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NOUVELLE COMPOSITION POUR NOYAUX DE FONDERIE.
La présente invention concerne une nouvelle composition pour la production de noyaux de fonderie.
Lors du moulage d'objets creux en métal, il est nécessaire d'introduire, dans le moule, un noyau qui,pendant la coulée du métal fon- du, occupe la place où doit exister, dans l'objet fini, un espace creux.
D'une manière générale, les noyaux de fonderie sont réalisés avec du sable dont les grains sont liés entre eux au moyen d'une substance, généralement de nature organique, susceptible de se décomposer à la température de cou- lée du métal. Parmi les liants organiques connus, on peut citer les huiles siccatives, telles que l'huile de lin, et les solutions de résines synthé- tiques thermo-durcissables, par exemple les résines du genre urée-formaldé- hyde mélamine-formaldéhyde et phénol formaldéhyde. Pour accélérer le "sé- chage" de l'huile de lin et le "durcissement" des résines synthétiques, il est de pratique courante d'avoir recours à la chaleur. La quantité de ré- sine synthétique ajoutée varie généralement entre environ 1/2 à 3 parties (calculé sur la base de la résine sèche) pour 100 parties de sable sec.
De plus, étant donné qu'un mélange de sable et de résine a une faible résis- tance à l'état vert (la "résistance à l'état vert" étant la résistance du noyau avant qu'il soit chauffé pour "durcir" la résine), il est néces- saire de lui ajouter de l'amidon ou un "liant de céréales" analogue, pour augmenter cette résistance. (L'expression "liant de céréales" doit être comprise comme désignant un liant obtenu à partir de céréales, en général de 1 'amidon ou de la dextrine, mélangé avec une quantité appropriée d'eau).
En règle générale, les liants de résine synthétique pour noyaux, sont utilisés sous la forme d'une solution aqueuse colloïdale, mais certai- nes résines peuvent être utilisées en solution dans des alcools ou des cé- tones inférieurs, ou dans des mélanges de ces produits et d'eau. Lorsqu'on
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les utilise en tant que liants pour noyaux, ces solutions colloïdales pré- sentent un certain nombre d'inconvénients, dont les plus importants sont : a) Par exposition à l'air, comme cela se produit-pendant la fabrication à la main des noyaux, un mélange de sable, d'amidon et d'une solution de résine perd rapidement le solvant, de l'eau par exemple, par évaporation; ce fait est particulièrement accentué lorsque certaines rési- nes sont utilisées dans des conditions de faible humidité atmosphérique.
Par suite de cette évaporation, le mélange de sable et de ces liants perd ses propriétés de plasticité et de cohésion, et le manque de cohésion rend difficile le moulage du matériau pour lui conférer une forme particulière et, par conséquent, il ne permet pas de reproduire rapidement le modèle de la boite à noyau dans laquelle il est moulé. De plus, des noyaux fabriqués à partir d'un tel mélange de sable, peuvent devenir friables après durcis- sement de la résine. b) Le mélange moyen de sable et de liant en résine synthétique nontre une viscosité prononcée et cette propriété est accentuée par l'incor- poration d'un liant de céréales. Lorsque des noyaux sont fabriqués à la main, un mélange visqueux est difficile à manipuler et de ce fait ralentit le rythme de production.
Lorsque les noyaux sont produits avec une machine, une absence de viscosité est en général essentielle pour un bon fonctionne- ment de la machine. c) La quantité de chaleur engendrée pendant le mélange de sa- ble avec un liant en résine synthétique pour noyaux, est plus grande que lorsqu'on fait usage d'huile de lin comme liant. La température plus élevée augmente le taux d'évaporation de l'eau et de tout autre solvant volatil. d) Lors de la fabrication de noyaux à la main, il existe, dans certains cas, un risque de dermatose pour certains ouvriers, à cause de la présence de formaldéhyde libre. De plus, du formaldéhyde gazeux, qui est un irritant pour le nez et les yeux, est fréquemment développé en quantités indésirables, à partir de mélanges résine synthétique et de sable, en par- ticulier lorsqu'on emploie de la résine urée-formaldéhyde.
La présente invention permet d'éliminer dans une large mesure les quatre inconvénients sus-indiqués, en faisant usage, en tant que liant pour noyaux, d'une émulsion de résine ayant le composant hydrophile comme phase dispersée, et le composant hydrophobe comme phase continue.
