ES2890224T3 - Agente de curado para la fundición de vidrio soluble y método de fabricación y uso del mismo - Google Patents

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Abstract

Un agente de curado para la fundición de vidrio soluble que comprende un alcohol, un éster, una sílice amorfa y agua; en donde la sílice amorfa es una sílice amorfa pirogénica y/o una sílice amorfa precipitada; caracterizado por que el agente de curado comprende un 20-40 % de éster, un 30-60 % de sílice amorfa; un 2-12 % de alcohol; y un 3-18 % de agua en fracción de masa; y el alcohol se selecciona de entre el grupo consistente en etanol y alcohol bencílico.

Description

DESCRIPCIÓN
Agente de curado para la fundición de vidrio soluble y método de fabricación y uso del mismo
[0001] La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente de invención china N.° 201610082019.4 (Fecha de solicitud: 5 de febrero de 2016; Título de la invención: Agente de curado para la fundición de vidrio soluble y método de preparación y de uso del mismo).
Campo Técnico
[0002] La presente invención se refiere al campo técnico de la modificación de la arena de fundición, en particular, a un agente de curado para una fundición de vidrio soluble y a un n método de preparación y uso del mismo.
Antecedentes de la Técnica
[0003] Las piezas de fundición constituyen las piezas básicas en la industria de fabricación de equipos, por lo tanto, el desarrollo de la industria de la fundición marca la capacidad de producción de un país. Según las estadísticas de 2008, China, país líder en las fundiciones en todo el mundo, produce 33,5 millones de toneladas de piezas de fundición al año. La mayoría de dichas piezas de fundición se producen mediante el uso de arena autoendurecible para preparar moldes de fundición y núcleos de moldes.
[0004] Los moldes de fundición para la preparación de cuerpos metálicos se preparan, básicamente, de dos formas diferentes. La primera consiste en formar los denominados núcleos de molde o moldes. El molde de fundición, que es principalmente el molde negativo de la pieza de fundición a preparar, se ensambla a partir de dos núcleos de molde o moldes. La segunda consiste en formar cuerpos huecos, conocidos como alimentadores, que actúan como depósitos de equilibrio. Los depósitos absorben el metal líquido, con las medidas adecuadas para garantizar que el metal permanezca en su fase líquida durante más tiempo que el metal que está presente en el molde de fundición que forma el molde negativo. Cuando el metal se solidifica en el molde negativo, el metal líquido puede fluir desde el depósito de equilibrio para compensar la contracción del volumen que tiene lugar al solidificarse el metal.
[0005] Los moldes de fundición están compuestos de materiales refractarios, por ejemplo, arena de sílice, cuyos granos se unen entre sí mediante un aglutinante adecuado después del moldeo para garantizar de esta forma una resistencia mecánica suficiente del molde de fundición. El material base del molde refractario que ha sido tratado con un aglutinante apropiado también se usa para preparar moldes de fundición. El material base del molde refractario está presente preferiblemente en una forma que es capaz de fluir para introducirse en un molde hueco apropiado y consolidarse en él. El aglutinante produce una cohesión firme entre las partículas del material base del molde, de manera que el molde de fundición adquiere la estabilidad mecánica necesaria.
[0006] Los moldes de fundición deben cumplir varios requisitos. En lo que respecta al proceso de fundición en sí mismo, deben tener, en primer lugar, suficientes estabilidad y resistencia al calor para acomodar el metal líquido en el molde hueco formado por uno o más (partes de) moldes de fundición. Tras el comienzo de la solidificación, la estabilidad mecánica del molde de fundición se asegura con una capa de metal solidificado que se forma a lo largo de la pared del molde hueco. El material del molde de fundición tiene entonces que descomponerse bajo el efecto del calor desprendido por el metal, de manera que pierde su resistencia mecánica, es decir, se elimina la cohesión entre las partículas individuales del material refractario. Esto se logra, por ejemplo, mediante la descomposición del aglutinante por efecto del calor. Después del enfriamiento, se agita la fundición solidificada, y en el caso ideal, el material de los moldes de fundición se desintegra nuevamente en arenas finas que pueden verterse desde el espacio hueco del molde metálico.
