BRPI0906725A2

BRPI0906725A2 - mistura de material de molde, método de produção de molde de fundição, molde de fundição e respectivo uso

Info

Publication number: BRPI0906725A2
Application number: BRPI0906725A
Authority: BR
Inventors: Priebe Christian; Koch Diether
Original assignee: Ashland Suedchemie Kernfest Gmbh
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2019-05-07
Also published as: PL2249982T3; US8813830B2; JP2011510818A; EP2249982A2; KR20100112189A; JP5408805B2; DE102008007181A1; EP2249982B1; WO2009095251A8; WO2009095251A3; EA201070885A1; UA99174C2; MX2010008276A; US20110005702A1; ATE521436T1; WO2009095251A2; CN101932394A; CA2712656A1; ES2372666T3; EA018307B1

Abstract

mistura de material de molde, método de produção de molde de fundição, molde de fundição e respectivo uso a invenção relaciona com uma mistura de material de molde para a produção de produtos moldados para a indústria de fundição, compreendendo pelo menos um material de molde de base resistente ao fogo e um sistema de ligante baseado em poliuretano compreendendo um componente de polisocianato e um componente de poliol. de acordo com a invenção, o sistema de ligante baseado em poliuretano compreende uma parte de um diéster de ácido carboxílico de um alcano diol ramificado, sendo dita parte pelo menos de 3% em peso e uma parte de solvente aromático de menos do que 1 o % em peso do sistema de ligante. um diéster de ácido carboxílico preferível é 2,2,4-trimetil-1 ,3-pentandiol-diisobutirato. os produtos moldados produzidos a partir do material de mistura de molde para a indústria de fundição são caracterizados por alta resistência e uma geração mais baixa de fumos e fumaça durante o vazamento.

Description

Método de Produção de Molde de Fundição,

Molde de Fundição e Respectivo Usoⁿ

Relatório Descritivo

A invenção relaciona-se com tuna mistura de material ae .molde para, a produção de produtos moldados para a. indústria de fundição, um método de produção de um molde de fundição usando a mistura de material de molde» um molde de tuncnçao e o uso tio moloe de fundição para a fundição de metal.

Os moldes de fundição para produzir produtos de metal são essencialmente feitos em duas variantes. Um primeiro grupo consiste em núcleos e moldes. Juntos, estes compõem o molde de fundição que essencialmente representa um. molde negativo da peça ae mndição a ser pivdu^da, em cue núcleos são usados para formar cavidades no intenor da peça de fundição e os moldes definem o limite exterior. As cavidades interiores sao frequentemente definidas por núcleos, enquanto o contorno exterim da peça de fundição è representado por um molde de areia verde ou um molde de aço permanente. Um segundo grupo consiste em corpos ocos, também evnaecidos camo risers (elevadores), que funcionam como reservatórios oe equalizaçào. Estes podem segurar metal fundido, e neste caso medidas apropriadas são postas em lugar para assegurar que o metal permanece na fase liquida mais tempo que o metal no molde de fundição que forma o moide iiegadvo. Se o metal no molde negativo começar a solidihcar, o metal fundido poue tiihr para fora do reservatório de equalizaçâo para compensar a contração de volume que ocorre, quando o metal sclidihca.

Os moldes de fundição consistem num material resistente ao togo, per exemplo, areia de quartzo, cujos são hgados depois da desmoldagem

2/4 · por um ligante apropriado para emprestar ao molde de fundição resistência mecânica suficiente. Deste modo, os moldes de fundição são feitos a partir oe um material cie molde de base resistente ao fogo misturado com uhi ligante apropriado. A mistura de material de molde obtida a partir do material de molde de ba.se e do ligante está de preferência numa forma fiuível, de forma que ela pode ser introduzida num molde apropriado oco e comprimida no mesmo. O ligante cria coesão firme entre as partículas do material ae molde de base, emprestando ao molde de fundição a estabilidade mecânica requerida:.

.Ambos os ligantes orgânicos e inorgânicos podem ser usaoos paia produzir os moldes de fundição e esses ligantes podem ser curados em processos a quente ou a frio, O termo processos a frio è usado para se refenr aos processos que são essencialmente realizados ã temperatura ambiente, sem aquecer a mistura de material de molde. Neste caso, a cura e normalmente efetuada por uma. reação química, que pode ser ativada, pm exempt, quando um catalisador de fase de gás for passado através da mistura ae material de molde a ser curada ou misturando-se um catalisador liquiao com a mistura de material de molde. Nos processos a quente, a mistura dc material de molde é aquecida depois do processo de moldagem ate uma temperatura que é alta suficiente para ativar o solvente contido no ligante a ser expulso ou para iniciar uma reação química pela qual o ligante e curado por ligações cruzadas.

No momento, são usados muitos tipos diferentes de ligantes orgânicos para produzir moldes de fundição, incluindo, por exemplo, poliuretano, resina de furano ou ligantes de acrilato epóxi, e o ligante è curado pela, adição de um catalisador. Os ligantes baseados em poliuretano são geralmente constituídos de dois componentes, sendo um primeiro componente uma resina íenólica e um segundo componente contendo um poliisocianato. Estes dois componentes sâo misturados com o material de molde de base e a mistura de material de molde è inti-oduzida. numa forma por processo de bater, de disparo ou outro processo, é comprimida e, então, ourada. Dependendo do método pelo qual o catalisador é introduzido na mistura de matéria» de molde, uma distinção é feita entre o “método do poliuretano sem cozedurar e o método de poliuretano de caixa tria .

No método sem mzedum, um catalisador líquido, geralmeute uma amina terciária liquida., é introduzido na mistura de material de molde antes da mistura ser colocada no molde e curada. Para produzir a mistura de material de molde, são misturadas uma resina fonética, um pohisocianato e um catalisador de cura com o material de molde de base resistente ao fogo. Neste contexto, ê, então, possível proceder, por exemplo, de tal modo que o material de molde de base seja primeiro revestido com um componente do ligante, e, então, seja adicionado o segundo componente. Neste caso, o catalisador de cura, é adicionado a um dos componentes. A mistura de material de molde deste modo preparada deve permanecer executável por um período longo o suficiente para possibilitar que a mistura de material de molde seja plasücamente deformada e trabalhada na forma de um produto moldado. Para esta finalidade, a polimerízação deve acontecer, em consequência, lentamente, de forma que a mistura de material de molde não é curada nos recipientes de armazenamento ou nas lmha.s de atimentaçao. Pot outro lado, a cura não deve acontecer muito lentamente também, a fim de alcançar uma taxa de processamento suficiente para produzir moldes de fundição. O tempo de processamento pode ser influenciado, por exempio, pela adição de agentes remrdant.es, que reduzem a velocidade da taxa de cura da mistura, de material de molde. Um apropriado agente retardante é o cloreto de fosforoxi, por exemplo.

No método de caixa fria, a mistura, de material oe molde e piimeirc introduzida num molde sem um catalisador. Uma amma ferctana oe íase casosa, que pode ser misturada com um gás portador inerte, é, então,

4/41 passada através da mistura de material de molde. Em contato com o catalisador de fase gasosa, o agente ligante fixa muito depressa, ativando oeste modo uma alta taxa de processamento a ser alcançada na proauçào ae moldes de fundição,

A Patente US 3.409.579 descreve um composto ligante que inclui uma mistura de um componente, de resina, um componente de cura e um agente de cura. O componente de resina inclui uma resma fenólica que é obtida por condensação de um fenol e um aldeído. A resma fenólica e dissolvida num solvente orgânico. O componente de cura inclui um poliisocianato líquido que tem pelo menos dois grupos isoclanatos. O ligante imaui urna amina terciária como o agente de cura. A fim de fabricar produtos moldados, o componente de resina fenólica e o componente de poiiisocianato são misturados com um material de molde de base resistente ao fogo. A mistura, de material de molde ê, então, introduzida num molde once teudt a form de um produto moldado. Para curar a mistura de material de molde, o que uormalmente acontece em temperatura ambiente, o agente ae cura de fase gasosa é passado através dela. Agentes de cura apropriados são, por exemplo, trimetilamina, dimetiletilamina, dimetil isopropúamina. ou trietiiamina. A amina. terciária pode ser aquecida de forma que ela. vaporiza mais prontamente. Depois da cura, o molde de fundição pode ser retirado da ferramenta de molde.

