BRPI0414035B1 - método para formar moldes com mistura de material agregado espumado, mistura de material agregado espumado para formar moldes e macho para fundir metal - Google Patents
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Abstract
"método para formar moldes, núcleo para moldar metal e mistura de material agregado para formar moldes". as presentes invenções fornecem um método de formar moldes e um núcleo o qual gera nenhum gás com efeitos ruins em corpos humanos enquanto que os aglutinantes são aquecidos. em particular, as presentes invenções fornecem um método de formar moldes e um núcleo que compreende uma mistura de material agregado que consiste de materiais agregados granulares, segundo os quais aglutinantes aquosos e água são espumados com agitação, carregados em um espaço para formar moldes, e aglutinados com um componente de água evaporando. em uma modalidade, moldes podem ser ainda curados adicionado agentes de reticulação antes e após eles serem removidos do espaço de formar. ainda, uma mistura de material agregado para formar moldes usada para o método de formar moldes das presentes invenções é fornecida.
Description
MÉTODO PARA FORMAR MOLDES COM MISTURA DE MATERIAL AGREGADO ESPUMADO, MISTURA DE MATERIAL AGREGADO ESPUMADO PARA FORMAR MOLDES E MACHO PARA FUNDIR METAL Campo das Invenções [001] As presentes invenções são relacionadas a um método de formar moldes pelo qual pouco gâs com odores desconfortáveis e efeitos ruins em corpos humanos são gerados enquanto aglutinantes são aquecidos quando materiais para formar moldes que incluem aglutinantes são formados e quando metal fundido é vazado usando um macho para fundir formado de materiais para formar moldes que incluem aglutinantes, e para um macho para fundir metal produzido pelo método de formar moldes. Ainda, as presentes invenções são relacionadas a uma mistura de material agregado para formar moldes usando o método de formar moldes das invenções.
Fundamento das Invenções [002] Resinas de fenol são usadas como aditivos de aglutinação no Exemplo 1 do método de formar moldes mostradas na Revista de Propriedade Industrial de publicação antecipada da patente japonesa (Kokai) n° Hei 05-32148, e gases voláteis tais como formaldeído, fenol e amônia sào gerados quando aglutinantes são curados pelo o aquecimento de matrizes formadas. Os gases gerados causam odores desconfortáveis e têm efeitos ruins em corpos humanos. Ou vidros líquidos são usados como no exemplo 2, e não é preferível que moldes após fundição se tornem reutilizados, porque eles não podem ser reciclados.
[003] Também, um método para formar moldes em forma de concha assim chamado, no qual areia revestida com aglutinantes é soprada e carregada em matrizes aquecidas para formar e os aglutinantes carregados revestidos com areia são curados pelo o aquecimento das matrizes, é revelado na Revista de Propriedade Industrial de publicação antecipada da patente japonesa n° Hei 10-198088.
[004] Gases voláteis tais como formaldeido, fenol e amônia são gerados quando aglutinantes são curados pelo o aquecimento das matrizes no método para formar mostrado nas referências da patente. Os gases gerados causam odores desconfortáveis e têm efeitos ruins em corpos humanos. Também, quando essas matrizes são usadas para fundição, por exemplo, ligas de alumínio e aglutinantes de resina não são completamente volatilizados ou decompostos, porque a temperatura de vazamento dentro moldes é cerca de 700°C. Conseqüentemente, um macho pode não ser facilmente removido do metal fundido após o metal fundido ser resfriado. Ainda, um macho com camisa de água para produzir fundições de alumínio para motores automotores é complicado na forma e é muito fino. Desse modo, se os aglutinantes no macho não são completamente cozidos e decompostos pela condução de calor do metal fundido e vazado, é difícil de retirar areia do macho das fundições.
[005] Ainda, como mostrado na Revista de Propriedade Industrial de publicação antecipada da patente japonesa (Kokai) n° sho. 59-47043, não é preferível que uma composição de aditivo de aglutinação usando aldeído multifuncional, glicoxal, uréia, etc., como agentes de reticulação sejam usados para fundição, porque eles podem gerar gases tóxicos tais como formaldeido.
[006] Também, é muito difícil continuamente carregar misturas em uma cabeça de sopro em moldes pelo o método de formação de moldes mostrados na Revista de Propriedade Industrial de publicação antecipada da patente japonesa (Kokai) n° sho. 55-8328, porque as partículas unitárias de areia de sílica na cabeça de sopro agregam-se para se tornarem volumosas por causa do método quando areia para fundição que é combinada com aglutinantes principalmente compostos de água e aglutinantes aquosos congelados e a mistura congelada é carregada por sopro em moldes ou durante o período que perdura até o segundo carregamento por sopro ser feito. Desse modo, esses tipos de métodos de formação de moldes não têm sido praticamente usados.
[007] Ainda, quando um macho de fundição usando aglutinantes aquosos é deixado sob uma alta umidade, o macho pode ser deformado e não mantém sua forma porque os aglutinantes aquosos geralmente absorvem água e suas ligações são enfraquecidas. Tem havido um problema em que vapor de água é gerado quando um componente de água é aquecido e ele induz bolhas quando vaza o metal, embora o metal vazado possa ser usado para fundição.