[0007] Para producir un molde de fundición, se puede usar un aglutinante orgánico o inorgánico que se pueda curar mediante métodos fríos o calientes. La fundición es una de las industrias más contaminantes en la industria de la fabricación de maquinaria, siendo el aglutinante para los núcleos de moldeo es la principal fuente de contaminación. En el presente, en las fundiciones está muy extendido el uso de aglutinantes orgánicos, como la resina de furano y la resina de uretano. Dichos aglutinantes orgánicos se queman y se descomponen cuando el metal líquido es introducido en el molde de fundición y pueden desprender gases tóxicos y sustancias dañinas, como tolueno, xilenos, fenol, monóxido de carbono y sustancias en suspensión. Conforme aumentan los requisitos de las leyes y regulaciones nacionales con respecto a la protección medioambiental en la industria de la fundición, la arena autoendurecible de vidrio soluble está adquiriendo una notoriedad cada vez mayor.
[0008] Para evitar la emisión de productos de descomposición durante el proceso de fundición, es necesario utilizar aglutinantes producidos a base de materiales inorgánicos o que contengan como máximo una cantidad muy limitada de compuestos orgánicos. El documento DE19925167A describe una composición de alimentador exotérmico que contiene un silicato de metal alcalino como aglutinante. Además, se han desarrollado sistemas aglutinantes que se curan automáticamente a temperatura ambiente. Un sistema de este tipo a base de ácido fosfórico y óxidos metálicos se describe, por ejemplo, en el documento US 5,582,232A1. Existe también un sistema aglutinante inorgánico que se cura a temperaturas relativamente altas, por ejemplo, en una herramienta caliente. Dicho tipo de sistema aglutinante de curado en caliente se conoce, por ejemplo, por el documento US 5,474,606A1, en el que se describe un sistema aglutinante que consiste en vidrio soluble de metal alcalino y silicato de aluminio.
[0009] Normalmente, el vidrio soluble es un aglutinante inorgánico sintetizado a partir de arena de sílice y carbonato de sodio. Se trata de una de las sustancias más abundantes del mundo y es la resina de fundición que ejerce un menor impacto en el medioambiente. La cantidad añadida de vidrio soluble se ha estado reduciendo desde el año 1999, en el que se comenzó a producir el vidrio soluble, hasta alcanzar valores de entre un 1,8 y un 3,0 %. Entre sus ventajas se encuentran una alta resistencia, una buena colapsabilidad y, además, la arena utilizada puede reciclarse con una tasa de reciclaje de entre el 80 y el 90 %. Así pues, el tiempo de uso es ajustable. Puede utilizarse tanto en líneas de producción de modelado mecanizado como en la producción de lotes pequeños de una sola pieza.
[0010] El vidrio soluble, que es un aglutinante de fundición con amplias perspectivas de aplicación, puede cumplir los requisitos de los sectores tecnológico, económico y ecológico de manera excelente cuando se utiliza como aglutinante de arena de moldeo (núcleos). Sin embargo, las propiedades mecánicas del aglutinante de vidrio soluble son inferiores a las de las resinas orgánicas cuando se añaden en una misma cantidad, puesto que el vidrio soluble ordinario tiene una resistencia específica de 0,3 MPa (1 %) o inferior. Además, la arena de vidrio soluble presenta una mala colapsabilidad, lo cual dificulta su promoción y su aplicación. Sin embargo, la resistencia específica del vidrio soluble puede aumentarse en el caso de que se limite su cantidad agregando un potenciador del vidrio soluble.
[0011] El documento CN104226890A describe un potenciador de vidrio soluble para fundición y un método de preparación del mismo. El potenciador de vidrio soluble comprende las siguientes materias primas en partes en peso: 4-5 partes de alcohol polivinílico; 0-0,5 partes de fluorosilicato; 0,1-8 partes de sacáridos de alcohol; y 0,1-2 partes de ácido inorgánico. El nuevo potenciador de vidrio soluble puede reducir en gran medida la cantidad de vidrio soluble a añadir y puede aumentar de forma significativa la resistencia de la arena de vidrio soluble, mejorar sus propiedades mecánicas y hacer que se pueda usar más ampliamente. Sin embargo, la mejora en la resistencia es limitada después del almacenamiento durante un largo período de tiempo después del moldeo.
[0012] El documento CN101027147A divulga una mezcla de materiales de moldeo para producir moldes de fundición para el procesamiento de metales. Para producir moldes de fundición, se usan un material base de molde refractario y un aglutinante a base de vidrio soluble y se añade una cierta proporción de óxido metálico particulado al aglutinante, en donde el óxido metálico particulado se selecciona entre el grupo compuesto de dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de titanio y óxido de zinc. Aunque de esta forma se ha mejorado enormemente la resistencia del molde de fundición moldeado, la adición del polvo sólido es deficiente en continuidad y el polvo que se desprende durante la alimentación deteriora el entorno de trabajo. Especialmente cuando se usa arena de vidrio soluble endurecida con éster, la adición separada de multicomponentes complica las operaciones, lo cual no facilita la industrialización.