Na Patente US 3.676.392, ê descrito uni composto de resina que inclui um componente de resina fenólica dissolvido em solventes orgânicos, um componente de endurecimento e um catalisador de cura., um poliisocia.·· nato líquido que inclui pelo menos dois grupos isocianatos é usado como o componente de endurecimento. O polüsocianato é usado numa quantidade 4e 10 a 15% em oeso em relação ao peso da resina., O catalisado^ m, uua uma base que tem um valor de pK_b na laixa oe mais ou menos / até <.e- ca dc U. e é usado numa quantidade de 0.01 a 10% em peso em relação à resma.

A EP 0 261 775 Bl descreve um ligante que incluí um componente de polihidroxi, urn componente de ísocianato e um catalisador para a reação entro estes componentes. O componente de poii hidróxi e mssolvidu num éster líouido de um ácido a.lcoxicarboxiuco anfatieo. No EAcmplo 6> t descrito um ligante que contêm um solvente aromático numa, proporção de 19% ern peso, etii-3-etoxipropionato numa proporção de 15% em peso, ^òleo vermelho* numa proporção de 1% em peso, e S^A-trirnetú^.e-pentanouioi·· diisobutirato (TXIB) numa proporção de 5% em peso como o solvente para a. resina.

A EP 0 695 594 A2 descreve um ligante de fundição baseado em poliuretano que comem um bifenil como um aditivo. No Exemplo 1 e em comparação com os Exemplos 2 e 3, 2% em peso de 2,2,4-Trimeul· 1,3pentanodiol-diisobutirato é adicionado ao ligante como um plastmeanve. Um composto contendo 17% em peso de solvente aromático e 10% em peso de bifen.il duplamente ou triplamente substituído é adicionado como o solvente.

A EP 0 766 388 A1 descreve um ligante de fundição baseado em poliuretano que contem uma resina epôxi e de preferência um oleo ae parafina. No exemplo 3 e em comparação ao Exemple- 3, um sistema dc ligante. que contem 2% em peso de 2,2,4-Trimet.il·· 1,3 pentanodiol diisobutirato como um plastifieante ê usado. São usados hidrocarbonetos aromáticos como solvente.

A Patente US 4.268.425 descreve um sistema de ugame para a indústria dc fundição com. base em. poliuretanos múltiplos. Um óleo secants ú adicionado ao sistema, de ligante. No exemplo l. um SiSte^a de Lgatuv. é descrito em que o componente de resina fenòlica contém DBA «Éster Dibasicoj e adipato Ca-C 10-dialquil. como o solvente. O componente de resina fenólica contêm 2% ern peso de 2,2,4-trimeül- 1,3-pentanodiol-dnsobutiratn como um componente adicional. O componente de ísocianato contêm 8,8% em peso de solvente aromático e 6,2% em peso de éter de petroleo como o solvente.

A Patente US 4.540.724 descreve um sistema de ligante baseado em poliuretano do qual o componente primário é um hale to tostoroso. No Exemplo 2, um sistema dc ligante é descrito em que o com ponente de resma fenólica contém 10% em peso de 2,2_t4-trí.metil-l,3-pentanodioidiisobuúiau> como também 27% em peso de solventes aromáticos. O componente de resina fenólica também contêm óleo de linhaça e/ou óleo de hnhaça poltmenzado. O componente de ísocianato também contêm solventes aromáticos.

No WO 98/19899, é descrito um sistema de ligante com base em poliuremnas múltiplos, em que o componente de poliisocianato ím momhcado oor reação com um álcool alifático que tem pelo menos um átomo dc hidrogênio ativo. Os solventes alifâticos podem ser usados para o componente de ísocianato.

A fim de poder aplicar o componente ae pohhiaroxi e o componente de ísocianato numa película Una, nivelada aos grãos do material de molde de base, os componentes sâ.o diluídas com solventes. Mais frequentemente, os componentes são tomados compatíveis um com o outro por solventes aromáticos, entretanto estes podem ser prejudiciais á saude. Durante o despejo, o ligante se decompõe sob efeito do calor do metal liquido. Como resultado, vapores e fumaça são gerados em quantidades grandes durante o despejo. Os gases residuais que se liberam durante o aespejo aeveu*, •portanto, ser extraídos por um sistema de ventilação caro, a fim de obedecer a regulamentos ambientais e de saúde ocupaeional e de segurança.

A geração de fumaça e vapores é iargamente atribuível aos solventes aromáticos contidos no ligante. Consequentemente, foram feitas tentativas de desenvolver sistemas de solvente alternativos que não contenham nenhum solvente aromático ou apenas uma fração pequena de tais solventes aromáticos para ligardes de fundição.

Por exemplo, a DP O 771 599 descreve um sistema de ligante ba

7/4} seado em poiiuretano que contem ésteres de meula de ácidos graxos mais elevados como solvente. Neste contexto, éster de rnetila de ôleo de uolxa è partieularmenie apropriado quando usado so como o solvente.

A EP 1 .1.37 500 Bl. descreve um sistema dc ligante baseado em poiiuretano em que o componente de resina fenôlica nu u componente de poliisocianato inclui um éster de ácido graxo que foi est.nrifiua.do com um álcool que tem um número de carbono alto. Neste contexto, butil ésteres de ácido graxo e uctil ésteres de ácido graxo ou decil ésteres de ácido graxo são partieularmente usados de preferência. O componente de resina fenôlica 10 inclui uma resina fenôlica alcóxi-modificada em que menos do que 25 mol% dos grupos hidroximetanol são eterifioados por um mono-âlcool ahfáttco primário ou secundário que t.em 1. a 10 átomos de carbono. A fração ne solvente no com ponente de resina fenôlica nào é maior do que 40% em peso.

A geração de vapores e vapor durante o despejo pode ser significais tivamente reduzida pelo uso de ésteres de ácido graxo que foram esterificados com alcoóis de cadeia mais longa. Todavia, estão ainda sendo desenvolvidos esforços para encontrar métodos alternativos pelos quais as emissões durante o despejo possam ser reduzidas ainda mais. Dois de tais métodos possíveis são como se segue. No primeiro método, os componentes do ligante podem 20 ser modificados de tal maneira que eles geram uma quantidade menor de vapores. No segundo método, o ligante pode ser modificado de tal modo que ele tem uma força de ligação maior, quer dizer a proporção do ligante na mistura de material de molde pude ser reduzida.

O objetivo da. invenção foi, portanto, proporcionar urna, mistura d.e 25 material de molde para a produção de produtos moldados para a indústria de fundição que permitisse que os produtos moldados fossem produzidos embora fossem usadas proporções pequenas de ligante; e tendo resistência suficiente para assegurar que eles fossem capazes de ser seguramente manuseados e sem sofrer dano mesmo num processo de produção técnica.

8/4]

Este objetivo é resolvido com uma mistura de material de molde; que tem as características da Reivindicação 1. As modalidades vantajosas são os objetivos das respectivas reivindicações dependentes.

Surpreendentemente, foi descoberto que diésteres de ácido carboxilico de alcano diol ramificada demonstram boa tolerância tanto para o componente de poliisocianato como o componente de poliol, de forma que os componentes do sistema de ligante sâo capazes de ser dissolvidos numa quantidade relativamente pequena de solvente. Na maioria dos casos, nâo ê necessário adicionar nenhuns solventes aromáticos ao diéster de ácido carboxilico de alcano diol ramificado, porque não só pode a solubilidade do ligante baseado em poliuretano ser aumentada em tal grau que a quantidade de solvente no sistema de ligante possa ser mantida. baixa, mas também a viscosidade do sistema de ligante ou aquela de seus componentes pode ser reduzida em tal extensão que os grãos do material de molde de base resistente ao fogo podem ser uniíormemente cobertos com uma película. fina do ligante depois de pequenas períodos de mistura. Isto è muito importante no método no-bate, par exemplo, porque neste método o catalisador liquido é ad.iciona.do ao sistema, de ligante. e o período para o qual a mistura de material de molde permanece executável antes de o ligante curar é relativamente pequeno.

