MXPA00005491A - Composicion fluida capaz de producir carbono brillante en el transcurso de la colada del metal y su procedimiento de preparacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a:Una arena de moldeo en fundición que comprende:arena y bentonita;y un aditivo fluido que comprende:un soporte líquido de donde el soporte líquido es una mezcla de agua y por lo menos un líquido orgánico, en el cual el agua representa por lo menos aproximadamente 30%del peso del soporte líquido;y partículas de por lo menos una sustancia, distinta al carbón, para formar carbono brillante durante colada del metal.

Description

COMPOSICIÓN FLUIDA CAPAZ DE PRODUCIR CARBONO BRILLANTE EN EL TRANSCURSO DE LA COLADA DEL METAL Y SU PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN La presente invención corresponde al campo de la fundición y más particularmente se refiere a una nueva composición de generador de carbono brillante. Los generadores de carbono brillante son substancias carbonadas que se agregan a la arena de moldeo en las fundiciones para desprender, al momento de la colada, materias volátiles de tipo hidrocarburo cuyo papel es crear una atmósfera reductora en el recinto de moldeo y formar un depósito de carbono con una apariencia grafitica sobre las superficies de las piezas, lo cual mejora así su aspecto. Tradicionalmente, el carbono en polvo, o también denominada hulla en polvo, finalmente triturado, es la substancia más utilizada, con una capacidad de generación de carbono brillante del orden de 8 a 10% de su peso. Otras substancias, como el alquitrán o brea, denominada en México como chapopote, los betúmenes, ciertas resinas o polímeros como el poliestireno, se utilizan frecuentemente en mezcla con el polvo de carbón para aumentar la capacidad de generación del carbono brillante. La mayor parte de los generadores de carbono brillante se utilizan en forma de un polvo finamente dividido, en que el tamaño de los granos es inferior a 650 mieras, con más de 50% inferior a 150 mieras. Sin embargo, estos polvos, orgánicos por naturaleza, con un fuerte contenido en carbono en polvo, son susceptibles a un auto-calentamiento, con el riesgo de una explosión de los polvos, con formación de terrones o grumos en los silos. A fin de evitar estos inconvenientes, ciertos fabricantes, entre los cuales la Solicitante, han buscado el reemplazo de estos polvos por líquidos como por ejemplo los aceites bituminosos . La práctica ha demostrado que no se han podido incorporar estos aceites a la arena en una cantidad suficiente para satisfacer la necesidad del carbono brillante, ya que la arena se torna demasiado plástica y el desprendimiento de humos durante la colada era demasiado grande. Por lo tanto, ha quedado limitada la utilización de estos aceites, algunos casos en particular. Otros fabricantes han tratado de comercializar las suspensiones del polvo de carbono en agua, sin embargo, este producto ha resultado ser demasiado costoso con respecto al aceite en polvo clásico. Ciertos fabricantes han tratado de resolver el problema de almacenamiento de los materiales pulverulentos, mezclándolos con betonita, que es otro componente habitual de la arena de moldeo en la fundición. Estas mezclas, que han conquistado una parte considerable del mercado europeo, presentan una relación de los generadores de carbono brillante respecto a la betonita, comprendida entre 5 y 0.2.

Por otro lado, la influencia favorable de tales mezclas en los problemas de seguridad durante el almacenamiento no se hace perceptible más que por lo que se refiere a contenidos elevados de betonita y en realidad no se han podido resolver estos problemas de seguridad, con una eficacia completa. Además, puede decirse que estas mezclas son menos flexibles para su utilización en la fundición toda vez que la proporción de los generadores de carbono brillante a la betonita queda predefinida, lo cual muchas veces obliga a las fundiciones a mantener un pequeño depósito de existencias de generadores de carbono brillante, en forma separada. Los problemas de toxicidad de los hidrocarburos aromáticos policíclicos, generadores por los generadores de carbono brillante, como el carbón, justifica la búsqueda de nuevos productos de reemplazo o de enriquecimiento, pero cuya elección por otra parte ha quedado restringida a los criterios tan severos que conciernen al almacenamiento de material pulverulento. La presente invención contempla precisamente la oferta de una solución pero los problemas enunciados arriba. Este objeto se logra gracias a un aditivo para las arenas de moldeo en la fundición que permite generar carbono brillante que consiste en una composición fluida que comprende dentro del seno de un soporte líquido, partículas de por lo menos una substancia, distinta al carbón y capaz de producir carbono brillante en el transcurso de la colada del metal . Ventajosamente, el contenido de este soporte líquido dentro de la composición fluida según la invención es inferior a 60% en peso de la composición en cuestión. El soporte líquido preferentemente es agua pero también podría elegirse entre los líquidos orgánicos que proceden de la destilación del petróleo o del aceite también derivados líquidos extraídos de vegetales. Se pueden citar como ejemplo los solventes aromáticos, los ácidos grasos, ciertos derivados nafténicos o terpénícos así como su mezcla, sola o con agua. En las composiciones según la invención en que el soporte líquido es una mezcla de agua y por lo menos un líquido orgánico, el agua representa ventajosamente un mínimo de 30% en peso del soporte líquido y/o como mínimo un 5% en peso de la composición fluida de la invención. Por composición fluida se entienden igualmente aquellos líquidos como suspensiones o pastas, básicamente homogéneas al menos al momento de su empleo. El contenido en partículas de una substancia, distinta al carbón y capaz de producir carbono brillante en la composición fluida de la invención, queda comprendido entre aproximadamente 85% y 5% en peso de la composición. De preferencia un mínimo de 50% en peso de las partículas dentro de la composición según este invento, presenta un tamaño inferior a 500 mieras, aproximadamente.