[0013] En el documento de Yu Xinwei et al. se informa de la preparación y la caracterización de una emulsión de poliuretano de nanopartículas de sílice-acrilato modificada, que presenta una mejora significativa en la dureza, la capacidad de absorción de agua y la resistencia al alcohol de la película (Yu Xinwei, et al. Yu Xinwei et al. Preparation and Characterization of Nano-Silica-Acrylate Polyurethane Emulsion, Electroplating and Finishing, N.° 22, 2014). Sin embargo, el uso de esta emulsión en la preparación de la arena autoendurecible de vidrio soluble no se describe en dicho documento. La emulsión no se utiliza como potenciador para la fundición de vidrio soluble.
[0014] Por consiguiente, el desarrollo de un potenciador para la fundición de vidrio soluble presenta una gran importancia a largo plazo en lo que respecta a la promoción y la aplicación de la arena autoendurecible, en la que el potenciador no solo puede mejorar las propiedades mecánicas de la arena de vidrio soluble, sino también evitar la contaminación por polvo, por lo que las operaciones son simples y la medición, la adición y la aplicación son convenientes y se logra una producción industrial.
[0015] El documento US 2008/099180 A1 describe una arena autoendurecible de vidrio soluble que comprende un 96 % de arena de cuarzo; un 1,8-2,5 % de vidrio soluble; y un 0,6-1,6 % de un potenciador líquido en fracción de masa; en donde el potenciador líquido comprende (copolímero de acetato de vinilo-etileno), una sílice amorfa (Elkem Microsilica 971) y agua (como parte del vidrio soluble); en donde la sílice amorfa es una sílice amorfa pirogénica (Elkem Microsilica).
[0016] El documento US 2015/246387 A1 describe una arena autoendurecible de vidrio soluble que comprende un 97 % de arena de cuarzo; un 2,4 % de vidrio soluble (Nuclesil 50); y un 0,6 % de un potenciador en fracción de masa; en donde el potenciador comprende un éster (catalyst 5090), y una sílice amorfa; en donde la sílice amorfa es una sílice amorfa pirogénica y/o una sílice amorfa precipitada.
Resumen de la Invención
[0017] La presente invención proporciona un agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 1, un método para preparar el agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 3, el uso del agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 4 y la arena autoendurecible de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 5. En la reivindicación 2 se expone una realización preferida de la invención.
[0018] El agente de curado de la presente invención puede utilizarse para preparar moldes de fundición o núcleos de moldes, es decir, el agente de curado para fundir vidrio soluble se utiliza como un potenciador líquido para arena autoendurecible de vidrio soluble.
[0019] En la presente invención, los componentes del agente de curado se mezclan uniformemente para formular una suspensión, que se usa luego en la preparación de la arena autoendurecible de vidrio soluble, de manera que se logra una adición única del agente de curado para fundir vidrio soluble sin producir contaminación por polvo. Las operaciones son sencillas, la medición, la adición y la aplicación son convenientes y se logra la producción a nivel industrial. Además, la resistencia de la arena de vidrio soluble aumenta significativamente con el uso del agente de curado en la preparación de moldes de fundición y núcleos de fundición y su resistencia permanece en un nivel alto después del almacenamiento durante un largo período de tiempo después del moldeo, mejorando de forma muy significativa las propiedades mecánicas de los moldes de fundición o núcleos de fundición.
[0020] En la presente invención, se utiliza el término "comprende" para indicar que, además de los mencionados componentes, se pueden incluir también otros componentes que imparten características diferentes al agente de curado. Además, según se usa en la presente invención, el término "comprende" puede sustituirse también por una expresión cerrada del tipo "es" o "consiste en".
[0021] De acuerdo con la presente invención, el agente de curado para fundir vidrio soluble comprende una cierta proporción de sílice amorfa particulada, cuyo tamaño de partícula es preferiblemente inferior a 50 pm, más preferiblemente inferior a 10 pm y, en particular, preferiblemente inferior a 5 pm. El tamaño de partícula puede determinarse mediante análisis de tamizado. Para un tamiz con tamaño de malla de 10 pm, el residuo de tamizado debe ser, de manera especialmente preferida, inferior al 7 % en peso y, preferiblemente, inferior al 4 % en peso.
[0022] De acuerdo con la presente invención, como sílice amorfa particulada se prefiere utilizar una cualquiera de sílice amorfa pirogénica o sílice amorfa precipitada, o una mezcla de al menos dos de estas.