Revelação das Invenções [008] As presentes invenções foram realizadas baseadas nos problemas acima. Primeiro, as invenções fornecem um método de formar moldes o qual gera pouco gás com odores desconfortáveis e efeitos ruins em corpos humanos enquanto que aglutinantes são aquecidos quando materiais para formação de moldes, incluindo aglutinantes, são formados e quando metal fundido é vazado usando um macho de fundição formada de materiais para formar moldes, incluindo aglutinantes e fornecem um macho produzido pelo o método de formar moldes.
Segundo, as invenções fornecem um método de formar moldes pelo o qual uma mistura agregada incluindo aglutinantes e areia pode ser completamente carregada em partes detalhadas em um espaço para formar moldes e um macho produzido pelo o método de formar moldes.
Também, terceiro, as invenções fornecem um macho para fundir metais o qual pode ser facilmente removido após vazado e metal fundido é resfriado. Isto é, as invenções fornecem um macho para fundir metais nos quais aglutinantes são volatilizados ou decompostos pelo o aquecimento de metal fundido e vazado e os quais podem ser facilmente removidos após o metal vazado e fundido ser resfriado. Quando ligas não ferrosas, por exemplo, ligas de alumínio, são usadas para o macho, a temperatura de vazamento dentro dos moldes é cerca de 700°C e abaixo da temperatura de vazamento do ferro - materiais de sistema de cerca de 1400°C.
Quarto, as invenções fornecem um método para formar moldes pelo o qual um macho para fundir metais formados de uma mistura de material agregado que inclui areia e aglutinantes pode manter sua forma sob alta umidade e fornece um macho produzido por esse método para formar moldes.
[009] Quinto, as invenções fornecem um macho para metais tais como ferro - metais de sistema, ligas de cobre, etc., das quais as temperaturas de vazamento são mais altas do que aquelas para ligas de alumínio.
[0010] Em uma modalidade, as invenções fornecem um método para formar moldes caracterizado em espumar uma mistura de material agregado agitando uma mistura de material agregado composta de materiais agregados granulares, aglutinantes aquosos e água, carregando a mistura de material agregado espumada em um espaço para formar moldes, evaporando o componente de água na mistura de material agregado, aglutinando a mistura de material agregado, formando moldes, e então retirando o molde formado do espaço de formar moldes.
[0011] Em outra modalidade, as invenções fornecem um método de formar moldes caracterizado em espumar uma mistura de material agregado agitando uma mistura de material agregado composta de materiais agregados granulares, aglutinantes aquosos, agentes de reticulação que induzem uma reação de reticulação com os aglutinantes aquosos e água, carregar a mistura de material agregado em um espaço para formar moldes, então retirar o molde formado do espaço para moldar moldes após evaporar o componente de água da mistura de material agregado no espaço para formar moldes e provocar uma reação de reticulação com os aglutinantes aquosos e os agentes de reticulação.
[0012] Ainda em outra modalidade, as invenções fornecem um método de formar moldes caracterizado em espumar uma mistura de material agregado agitando uma mistura de material agregado composta de materiais agregados granulares, aglutinantes aquosos, agentes de reticulação que induzem uma reação de reticulação com os aglutinantes aquosos e água, carregar a mistura de material agregado em um espaço para formar moldes, então retirar o molde formado do espaço de formar moldes após evaporar o componente de água da mistura de material agregado no espaço para formar moldes e provocar uma reação de reticulação mais completa com os aglutinantes aquosos do molde formado que foi retirado.
[0013] Também, as invenções fornecem um macho produzido pelo o método de formar moldes das invenções.
[0014] Ainda, as invenções fornecem uma mistura de material agregado para formar moldes de preferência para o USO no método de formar moldes das invenções- A mistura de material agregado para formar moldes é caracterizada em sendo espumada para ser uma massa batida nos quais materiais agregados granulares são igualmente dispersados. Breves Descrições das Figuras [0015] Figura 1 mostra a mistura agregada espumada por agitação.
[0016] Figura 2 mostra uma vista de elevação frontal longitudinal de um aparelho para formar moldes realizando as invenções. Marco 1 mostra uma mistura, Marco 2 mostra um cilindro, Marco 3 mostra uma matriz para formar moldes, e Marco 4 mostra uma cavidade na Figura.
[0017] Figura 3 mostra os resultados da análise dos componentes de gases gerados dos aglutinantes das invenções por espectrômetro de massa.
Modalidades Preferíveis para Realizar as Invenções [0018] 0 método de formar moldes das invenções é caracterizado em ter um processo de misturar materiais a9re9âd°s granulares, um ou mais tipos de aglutinantes aquosos (ainda adicionando agentes de reticulação de acordo com o caso) e água, um processo de espumar uma mistura de material agregado agitando uma mistura de material agregado, um processo de carregar a mistura de material agregado espumada em um espaço para formar moldes, um processo de evaporar o componente de água na mistura, aglutinar o agregado e formar moldes, um processo de retirar o molde formado do espaço para formar moldes, e de acordo com o caso um processo para provocar uma reticulação antes ou após o processo de retirada.
[0019] Os materiais agregados granulares nas invenções consistem de mais do que um material escolhido de areia de silicato, areia de alumínio, areia de olivina, areia de cromita, areia de zircônia, areia de mulita, e vários tipos de materiais agregados artificiais, etc.