La manière dont il apparaît que les quatre inconvénients pré- cités sont éliminés, est détaillée ci-dessous :
A) L'utilisation d'une huile de faible volatilité en tant qu'a- gent hydrophobe et comme phase continue, à la place d'eau ou d'un autre sol- vant hydrophile, réduit les pertes par évaporation, étant donné que l'huile n'est pas en elle-même influencée par l'humidité atmosphérique et protège la phase aqueuse d'un contact direct avec l'atmosphère. Cet effet protecteur réduit également la perte de solvant par évaporation pendant le temps de mélange de l'émulsion et de sable.
B) L'utilisation d'une résine émulsifiée communique un toucher quelque peu huileux et pratiquement, non-visqueux à un mélange de résine, de liant de céréales, d'eau et de sable.
C) L'huile étant la phase continue dans l'émulsion, elle procure une lubrification entre les grains de sable, pendant l'opération de mélange, et la quantité de chaleur engendrée par friction est, par suite, réduite; il en résulte également une perte plus faible des solvants par évaporation.
D) Une protection contre le risque de dermatose est procurée par le film d'huile entourant chaque particule de la solution de résine ; bienquune faible quantité de formaldéhyde diffuse à travers la pellicule d'hui- le, une protection efficace est assurée par l'huile qui, inévitablement, en- duit les mains des personnes travaillant avec le sable à noyaux mélangé, et agit ainsi à la façon d'une barrière.
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Selon une caractéristique de la présente invention, une compo- sition pour la production de noyaux de fonderie, est donc préparée avec u- tilisation, en tant que liant pour les noyaux, d'une émulsion comprenant une solution hydrophile d'une résine thermo-durcissable, émulsifiée dans un agent hydrophobe approprié.
En tant que résines, on peut utiliser les résines synthétiques indiquées ci-dessus, y compris les résines crésolformaldéhyde et thiourée- formaldéhyde. Un liant de céréales pour noyaux peut également être présent.
Selon une autre caractéristique de l'invention, au lieu d'uti- liser une solution hydrophile d'un produit primaire de la formation d'une résine, on peut employer une solution d'un produit de réaction donnant lieu à la formation d'une résine, tel qu'un composé méthylolique d'urée et de mélamine, en particulier de diméthylolurée, la résine étant formée après coup dans le mélange pour noyaux préparé aveo emploi d'une émulsion corres- pondante contenant ledit produit de réaction.
Lesdits composés méthyloliques ont une solubilité limitée dans l'eau et, afin d'éviter la cristallisation pendant le refroidissement, il est nécessaire, lors de la formation des émulsions correspondantes, d'em- ployer des solutions très diluées desdits composés. Toutefois, la présence de grandes quantités d'eau est indésirable, en particulier du point de vue du transport et des frais de transport.
En conséquence, conformément à une autre caractéristique de l'invention au lieu d'une solution homogène d'un produit de réaction donnant lieu à la formation de résine, on utilise, pour la formation de l'émulsion, une solution contenant en suspension des cristaux dudit produit de réaction.
Le système d'émulsion produit est l'un de ceux dans lesquels des cristaux sont suspendus dans la phase dispersée de l'émulsion. Cet état n'affecte pas défavorablement l'action de l'émulsion en tant que liant pour noyaux; il a simplement pour conséquence que les émulsions sont d'un aspect plutôt gros- sier.
Des noyaux en sable produits conformément à l'invention, avec une émulsion de résine du type eau dans l'huile, nécessitent un chauffage à des températures élevées, afin de détruire l'émulsion et de durcir la ré- sine, ce qui donne lieu à la formation d'un corps solide robuste comprenant des grains de sable enrobés dans un réseau de résine.
A température élevée, le composé méthylolique, par exemple la diméthylolurée, fond et perd de l'eau et est converti en une résime qui, comme les solutions colloïdales de résine émulsifiées, devient, par un chauf- fage ultérieur, insoluble et infusible.
La préparation d'émulsions de ces composés résineux ou donnant lieu à la formation de résine, est conduite conformément aux méthodes généra- lement utilisées dans la technique des émulsions. On a trouvé qu'un grand nombre d'agents à activité de surface et de stabilisateurs étaient appro- priés, dans de nombreux cas, on a constaté qu'il n'était pas nécessaire de faire usage d'un moulin colloïdogène ou d'un homogénéiseur, une simple agi- tation étant suffisante.