[0023] La sílice amorfa pirogénica o la sílice amorfa precipitada son igualmente adecuadas para el agente de curado para fundir vidrio soluble de acuerdo con la presente invención. En donde la sílice amorfa pirogénica se refiere generalmente a una sílice amorfa obtenida por aglomeración a partir de una fase gaseosa a alta temperatura; la sílice amorfa pirogénica puede prepararse, por ejemplo, por hidrólisis de llama de tetracloruro de silicio o por la reducción de arena de cuarzo con coque o antracita en un horno de arco eléctrico para formar gas SiO, seguida de oxidación hasta obtener la sílice; la sílice amorfa pirogénica preparada por el método del horno de arco eléctrico puede contener además carbono. La sílice amorfa precipitada se obtiene haciendo reaccionar una solución acuosa de silicato de metal alcalino con un ácido inorgánico y, luego, se aísla la sílice amorfa precipitada del precipitado producido durante el proceso, se seca y se muele.
[0024] De acuerdo con la presente invención, la sílice amorfa se forma preferiblemente por descomposición pirogénica de ZrSiO4, pues así presenta un peso de núcleo superior al de la sílice amorfa procedente de otras fuentes cuando se añade en la misma cantidad, lo cual indica que las partículas del molde de fundición tienen una acumulación más compacta.
[0025] Preferiblemente, en el agente de curado para fundir vidrio soluble, el éster es cualquiera seleccionado de entre el grupo consistente en monoacetato de glicerilo, diacetato de glicerilo, triacetato de glicerilo, diacetato de etilenglicol, carbonato de propileno, ésteres dibásicos y una mezcla de al menos dos de los mencionados. Los ejemplos típicos, pero no excluyentes, de la mezcla son una mezcla de monoacetato de glicerilo y diacetato de glicerilo, una mezcla de triacetato de gricerilo y diacetato de etilenglicol y una mezcla de diacetato de glicerilo, triacetato de glicerilo, diacetato de etilenglicol y carbonato de propileno.
[0026] El agua presente en el agente de curado para fundir vidrio soluble puede ser agua de grifo u otra similar, pues no aparece limitada en el presente documento.
[0027] De acuerdo con la presente invención, en el agente de curado para fundir vidrio soluble, el éster y la sílice amorfa se mezclan en una relación en peso adecuada, y una relación en peso típica, pero no excluyente, es (0,3-4) : 1. El solicitante afirma que la relación en peso de éster a sílice amorfa anterior es (0,3-4) : 1, cubriendo valores específicos que se encuentran dentro del rango, por ejemplo, 0,3 : 1; 0,4 : 1; 0,45 : 1; 0,68 : 1; 0,8 : 1; 0,92 : 1; 1 : 1; 1,2 : 1; 1,3 : 1; 1,6 : 1; 1,8 : 1; 2 : 1, etc., así como valores puntuales existentes entre los valores antes mencionados, como 0,7 : 1; 1,4 : 1, etc. En el presente documento no se enumera de forma exhaustiva los valores puntuales específicos incluidos dentro del rango debido a la limitación de espacio y la necesidad de mantener la concisión. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, la relación en peso del éster a la sílice amorfa es preferiblemente de (0,68-2) : 1.
[0028] De acuerdo con la presente invención, el agente de curado para fundir vidrio soluble comprende además un alcohol, que se usa principalmente para acelerar la disolución de cada uno de los componentes del agente de curado, y otros disolventes orgánicos conocidos. El disolvente alcohólico es seleccionado de entre el grupo consistente en etanol, alcohol bencílico y una mezcla de los mismos, aunque se prefiere el etanol. El etanol es capaz de hacer que la suspensión del agente de curado sea más uniforme y estable cuando se usa como disolvente orgánico. El etanol es la mejor opción en términos de estabilidad, economía y protección ambiental de la suspensión.
[0029] De acuerdo con la presente invención, el agente de curado comprende un 20-40 % de éster; un 30-60 % de sílice amorfa; un 2-12 % de alcohol; y un 3-18 % de agua en fracción de masa. La combinación típica, pero no excluyente, es un 20 % de éster; un 60 % de sílice amorfa; un 2 % de alcohol; y un 18 % de agua; o un 32 % de éster; un 50 % de sílice amorfa; un 3 % de alcohol; y u 15 % de agua; o un 35 % de éster; un 48 % de sílice amorfa; un 5 % de alcohol; y un 12 % de agua, etc.
[0030] De acuerdo con la presente invención, el éster, el agua, la sílice amorfa o el alcohol usados en el método de preparación se pesaron de acuerdo con la relación en peso, la fracción en masa y la selección específica en el primer propósito de la presente invención, que se ha descrito anteriormente y no se repetirá aquí.