[0020] Um ou mais tipos de aglutinantes aquosos nas invenções são aditivos de aglutinação os quais podem ser aglutinados evaporando o componente de água e contêm sacarídeos e resinas, etc.
[0021] Também, é preferível usar aqueles aglutinantes aquosos em temperatura ordinária. Os aglutinantes aquosos os quais são aquosos em temperatura ordinária podem ser misturados sem aquecer os aglutinantes aquosos e água quando produzem a mistura de material agregado com adição de água. Mas os aglutinantes aquosos insolúveis em água não podem ser misturados com água sem aquecimento.
[0022] Entretanto, os aglutinantes aquosos os quais não podem ser misturados com água podem também ser usados se eles puderem ser aquosos na água na situação segundo a qual eles são resfriados para temperatura ordinária após eles serem misturados com água.
[0023] Nas invenções, um macho pode ser facilmente removido de metal fundido e vazado porque os aglutinantes são facilmente volatilizados e decompostos quando metal fundido é vazado no macho produzido pelo o método de formar moldes das invenções usando os aglutinantes aquosos.
[0024] Como os aglutinantes aquosos usados para as invenções, um ou mais tipos com um grau de saponificação de 80 a 90% em moles de polivinil álcoois ou seus derivados, amido ou seus derivados, saponinas, ou sacarideos, são preferíveis. Aqueles dos quais o grau de saponificação é mais que 95% em moles e não mais que 99% em moles, e são solúveis em água quente, podem também ser usados. Aqui, um grau de saponif icação de 80 a 95% em moles de polivinil álcoois ou seus derivados, alfa-amido, dextrina ou seus derivados, saponinas, ou açúcar, são solúveis em água em temperatura ordinária. Exemplos específicos de derivados de polivinil álcool são polivinil álcoois tendo grupos de ácido acético, grupos carboxila, grupos de ácido láctico, grupos de silanol, etc. Exemplos específicos de amido são alfa-amido e dextrina derivada de batata, milho, tapioca, e farinha, etc. Exemplos específicos de derivados de amido são amidos eterificados, esterifiçados e reticulados. Os aglutinantes aquosos usados para as invenções são fáceis de obter, e, em particular alfa-amido e dextrina são baratos. Também, os sacarideos incluem polissacarídeos, dissacarídeos, e monossacarídeos. No relatório o termo "polissacarídeos" inclui qualquer polissacarídeo vegetal solúvel em água em temperatura ordinária (mas, eles não incluem celulose).
[0025] O teor dos aglutinantes solúveis é de preferência 0,1 a 5,0 partes em peso comparado com 100 partes em peso de materiais agregados. Moldes formados tendo bastante resistência não podem ser obtidos com menos que 0,1 parte em peso de aglutinantes aquosos. Moldes obtidos mostram excesso de resistência com mais de 5,0 partes em peso de aglutinantes aquosos. Também, como os aglutinantes das invenções, polivinil álcoois e saponinas são superiores do ponto de facilmente espumar e amidos e sacarideos são superiores do ponto de não gerar odores desconfortáveis. Então moldes formados são praticamente feitos com a própria disposição da relação pela qual eles (seus teores) são combinados.
[0026] No método de conter agentes de reticulação em uma mistura de material agregado enquanto adiciona mais agentes de reticulação de acordo com o caso e reticular agentes de reticulação e aglutinantes aquosos nas invenções, reações de reticulação são aumentadas aquecendo os agentes de reticulação. Desse modo, as ligações entre os materiais agregados granulares dos aglutinantes aquosos são reforçadas, as reações entre os aglutinantes aquosos e moléculas de água dificilmente ocorrem, e moldes formados dos materiais agregados podem suficientemente manterem suas propriedades ainda em alta umidade.
[0027] Os agentes de reticulação usados nas invenções são compostos tendo grupos carboxilicos os quais reticulam por meio de ligação de éster, tal como ácido oxálico, ácido maleico, ácido succinico, ácido cítrico, e ácido butanotetracarboxílico; e compostos os quais poderíam ter grupos carboxilicos em uma solução aquosa, tais como copolimeros de metilviniléter-anidrido maleico e copolímeros de isobutileno-anidrido maleico. Também, como os agentes de reticulação usados nas invenções, aqueles agentes de reticulação que ligam com ligação de éster geram poucos gases tóxicos durante a formação de moldes ou vazamento do metal fundido, isto é, os agentes de reticulação tendo grupos carboxila são preferíveis.
[0028] A quantidade dos agentes de reticulação adicionados para serem usados nas invenções é pelo menos 5% em peso versus aglutinantes aquosos, e de preferência 5 a 300% em peso. Se a quantidade dos agentes de reticulação versus aglutinantes aquosos é menos que 5% em peso, o efeito pela reticulação não é o bastante e o molde formado não pode manter bastante resistência sob alta umidade. Também, se a quantidade dos agentes de reticulação versus aglutinantes aquosos é mais que 300% em peso, o efeito não é diferente daquele de 300% em peso, então a adição de mais de uma quantidade de 300% em peso dos agentes de reticulação não é econômica, e não é preferível.
[0029] Os agentes de reticulação são usados como soluções aquosas nas invenções e de preferência usados como mais que 5% em peso de concentração de soluções aquosas, quando, por exemplo, ácido butanotetracarboxílico, ácido cítrico e metilviniléter-anidrido maleico são usados.