Λ quantidade de vapores e fumaça geradas durante u despejo já è reduzida simplesmente em razão da pequena quantidade de solvente, o que é necessário a fim de ajustar a viscosidade, Adicionalmente, o desenvolvimento de fumaça durante o despejo pode ser reduzido ainda mais se apenas quantidades pequenas ou até nenhum solvente aromática forem adicionados. Para estes propósitos, entende-se que os solventes aromáticos incluem hidrocarboneios aromáticos como tolueno, xileno e hidrocarbonetos aromáticos de ponto de ebulição particularmente alto que têm um ponto de ebulição acima de 15()C. Os inventores assumem que os diésteres de ácido carboxilico dc alcano dial ramificado usadas no sistema de ligante da mistura de material de

9/41 molde de acordo com a invenção sâo consideravelmente menos propensos &. gerar fumaça e vapores que os solventes aromáticos por causa de seu conteúdo de oxigênio e de sua natureza não aromática.

Constatou-se que uma vantagem adicional da mistura de material de molde de acordo com a invenção ê que os produtos moldados produzidos e curados a partir dela têm. alta estabilidade mecânica. Numa aplicação técnica» isto significa que a proporção de ligante na mistura de material de molde pode ser reduzida e o produto moldado ainda reterá, a resistência desejada. Se uma quantidade pequena de ligante ê necessária para, obter estabilidade mecânica adequada do molde de fundição, a quantidade de vapores e fumaça gerados duran te o despeço pode ser reduzida ainda mais.

O objetivo da invenção ê, portanto., uma mistura de material de molde para a produção de produtos moldados para a indústria de fundição, que inclui peto m eno s:

- um. material de molde de base resistente a.o fogo; e um sistema de ligante baseado em poliuretano compreendendo urn componente dc poliisocianato e um componente de poliol.

De acordo com a invenção, o sistema de ligante baseado em poliu2 0 retano inclui um diéster de ácido carboxílico de alcana diol ramificado numa proporção de pelo menos 3% em peso e um solvente aroma tico numa proporção de menos do que 10% em peso, em ralação ao sistema de ligante em cada caso.

Deve ser notado que muitos dos componentes da mistura de ma2 5 teríal de molde de acordo com a invenção já são usados em misturas de material de molde para a produção de produtos moldados,, então, o conhecimento de uma pessoa qualificada na técnica pode ser invocado sobre este

W/41 ponto.

Deste .modo, por^- exemplo, todas as substâncias que sào conheci das como resistentes ao fogo e são comumente usadas na produção de produtos moldadas para a indústria de fundição podem ser usadas aqui, Os 5 exemplos de materiais de molde de base resistentes ao fogo apropriados são areia de quartzo, areia de zireorüo, areia de olivina, areia de silicate de alumínio, areia de cremo e misturas das mesmas. A areia de quartzo é usada por preferência. O material de molde de base resistente ao fogo devia ter um. tamanho de partícula tal que a porosid.ade do produto moldado produzido a n partir da mistura, de material de molde è suficiente para, permitir que compos- tos voláteis escapem durante a. fundição. De preferência pelo menos 70% em peso, e particularmente pelo menos 80% em peso do material de molde de base resistente ao fogo têm um tamanho de partícula < 290 pm, O tamanha de partícula médio do material de molde de base resistente ao fogo de prefers rência devia estar entre 100 e 350 pm. O tamanho de partícula pude ser determinado, por exemplo, por análise granulomêtrica.

A mistura de material de molde de acorda com a invenção ainda contém um sistema de ligante baseada em paliuretano. cujos componentes de ligante podem também ser tirados de sistemas de ligante conhecidos.

3 Primeiramente, o sistema de ligante contém um componente de pulíol e um componente de poliisocianato, e componentes conhecidos podem ser usados nestes casos também.

O componente de pohi.soci.an ato do sistema de ligante pode incluir um. isocianato alifâtico, ciclo alífátíco ou aromático. O poliisoeia.na.to do 25 preferência contém pelo menos 2 grupos isocianatos, de preferência 2 a o grupas isocianatos por molécula. Dependendo das propriedades desejadas, as misturas de isocianatos podem também ser usadas. Os isocianatos usadas podam consistir em misturas de manômeros, olígomeros e polímeros ⁽ ' 11'41 <·, portanto, serão chamados doravante de |X>liisocianstos.

G componente de poliisocianato usado pode ser qualquer poliisocianato que é comumente usado em Kgantes de poliuretano para misturas de material de molde na indústria de fundição, Poliisoaianatos apropriados 5 incluem poliisocianatos alífátícos, por exemplo, díisoeianato de hexametileno, poliisodanatos alicíclioos, como diísocíanato de 4,4'-diciclohexil metano, e derivados de dimetila dos mesmos. Os exemplos de poliisocianatos aromáticos apropriados são tolueno-2, 4-díísocianato, tolu.eno-2, 6-diisocianato, 1, uNaftalene diisoeianato, xilileno diisoeianato e derivados de metil do mesmos, 10 diíénilmetano-4, 4’-diisocianato e polimetileno polifenii políísocianato.

Embora em teoria todos polílsocianatos convencionais reajam com a resina fenõiica para formar uma estrutura de polímero de ligações cruzadas, poliisocianatos aromáticos são de preferência usados, particularmente de preferência pulimetileno polifenii poliisocianato, por exemplo, 15 misturas comercialmente disponíveis de difenilmetano-4, 4’-diisocianato, seus isômeros e homólogos mo.ic.res.

Os poliisocianatos podem ser usados em sua forma nativa ou dis solvidos num solvente inerte ou reativo. Um solvente reativo è considerado como um solvente que tem um grupo reativo, tal que é incorporado na 20 estrutura do lígante quando o ligante fixa. Qs poliisocia.nat.os sâo de preferência usadas em forma diluída de modo que eles sâo mais capazes de revestir os grãos do material de molde de base resistente ao fogo com uma película fina devido à viscosidade mais baixa, da solução.

Os poliisocianatos ou suas soluções em solventes orgânicos são zl-: usados em concentração forte suficiente para fazer com que o componente de poliol cure, tipicamente numa faixa de 10 ate 500% em peso em relação ao peso do componente de poliol. De preferência, 20 a 300% em peso em relação ao mesmo são usados. Os poliisocianatos líquidos podem ser usado em forma

12741 não diluída, considerando que poliisoeianatos sólidos ou viscosos são dissolvidas em solventes orgânicos. Os solventes podem constituir até 80% em peso, de preferência até 60% em poso, particularmen te du preferência até 40% ern peso do componente de isocianato.

O poliisocianato é usado, de preferência, em tal quantidade que o número de grupos isocianato é de 80 a 120% do número de grupos hidraxil livre do componente de poliol.

Em principio, todos os poliois usados em ligant.es de poliuretano podem ser usados corno o componente du poliol. O componente de poliol contém pelo menus 2 grupos hidroxil que podem reagir com os grupos isocianato do componente de poliisoeianato para ativar as ligações cruzadas do ligante durante a cura, emprestando, assim, resistência melhorada para o produto moldado quando ele tiver curada.

Gs paiióis preferidos são resinas fenólicas que foram obtidas por condensação de fonóis com aldeídos, de preferência formaldeído, na fase liquida em temperaturas de até cerca de 180°C na presença de quantidades catalíticas de metal. Os métodos de produção de tais resinas íenólieas são conhecidos.

O componente de poliol ê usado, de preferência, como liquida ou dissolvido em salvent.es orgânicos para permitir que o ligante seja uniformemente espalhada do material de molde de ba.se resistente ao fogo. O compo nente d.e poliol é usado, de preferência, na forma anidrica, porque a reação do componente dc isocianato com a água è uma reação secundária, indesejável. Neste contexto, entende-se que não aquoso ou anidrica significa que o componente de poliol tem um conteúdo de à.gua de preferência menor do que 5% em peso, partícula rmente de preferência menor do que 2%; em peso.

G termo “resina fenôlica” ê entendido significar o produto de reação du uma. reação entre um aldeido e fenol, derivadas de fenol, bisíenóis e

13/41 produtos de maior condensação do fenol. A composição da resina fenõlica depende das substâncias iniciadoras especificamente selecionadas, das quantidades relativas das substâncias iniciadoras e das condições da reação. Por exemplo, o tipo de catalisador, o tempo e a temperatura de reação são 5 todos fatores importantes, como é a presença de solventes e de outras substâncias.

A resina fenoHea está tipicamente disponível como uma mistura de vários compostos e pode conter produtos de adição, produtos de condensaçãci, compostos iniciadores não reagidos como tennis, bisfenol e/ou aldeído 10 sob condições extensamente variadas.

O termo “produto de adição” é usado para se referir a produtos de reação em que pelo menos um hidrogênio sobre um fenol previamente não substituído ou um produto de condensação é substituído por um componente orgânico. Produto, de condensação refere-se a produtos de reação que iém 15 dois ou mais anéis de fenol.

