Sistemas aglutinantes de fundición de caja fría que tienen un desmoldeo mejorado.

Un sistema aglutinante de fundición, que se curará en presencia de dióxido de azufre y un iniciador de radicaleslibres,

que comprende:

(a) de 20 a 70 partes en peso de una resina epoxídica cicloalifática o una resina epoxídica alifática-cicloalifáticamixta;

(b) de 10 a 50 partes en peso de un monómero de acrilato monomérico; y

(c) una cantidad eficaz de peróxido,

donde (a), (b) y (c) son componentes separados o están mezclados con otros de dichos componentes, con tal deque (b) no esté mezclado con (c), y donde dichas partes en peso se basan en 100 partes de aglutinante.

Sistemas aglutinantes de fundición de caja fría que tienen un desmoldeo mejorado REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

No Aplicable.

DECLARACIÓN REFERENTE A INVESTIGACIÓN O DESARROLLO PATROCINADOS FEDERALMENTE

No Aplicable.

REFERENCIA A UN APÉNDICE DE MICROFICHAS

No Aplicable.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

(1) Campo de la Invención Esta invención se refiere a sistemas aglutinantes de fundición, que se curarán en presencia de dióxido de azufre y un iniciador de radicales libres, que comprenden (a) una resina epoxídica alifática; (b) un acrilato multifuncional; y (c) una cantidad eficaz de un iniciador de radicales libres. Los sistemas aglutinantes de fundición se usan para elaborar mezclas de fundición. Las mezclas de fundición se usan para elaborar matrices de fundición (tales como machos y

moldes) que se usan para elaborar piezas coladas metálicas, particularmente piezas coladas de aluminio.

(2) Descripción de la Técnica Relacionada En la industria de la fundición, uno de los procedimientos usados para elaborar piezas metálicas es la "colada en arena". En la colada en arena, se fabrican moldes y machos desechables con una mezcla de arena y un aglutinante orgánico o inorgánico. Las matrices de fundición se disponen en una unidad de colada, lo que da como resultado una cavidad en la que se vierte metal fundido. El aglutinante se necesita a fin de que los moldes y los machos no se desintegren cuando entren en contacto con el metal fundido. Después de que el metal fundido se vierta en la unidad de moldes y machos y se enfríe, la pieza metálica formada mediante el procedimiento se retira de la unidad.

Dos de los procedimientos de fabricación destacados usados en la colada en arena son los procedimientos sin cocción y de caja fría. En el procedimiento sin cocción, un catalizador de curado líquido se mezcla con un agregado y un aglutinante para formar una mezcla de fundición antes de conformar la mezcla en un modelo. La mezcla de fundición se conforma poniéndola en un modelo y dejándola curar hasta que sea autoportante y se pueda manejar. En el procedimiento de caja fría, un catalizador de curado gaseoso se hace pasar a través de una mezcla conformada (habitualmente en una caja de machos) del agregado y el aglutinante para curar la mezcla.

El macho o el molde producido a partir del aglutinante debe mantener su precisión dimensional durante el vertido del

metal, pero se debe desintegrar después de que el metal se enfríe, de modo que se pueda separar fácilmente de la pieza metálica formada durante el procedimiento de colada. Por otra parte, deben utilizarse medios que consumen mucho tiempo y emplean mucha mano de obra para descomponer (desmoldear) la arena aglutinada, de modo que la pieza metálica se pueda retirar de la unidad de colada. Esto es un problema particularmente con los machos internos, que están encajados en la unidad de colada y no se retiran fácilmente. Habitualmente, se aplica energía mecánica a la pieza colada para facilitar la retirada. Si el macho no se descompone suficientemente durante la fase de solidificación y enfriamiento del metal, el macho es difícil de retirar y requiere un baloteo mecánico excesivo para retirarlo, o en casos extremos puede requerir cocción a temperaturas que superan 425°C durante períodos prolongados para degradar térmicamente el macho. Esto puede dar como resultado pérdidas de productividad sustanciales así como un uso de energía excesivo.