[0031] En la presente invención, cada uno de los componentes del agente de curado que comprende un éster, una amorfa y agua es sometido a cizallamiento de alta velocidad y a mezclado uniforme para formular una suspensión homogénea. Durante la preparación de la arena autoendurecible de vidrio soluble, la suspensión homogénea puede añadirse mediante adición única, lo cual evita con eficacia la contaminación por polvo. Las operaciones son más sencillas y la medición, la adición y la aplicación son convenientes, por lo que se puede utilizar en la producción industrial a gran escala, mejorando en gran medida la eficiencia productiva.
[0032] De acuerdo con la presente invención, la velocidad de rotación en el paso (2) se configura en 800 rpm o más, por ejemplo, puede ajustarse apropiadamente dentro del rango de 900-1000 rpm, por ejemplo, 950 rpm, 955 rpm, 960 rpm, 965 rpm, 970 rpm, 980 rpm, 985 rpm, 990 rpm, 1000 rpm, así como según valores puntuales específicos existentes entre dichos valores. En el presente documento no se enumera de forma exhaustiva los valores puntuales específicos incluidos dentro del rango debido a la limitación de espacio y la necesidad de mantener la concisión.
[0033] De acuerdo con la presente invención, el método para preparar el agente de curado para fundir vidrio soluble comprende los siguientes pasos:
(1) primero, añadir una cantidad proporcional de éster en un depósito de agitación de un mezclador de alta velocidad y agitar;
(2) introducir el agua y el alcohol en cantidades proporcionales; ajustar la velocidad de rotación a 800 rpm o más y, a continuación, añadir la sílice amorfa y agitar durante otros 10-20 minutos para que se forme una suspensión para obtener el agente de curado para la fundición de vidrio soluble.
[0034] De acuerdo con la presente invención, durante la preparación del agente de curado para la fundición de vidrio soluble, es preferible añadir primero el éster en un depósito de agitación para su agitación y, a continuación, añadir los demás componentes. El orden de adición puede evitar con mayor eficacia la contaminación por polvo resultante durante la mezcla de los materiales y es más favorable para lograr la uniformidad de la suspensión.
[0035] Se proporciona un uso del agente de curado para la fundición de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 4, que consiste en usar el agente de curado descrito en el primer propósito de la presente invención para preparar un molde de fundición y un núcleo de molde.
[0036] El molde de fundición y el núcleo de molde se usan preferiblemente para la fundición de metal, en particular, para la fundición de hierro y acero.
[0037] Durante la preparación de moldes de fundición y núcleos de fundición en la presente invención, la adición del agente de curado no solo puede incrementar la resistencia de la arena de vidrio soluble, sino también mejorar las propiedades mecánicas de la misma y evitar con eficacia la contaminación por polvo, de manera que las operaciones pasan a ser sencillas y la medición, la adición y la aplicación son convenientes y se puede lograr una producción industrial, lo cual es de gran importancia a largo plazo en lo que respecta a la promoción y la aplicación de la arena autoendurecible de vidrio soluble.
[0038] De acuerdo con la reivindicación 5, se proporciona una arena autoendurecible de vidrio soluble, que comprende un 95-98 % de arena de cuarzo; un 1,8-2,5 % de vidrio soluble; y un 0,6-1,6 % de un potenciador líquido en fracción de masa; en donde el potenciador líquido es el agente de curado para la fundición de vidrio soluble de acuerdo con la reivindicación 1.
[0039] De acuerdo con la presente invención, la arena autoendurecible de vidrio soluble comprende un 95-98 % de arena de cuarzo; un 1,8-2,5 % de vidrio soluble; y un 0,6-1,6 % de un potenciador líquido en fracción de masa. Las combinaciones típicas, pero no excluyentes, de los mismos son: un 96 % de arena de cuarzo; un 2,5 % de vidrio soluble; un 1,5 % de potenciador líquido; o un 96 % de arena de cuarzo; un 2,4 % de vidrio soluble; un 1,6 % de potenciador líquido; o un 97,2 % de arena de cuarzo; un 2,2 % de vidrio soluble; un 0,6 % de potenciador líquido; o un 97,5 % de arena de cuarzo; un 1,8 % de vidrio soluble; un 0,7 % de potenciador líquido, etc.
[0040] En el presente documento no se enumera de forma exhaustiva los valores puntuales específicos incluidos dentro del rango debido a la limitación de espacio y la necesidad de mantener la concisión.