As reações de condensação entre fenóis e aldeídos rendem resinas fenõlicas, que são divididas em duas classes, novolacs e resõis, dependendo das proporções dos reativos, das condições da reação e dos catalisadores usados:

Os novola.es são solúveis, fundiveis, que nau auto-curam e olígômeros de armazenamento estável earn um peso molecular na faixa a partir de mais ou menos 500 a 5.000 g/mol. Na reação de condensação entre aldeídos e fenòis, eles sâo precipitados numa relação molar de 1: >1 na presença de catalisadores ácidos. Os novolacs são resinas de fenol sem grupos metilol, em que os núcleos de fenil são ligados via pontes de metile.no. Depois de endurecedores tais como o formaldeído, agentes de doação, de preferência hexametilenotetra.mi.na, serem adicionados, eles sã.o capazes de serem endurecidos com ligações cruzadas a uma temperatura elevado.

14/41

Os resóis sào misturas de hidroximetil fenóis que sã.o ligados via metíleno pontes de éter de metile.no e podem ser obtidos pela reação de aldeídos e fenóis numa relação molar de 1: <1, opcionalmente na presença de um catalisador, por exemplo, um catalisador básico. Eles têm urn peso molar S M_w < 10.000 g/trial.

As resinas fenólicas que são partícularrnente apropriadas para o uso como o componente de poíiol são chamadas de *o-o' ou “alto-arto novolacs ou resinas de hensíl éter. Elas podem ser obtidas por condensação de fenóis com aldeídos num melo ácido fraco e usando catalisadores apropri10 ados.

Os catalisadores que sâo apropriados para a produção de resinas de bemol éter são sais de ions de metal divalente como Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni. Fe, Pb, Ca e Ba. O acetato de zinco é usado, de preferência,. A quantidade usada não é critica. As quantidades típicas de catalisador de metal sào de 13 0,02 a 0,3% em peso, de preferência de 0,02 a 0,15% ern peso em relação à quantidade total de fenol e aldeido,

Todos os fenóis de uso convencional sâo apropriados para uso na preparação de resinas íenóiieas. Além de fenóis não substituídos, fenóis substituídos ou misturas dos mesmos também podem ser usados. Os zl) compostos de fenol são nâo substituídos em ambas as posições -orto ou em uma posição orlo e uma posição -para para ativar a polimerizarâo. Os átomos de carbono de anel restantes podem, ser substituídos. A escolha de substituintes nâo é especialmente limitada, desde que o substituinte não interfira com a. polimeriaação do fenol ou do aldeido. Os exemplos de fenóis 25 substituídos são fenóis alquil-substítuídos, fenóis aleoxi-substittudos e fenóis ariloxi-substituidos.

Os substituintes listados acima têm por exemplo 1. a 2õ, de preferência 1 a 15 átomos de carbono. Os exemplos de fenóis apropriados são o

15/41 cresol, m-cresol, p-eresul, 3, o-xileno, 3,4-xileno, 3, 4, 5-trimeultenol, 3etilienul, 3, 5'dietilfenol, p-butilfenol, <3, 5-dibutilfenol, p-amilienol, ciclohexilfend, p Octilfenol, p-nonilfenol, 3, b-dlciclohexilfenul, p-crotllfenol, pfenilfenol, 3, 5~dimetoxifenol e p-fenoxifenot

O fenol propriamente é partícularmente preferido, Fenóis mais condensados, como o bisfenol A, também são apropriados. Fenóis polivalentes que têm mais de um grupo hidroxil fenólico também sâo apropriados. Os fenóis polivalent.es preferidos tem 2 a 4 grupos hidroxil fenólico. Os exemplas especiais de fenóis polivalentes apropriados são catechol, resorcinol, hídrolü quinona, pirogalal, fioroglucínol, 2, 5-dimetilresorcinul, 4, 5-dimetilresorcinol.

5-metilresorcinol ou 5-etilresorci.nal.

Misturas de vários componentes de fenol mono- e polivalentes e/ou substituídos e/ou condensados podem também ser usados para produzir o-componente de paiioL

Numa modalidade, fenóis que têm a. fórmula geral l·.

Fórmula I são usados para preparar o componente de resina de fenol, em que A. B e -C são independentes um do outro e sâo selecionados a partir de um átomo de hidrogênio, um radical alquil ramificado ou não ramificado que tem, por exemplo, 1 a 26, de preferência 1 a 15 átomos de carbono, um radical alcóxi ramificado ou não ramificado que tem, por exemplo, 1 a 26. de preferência 1 a 15 átomos de carbono, um radical alqt.ie.nuxi ramificado ou não ramificado que tem, por exemplo, 1 a 26, de preferência .1 a 15 átomos de carbono, um.

16/41 radical aril ou alquílaril, eomo bisfenis par exemplo.

Os aldeídos apropriados para o uso como o aldeido para, a produção do componente de resina fenóliea tem a fórmula:

R-CHQ.

.5 em cine R é urn átomo de hidrogênio ου um radical de atomo de carbene de preferência tenda 1 a 8, particularmente de preferência 1 a 3 átomos de carbono. Os exemplos especiais sãa farma.ideido, acetaldei.da, propiunaldeidu, furfurilaldeido e benzaldeido. Pa.rt.icularmente de preferência, o forma Ideido é usado, tanto na sua forma, aquosa, como pa.raformaldeído, ou como trioxane.

Para obter as resinas fenólicas, pelo menos um número de moles equivalente de aldeido em relação ao numero de moles do fenol componente devia ser usado. A relação molar entre aldeido e fenol ê de preferência 1: 1,0 a 2,5; 1, particularmente de preferência 1,1: 1 a. 2,2: .1, especialmente de preferência 1,2: 1 a 2,0: I<

□ componente de resina, fenólica. è produzido por métodos conhecidos por uma pessoa qualificada na técnica. Neste contexto, o fenol e o aldeido sâo reagidos sob condições essencialmente anídricas na presença de um ion de metal divalente e em temperaturas de preferência abaixo de 130^!>C. A àgua gerada, portanto, ê destilada para fora. Para isto, um agente de arrastamento apropriado, por exemplo, toluene ou xileno, pode ser adicionado à mistura de reativo, ou destilação ê executada sob pressão reduzida,

Para o ligante da mistura de material de molde de acordo com a invenção, α componente de fenol é transformado com um aldeido, de preferência em resinas de benzil éter. Também, é possível transformar isto numa 25 resma fenólica modificada por alcôxi num estágio único ou processo de dois estágios (EP-B-0 177 871 e EP 1 137 5001 cam um âlcaol alifático primário ou. secundária. Na processo de estagie único, a fenol, o aldeido e o álcool sâo reagidos na presença de um catalisador apropriado. Nu processo de dois estágios, primeiro uma resina inalterada é preparada, e isto é, então, reagido com um álcool. Sc resinas fertolicas modificadas por alcóxi são usadas, em teoria não existe nenhuma limitação no que se relaciona à. relação molar, mas o componente de álcool è usado, de preferência, numa relação molar de álcool: fenol de menos do que 0,25, de forma que menos do que 25% dos grupas hidroximetil são eterificados. Os alcoóis apropriados sâa alcoúis ali.fat.icos primárias e secundárias que têm um grupo hidróxi e 1 a 10 átomos de carbono. Os alcoóis primários e secundários apropriados são, por exemplo, metanol, etanol, propanol, n-butanol e n-hexanoh O metanol e o nbutanol são particularmente preferidos.

A resina fenúHca é de preferência escolhida de forma que ligações cruzadas com o componente de poliisocianato sejam possíveis. As resinas fenólica.s com moléculas que incluem pelo menos dois grupos hidroxil são particu.la.rmente apropriadas para, ligações cruzadas. O componente de resina íenólica e o componente de isocianato do sistema de ligante sâo de preferência usadas em solução num solvente orgânico ou numa combinação de solventes orgânicos. Os solventes podem ser necessários para assegurar que os componentes de ligante não se tornem muita viscosos. Isto ê necessário por varias razões, e partioularmente para assegurar que material de molde de base resistente ao fogo seja uniformemente de ligações cruzadas e permaneça Huível.