En la colada de hierro o acero, la temperatura de vertido es típicamente de alrededor de 1550°C. Estas altas temperaturas de vertido facilitan la descomposición del macho. Sin embargo, en el caso de metales ligeros tales como el aluminio, la descomposición del macho se dificulta debido a la temperatura de vertido relativamente baja del metal. Por ejemplo, el aluminio se vierte típicamente a una temperatura de alrededor de 725°C. No solo esta temperatura de vertido inferior no facilita la descomposición del macho, sino que la pieza colada de aluminio se 45 enfría más rápidamente que una pieza colada de hierro de dimensiones similares, de modo que no se facilita tanto la descomposición del macho durante la fase de enfriamiento de la pieza colada. En vista de estas circunstancias, la retirada de machos es un problema común en la colada de aluminio, existe una necesidad de aglutinantes mejorados que produzcan machos, que no solo proporcionen buenos machos y piezas coladas, sino que den como resultado una buena retirada de los machos.

La Patente de EE. UU. 4.176.114 divulga una composición aglutinante de poli (alcohol furfurílico) , que se mezcla en un agregado junto con un peróxido orgánico (preferiblemente peróxido de metil-etil-cetona, MEKP) . La mezcla se conforma como un molde o macho y se gasifica con dióxido de azufre. El dióxido de azufre es oxidado por el peróxido y se genera un ácido fuerte, que polimeriza el poli (alcohol furfurílico) y endurece el molde. Este aglutinante se vende bajo el nombre comercial "INSTADRAW". El aglutinante proporciona machos que son fáciles de retirar de una pieza colada de aluminio. De hecho, los tiempos de retirada de los machos son significativamente menores que cuando se usan aglutinantes de caja fría de uretano fenólico para preparar los machos.

No obstante, el aglutinante INSTADRAW tiene dos desventajas. En primer lugar, cuando el aglutinante se usaba realmente en una fundición, un revestimiento de poli (alcohol furfurílico) químicamente resistente se depositaba lentamente sobre las herramientas de la caja de machos. Este depósito era muy difícil de retirar y, si no se retiraba periódicamente, los machos se pegarían en las herramientas y se perjudicaría la precisión dimensional. En segundo lugar, el generador de radicales libres de peróxido de metil-etil-cetona (MEKP) tenía que manejarse como una parte separada, y sólo se podría transportar en recipientes pequeños. Esto constituye un riesgo para la seguridad si no se maneja apropiadamente. El catalizador de MEKP no era estable al almacenamiento cuando se combinaba con la resina de poli (alcohol furfurílico) , y no se podía encontrar otro diluyente para la MEKP que fuera compatible con el sistema. Aunque este sistema todavía se comercializa, su desarrollo comercial se ha obstaculizado por estas desventajas.

La Patente de EE. UU. 4.518.723 divulga un aglutinante, que es una mezcla de una resina epoxídica aromática, tal como bisfenol-A-epoxi, combinada con un acrilato multifuncional, tal como triacrilato de trimetilolpropano (TMPTA) , e hidroperóxido de cumeno. Esta composición se mezcla con un agregado inorgánico, p. ej. arena, se conforma y se gasifica con dióxido de azufre. Este uso de este aglutinante no da como resultado la formación de depósitos sobre las herramientas de la caja de machos durante la práctica real en una fundición, y era más seguro de usar que el aglutinante INSTADRAW debido a que el hidroperóxido de cumeno se podría diluir en la resina epoxídica para formar una solución estable al almacenamiento. Además, forma machos con una resistencia a la tracción mucho mayor con una variedad mayor de agregados inorgánicos. Este sistema aglutinante, conocido como aglutinantes ISOSET®, tiene éxito comercial y es vendido por Ashland Specialty Chemical Company. Aunque los machos elaborados con aglutinantes ISOSET tienen un desmoldeo más rápido en operaciones de colada de aluminio que los aglutinantes de caja fría de uretano fenólico, no tienen las características de desmoldeo rápido de los aglutinantes de poli (alcohol furfurílico) . Por lo tanto, hay una necesidad de aglutinantes que produzcan machos con las características de desmoldeo rápido de machos elaborados con el aglutinante de poli (alcohol furfurílico) , sin sacrificar las propiedades de tracción de los machos, la productividad o las características de funcionamiento limpias del sistema de epoxi/acrilato.

BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Los aglutinantes producen machos, que se descomponen (desmoldean) más fácilmente y se pueden retirar más rápidamente de la pieza colada. Esta ventaja es particularmente importante cuando las piezas coladas están hechas de metales ligeros. p. ej. aluminio. Esta mejora se obtiene sin afectar perjudicialmente a las propiedades de tracción del macho o la productividad.

Esta mejora es muy significativa desde un punto de vista comercial. La capacidad para retirar la arena del macho de una pieza colada en menos tiempo refuerza la productividad y reduce los costes de mano de obra, debido a que, para la mayoría de las moldeadoras de aluminio, el cuello de botella en la producción es la retirada del macho.

Además, la calidad de las piezas coladas se... [Seguir leyendo]

1. Un sistema aglutinante de fundición, que se curará en presencia de dióxido de azufre y un iniciador de radicales libres, que comprende:

(a) de 20 a 70 partes en peso de una resina epoxídica cicloalifática o una resina epoxídica alifática-cicloalifática 5 mixta;

(b) de 10 a 50 partes en peso de un monómero de acrilato monomérico; y

(c) una cantidad eficaz de peróxido,

donde (a) , (b) y (c) son componentes separados o están mezclados con otros de dichos componentes, con tal de que (b) no esté mezclado con (c) , y donde dichas partes en peso se basan en 100 partes de aglutinante.

2. El sistema aglutinante según la reivindicación 1, en el que la resina epoxídica comprende una resina epoxídica representada por la siguiente fórmula estructural:

donde n 1 y m es un número entero de 1 a 4.

3. El sistema aglutinante según la reivindicación 1, en el que la resina epoxídica comprende una resina epoxídica 15 representada por la siguiente fórmula estructural:

donde "R" es un sustituyente predominantemente alifático y donde n 1.

4. El sistema aglutinante según la reivindicación 2 o 3, , en el que la resina epoxídica tiene un peso equivalente de epóxido de aproximadamente 100 a aproximadamente 300.

5. El sistema aglutinante según la reivindicación 4, en el que el acrilato es un monómero y el monómero es triacrilato de trimetilolpropano y el peróxido es un hidroperóxido.

6. El sistema aglutinante según la reivindicación 5, en el que el hidroperóxido es hidroperóxido de cumeno.

7. El sistema aglutinante según la reivindicación 1, en el que el monómero de acrilato monomérico es un acrilato/metacrilato difuncional, trifuncional, tetrafuncional o pentafuncional.

8. Una mezcla de fundición que comprende:

(a) una cantidad principal de agregado de fundición;

(b) una cantidad aglutinante eficaz del sistema aglutinante de fundición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a

6.

9. Un procedimiento de caja fría para preparar un modelo de fundición que comprende: 30 (a) introducir la mezcla de fundición según la reivindicación 8 en un modelo; y

(b) curar con dióxido de azufre gaseoso.

10. Una matriz de fundición obtenible mediante el procedimiento según la reivindicación 9.

11. Un procedimiento para colar un artículo metálico que comprende:

(a) fabricar una matriz de fundición no revestida según el procedimiento de la reivindicación 9;

(b) verter dicho metal mientras está en estado líquido en dicha matriz de fundición revestida; y

(c) dejar que dicho metal se enfríe y se solidifique; y

(d) a continuación, separar el artículo moldeado.