[0030] A reação de reticulação das invenções pode ser realizada ou antes ou após retirar moldes de um espaço para formar moldes. Quando a reação de reticulação é realizada após retirar moldes do espaço para formar moldes, a reação poderia ser feita em temperaturas mais altas por tempos mais curtos, como, por exemplo, sob a atmosfera a 220°C a cerca de 20 minutos e sob a atmosfera a 250°C por cerca de 10 minutos.
[0031] O processo das invenções na qual a mistura contendo os materiais agregados granulares, um ou mais tipos de aglutinantes (agentes de reticulação são adicionados de acordo com o caso) e água, é realizado usando, por exemplo, um agitador.
[0032] No método de formar os moldes das invenções, no processo de espumar por agitação, a mistura dos materiais agregados é agitada de modo que formação de espuma por ar poderia ser igualmente dispersada, de preferência com a relação de formação de espuma de 50 a 80%. Formação de espuma é ruim com uma relação de formação de espuma de 50%, e a resistência não é suficiente com uma relação de formação de espuma de não menos que 80%. De acordo com isso, o efeito da mistura de material agregado para fluxo quando ela é carregada sob pressão dentro do espaço de formar moldes é obtido (Figura 1) . A mistura de material agregado granular é igualmente dispersada como uma massa batida por essa formação de espuma. Na descrição das invenções, "formação de espuma" significa o período de 10 segundos ocorrendo após as etapas de procedimento de agitação, a qual de preferência ocorre na mistura de material agregado quando ela é paralisada por mais que 15 segundos com uma relação de formação de espuma de 50 a 80%.
[0033] Aqui a relação de formação de espuma foi calculada pela seguinte fórmula.
Relação de formação de espuma (%) = { (Volume total da Mistura) - Volume de Material agregado granular, Aglutinante aquoso, água}/(Volume Total da Mistura)} x 100.
[0034] Ainda, a agitação para espumar pode ser feita ou pelo mesmo agitador conforme aquele para misturar ou por outro agitador. O ar espumado gerado por agitação é igualmente dispersado na mistura.
[0035] Nas presentes invenções, o método de carregar a mistura de material agregado espumado no espaço para formar moldes pode ser por ou o método de colocar a mistura de material agregado espumado em um cilindro e pressionando-o diretamente ou o método de pressionar por ar.
[0036] Aqui, "pressioná-lo diretamente por um cilindro" significa pressionar a mistura no cilindro (significa para armazenar a mistura) em uma matriz pela a maneira de ajustar por pressão a prensa direta pelo o ajuste de prensa do pistão com um mecanismo de prensagem. "Prensar por ar" significa o método de fornecer ar comprimido (ar) para a superfície superior da mistura nos meios de armazenar a mistura quando ajustando por prensa a mistura em uma matriz com uma cobertura, cuja cobertura hermeticamente fecha a abertura no topo dos meios para armazenar a mistura e é conectada para uma fonte de ar comprimido fornecida no fundo do tarugo do pistão do cilindro com o mecanismo de prensagem, em vez do pistão no método de ajustar por prensa a mistura nos meios para armazenar a mistura pelo o pistão com o mecanismo de prensagem.
[0037] No processo de evaporar um componente de água na mistura de material agregado carregado, aglutinar a mistura de material agregado, e formar moldes pelo o método de formar moldes das presentes invenções, o método de evaporar componente de água consiste de evaporar o componente de água por uma matriz, ajustar em uma alta temperatura, que define o espaço para formar moldes irradiando vapor de água aquecido ou microondas, deixando o molde na atmosfera a vácuo, e ventilar o espaço de formar moldes de acordo com as necessidades, etc.
[0038] Em evaporar em uma alta temperatura o componente de água por uma matriz que define o espaço de formar moldes, bolhas dispersadas na mistura de material agregado e o componente de água nos aglutinantes se acumulam na parte central dos moldes por meio de agitação pelo o aquecimento da matriz aquecida, então moldes dos quais a parte central é baixa na densidade dos materiais agregados empacotados são obtidos. Se o molde é usado para moldagem, ele se torna fácil de ejetar os gases, etc., derivados da decomposição dos aglutinantes porque a quantidade dos aglutinantes é pequena por causa da baixa densidade da parte central e porque a parte do furo do molde é larga.
[0039] Os machos do metal fundido das presentes invenções são obtidos a partir da formação pelo o método de formar moldes. Quando os aglutinantes aquosos usados nas presentes invenções são usados para fundir ligas de metal não ferrosos tais como ligas de alumínio ou ligas de magnésio para formarem um macho de fundição, o macho é facilmente removido após os aglutinantes serem volatilizados ou decompostos e o metal fundido e vazado é resfriado, embora a temperatura de vazamento dentro molde seja cerca de 700°C e uma temperatura de vazamento inferior àquela da temperatura de vazamento dos materiais de sistema de ferro de 1400°C.
[0040] Também, quando o macho de fundição das presentes invenções é usado para fundir metais de sistema de ferro, metal de sistema de ferro fundido e vazado normal é feito revestindo a superfície do macho. E um molde pode também ser ejetado e removido.