De acorda com a. invenção, o sistema de ligante baseado em poliureta.no compreende uma parte de um diêster de ácido carboxüico de um alce.no diol ramificado de pelo menos 3% em peso e uma parte de solvente aromático de menos do que .10% em peso, cada com respeito ao sistema de ligante. Neste contexto, é possível que apenas o componente de paiiol au apenas o componente de poliisaoianafo oampreerida uma parte do diêster de ácido carboxilicc de um alcano diol ramificado. Todavia, também ê passível

18/41 que ambos os componentes de ligante compreendam uras parte de um diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado. O sistema de ligante baseado em poliuretano de preferência inclui uma parte de um diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado de mais de 5% em peso. De acordo com uma modalidade adicional, o sistema de ligante baseado em poliuretano inclui uma parte de um diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado de mais de 8% em peso. De acordo com uma modalidade adicional, o sistema de ligante baseado em poliuretano inclui urna parte de um diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado de menos do que 10 30% em peso, de acordo com uma modalidade adicional, uma parte de um diêster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado de menos do que 2031:· em pese. De preferência, pelo .menos um dentre, o componente de poliol e o componente de poliisoeianato contém pelo menos 3% em peso, particularmente pelo menus 5% em peso, particularmente de preferência pelo menos 18 8% em peso de urn diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado.

O solvente do respectivo componente pode ser completamente formado pelo diéster de ácido carboxilico de um alcano diol ramificado, A parte de solventes aromáticos è de preferência selecionada para ser tão pequena quanto passível. A parte da solvente aromático é menor do que 10% 20 em peso., de preferência menor do que 5% em peso, part.iuularmente de preferência menor do que 3% em pesa em relação ao sistema de ligante. O sistema de ligante particulannente de preferência compreende nenhum solvente aromático. Corn referência, ao componente de poliol e ao componente de polilsocia.nato, a parte de solvente aromático contida per pelo menos um 25 destes componentes ê menor do que 10% em peso, de preferência menor do que 5% em peso, particularmente de preferência menor do que 3% em peso.

Outros solventes podem ser usados além do diéster de ácido carboxílico de um alcano diol ramificado. Em principia, tais outros solventes podem ser todos os solventes que são convencionalmente usados em sistemas de ligante em aplicações de fundição. Tais outros solventes apropriados incluem, por exemplo, solventes orgânicos, ricos em oxigênio, polares. Esteres de ácido dicarboxiiico, êsteres de glicol èter, glicol diésteres, glicol diéteres, cetonas cíclicas, êsteres cíclicos ou carbonates cíclicos são mais «apropriados. De preferência., êsteres de ácido dicarboxiiico, cetonas cíclicas e carbonates cíclicos são usados. Os êsteres de ácido dicarboxiiico têm fórmula R^OOC-R^-CQORA em que os radicais R^í?i são cada independentes ura do outro e representam um alquil que tem I a 12, de preferência 1 a 6 átomos de carbono, e R° ê um grupo alquile.no, quer dizer um grupo alquil divalente que tem 1 a 12, de preferência 1 a 6 átomos de carbono. pode também compreender uma ou mais ligações duplo de carbono-carbono. Os exemplos são dimetíl êsteres de ácidos carboxílicos que tèm 4 a 10 átomos de carbono, que são comercia lixados, por exemplo, por Invista International S.a.r.L, Genebra, CH, corn a designação êsteres dibásicos^-0 (DBEp Esteres de éter glicol são compostos que têm a fórmula R^c--O-R^-OOCR^e, em que R^c é um grupo alquil que tem 1 a 4 átomos de carbono, R^Q é um grupo etílena, um grupo propíleno ou um oxido etileno oligomêrico ou oxido de propíleno, e R^e é um grupo alquíl que tem I a 3 átomos de carbono. Os acetatos de éter glícolico são preferidos, por exemplo, acetato de butil glicol. Correspondeutemente, os glicol dièsteres têm fórmula geral R^eCQO-R^OOCR^e, em que R^ e R^e sã.o como definidos acima, e os radicais R^e são cada um selecionadas independeu temente um do outro. Os diacetatos de glicol são preferidos, par exemplo, diacetato de propílenoglicoL Os glicol diéteres podem ser caracterizados pela fórmula R^c-O-R^d-O-R^c, em que R^c e R° são como definidos acima, e os radicais R^c são íudepundeutemeute selecionados um do outro, Um glicol diéter apropriado ê, por exemplo, o dipropilenogiicol dimetíl éter. Cetonas cíclicas, êsteres cíclicos e carbonatos cíclicos que têm 4 a 5 átomos de carbono também são apropriados. Um carbonato cíclico apropriado ê, por exemplo, carbonato de propíleno. Gs grupos alquíl e de alquileno podem cada

20/41 um ser ramificados ou não ramificados.

A parte do solvente no ligante é de preferência não muito alta, uma vez que o solvente evapora durante a produção e uso do produto moldado produzido a partir da mistura de material de molde, o que pode resultar num odor desagradável ou na geração de fumaça durante o despejo. A parte do solvente no sistema de ligante é de preferência selecionada para ser menor du que 50% ern peso, particularmente de preferência menor do que 40% em peso, especiaimente de preferência, menor do que 35% em peso.

A viscosidade dinâmica do componente de poliol e do componente de poliiso- cianato, que pode ser determinada, por exemplo, com o método de fuso rotativo de Brookfield, é de preferência menor do que 1000 mPas. particularmente menor do que 800 mPas e especiaimente menor do que 600 mPas.

Em principio, qualquer ácido carboxílico pode, ser usado como o ácido carboxilico de um alcano diol ramificado. O ácido earboxílico pode incluir um radical alquil ramificado ou não ramificado. O ácida uarboxüico pode também compreender ligações duplas de carbono-carbono. Todavia, ácidos carboxílicos saturados são preferidos. O comprimento de cadeia do áuido carboxílico pode, ser selecionado dentro de limites largos. Os ácidos carboxílicos usados de preferência compreendem 2 a 20 atemos de carbono, especiaimente 4 a .1.8 átomos de carbono. Um ácido carboxílico ramificado de um alcano diol ramificado ê preferido. Os ácidos monocarboxilicos são preferidos. Todavia, também ê possível usar semi-ésteres de ácido dica.rboxíHco.

Qs grupos hidróxi do alcano diol podem ser organizados na. posi ção terminal como um grupo hidróxi primário ou também dentro da cadeia de carbono como u.m grupo hid.rox.il secundário ou terciário. Neste contexto, entende-se que o grupo hidróxi secundário é um grupo hidróxi ligado a um átomo de carbono que na sua vez é ligado a um átomo de hidrogênio e dois átomos de carbono. Semelhantemente, entende-se que um grupo hidróxi terciário è um grupo hidróxi ligado a um átomo de carbono que na sua vez ê ligada a três outras átamos de carbono, e um grupo hid remi primário c um grupo hidróxi ligado a. um átomo de carbono que é ligado a um átomo de carbono e a dois átomos de hidrogênio.

O aleano d.iol de preferência compreende um. grupo hidróxi primário c um grupo hidróxi secundário.

De acordo com uma modalidade preferida, o diéster carboxílico de um aleano diol ramificado tem uma estrutura como mostrada na Fórmula 1

Fórmula I em que os caracteres seguintes representam o seguinte, independentemente urn do outro e de onde quer que eles aconteçam:

R¹, R⁷: H, CHs, C2H5, C3H7, CH2OC(O)R³, OC(O)R³;

R², Ri R⁵, R⁶: H, CHe, CqHg, C3H7;

R°: um radical de hidrocarbonetu saturada, não saturado ou aromática qua tem 1 a 19 átomos de hidrocarboneto, em que também um ou mais átomos de hidrogênio podem ser substituídas por outros substituiu·· tes;

a, b, c: um número inteiro entre 0 e 4;

pelo. menos-um dos radicais R-L R-^ e R⁴ não é hidrogênio;

Λ ^Λ'> >'Y se R^! e R⁴ representam CH2<)C(O)R'\

OC(O)R³, x - 0; e a soma de a ⁴· b ·* c é polo menos 2.

O dièster de ácido carboxiüco de um alcano diol ramificado de preferência tem uma estrutura de acordo com a. Fórmula Π:

Fórmula II em que R-O R³, R\ R'\ rA- a, b, c representa o mesmo que está na Formula l, e adicionalmente:

R¹: H, CH3, C2H5, C3H7, em que R¹ não é H, se R² - R⁴ - R^s - R⁶ - H;

R³: um radical de hidrocarboneto saturado, não saturado ou aromático que tem 1 a 19 átomos de carbono de carbono, no qual um ou mais átomos de hidrogênio podem também ser substituídos por outros substituintes.

ou R^ ou R³ de preferência suporta um grupo metil ou um grupo etil e o outro em cada caso suporta um radical de átomo de hidrogênio.