Aucune difficulté n'a été éprouvée lors de l'émulsification de solutions ou de dispersions aqueuses de produits de condensation urée-formal- déhyde ou mélamine formaldéhyde. Les résines phénol-formaldéhyde solubles dans les alcalis dilués à l'eau (généralement appelées "solubles à l'eau"), ne présentent aucune difficulté, pas plus que les résines phénol- et crésol- formaldéhyde dissoutes dans de l'alcool, par exemple dans de l'alcool éthyli- que, ou dans de l'acétone ou encore dans des mélanges d'alcool et d'eau ou d'acétone et d'eau.
Des huiles d'hydrocarbures ayant des points d'ébullition compris entre 120 et 300 C, selon la température à laquelle les noyaux sable doivent être cuits, sont satisfaisantes pour être utilisées comme phase continue.
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Les exemples suivants illustrent l'invention (voir en particu- lier le tableau ci-dessous). Les émulsions du type eau dans l'huile peuvent 'être produites comme suit : Emulsion de résine (I)
Résine aqueuse d'une concentration d'environ 45% émulsifiée dans l'huile
EMI4.1
<tb> 30 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> de <SEP> kérosène <SEP> inodore
<tb>
EMI4.2
4 Il " " Il 11BeiiQàd F.R.11 +) Q,2 " Il Il Il "Nervan O.S." +)
EMI4.3
<tb> 150 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'eau
<tb>
<tb> 150 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> colloïdale <SEP> aqueuse <SEP> à
<tb>
<tb> 45% <SEP> d'une <SEP> résine <SEP> urée-formaldéhyde.
<tb>
Les produits ci-dessus sont mélangés dans l'ordre indiqué, et agités d'une manière continue jusqu'à formation d'une émulsion homogène.
+) "Belloid F.R." est le nom commercial d'un ester d'acides gras et d'al- canolamines, "Nervan G.S." celui d'un mélange d'une oléfine sulfatée (trai- tée par l'acide sulfurique) et d'un ester sulfaté.
Emulsion de résine (II)
Un produit de réaction d'urée et de formaldéhyde comprenant essentiellement une solution de composés
EMI4.4
méthv101iques d'urée émulsifiés dans l'huile.
191 parties en poids d'une solution aqueuse à 37% en poids de formaldéhyde ajustée à un pH de 8 à 8,5
EMI4.5
<tb> 100 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'urée
<tb> 40 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> de <SEP> kérosène <SEP> inodore
<tb>
EMI4.6
3 fi Il Il de 11BellQrd F.R."
EMI4.7
<tb> 1 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'oléate <SEP> de <SEP> calcium
<tb>
<tb> 120 <SEP> Il <SEP> " <SEP> " <SEP> d'eau.
<tb>
L'urée et le formaldéhyde sont chauffés à environ 90 C pour accélérer la formation de méthylolurée et, ensuite, refroidis à 50 C.
Le "Belloïd F.R.", l'oléate de calcium, le kérosène et l'eau, sont émulsifiés par agitation à environ 50 C.
La solution d'urée et de formaldéhyde (contenant un peu de
EMI4.8
composé né'YTylolique en solution) est ensuite ajoutée à l'émulsion eau dans l'huile, :. environ 50 C, et agitée d'une manière continue jusqu'à forma- tion d'une émulsion homogène. Cette émulsion contient une certaine quanti- té de diméthylolurée sous la forme de cristaux fins.
Emulsion de résine contenant un amidon (III)
Un produit de réaction d'urée et de formaldéhyde (comprenant essentiellement une solution de composés
EMI4.9
méthvlo1iQues de l'urée) émulsifié dans l'huile et auquel on ajoute une certaine quantité de liant de céréales.
191 parties en poids d'une solution aqueuse à 37% en pois de formaldéhyde ajustée à un pH de 8 à 8,5
EMI4.10
<tb> 100 <SEP> " <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'urée
<tb> 40 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> de <SEP> kérosène <SEP> inodore
<tb>
EMI4.11
3 It il if de "Bel 1 ol"d F.R.rr il
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1 partie en poids d'oléate de calcium.
1,'urée et le formaldéhyde sont chauffés à environ 90 C pour accélérer la formation de méthylolurée et ensuite refroidis à 50 C. Le "Belloîd F.R.", l'oléate de calcium, le kérosène et la solution d'urée- formaldéhyde sont émulsifiés à environ 50 C, et l'agitation est continuée jusqu'à ce que l'émulsion ait été refroidie à la température ambiante. Elle contient une certaine quantité de diméthylolurée sous la forme de cristaux fins. 52,5 parties d'un liant de céréales (G.B.Kordek, marque d'amidon) sont ensuite mouillées avec 2,5 parties de kérosène inodore, et mélangées avec 45 parties de l'émulsion. Ceci donne un matériau qui est une poudre humide ayant des propriétés d'écoulement raisonnables.