[0041] Ainda, no macho para fundir metal das presentes invenções, os gases gerados durante a produção e uso do macho para fundir metal substancialmente não tem odores desconfortáveis, mas tem o odor de biscoitos assados.
[0042] Também, para a preservação das soluções aglutinantes quando agentes de reticulação são usados, de preferência é mantido separadamente dois tipos de polivinil álcoois ou seus derivados e os outros aglutinantes, e misturando ambos deles ao tempo de uso.
Exemplos [0043] O método de formação de moldes das presentes invenções é explicado especificamente como se segue: Processo de misturar e agitar 1 [0044] Para material agregado granular de 100 partes em peso e soluções aquosas compreendendo um componente aglutinante de 0,1 a 5,0 partes em peso em relação a esse material agregado é adicionado água; do qual as partes em peso e as partes em peso de aglutinantes aquosos são 1 a 20 partes em peso. Eles são agitados por um agitador para espumar a mistura de material agregado na relação de formação de espuma de 50 a 80%.
Processo de misturar e agitar 2 [0045] Para material agregado granular de 100 partes em peso, soluções aquosas compreendendo um componente aglutinante de 0,1 a 5,0 partes em peso em relação a esse material agregado granular, e mais que 10% em peso de uma solução aquosa de 5 a 100% em peso de agentes de reticulação em relação aos aglutinantes aquosos, é adicionado água da qual as partes em peso e as partes em peso de aglutinantes aquosos, e as partes em peso da solução aquosa dos agentes de reticulação são 1 a 20 partes em peso. Eles são agitados por um agitador para espumar a mistura de material agregado na relação de formação de espuma de 50 a 80%.
Processo de fundição [0046] Em seguida, um processo de formação é explicado baseado na Figura 2. A mistura 1 obtida no processo de mistura e agitação é aclopada em um cilindro 2. Então o cilindro 2 é estendido, a mistura de material agregado 1 é carregada em uma cavidade 4 de uma matriz para formar moldes 3, cuja cavidade é ajustada na parte superior do cilindro 2 e é mantida a 200 a 280°C, um componente de água da mistura de material agregado carregado é evaporado e aglutinado, e um molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3 após uma reação de reticulação ter ocorrido. Ou, quando a reação de reticulação na matriz para formar moldes 3 não é suficiente, o molde formado que removido é colocado em uma incubadora mantida em uma temperatura segundo a qual os aglutinantes aquosos e agentes de reticulação provocam uma reação de reticulação suficiente, de preferência a 200 a 300°C por um tempo suficiente para a reação de reticulação, de preferência por 10 a 40 minutos. Então, o molde formado é removido da incubadora após uma reação de reticulação suficiente ter ocorrido.
Exemplo 1 [0047] Areia de silica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, polivinil álcool de (JP - 05: Nihon Sakubi - Poval) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - L: Nisshi) de 0,8 partes em peso, ácido cítrico (Fuso Kagaku) de 0,2 partes em peso, e água de 5 partes em peso, são misturados com agitação, espumados a 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (Misturador Aikousha Desktop), e os resultados da relação de formação de espuma da mistura de material agregado medidos. Os resultados de acordo com as outras condições são mostrados na Tabela 1. Também, uma foto CCD da mistura de material agregado do Teste n° 1 é mostrada na Figura 1.
Tabela 1____________________________________________________________________________________________ [0048] Bolhas são igualmente e suficientemente distribuídas na mistura de material agregado mostradas na Figura 1. Também, a mistura do material agregado das condições dos Testes 1 a 7 na Tabela 1 (daqui para frente, a explicação se refere a figura 2) são colocados no cilindro 2, carregados com pressão a cerca de 7 0 cm3 do volume da cavidade 4, a qual é mantida a 250°C por um aquecedor do cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro, e em uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, retido por 2 minutos, o componente de água da mistura de material agregado é evaporado e aglutinado, e então o molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3 para obter um molde formado o qual pode ser suficiente para seu uso. Exemplo 2 [0049] Areia de sílica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, polivinil álcool (JP - 05: Nihon Sakubi -Poval) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - S: Nichiden Kagaku) de 0,8 partes em peso, ácido butanotetracarboxílico (Rikacido BT - W: Shinnihon Rika) de 0,2 partes em peso, e água de 5 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Aikousha Desktop) (daqui para frente a explicação se refere a figura 2) , cerca de 80 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 70 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 220°C por um aquecedor do cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantido por 3 minutos, o componente de água da mistura de material agregado foi evaporado e aglutinado, e então o molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3. Então, o molde formado foi colocado em uma incubadora mantida a 220°C por 40 minutos, reagido com reticulação e então retirado da incubadora. Um teste de vazamento de metal fundido foi feito com esse molde formado como um macho da matriz para fundição. Uma liga de alumínio foi vazada em uma temperatura de vazamento de 710°C e nenhum defeito de fundição ocorreu. Também, quando metal fundido foi vazado na temperatura de vazamento de 710°C, os aglutinantes foram volatilizados e decompostos e o macho podería ser facilmente removido após o metal fundido e vazado ter sido resfriado. Também nenhum odor desconfortável foi gerado durante a formação e vazamento, e os odores eram como aqueles dos biscoitos sendo assados. Exemplo 3 [0050] Um reagente de revestimento de sistema de etanol (ThreeCoar MTS - 720A: Mikawa Kousan Co. Ltda) foi revestido no molde obtido pelo mesmo método para formar para um macho de fundição, e um teste de vazamento de metal fundido foi realizado. Ferro fundido (FCD 450) foi vazado em uma temperatura de vazamento de 137 0°C para dar um excelente metal fundido e vazado sem odores desconfortáveis, quaisquer defeitos de fundição, ou geração de deformações. Também, um macho podería facilmente ser removido do metal fundido e vazado.