Os radicais R^ podem ser selecionados independentemente um do outro e de preferência incluem 1 a 3 átomos de carbono. Os dois radicais R⁴ são de preferência os mesmos e particularmente de preferência representam um grupo met.il.

De acordo com uma modalidade adicional, R'T e R° suportam um átomo de hidrogênio.

p3 _e pS po_tiem ser' grupos diferentes. R'^ e R^ são de preferência os mesmos. e Βθ podem ser radicais de hidrocarboneto saturados, não saturados ou aroma ticos que compreendem 1 a. 19, de preferência 2 a 10, particularmente de preferência. 3 a 6 átomos de carbo.no, Um ou mais átomos de hidrogênio do radical de hidrocarboneto podem ser substituídos por outros substituintes. Outros substituintes são gerai.mente entendidos como sendo átomos ou grupos atômicos que não são hidrogênio. Outros substituintes apropriados são átomos dc alôgeno, particularmente cloro, um radical de glicidil e um grupo epóxi. De preferência, não mais do que 3 átomos de hidrogênio do radical de hidrocarboneto, particuia.rmen.ie não mais do que 2 átomos de hidrogênio do radical de hidrocarboneto são substituídos por outros substituintes. Particularmenle de preferência nenhum dos átomos de hidrogênio no radical de hidrocarboneto ê substituído por outro substituinte.

Os radicais de hidrocarboneto e R’^b podem também ser um radical. de hidrocarboneto nâo saturado, em que isto inclui 1 a. 4, de preferência 1 a 3, particularmente de preferência exatamente uma ligação dupla.

Os grupos R'^ e R® particularmcnts representam um radical de hidrocarboneto alifático saturado que tem 1 a 1.9, de preferência 2 a 10. part.ieularm.ente de preferência 2 a 5 átomos dc hidrocarboneto, O radicai de hidrocarboneto saturado pode ser de cadeia, direta ou ramificado, sendo os radicais de hidrocarboneto ramificados preferidos, R^ e R& de preferência suportam um grupo iso-butii.

Os Índices a, b e c são independentes um do outro e cada um po~

24/41 de representar um valor 0, l, 2, 3 ou 4, em que a soma de a * b + c è pelo menos 2. Os valores dos índices a e c também são de preferência pelo menos 1 errs cada caso. A soma de a * b * c è de preferência menor do que 10, de preferência menor do que 8.

O aícano dial pode apresentar variação estrutural considerável. Os exemplas de possíveis alcana dióis são apresentadas a. seguir:

rito: ^:: í

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- 0 -Crí -ÇH-CH s | / p rife : Oi:

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O, rife I ri ri i ^? 1 CãpNi-CHteãtoãriri, t: ^si:: ™:^{:: γΛ}:^:: ^: 1 Os 00 rilp

2, 2, 4-trimetibl, 3-pentanodiol é particularmente preferido como o alcano dial e ácido isobutírioo, ácido acético e ácido benzóico são. além disso, preferidos como u ácido carboxilico.

Os exemplas de diãstars carboxílioas de um alcana diol ramificado são 2, 2, 4-trimetil·· 1, 3-pentanodiol-diacetato e 2,,2,4-trimetil-I, 3pentanodiol-dibenzoato,

Na mistura de material de molde de aeardo com a invenção,

2,2,4-Trirnetil-l, 3-pentanodiol-diisobutirato é partíeularmente de preferência usado como o diéster de ácido carboxilico de um alcana diol ramificado.

De acordo com uma modalidade preferida, α sistema de ligante

25/41 baseado em poliuretano contém pelo menos uma parte de um éster de ácidc graxo como um solvente. Os ácidas graxas apropriados de preferência contêm 8 a 22 átomos de carbono, que foram esterincados com um àteool alifático. Os ácidos graxas podem estar presentes como um composto homogêneo ou como uma mistura de vários ãcídos graxos. Os ácidos graxas de origem natural são preferidos, como mil ο/ζ óleo de colza, óleo de girassol, óleo de gérmen de trigo e óleo de coco. Os ácidas graxas individuais corna ácido palmitico ou ácido olèico podem ser usados em vez de óleos e gorduras naturais. O alcoòis preferidos são alcoòis primários que tem 1 a 12 átomos de carbono, pa.rticularmente de preferência 1 a .10 átomos de carbono, especialmente de preferência. 4 a 1.0 átomos de carbono, em que metanol, isopropanal e n-Butanol sâc< partícularmente preferidos. Os ésteres de ácido graxa de tal tipo são descritos, por exemplo, em EP-A-I .137 500. Os ésteres simétricos” descritos em. EP-B-0 295 262. em que o número de átomos de carbono está na mesma faixa em ambos o radical de ácido graxa e o radical de álcool, de preferência 6 a 13 átomos de carbono, têm também provado serem apropriados.

A parte de pela menos um éster de ácido graxo do sistema de ligante baseado em poliuretano é de preferência selecionada para ser menor do que 50% em peso, partícularmente de preferência menor do que 40% em. peso, especialmente de preferência menor do que 35% em peso. De acordo com uma modalidade, a parte do pelo menos um éster de ácido graxo do sistema de ligante ê mais de 3% em peso, de preferência mais de 5% em peso, especialmente de preferência mais de 8% em peso.

A proporção da mistura de material de molde que é constituída pelo sistema de ligante, um relação ao pese do material de molde de base resistente ao fogo, é de preferência. selecionada para, estar entre ¢),5 e 10% em pesa, partícularmente entre 0,6 e 7% em peso.

Além dos componentes já mencionados, os sistemas de ligante podem também conter aditivos convencionais, como silanos (EP-A-i 137 500), ou agentes de liberação internos, uomo alcoòis graxos (EP-B-0 1.82 809), óleos secantes (US-A-4, 268, 425) ou agentes quelant.es (WO 95/03903) ou misturas dos mesmos.

Os silanos apropriados sâ.o, por exemplo, aminosilanos, epoxisilanas, merca ptosilan os, hidroxisilanas e ureidos.il anus, corno y-h.idroxipropil trimetoxísüano, Y-a.minoprap.iltrimetoxi.sila.no, 3-ureidoprcp.iltrietoxlsila.no, ymercaptopropiltrimetoxisilano, y-glicidoxípropiltrimetoxísílano, 3~í3, 4-epaxiciciohexíl)trimetoxisiiano e n-p-laminoetili-y-aminopropiltrimetoxisilano.

De acordo com uma modalidade, a mistura de material de molde de acorde com a invenção pode compreender um sistema, de ligante que inclui uma parte de ólea da casca da castanha de caju, pelo menos um componente do óleo da casca da castanha de caju e/ou pelo menus um derivado de óleo da casca da castanha de caju. Quando o óleo da casca da castanha de caju ou os derivados do Oleo da. casca da castanha de caju são adicionados ao agente ligante, é possível obter produtos moldados para a indústria de fundição que têm estabilidade térmica alta, Uma vantagem adicional consiste em que o conteúdo de rnonômeros ainda contidos no componente de poli.nl, particularmente fenol e formaldeído, é signifícativamente reduzido. Como resultado, quantidades menores de monómeros são liberadas durante o processamento, e particularmente durante o despejo, do que com as misturas de material de molde de acordo com a técnica anterior.

Para os propósitos da invenção, o termo óleo da casca da castanha de caju é entendido para se referir a ambos o óleo extraído das cascas de semente do cajueiro, que é constituído de aproximadamente 90% de ãcido anacârdico e aproximadamente 10% de cardoi, e ao óleo da casca da castanha de caju processado, que ê obtido a partir do produto natural por tratamento de calor num ambiente ácido, e os componentes principais dos quais são cardanol e cardol.