Le produit (III) présente certains avantages spéciaux tels que celui d'être un liant pour noyaux se présentant sous une forme solide qui, par addition d'eau, est capable de conférer aussi bien une solidité du noyau à l'état vert qu'une solidité du noyau à l'état sec.
Emulsion de résine (IV)
EMI5.1
Une résine phénol-forma1déhvde miscible à l'eau. émulsifiée dans une huile.
12,5 parties en poids de kérosène inodore
EMI5.2
5 " n 1t de "prévoktl +)
EMI5.3
<tb> 2,5 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'oléate <SEP> de <SEP> calcium
<tb>
<tb> 45 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> colloïdale <SEP> aqueuse <SEP> à <SEP> 50%
<tb>
<tb> d'une <SEP> résine <SEP> phénol-formaldéhyde <SEP> durcissable <SEP> à <SEP> . <SEP>
<tb>
<tb> chaud, <SEP> dans <SEP> un <SEP> alcali.
<tb>
Le kérosène, le "Prévok" +) et l'oléate de calcium sont chauffés avec agitation à environ 40 C. La solution colloïdale de résine, également à une température d'environ 40 C, est ajoutée lentement, et l'agitation continuée jusqu'à obtention d'une émulsion homogène.
+) "Prévok" est le nom commercial d'un savon obtenu à partir de métaux lourds et de suint.
Emulsion de résine (V)
EMI5.4
Émulsion de méthylol-mélamine.
63 parties en poids de mélamine
EMI5.5
<tb> 490 <SEP> Il <SEP> Il <SEP> Il <SEP> d'une <SEP> solution <SEP> aqueuse <SEP> à <SEP> 37% <SEP> en <SEP> poids <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> formaldéhyde
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> " <SEP> " <SEP> Il <SEP> de <SEP> borate <SEP> de <SEP> sodium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> " <SEP> Il <SEP> Il <SEP> de <SEP> kérosène <SEP> inodore
<tb>
EMI5.6
2 ,5 if Il if de "Belloïd F.R.rt
EMI5.7
<tb> 250 <SEP> " <SEP> d'eau.
<tb>
On chauffe pendant 10 minutes à 90 C, la mélamine, la solu- tion de formaldéhyde et le borate de sodium, puis on ajoute lentement, à cette température, le mélange formé, au kérosène inodore dans lequel le "Belloîd F.R." a été préalablement dissous; on ajoute simultanément l'eau, à 40- 50 .
Il est nécessaire de maintenir la température à 65 - 70 C pen-
EMI5.8
dant 15émulsification qui peut être effectuée avec un agitateur tournant très vite.
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TABLEAU (parties en poids)
EMI6.1
Mélange uél. Hel. Mel. Hél. 1-1él.
No. 1 R9.d No. Ho No. No.6
EMI6.2
<tb> sable <SEP> de <SEP> Parish <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 100
<tb>
<tb> liant <SEP> de <SEP> céréales <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3/4 <SEP> 2 <SEP> 2-
<tb>
<tb>
<tb> (G.B.Kordek)
<tb>
EMI6.3
-mulsion de résine ( ) 3 - - - - -
EMI6.4
<tb> " <SEP> ( <SEP> II) <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 1/2 <SEP> 2-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> émulsion <SEP> de <SEP> résine-
<tb>
<tb>
<tb> mélange <SEP> G.B.Kordek(III)
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> eau <SEP> 1 <SEP> 3/4 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 13/4 <SEP> 11/2 <SEP> 3 <SEP> 1/2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> l'état <SEP> 482 <SEP> g <SEP> 510 <SEP> g <SEP> 397 <SEP> g <SEP> 425 <SEP> g <SEP> 453 <SEP> g <SEP> 539 <SEP> g <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vert
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> l'état <SEP> 90,4 <SEP> 119 <SEP> 119 <SEP> 101 <SEP> 95 <SEP> 119
<tb>
EMI6.5
sec à la compression kg/em2 kg/cm2 kg/cm2' kg/cm2 kg/cm2 kg/an2 Résistance à l'état 15,5 17,8 18,1 14,2 16,5 18,3 sec à la traction kg/em2 lçg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm?- kg/cm2 TABLEAU (suite)
EMI6.6
Mél. Hé1. l1él. Mél. Mélo Mél. lflél. Mél.