Exemplo 4 [0051] Areia de sílica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, polivinil álcool (JP - 05: Nihon Sakubi -Poval) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - L: Nisshi) de 0,8 partes em peso, ácido cítrico (Fuso Kagaku) de 0,2 partes em peso, e água de 5 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Aikousha Desktop) (daqui para frente a explicação se refere a figura 2) , cerca de 90 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 80 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 220°C a 270°C por um aquecedor de cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantida por 1 a 3 minutos, o componente de água da mistura de material agregado foi evaporado e aglutinado, e então o molde formado foi removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3. Modelos do teste (10 x 10 x L60) foram produzidos desse molde formado e os resultados medidos das densidades de empacotamento e a resistência de flexão dos modelos do teste mantidos na incubadora sob um umidade de 30%. Os modelos do teste mantidos na incubadora sob uma umidade de 98% por 24 horas são mostrados na Tabela 2.
Tabela 2 [0052] Revelou-se da Tabela 2 que a resistência com relação a resistência de flexão dos moldes formados mantidos na incubadora sob uma umidade de 30% por 24 horas é assegurada sob as condições da Tabela 2 a ser usada para moldes. Entretanto, à temperatura da matriz de 220°C, a resistência sob uma umidade de 98% após 24 horas é menor ainda para o tempo de retenção na matriz de 3 minutos. Já que a reação de reticulação não é suficiente na matriz sob essas condições, é necessário tratar o molde com reticulação sob uma temperatura de 220°C por cerca de 20 minutos, ou sob uma temperatura de 250°C por cerca de 10 minutos após retirar a matriz.
[0053] Quando a temperatura da matriz é 250 a 270°C, a resistência após 24 horas em uma umidade de 98% para o tempo de retenção na matriz de 1 minuto é suficiente para uso como moldes, então nenhum tratamento de reticulação após retirar um molde da matriz é necessário. Exemplo 5 [0054] Areia de silica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, polivinil álcool (JP - 05: fabricado por Nihon Sakubi - Poval) de 0,3 partes em peso, açúcar (fabricado por Fuji Nihon Seito) de 1,0 a 2,0 partes em peso, ácido cítrico (fabricado por Fuso Kagaku) de 0,4 a 1,2 partes em peso, e água de 5 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Aikousha Desktop) (daqui para frente a explicação se refere a figura 1) , cerca de 90 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 80 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 250°C por um aquecedor de cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantido por 1 a 3 minutos, o componente de água da mistura de material agregado é evaporado e aglutinado, e então o molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3. Modelos do teste (10 x 10 x L60) foram feitos desse molde formado e os resultados medidos das densidades de empacotamento e a resistência de flexão dos modelos do teste mantida na incubadora sob um umidade de 30% por 24 horas são mostradas na Tabela 3.
Tabela 3____________________________________________________________________________________________ Exemplo 6 [0055] Areia de silica (Areia Flutteryj de 100 partes em peso, polivinil álcool (JP - 05: fabricada por Nihon Sakubi - Poval) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - 100: fabricado por Nisshi) de 0,8 partes em peso, e água de 5 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Aikousha Desktop) (daqui para frente a explicação se refere a figura 2), cerca de 90 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 80 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 220°C por um aquecedor de cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantido por 3 minutos, o componente de água da mistura de material agregado é evaporado e aglutinado, e então o molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3. Modelos do teste (10 x 10 x L60) foram feitos desse molde formado e os resultados medidos das densidades de empacotamento e a resistência de flexão dos modelos do teste mantida na incubadora sob uma umidade de 30% e os modelos do teste mantidos na incubadora sob uma umidade de 98% por 24 horas são mostrados na Tabela 4.= Tabela 4 [0056] Revelou-se da Tabela 4 que a resistência com relação à resistência de flexão dos moldes formados mantida na incubadora sob uma umidade de 30% por 24 horas é assegurada sob as condições da Tabela 1 a ser usada para moldes. Revelou-se que as resistências com relação a resistência de flexão dos moldes formados mantida na incubadora sob uma umidade de 98% por 24 horas adicionando agentes de reticulação são asseguradas suficientemente para serem usadas para moldes.
Exemplo 7 [0057] Areia de silica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, saponina (reagente: fabricado por Kishida Kagaku) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - L: fabricado por Nisshi) de 0,8 partes em peso, ácido cítrico (fabricado por Fuso Kagaku) de 0,4 partes em peso, e água de 6 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Aikousha Desktop) (daqui para frente a explicação se refere a figura 2), cerca de 90 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 80 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 250°C por um aquecedor de cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantida por 2 minutos, o componente de água da mistura de material agregado foi evaporada e aglutinada, e então o molde formado é removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3. Modelos do teste (10 x 10 x L60) foram feitos desse molde formado e os resultados medidos das densidades de empacotamento e a resistência de flexão dos modelos do teste mantidos na incubadora sob uma umidade de 30%. Os modelos do teste mantidos na incubadora sob uma umidade de 98% por 24 horas são mostrados na Tabela 5.
