mezcla de material de molde para formar un cuerpo de molde sin curar
y
iii) curar o permitir que cure el cuerpo de molde sin curar, dando como resultado un cuerpo de molde para la industria de fundición.
14. Kit para la producción de una mezcla de material de molde según una de las reivindicaciones 1 a 9 y / o para la fabricación de un cuerpo de molde según la reivindicación 10, que comprende
I) un sistema aglomerante según se define en una de las reivindicaciones 1 a 9,
y
II) un endurecedor, preferiblemente un ácido orgánico o inorgánico, de forma particularmente preferible un ácido sulfónico (en particular ácido para-toluensulfónico), ácido fosfórico, ácido carboxílico, ácido metanosulfónico y / o ácido sulfúrico o mezclas de los mismos
y
III) de manera opcional uno o más materiales de relleno refractarios vertibles según se define en una de las reivindicaciones 1 y de 3 a 5.
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