No7 No.8 No. 9 No. 10 No.ll No.12 No.l3 No. 14
EMI6.7
<tb> Sable <SEP> de <SEP> Parish <SEP> - <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 80 <SEP> - <SEP> 100 <SEP> . <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> de <SEP> Gong- <SEP> 40 <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> leton
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> de <SEP> Chel- <SEP> 60 <SEP> @ <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> ford <SEP> (mouillé)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> rouge <SEP> de- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 20 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> Nansfield
<tb>
<tb>
<tb> Sable <SEP> de <SEP> South- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 100- <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> port
<tb>
<tb>
<tb> G.B. <SEP> Kordek- <SEP> - <SEP> 1,5 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5- <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> G.B. <SEP> Korde::
<SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 1,75
<tb>
<tb>
<tb> (mélange <SEP> D)
<tb>
EMI6.8
+) Stadex 565 1,0 - - - - - -
EMI6.9
<tb> -à <SEP> " <SEP> 580 <SEP> - <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
<tb> +) <SEP> Fulbond <SEP> 0,5- <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb>
EMI6.10
Ewu1s1on de 0,8 1,5 1,5 2,0 0,5 1,5 -
EMI6.11
<tb> résine <SEP> (II)
<tb>
EMI6.12
DJulsîon de - - - - - - 1,5 - résine (IV) E-u? sion de rés.V - - - - - - - 1,5 E3U - 3,0 1,5 z5 3,0 2,5 2,0 2,0 +) NOTE : Dans le tableau ci-dessus le mot "Stadex" est une mar- que d'amidon et le mot "Fulbond" une marque d'argile.
En outre, les nombres désignant les résistances ont la signification adoptée par six Associations de Fondeurs américains (A.F.A.) pour les tests standard des noyaux.
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TABLEAU (suite)
EMI7.1
Hél. Hélo Hé1. Hél. l'1él. Hél. Hel. Hél. fuk1. No.8 Io9 No.10 No. 11 No. 12 No.13 No. 14
EMI7.2
<tb> Perméabilité <SEP> 69 <SEP> unités <SEP> A.F.A.
<tb> verte
<tb>
<tb> Résistance <SEP> à
<tb>
EMI7.3
l'état vert 794g 425 g 411 g 794g 1361 g 595 g 397 g 425 g
EMI7.4
<tb> Résistance <SEP> à
<tb> létat <SEP> sec <SEP> à
<tb>
<tb> la <SEP> compression <SEP> - <SEP> 115 <SEP> 100,5 <SEP> 106 <SEP> 53,4 <SEP> 98,4 <SEP> 113,6 <SEP> 96
<tb>
EMI7.5
kg/cw2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
EMI7.6
<tb> Résistance <SEP> à
<tb> létat <SEP> sec <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> la <SEP> traction <SEP> 13,5 <SEP> 21,5 <SEP> 16,2 <SEP> 13,5 <SEP> 8,4 <SEP> 14,9 <SEP> 18,1 <SEP> 16,2
<tb>
EMI7.7
kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 k.g/cm2 kg/cID.2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
REVENDICATIONS.
1.) Un procédé pour la production de noyaux de fonderie, carac- térisé par le fait qu'on utilise, en tant que liant pour les noyaux, une émulsion du type eau dans l'huile, constituée par une solution hydrophile d'u- ne résine thermo-durcissable, ou d'un produit de réaction susceptible de donner lieu à la formation d'une résine, émulsifiée dans un agent hydrophobe. a) On utilise, en tant qu'agent hydrophobe, une huile hydrocar- bonée. b) On utilise, en tant que produit de réaction susceptible de donner lieu à la formation d'une résine, un composé méthylolique de l'urée ou de la mélamine. c) Le produit de réaction susceptible de donner lieu à la for- mation d'une résine, est constitué par de la diméthylol-urée.
d) L'émulsion contient des cristaux du produit de réaction susceptible de donner lieu à la formation de résine, ces cristaux étant en suspension dans la phase dispersée de l'émulsion.
2.) Une composition pour la production de noyaux de fonderie, caractérisé par le fait qu'elle : e) contient un liant pour les noyaux du genre de ceux indiqués sous 1. ).
Elle contient encore un liant de céréales. g) Elle est constituée par l'un quelconque des mélanges indi- qués précédemment dans la description.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.