[0041] En comparación con el estado del arte, la presente invención presenta, al menos, los siguientes efectos beneficiosos:
(1) En la presente invención, cada uno de los componentes del agente de curado que comprende un éster, una amorfa y agua es sometido a cizallamiento de alta velocidad y a mezclado para formular una suspensión, que se usa luego en la preparación de la arena autoendurecible de vidrio soluble, por lo que se logra la adición única del agente de curado para la fundición de vidrio soluble sin contaminación por polvo. Las operaciones son sencillas, la medición, la adición y la aplicación son convenientes y se logra la producción a nivel industrial.
(2) En la presente invención, la resistencia de la arena de vidrio soluble aumenta significativamente mediante la adición de la sílice amorfa en el agente de curado, especialmente con la adición de micropolvo de silicio, y la resistencia permanece a un mismo nivel después del almacenamiento durante un largo período de tiempo después del moldeo, lo cual aumenta de forma muy significativa las propiedades mecánicas de los moldes de fundición o núcleos de fundición y permite que los moldes de fundición o núcleos de fundición logren una resistencia a la tracción de 0,605 MPa después del moldeo durante 24 horas.
Descripción Detallada
[0042] Los siguientes ejemplos se proporcionan para facilitar la comprensión de la presente invención. Los expertos de la técnica habrán de entender que los ejemplos tan solo cuentan con la función de facilitar la comprensión de la presente invención y no deben interpretarse como limitaciones específicas de la presente invención.
Ejemplo 1
[0043]
Componentes Relaciones (masa/g)
diacetato de glicerilo 30
diacetato de etilenglicol 60
triacetato de glicerilo 300
carbonato de propileno 10
micropolvo de silicio 600
etanol 30
agua 50
Proceso de preparación
[0044]
1. Se pesaron el diacetato de glicerilo, diacetato de etilenglicol, triacetato de glicerilo y carbonato de propileno y se añadieron en un depósito de agitación de un mezclador de alta velocidad y se agitaron durante 60 minutos; 2. Se añadieron etanol y agua, se ajustó la velocidad de agitación a 900-1100 rpm, luego se añadió el micropolvo de silicio y se agitó la mezcla durante otros 10 minutos para obtener un potenciador líquido a para arena autoendurecible de vidrio soluble (es decir, el agente de curado para la fundición de vidrio soluble de la presente invención).
Ejemplo de referencia 2
[0045]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por metanol;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 3
[0046]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por propanol;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 4
[0047]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por isopropanol;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 5
[0048]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por butanol; (2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo 6
[0049]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por alcohol bencílico;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 7
Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por etilenglicol; (2) El proceso de preparación fue el mismo que en el Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 8
[0051]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el reemplazo de etanol por polietilenglicol;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 9
[0052]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el hecho de que no se añadió etanol;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
[0053] Los potenciadores líquidos para la arena autoendurecible de vidrio soluble preparados según los Ejemplos 1 -9 fueron sometidos a ensayos para probar su estabilidad. Los resultados de dichos ensayos se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1
Figure imgf000007_0002
Estándar de ensayo de estabilidad: Véase el documento JB/T5107-91 "Coatings for Sand Casting"
Pasos del procedimiento
[0054] Se vertió una muestra representativa de agente de curado en una probeta seca hasta alcanzar un nivel de 100 ml. La muestra se dejó específicamente en un estado estático durante 5 horas de acuerdo con los requisitos de detección para diferentes tipos de agentes de curado. Se leyó el área de la superficie de la capa transparente con una precisión de 1 mL.
[0055] Resultado del cálculo
Figure imgf000007_0001
en donde:
C------tasa de suspensión del agente de curado, %
V------área de la capa transparente en la parte superior de la columna del agente de curado en la probeta, ml
[0056] En la tabla 1 se muestra que la suspensión del agente de curado fue más estable en el Ejemplo 1, en el que se usó etanol como disolvente orgánico, que en el Ejemplo 6 y en los Ejemplos de referencia 2-5, 7 y 8; y los potenciadores líquidos preparados formaron suspensiones con una mayor estabilidad en los Ejemplos 1, 6 y en los Ejemplos de referencia 2-5, 7 y 8, en los que se añadieron disolventes alcohólicos, que en el Ejemplo de referencia 9.
Ejemplo de referencia 10
[0057]
Componentes relaciones (masa/g)
diacetato de glicerilo 37.5
diacetato de etilenglicol 75
triacetato de glicerilo 375
carbonato de propileno 12.5
micropolvo de silicio 500
etanol 60 agua 20
Proceso de preparación
[0058]
1. Se pesaron el diacetato de glicerilo, diacetato de etilenglicol, triacetato de glicerilo y carbonato de propileno y se añadieron en un depósito de agitación de un mezclador de alta velocidad y se agitaron durante 60 minutos; 2. Se añadieron etanol y agua, se ajustó la velocidad de agitación a 900-1100 rpm, luego se añadió el micropolvo de silicio y se agitó la mezcla durante otros 10 minutos para obtener un potenciador líquido b para arena autoendurecible de vidrio soluble (es decir, el agente de curado para la fundición de vidrio soluble de la presente invención).