Toda clase de partículas de una substancia conocida por su capacidad de producir carbono brillante en el transcurso de la colada del metal en un molde, utilizada en la técnica anterior bajo forma pulverulenta, se pueden utilizar dentro del marco de la presente invención. Pueden citarse especialmente los betúmenes, la gilsonita, las resinas de coumarona-indeno, los albores, ciertas poliolefinas o los polímeros que se derivan de ellas, los compuestos resinosos obtenidos mediante el tratamiento de los residuos de fabricación de bis-fenol A, etc. Sin embargo, esas partículas pueden estar igualmente constituidas por cualquier otro material potencialmente interesante pero que presente ciertos inconvenientes para una aplicación en forma pulverulenta, especialmente como consecuencia de características físicas desfavorables como por ejemplo una mala aptitud para ser trituradas, una humedad elevada, una propensión a la formación de grumos o bien a la segregación granular. Muchas veces, estos materiales son desechos generados en la producción de polímeros, los cuales actualmente en la mayoría de los casos son incinerados. A título de ejemplo de tales materiales se pueden citar los residuos de la fabricación en emulsión o en suspensión de poliolefinas o de sus copolímeros, residuos muchas veces constituidos por lodos o materiales finos húmedos o también los residuos de la selección granulométrica de resinas intercambiadores de iones . Así la invención se refiere de una manera general a la utilización en el seno de un soporte líquido de partículas de compuestos resinosos y más particularmente de partículas de un polímero o de un copolímero o bien de su mezcla en que las cadenas macromoleculares llevan aproximadamente 80% como mínimo de su peso, como átomos de carbono y de hidrógeno. Entre éstos, la invención contempla preferentemente aquellos cuya : - Capacidad de generar carbono brillante asciende al menos a un 15% en peso, de su peso en total, que se mide de acuerdo con el método definido por la industria alemana de la fundición en Bestimmung von glanzkohlenstoff - V. D. G. página 85, octubre de 1980. - Cuyo contenido en materiales volátiles es por lo menos de 50%, medido según el método ISO 562-1981, desprendiéndose estos materiales volátiles hasta un 80% como mínimo, a una temperatura entre 200°C y 500°C. Las partículas de substancias capaces de producir un carbono brillante, y que son preferidas de acuerdo con la presente invención, tienen un contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos reducido (benzo-A-pireno inferior a 50 ppm) y un contenido de azufre inferior a 3%. La composición fluida de acuerdo con la invención además puede llevar una cantidad adecuada de un agente o de varios agentes, que se encuentran en suspensión, con una reología o una característica de superficie adecuada para evitar la decantación de las partículas o la separación de fases líquidas. Entre ellos, se pueden citar las arcillas, bentonas, los agentes tensioactivos y los polisacáridos. La composición fluida de la invención también puede comprender uno o varios aditivos conocidos por sus efectos favorables en la arena de moldeo, para mejorar por ejemplo su fluidez, su cohesión o bien su afianzamiento. Puede tratarse por ejemplo de aceites saponificados, ácidos grasos o sus esteres saponificados o no, glicoles, grafito o bien aditivos que actúan sobre la activación de la betonita como ciertas bases. La composición fluida de acuerdo con la invención también puede comprender uno o varios aditivos conocidos por su efecto anticongelante, como los glicoles de etileno o su efecto antibacteriano como el formol . Aunque uno de los objetivos de la presente invención es suprimir por razones de salud en el lugar de trabajo, la utilización del carbón como generador de carbono brillante, puede resultar útil por razones técnicas, económicas o de disponibilidad de materia prima, incorporar en la composición fluida de la invención carbón en polvo cuyo tamaño de partículas se sitúa ventajosamente en un nivel inferior a 600 mieras. En este caso, el contenido en peso del carbono en polvo dentro de dicha composición, será de preferencia inferior a 50%. De acuerdo con un modo de realización ventajoso de la composición fluida de la invención, ella comprende hasta aproximadamente 50% y de preferencia 30% de su peso, de un polvo mineral poroso como por ejemplo: el coque, en que el 80% en peso estará constituido por partículas cuyo tamaño es inferior a unas 500 mieras y en que de preferencia el 70% en peso estará constituido por partículas cuyo tamaño es inferior a 200 mieras, un material granular de sílice o de tipo sílico-albúmina, de carácter poroso en que el tamaño de las partículas es inferior a 600 mieras. La invención se refiere igualmente a un procedimiento para la preparación de una composición fluida según la invención que consiste en incorporar en el soporte líquido, partículas de por lo menos una substancia distinta al carbón, capaz de producir carbono brillante, ya sea en forma de partículas finas con un tamaño inferior a 500 mieras en una cantidad de 50% de su peso, en condición seca o húmeda, o bien por trituración en fase húmeda con dicho soporte líquido. El soporte líquido y las partículas utilizadas en este procedimiento se encuentran conformes con aquellos descritos anteriormente en la composición fluida según la invención.