C ardanol C ard ο 1

As substâncias apropriadas para o uso como um componente do ligante incluem n próprio óleo da casca da castanha de caju, particularmente s o ôleo da casca da castanha de caju processado, e também os componentes obtidos a. partir dele, particularmente cardol e cardanol e misturas e oligômeros dos mesmos. tal. como sãn remanescentes no receptáculo de coleta depois do oleo da casca da castanha de caju ser destilado. Estes compostos pedem também, ser usados em qualidade processada. A mistura de, essencialmente, 10 cardanol c cardol, também chamada de “liquido da casca da castanha de caju (CNSL)* que é obtida quando o ôleo da casca da castanha, de caju for destilado ,è usada para preferência. As ligações duplas contidas na cadeia lateral do cardanol e cardol podem ser parcial ou completamente transformadas com grupos hidróxi, grupos epóxi, alógenos, anidridos ácidos, dicíclopentadieno ou 1- hidrogênio. Por sua vez, estes grupos podem também ser transformados com nucleôfílos. Em derivados de ôleo da casca da castanha de caju polivalentes, os grupos OH. fenólicos podem também ser completa ou parcialmente derivatizados, por exemplo, depositando unidades de óxido de etileno ou óxido de propileno.

De acordo com a invenção, estes derivados de óleo da casca da castanha de oaju podem também ser usados na mistura de material de molde.

O óleo da casca da castanha de caju e os compostos derivados do mesmo podem ser conüdos no ligante como um componente separado. ISstss componentes funcionam como um solvente reativo, qua é incorporado reativamente no polímero de ligações cruzadas quando o ligante cura. Nesta modalidade da mistura de material de molde de acordo com a invenção, uma. das principais características é a estabilidade alta, dos produtos moldados em temperaturas elevadas. Por exemplo, barras de teste que foram produzidas a partir de uma mistura de material de molde preferida de tal tipo demonstram deflexão menor do que barras de teste que foram produzidas asando um ligante que ê semelhante sob todos os pontos de vista mas sem a inclusão de óleo da casca da castanha de caju.

Pelo menos um componente do oleo da casca da castanha de caju e/ou o pelo menos um derivado do oleo da casca da. castanha de caju constitui pelo menos uma parte do componente de poliol, Neste, modalidade, o pelo menos um componente de óleo da. casca da castanha de caju e/ou o pelo menos um derivado de óleo da casca. da castanha de caju é adicionado enquanto o componente de poliol está sendo sintetizado, de forma que ê incorporado no componente de poliol durante a síntese. O componente de poliol ó sintetizado de maneira conhecida e o pelo menos um componente de òleo da casca da castanha de caju e/ou o pelo menos um derivado de óleo da. casca da. castanha de caju pode ser adicionado bem no começo da síntese, ou ele pode ser adicionado à mistura dc reação num ponto posterior na síntese.

O poli componente ê particularmente de preferência formado por condensação de um componente fenólico e um de oxo-componente, ern que o óleo da casca da. castanha de caju, o pelo menos um componente de óleo da. casca da castanha de caju e/ou o pelo menos um derivado de óleo da casca da castanha de caju forma pelo menos uma parte do componente fenólico.

Neste contexto, o componente de poliol é sintetizado da maneira descrita acima para a produção da. resina fenólica, embora neste caso o óleo da casca da castanha de caju, o pelo menos um componente de óleo da casca

20/41 da castanha de caju e/ou o pelo menos um derivado de óleo da casca da castanha dc caju é adicionado ac componente de fenol como um componente adicional. Os fenòis descritos previamente podem ser usados corno o componente íenólico, os aldeídos descritos acima podem ser usados como o oxocomponunte

A parte do óleo da casca da castanha de caju, o pelo menos um. componente de óleo da casca da castanha de caju, e/ou o pelo menos um derivado dc óleo da casca da. castanha dc caju no componente fenôlico é de preferência 0,5 - 2031? em peso, especialmente de preferência 0,75 a 15% em peso, partíoulannente de preferência 1 a 10% em peso.

O óleo da casca da castanha de caiu e/ou os componentes ou de rivados do mesmo podem ser adicionados à mistura de reação para síntese a qualquer hora. A adição de preferência acontece bem no começo da síntese.

O óleo da casca, da. castanha de caju, componentes de óleo da. casca da castanha dc caju e derivados de óleo da casca da castanha de caju podem também ser adicionadas ao componente de isocianato, em que eles podem também reagir com alguns dos grupos de isocianato.

A fim de produzir a mistura de material de molde, os componentes da sistema de ligante podem primeiro ser combinados e, então, adicionados ao material de molde de base resistente ao fogo. Todavia, também, é possível adicionar os componentes da ligante ao material de molde de base resistente a.o fogo todos de uma vez ou um depois do outro. Os métodos convencionais podem ser usadas para assegurar que os componentes da mistura, de material de molde são uniformemente misturados. A mistura de material de molde, pode também conter componentes adicionais conforme exigido, coma ôxido de ferro, fibras de linho maído, grânulos de farinha de madeira, densidade horizontal e metais refratários.

Um objetiva adicional da invenção relaciona-se com um método

30/41 de produção um molde de fundição que tem as etapas seguintes:

preparar a mistura de material de molde descrita acima.;

desmoldar a mistura de material de molde, para produzir um molde de fundição;

- curar o molde de fundição adicionando um catalisador de cura.

Para produzir u molde de fundição, primeiro o ligante ê misturado com o material de molde de base resistente ao fogo como descrito anteriormente para render uma mistura de material de molds. Se o molde de .10 Fundição é para ser produzido de acordo com o método no-bake PU, u.m catalisador apropriado pode ser adicionado à. mistura de material de molde neste momento. De preferência, aminas liquidas são adicionadas á mistura de material de molde para esto propósito, Estas aminas de preferência têm urn valor pK_b de 4 a 1.1. Os exemplos de catalisadores apropriados sào 4-

5 alquil piridinas, em que o grupo alquil compreende I a 4 átomos de carbono, isoquinollna, aril piridinas como fenil pirkiina, piri.di.na., acrilina, 2-metox.i piridína, piridaziua, de 3 düropiridina, quinolina, n-metil imidazol, 4_S4^:dipiridina, fenil propilpiridina. 1-metil benslmídazol, 1,4-tiazina, N,Ndimetilbenzilamina, trietila.m.tna, tri.benzila.mina, N, N-dim etil-.1. ,3-propano20 diamina, amina de Ν,Ν-dimetiletanol e trietanol amina. O catalisador pode ser diluído como exigido com um solvente inerte, por exemplo 2,2,4-trimetil1,3-pentanodiol diisobutirat.o ou u.m éster de ácido graxo. A quantidade de catalisador adicionado é selecionada na faixa de 0,1 ate 15% em peso em relação ao peso do componente de polioL

5 Λ mistura de material de molde é, então, introduzida num molde pelos meios habituais, e lã é comprimida. A mistura de material de molde é. então, curada para formar u.m molde de fundição. O molde de fundição de preferência devia reter seu .molde exterior durante a cura.

31/41

De acorda com uma modalidade adicional preferida, a cura e executada de acordo com o método de caixa de PU frio. Para isra, um catalisador de fase de gás é passada através da mistura de material de molde moldada. Os catalisadores podem ser as substâncias norma imente usada s como S catalisadores na método de caixa fria. As aminas sãs particularmente de preferência, usadas como catalisadores, particularmente de preferência a dimetilet.il amina, dimet.il-n -propíla.m.ina, dimetilisoprapil amlna, dimetil-nbutiiamina, triet.il amina e trimetil amina. ou na fase de gás ou como aerosol.

O molde de fundição produzido por este método pode ter qualquer .10 forma normalmente usada em operações de fundição. Numa modalidade preferida, o molde de fundição tern a forma de molde ou núcleos de fundição.

A invenção, além disso, relaciona-se a um molde de fundição como pode ser obtido pelo método descrito anteriormente. Esse molde de fundição é caracterizado por estabilidade mecânica alta e geração de fumaça 15 baixa durante o despejo de metal.

A invenção ainda se relaciona a um usa desta molde de fundição para fundir metais, particularmente ferro fundido e alumínio fundido.

A invenção será explicada em maior detalhe na seguinte aom referência às modalidades preferidas da mesma.

Exemplo 1

Síntese da Besina Fenólica

1.770,6 g de fenol, 984,3 g de paraformaldeído (9.1%), 1 ,ô g de acetato de zin.no desidratado e 279,6 g de n-Butanol foram adicionados a um vaso de reação equipado com um condensador de refíuxo, um termômetro e 25 um agitador. A temperatura da mistura foi aumentada para. 105 a 150X enquanto em agitação e esta temperatura foí mantida até que um Índice refrativo (25C) de cerca de 1,5590 foi obtido. Então, o condensador foi substituído com uma coluna de destilação e a temperatura. íoi aumentada para 124 a 126^fiC dentro de uma hora. A destilação foi realizada a esta temperatura até que um índice refrativo (25''C) de cerca de 1,5940 fosse obtido. A destilação foi, então, continuada sub pressão reduzida, até que a mistura tivesse um índice reírativo (25^í:C) de cerca de .1,600Q. O rendimento é de 78%.