Tabela 5 [0058] Revelou-se da Tabela 2 que a resistência com relação a resistência de flexão dos moldes formados mantida na incubadora sob uma umidade de 30% por 24 horas usando uma saponina como aglutinantes aquosos também definitivamente tem as condições dos testes 2 a 5 necessárias para serem usadas para moldes. Entretanto, quando a saponina do n°l sozinha foi usada, a resistência não era mais que 1,0 MPa. Quando agentes de reticulação foram adicionados para as saponinas como n°s 2 a 5, revelou-se que a reação de reticulação ocorreu, e uma resistência suficiente a ser usada sob uma umidade de 98% por 24 horas foi revelada.
Exemplo 8 [0059] Uma mistura da qual a relação dos teores de polivinil álcool (JP - 05: fabricada por Nihon Sakubi -Poval), amido (Dextrina ND - S: fabricada por Nissi), e ácido cítrico (Fuso Kagaku) era 1:4:2 foi colocada em uma incubadora por 10 minutos. A mistura quando removida foi deixada sob uma atmosfera de hélio em uma estufa de decomposição por calor a 590°C por 5 segundos. Então gases gerados por uma decomposição por calor foram passados através de uma coluna (após ser mantida a 50 °C por 10 minutos, a temperatura foi elevada para 240°C a uma taxa de 10°C/min e mantida por 15 minutos) e as espécies dos gases foram analisadas por um espectrômetro de massa. Figura 3 mostra os resultados das análises dos componentes dos gases gerados dos aglutinantes das presentes invenções, por aquele espectrômetro de massa. Conseqüentemente, dióxido de carbono, ácido acético, e furfural foram detectados (Figura 3) .
Exemplo- 9 [0060] Areia de sílica (Areia Fluttery) de 100 partes em peso, polivinil álcool (JP - 05: fabricado por Nihon Sakubi - Poval) de 0,2 partes em peso, amido (Dextrina NSD - L: fabricado por Nisshi) de 0,8 partes em peso, ácido cítrico (fabricado por Fuso Kagaku) de 0,4 partes em peso, e água de 5 partes em peso, foram misturados com agitação, espumados em cerca de 200 rpm por cerca de 3 minutos por um misturador (misturador Desktop fabricado por Aikousha) (daqui para frente a explicação se refere a figura 1), cerca de 90 g da mistura de material agregado foi colocada no cilindro 2, uma pressão de cerca de 80 cm3 do volume da cavidade 4 foi ajustada, a qual foi mantida a 250°C por um aquecedor de cartucho elétrico de uma matriz 3 para formar moldes em um cilindro com uma pressão de superfície de 0,5 MPa de um cilindro a ar, mantida por 2 minutos, e o componente de água da mistura de material agregado foi evaporado, aglutinado e reagido com reticulaçâo e então o molde formado foi removido da cavidade 4 da matriz para formar moldes 3, Modelos do teste (10 x 10 x L60} foram produzidos desse molde formado. Os resultados das medições das densidades em volume e a quantidade de aglutinantes de cada parte são mostrado-s na Tabela 6.
Tabela 6 Revelou-se que o macho de um molde (4 a 5 mm da superfície) é menor em densidade em volume e pequeno na quantidade de aglutinantes comparada com a superfície (0,1 mm da superfície).
Aplicabilidade Industrial [0061] Ao estágio de vazamento de metal fundido dos processos de formar e fundir, excelentes efeitos são conseguidos em que poucos gases tóxicos são gerados, os moldes formados podem ser facilmente removidos de metal fundido e vazado após vazamento, e a capacidade de carregar a matriz para formar moldes é boa. Ainda, anti-umidade pode ser conseguida por uma reticulação dos aglutinantes aquosos e por agentes de reticulação.
REIVINDICAÇÕES
Claims (32)
1. Método para formar moldes com mistura de material agredado espumado caracterizado por compreender: (a) espumar uma mistura de material agregado agitando a mistura de material agregado, com uma relação de formação de espuma de 50% a 80% no período de 10 a 15 segundos após a etapa de agitação, contendo: - materiais agregados granulares escolhidos dentre areia de silicato, areia de alumínio, areia de olivina, areia de cromita, areia de zircônica e areia de mulita; - um ou mais tipos de aglutinantes aquosos com grau de saponificação de 80% a 99% em moles de polivinil álcoois ou seus derivados, amido ou seus derivados, saponinas ou sacarídeos, e - água; (b) carregar a mistura de material agregado espumado em um espaço para formar moldes; (c) evaporar o componente de água da mistura de material agregado espumado irradiando vapor de água aquecido ou micro-ondas, em uma temperatura entre 200 °C e 280 °C; (d) aglutinar a mistura de material agregado; (e) formar moldes; e (f) retirar o molde formado do espaço para formar moldes.
2. Método de formar moldes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura de material agregado conter ainda um agente de reticulação que induz uma reação de reticulação com os aglutinantes aquosos, e em que compreende ainda (d') realizar uma reação de reticulação dos aglutinantes aquosos e o agente de reticulação juntas enquanto (d) aglomera a mistura de material agregado.