La invención se refiere también a la utilización de partículas de una substancia, distinta al carbón, capaz de producir carbono brillante en el transcurso de la colada de metal en el molde, para la preparación de una composición fluida que constituye un aditivo para las arenas de moldeo en fundición. Estas partículas son de tipo definido anteriormente en la composición fluida de la invención. La invención concierne finalmente a la utilización de un aditivo definido anteriormente para la preparación de una composición para moldeo en fundición así como una composición para el moldeo en fundición a base de arena que comprende tal aditivo y también su procedimiento de preparación. Un procedimiento para la preparación de una composición para el moldeo en fundición consiste en mezclar con la arena de fundición, que puede proceder por ejemplo del retorno después del desmoldeo, una cantidad de por lo menos 0.05% en peso de un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en forma directa o bien mediante una premezcla con otros materiales. Otras ventajas y características de la invención aparecerán en el transcurso de la lectura de los ejemplos que presentamos a continuación y que se refieren a la preparación y a la utilización de la composición fluida de la invención en la fundición.

El ejemplo que sigue se refiere a los ensayos de utilización, en calidad de generador de carbono brillante en fundición, de finas de selección granulométrica que proceden como desechos de la fabricación del copolímero estireno-di-vinil-benceno (S-DVB) para resinas intercambiadoras de iones. Estas finas han sido utilizadas en primera instancia en forma pulverulenta de acuerdo con el método de la técnica anterior, mezclándolas con el polvo de carbón, en una cantidad de 30% de finas de S-DVB en proporción al 70% de carbón en polvo. Vaciando esta mezcla sobre una plataforma y golpeando levemente esta plataforma, se nota que los granos de las finas de S-DVB se separan en forma limpia de los granos del carbón y que por lo tanto se torna muy fácilmente heterogénea la mezcla, lo cual impide su utilización en las fundidoras. La mezcla anterior luego se incorporó en un líquido y después se utilizó la composición fluida en un molde de fundición: a) Fabricación de un gel previo por mezcla de: 97 gramos de agua, - 0.14 gramos de Rhodadol 23 comercializado por la empresa Rhóne-Poulenc, 2.29 gramos de Empilan NP6 comercializado por la empresa ALBRIGHT- ILSON, 0.57 gramos de Empicol ESB 3M comercializado por la empresa ALBRIGHT- ILSON, b) Fabricación de la composición fluida por mezcla de: 30 gramos de polvo de carbón, 35 gramos de finas de S-DVB, 35 gramos de gel previo de la etapa anterior (a) La mezcla obtenida tiene una apariencia fluida y homogénea y así queda por más de tres semanas hasta su utilización descrita abajo. c) Fabricación de un molde de fundición con la siguiente composición en peso: 100 partes de arena siliciosa con una granulometría de 500 AFS, 7 partes de betonita calcica activada, - 3 partes de la composición fluida de la etapa anterior (b) , 2 partes de agua. Luego se vacía la masa fundida líquida en el molde. Después de enfriar se nota un bello revestimiento de la pieza sin falla y bien decapado. ll