Ejemplo de referencia 11
[0059]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 10, exceptuando el hecho de que las cantidades en que se añadieron los componentes de éster se ajustaron de acuerdo con los siguientes datos;
diacetato de glicerilo 30
diacetato de etilenglicol 70
triacetato de glicerilo 400
(2) El proceso de preparación fue el mismo que en el Ejemplo de referencia 10 y se obtuvo un potenciador líquido c para arena autoendurecible de vidrio soluble (es decir, el agente de curado para la fundición de vidrio soluble de la presente invención).
[0060] Los potenciadores líquidos para arena autoendurecible de vidrio soluble obtenidos a partir del Ejemplo 1 y los Ejemplos de referencia 10-11 se usaron en la preparación de arena autoendurecible de vidrio soluble, con las siguientes operaciones específicas:
Se pesaron 1000 g de arena estándar procedente de Dalin y se añadieron a una mezcladora de arena de cuchillas para su uso en laboratorio, se añadieron 8,64 g del potenciador líquido para arena autoendurecible de vidrio soluble y se agitó la mezcla durante 1 minuto, se añadieron 20 g de vidrio soluble SQ-1 y se agitaron durante 1 minuto, luego se produjo la arena y se elaboró un cubo de ensayo estándar en forma de "8" y se probó la resistencia a la tracción tras 1 hora, 4 horas y 24 horas. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Ejemplo comparativo 1
[0061]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo 1, exceptuando el hecho de que no se añadieron micropolvo de silicio, etanol ni agua;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo comparativo 2
[0062]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo de referencia 10, exceptuando el hecho de que no se añadieron micropolvo de silicio, etanol ni agua;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo de referencia 10.
Ejemplo comparativo 3
[0063]
(1) Los componentes se combinan de acuerdo con el Ejemplo de referencia 11, exceptuando el hecho de que no se añadieron micropolvo de silicio, etanol ni agua;
(2) El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo de referencia 11.
[0064] Los ésteres orgánicos obtenidos a partir de los Ejemplos comparativos 1-3 se usaron en la preparación de arena autoendurecible de vidrio soluble, con las siguientes operaciones específicas:
Se pesaron 1000 g de arena estándar procedente de Dalin y se añadieron a una mezcladora de arena de cuchillas para su uso en laboratorio, se añadieron 7,5 g de éster orgánico SG-25 y se agitó la mezcla durante 1 minuto, se añadieron 30 g de vidrio soluble SQ-1 y se agitaron durante 1 minuto, luego se produjo la arena y se elaboró un cubo de ensayo estándar con forma de "8" y se probó la resistencia a la tracción tras 1 hora, 4 horas y 24 horas de acuerdo con el Estándar de ejecución GB-2684. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2
Figure imgf000009_0001
[0065] Al comparar el Ejemplo 1 y los Ejemplos de referencia 10-11 con los Ejemplos comparativos 1-3, respectivamente, se mostró que en el Ejemplo 1 y en los Ejemplos de referencia 10-11, los componentes de éster orgánico, que se incorporaron con micropolvo de silicio, se usaron para formular el potenciador líquido para arena autoendurecible de vidrio soluble para preparar arena autoendurecible de vidrio soluble, lo cual supuso una mejora muy significativa en la resistencia a la tracción. La resistencia de la arena autoendurecible de vidrio soluble puede aumentar de forma significativa después de 1 hora de moldeo. La resistencia de la arena autoendurecible de vidrio soluble preparada de esta forma continuó permaneciendo a un nivel relativamente alto incluso después del almacenamiento durante un largo período de tiempo tras el moldeo. Por tanto, las propiedades mecánicas del molde de fundición y del núcleo de molde mejoraron enormemente.