3. Método de formar moldes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura de material agregado espumada ser espumada para ser uma massa batida nos quais os materiais agregados granulares são igualmente dispersados.
4. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a mistura de material agregado espumada ser carregada em um espaço para formar moldes diretamente pressurizando o ajuste de prensa de um pistão em um cilindro no processo (b).
5. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a mistura de material agregado espumada ser carregada em um espaço para formar moldes fornecendo ar comprimido para um cilindro no processo (b).
6. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o componente de água da mistura de material agregado carregada ser evaporado pelo o aquecimento da matriz aquecida no processo (c) .
7. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por as bolhas dispersadas na mistura de material agregado e a água nos aglutinantes aquosos se acumularem na parte central do molde pela evaporação do componente de água da mistura de material agregado carregado para formar um molde tendo uma baixa densidade de empacotamento em sua parte central no processo (c) .
8. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por os aglutinantes aquosos serem solúveis em água em temperatura ordinária.
9. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por pelo menos um tipo dos aglutinantes aquosos ser espumado.
10. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por os aglutinantes aquosos serem selecionados do grupo que consiste da combinação de polivinil álcool ou seus derivados e amido ou seus derivados, a combinação de saponinas e amido ou seus derivados, e a combinação de polivinil álcool ou seus derivados, e outros sacarideos.
11. Método para formar moldes, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os sacarideos serem selecionados do grupo que consiste de polissacarideos, dissacarideos e monossacarideos.
12. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por 0,1 a 5,0 partes em peso dos aglutinantes aquosos com relação aos materiais agregados granulares estarem contidos.
13. Método para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 4 a 10 e 12, caracterizado por o agente de reticulação ser selecionado dos compostos tendo grupos carboxila.
14. Método para formar moldes, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o composto tendo grupos carboxila ser selecionado do grupo que consiste de ácido oxálico, ácido maleico, ácido succinico, ácido cítrico, ácido butanotetracarboxílico, copolímeros de metilvinil éter-anidrido maleico e copolímeros de isobutileno-anidrido maleico.
15. Método para formar moldes, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado por a quantidade adicionada do agente de reticulação ser pelo menos 5% em peso com relação aos aglutinantes aquosos.
16. Método para formar moldes, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os aglutinantes aquosos serem divididos em dois tipos de aglutinantes, os quais são polivinil álcool ou seus derivados e outro aglutinante e ambos serem misturados no momento de usar.
17. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com o método da reivindicação independente 1 caracterizada por compreender: - materiais agregados granulares escolhidos dentre areia de silicato, areia de alumínio, areia de olivina, areia de cromita, areia de zircônia e areia de mulita; - um ou mais tipos de aglutinantes aquosos com 0,1 a 5,0 partes em peso dos aglutinantes aquosos em relação aos materiais agregados, com um grau de saponificação de 80 % a 99 % em moles de polivinil álcoois ou seus derivados, amido ou seus derivados, saponinas ou sacarídeos e; - água.
18. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por ser espumado para ser um creme batido em que os materiais agregados granulares são igualmente disperso.
19. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por um agente de reticulação o qual induz as reações de reticulação com os aglutinantes aquosos estar ainda contido.
20. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com a reivindicação 17 a 19, caracterizada por os aglutinantes aquosos serem solúveis em água em temperatura ordinária.
21. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizada por pelo menos um tipo dos aglutinantes aquosos ser espumável.
22. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizada por os aglutinantes aquosos serem selecionados do grupo que consiste da combinação de um polivinil álcool ou seus derivados e amido ou seus derivados, a combinação de saponinas e amido ou seus derivados, e a combinação de um polivinil álcool ou seus derivados, e outros sacarideos.
23. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, caracterizada por os sacarideos serem selecionados do grupo que consiste de polissacarideos, dissacarideos e monossacarideos.
24. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 23, caracterizada por os agentes de reticulação serem selecionados de compostos tendo grupos carboxila.
25. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por o composto tendo grupos carboxila ser selecionado do grupo que consiste de ácido oxálico, ácido maleico, ácido succinico, ácido cítrico, ácido butanotetracarboxílico, copolímeros de metilviniléter-anidrido maleico, e copolímeros de isobutileno-anidrido maleico.
26. Mistura de material agregado espumado para formar moldes, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19, 24 e 25, caracterizada por a quantidade adicionada do agente de reticulação ser 5 a 300% em peso com relação aos aglutinantes aquosos.
27. Macho para fundir metal, de acordo com o método da reivindicação independente 1, caracterizado por possuir densidade da parte central menor do que da parte da superfície.
28. Macho para fundir metal, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por a quantidade de aglutinantes aquosos de sua parte central ser menor que aquela da parte da superfície.
29. Macho para fundir metal, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por o macho central ser usado para fundir uma liga não ferrosa.
30. Macho para fundir metal, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por a liga não ferrosa fundida ser liga de alumínio ou uma liga de magnésio.
31. Macho para fundir metal, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado por a sua superfície ser revestida.
32. Macho para fundir metal, de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 31, caracterizado por os gases gerados por sua decomposição térmica terem dióxido de carbono, ácido acético e furfural como ingredientes ativos.
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