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES 1) Un aditivo para las arenas de moldeo en fundición que permite generar carbono brillante, caracterizado porque consta de una composición fluida que comprende dentro de un soporte líquido partículas de por lo menos una substancia distinta al carbón y que es capaz de producir un carbono brillante en el transcurso de la colada del metal .
2. 2) El aditivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido del soporte líquido dentro de la composición fluida de la invención es inferior a 60% en peso de dicha composición.
3. 3) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el soporte líquido se selecciona entre el agua y los líquidos orgánicos o su mezcla.
4. 4) El aditivo según la reivindicación 3, caracterizado porque soporte líquido es una mezcla de agua y por lo menos de un líquido orgánico, en que el agua representa por lo menos un 30% del peso del soporte líquido y/o por lo menos un 5% en peso de la composición fluida.
5. 5) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el contenido de las partículas de la substancia distinta al carbón y que es capaz de producir carbono brillante, queda comprendido entre aproximadamente 85% y 5% en peso de dicha composición.
6. 6) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque por lo menos el 50% en peso de las partículas de la substancia distinta al carbón, capaz de producir carbono brillante, presentan un tamaño inferior a 500 mieras aproximadamente.
7. 7) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las partículas de la substancia distinta al carbón capaz de producir carbono brillante, son partículas de un compuesto resinoso como por ejemplo, las partículas de polímero o de un copolímero o de su mezcla en que las cadenas macromoleculares llevan en un mínimo de 80% de su peso, átomos de carbono y de hidrógeno.
8. 8) El aditivo según la reivindicación 7, caracterizado porque las partículas de la substancia distinta al carbón, capaz de producir carbono brillante, están constituidas por poliolefinas o sus copolímeros o copolímeros derivados .
9. 9) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las partículas de la substancia distinta al carbón capaz de producir carbono brillante, tienen una capacidad de generar carbono brillante de por lo menos un 15% en peso de su peso medido según el método definido por la industria alemana de la fundición en Bestimmung von Glanzkohlenstoff - V. D. G. página 85, octubre de 1980.
10. 10) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las partículas de la substancia distinta al carbón capaz de producir carbono brillante, tienen un contenido en materias volátiles de por lo menos 50% según se mide de acuerdo con el método ISO 562-1981 y las materias volátiles mencionadas se desprenden en un mínimo de 80% a una temperatura entre 200°C y 500°C.
11. 11) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque las partículas de la substancia distinta al carbón, capaz de producir carbono brillante, tienen un contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos reducido y de un contenido de azufre inferior a 3%.
12. 12) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la composición fluida comprende además una cantidad adecuada de uno o varios agentes en suspensión y con un carácter reológico o de superficie adecuado para evitar la decantación de las partículas o la separación de las fases líquidas.
13. 13) El aditivo según la reivindicación 12, caracterizado porque los agentes mencionados se eligen entre las arcillas, bentonas, agentes tensioactivos y polisacáridos.
14. 14) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la composición fluida comprende además una cantidad adecuada de uno o varios agentes aditivos conocidos por su efecto anticongelante o su efecto antibacteriano.
15. 15) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la composición fluida comprende además de 1 a 50% en peso de carbón en polvo en que el tamaño de las partículas es inferior a 600 mieras.
16. 16) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la composición fluida comprende hasta un 50% en peso aproximadamente de un polvo de coque, en que el 80% en peso está constituido por partículas cuyo tamaño es inferior a 600 mieras aproximadamente .
17. 17) El aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la composición fluida comprende hasta un 30% en peso aproximadamente de un material granular a base de sílice o silico-albúmina, de tipo poroso, en que el tamaño de las partículas es inferior a 600 mieras .
18. 18) Un procedimiento para la preparación de un aditivo según cualguiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque se incorpora en un soporte líquido partículas de por lo menos una substancia distinta al carbón y capaz de producir carbono brillante, ya sea en forma de partículas finas, cuyo tamaño es inferior a 500 mieras en una cantidad de 50% de su peso, en condición seca o húmeda, o bien por trituración en fase húmeda con dicho soporte líquido; el soporte líquido y las partículas utilizadas en ese procedimiento se encuentran conformes con aquellos descritos anteriormente dentro de la composición fluida según la invención.
19. 19) La utilización de las partículas de una substancia distinta al carbón capaz de producir carbono brillante en el transcurso de la colada de metal en el molde para la preparación de una composición fluida que constituye un aditivo para las arenas de moldeo en fundición.
20. 20) La utilización de un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 para la preparación de una composición para el moldeo en la fundición.
21. 21) La composición para el moldeo en fundición a base de arena que comprende un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
22. 22) El procedimiento para la preparación de una composición para el moldeo en fundición, caracterizado porque se mezcla con la arena de fundición una cantidad de por lo menos 0.05% en peso de un aditivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, ya sea directamente, o bien con intermediación de una mezcla preliminar con otros materiales. (54) Título: COMPOSICIÓN FLUIDA CAPAZ DE PRODUCIR CARBONO BRILLANTE EN EL TRANSCURSO DE LA COLADA DE METAL Y SU PROCEDI M IENTO DE PREPARACIÓN (57) Resumen La invención involucra un aditivo para arena de moldeo en fundición para generar carbono brillante, caracterizado porque consta de una composición fluida que comprende dentro de un soporte líquido partículas de por lo menos una sustancia distinta al carbono y que es capaz de producir un carbono brillante en el transcurso de la colada del metal. Así mismo, la invención involucra su proceso de preparación y su uso para hacer una composición para molde de fundición.