Ejemplo de referencia 12
[0066]
Componentes relaciones (masa/g)
monoacetato de glicerilo 90
triacetato de glicerilo 300
carbonato de propileno 10
micropolvo de silicio 600
metanol 30
agua 50
[0067] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 13
[0068]
Componentes relaciones (masa/g)
triacetato de glicerilo 300
carbonato de propileno 100
micropolvo de silicio 600
propanol 30
agua 50
[0069] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 14
[0070]
Componentes relaciones (masa/g)
carbonato de propileno 400
micropolvo de silicio 600
butanol 30
agua 50
[0071] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 15
[0072]
Componentes relaciones (masa/g)
carbonato de propileno 400
micropolvo de silicio 600
agua 80
[0073] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 16
[0074]
Componentes relaciones (masa/g)
diacetato de etilenglicol 112,5
triacetato de glicerilo 375
carbonato de propileno 12,5
micropolvo de silicio 500
etanol 60
agua 20
[0075] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 17
[0076]
Componentes relaciones (masa/g)
diacetato de glicerilo 60
triacetato de glicerilo 410
micropolvo de silicio 500
metanol 60
agua 20
[0077] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
Ejemplo de referencia 18
[0078]
Componentes relaciones (masa/g)
triacetato de glicerilo 470
micropolvo de silicio 500
propanol60
agua 20
[0079] El proceso de preparación fue el mismo que el del Ejemplo 1.
[0080] Los potenciadores líquidos para arena autoendurecible de vidrio soluble obtenidos a partir de los Ejemplos de referencia 12-18 se usaron en la preparación de arena autoendurecible de vidrio soluble, con las siguientes operaciones específicas:
Se pesaron 1000 g de arena estándar procedente de Dalin y se añadieron a una mezcladora de arena de cuchillas para su uso en laboratorio, se añadieron 8,64 g del potenciador líquido para arena autoendurecible de vidrio soluble y se agitó la mezcla durante 1 minuto, se añadieron 20 g de vidrio soluble SQ-1 y se agitaron durante 1 minuto, luego se produjo la arena y se elaboró un cubo de ensayo estándar en forma de "8" y se probó la resistencia a la tracción tras 1 hora, 4 horas y 24 horas. T ras los ensayos, la resistencia de la arena autoendurecible de vidrio soluble preparada usando el potenciador líquido para arena autoendurecible de vidrio soluble preparado de esta forma aumentó de forma muy significativa después del moldeo durante 1 hora y la resistencia a la tracción fue de 0,395-0,408. La resistencia de la arena autoendurecible de vidrio soluble preparada de esta forma permaneció en un nivel más alto incluso después del almacenamiento durante un período de tiempo prolongado tras el moldeo. Después de moldear durante 24 horas, la resistencia a la tracción pudo alcanzar valores de 0,586-0,605, mejorando en gran medida las propiedades mecánicas del molde de fundición y del núcleo del molde.
[0081] Además, en la presente invención, cada uno de los componentes del agente de curado que comprende un éster, una sílice amorfa y agua es sometido a cizallamiento de alta velocidad y a mezclado para formular una suspensión, que se usa luego en la preparación de la arena autoendurecible de vidrio soluble, por lo que se logra una adición única del agente de curado para la fundición de vidrio soluble sin contaminación por polvo. Las operaciones son sencillas, la medición, la adición y la aplicación son convenientes y se logra la producción a nivel industrial.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un agente de curado para la fundición de vidrio soluble que comprende un alcohol, un éster, una sílice amorfa y agua; en donde la sílice amorfa es una sílice amorfa pirogénica y/o una sílice amorfa precipitada; caracterizado por que el agente de curado comprende un 20-40 % de éster, un 30-60 % de sílice amorfa; un 2-12 % de alcohol; y un 3-18 % de agua en fracción de masa; y el alcohol se selecciona de entre el grupo consistente en etanol y alcohol bencílico.
2. El agente de curado de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el éster es cualquiera seleccionado de entre el grupo consistente en monoacetato de glicerilo, diacetato de glicerilo, triacetato de glicerilo, diacetato de etilenglicol, carbonato de propileno, ésteres dibásicos y una mezcla de al menos dos de los mencionados.
3. Un método para preparar el agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende los siguientes pasos:
(1) primero, añadir una cantidad pesada de éster en un depósito de agitación de un mezclador de alta velocidad y agitar;
(2) introducir una cantidad de agua pesada e introducir una cantidad de alcohol pesada; ajustar la velocidad de rotación a 800 rpm o más y luego añadir la sílice amorfa y agitar durante otros 10-20 minutos para hacer que forme una suspensión para obtener el agente de curado para una fundición de vidrio soluble.
4. El uso del agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 en la preparación de un molde de fundición y un núcleo de molde; preferiblemente, el molde de fundición y el núcleo de molde son para fundir metales, especialmente para fundir hierro y acero.
5. Una arena autoendurecible de vidrio soluble, que comprende un 95-98 % de arena de cuarzo; un 1,8-2,5 % de vidrio soluble; y un 0,6-1,6 % de un potenciador líquido en fracción de masa; en donde el potenciador líquido es el agente de curado para una fundición de vidrio soluble de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2.
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