Exemplo 2

Produção de ligantes

Componente de poliol (componente de ligante 1):

Os componentes de poliol listados na Tabela 1 foram produzidos com a resina fenóbea obtida no Exemplo 1.

Tabela 1

Composição de Componentes de Poliol (Componente do Ligante 1) (% em peso)

	Nàc de acorda com a invenção	Da acorda cora a ins-enção
	Al	A2	A3	A4	A»	i Aô : A 7	A8	AÓ	.410	Al 1
Resins de íenol	O	67,»		67.5	67,5	67.5 1 67.5	67,5	67,6	67.5	67,5
Metis êster de ácido graxo de õieo de colza	32					1 16
Isopropil laureate		32					16
z-EtilheBPii eãlhexanoato			32					16
Tetrsetil ortcsàlsor. te				32					16
DBE					32					%6:........
2,2,4 trimetil- i ,3 ,- pe π tanediol d iisobutirato						32 16 1	16	16	16	IWs.........
Silsno	0,5	0,5	0..S	0,5	0,5	U.S 1 0,5	OL......	aõ.......		<À5

Componente de isocianato jcomponente de ligante 2):

Os componentes de poüisocianato listados na Tabela 2 foram produzidos a partir de 4,4'-MD! polimérico processado.

Tabela 2

Composição do Componente de Poliisocianato (Componente de Ligante 2) (% em peso)

	Não de acordo core a invenção	De acordo coni a invenção
	BI	B2	B3	B4	Sã	B6	S7	H8	S9	BIC	Bi;
4,4^: - M Dl pol 1 mé r í co processado	80	80	80	80	80	80	W:	80	80	80	80
Metd éster de àckD graxo de oleo de cotei	20						Bii
te>pr»pü laureate		20						10
2 Etilhexsl-2etilhexanoato			20						10
Tetrasül oitosilfcato				20						10
ÜBE					20						10
2,2,TTránetí.l-l,3,pem anediol diisobutirato						20	is	10	10	10	10

Exemplo 3

Produção de Produtos de Teste

0,8 partes em peso das soluções de resina fenõlica indicadas na

Tabela 1 e do corn ponente de poliisocianato indicado na Tabela 2 são adicio10 nados depois do outro em cada caso para 100 partes em peso dc areia, de quartzo H32 (Quarzwerke Freehen) e misturados intensivameme num misturador de laboratório (Vogei tmd Schemmarm AG, Hahn, DE). Depois de se misturar a mistura por 2 minutos, as misturas de material de molde foram transferidas para a tremonha de armazenamento de um disparador de núcleo 15 (Rõperwerke, GieSereimaschmen GmbH, Viersen, DEj e introduzidas na

35/41 ferramenta de molde por ar comprimido (4 bar). Os produtos moldados foram, então, curados por desgaseifioa.çã.o com 1. ml de tri.et.il amina. (2 segundos, pressão de 2 bar, seguidos por .10 segundos de lavagem com. ar).

Foram produzidas barras de teste com dimensões de 220 mm x 22,36 mm x 22,36 mm, também conhecidas como barras de teste GeorgFischer para servir de produtos de teste,

A fim. de determinar as resistências e ílexão, as barras de teste foram colocados num provador de resistência de Georg Fischer equipado com u.m dispositivo de tlexão de 3 pontos curvando (DÍSA-lndustrie AG, Schaffhausen, CH), e a força exigida para flexionar as barras de teste até seu ponto de quebra foi medida.

As resistências de flexao foram medidas de acordo com o seguinte roteiro:

logo depois de sua produção depois do armazenamento por 2 horas em temperatura ambiente depois do armazenamento por 24 horas em 98% de um id ade re I a ti v a.

A resistência dos produtos de teste aos revestimentos baseados em água também foram testadas. Para isto, as barras de teste foram submersas num revestimento baseado em água Miratec^ DC 3 (ASK-Chemicals GmbH, Hilden, DE) por 3 s .10 minutos depois que eles foram produzidos, e em seguida armazenados em temperatura ambiente por 30 min. Algumas das barras de teste cobertas com o revestimento baseado em água foram sujeitas ao teste de resistência depois do armazenamento por 30 minutos em temperatura ambiente. As outras foram secadas a. 150°C por 30 minutos depois do armazenamento de 30 minutos em temperatura ambiente. Depois do resfri

36/4I amento atê a temperatura ambiente, a resistência destas barras de teste também foram testadas.

Os resultados do teste de resistência sâu resumidos na Tabela 3.

Tabela 3

Testes de Resistência

	Não dc? acordo cons a	invenção	De acordo com a invenção
Coinponente 1	Al	A2	A3		A5	A<5	A7	A8	A9	A10	AH
Componente 2	81	.82	83	84	85	86	8?	88 i	89	810	811
R^siívvnHm. em N/<::rn^;< línediatarnente	143	110	115	150	110	175	,w	200	1:11'· 1	150	I\|\|\|s 1:
Apôs 24 horas	460	415	410	440	' 440	490	500	495	470	455	440
24 heras em 98% de caridade relativa	300	310	3 i 5	305	d 15	335	350	385	345	ililh	245
Rcvestisnento baseado etn ãgua {Valor rnolbado-	320	295	310	315	270	325	325	330	320	310	295
Revestimento baseado em ãgun (Secado}	4?0	455	455	480	480	519	535	530	525	500	490

As barras de teste que tinham sido produzidas usando um sistema de ligante contendo 2, 2. 4-trimetil-l, 3-psntarmdfoí diisabutirato demons tram resistência maior. As resistências maiores são obtidas quando só 2, 2, 10 4-Trimetil-l, 3-pentanodiol dlisobutirato é usado como o solvente. Todavia, também são obtidas altas resistências quando o solvente contém ésteres de ácido graxo que têm uma. polaridade cie meio, ou também ésteres que tém polaridade forte e ésteres dibásicos cru tetraet.il ortosilfoato.

Exemplo 4

3“ / 41

Efeito da Parte de 2,2,4-Trimetil1,3-PeatanodioI Diisobutirato no Solvente

O efeito de outros solventes foí restado usando o exemplo de iso·· propil laureate, que foi usado em várias proporções em adição ao 2,2,4··

x. Trimetil-1,3-penm.nodioi diisobutirato. A composição do componente de poliol para, a produção das barras de teste ibi resumida na. Tabela 4. A composição do componente de polnsocia.nato é resumida, na Tabela S.

Tabela 4

Composiç&o do Componente de PoHol o (% em peso)

	\| A2	\| A12	I A8	\| Al3	A6
Resma Fenúlica________________	[67,5	i 67,5	67.5	(67,5......	67,5
..l^opropil laureato 2,2,4-Trimetil-1,3,-pentanediol	Jj2_m	j 22.4	H.6	......\| 9,6________	.......................-
diiscbutirato		1 9,6	i 16	i 22.4	32
Sila.no	\| 0,5	( 0>5	I 0,5	1 0,5	0,5

38/41

Tabela 5

Composição do Componente de Poliisocianato (% em pesoj

	B2	1 B12	B8	B13	B6
	80	\| 80	80	80	80
..... 1 soprop.il laureate	20	14	10	6
2,2,4 Trimetil-1. ,3,-pentanedíol diisobutirato		\| ©	10	14	20

Teste de Resistência;

As barra s de teste foram produzidas de maneira semelhante ao

Exemplo 3 e suas resistências foram testadas. Os resultados são resumidos na Tabela 6,

Tabela 6

Testes de Resistência Usando Solventes Misturados

Componente 1	A2	A 1.2	A8	A13	A6
C ompo n e n te 2	B2	B12	B8	B13	B6
Resistências em N/cm³ I medí a tamen te	110	190	200	.200	175
ApÕS 24 horas	W	450	495	485	490
24 horas em 98% de umidade relativa	3.10	360	365	340	335..........
Revestimento baseado e.m água (Valor molhado)	295	310	330	335	325
Revestimento baseada em água (Secado)	455	500	530	490	510

Resultados:

39/41

Até uma proporção pequeno, de 2,2,4’Tnmetil-1,3-pentanodioI diisobutirato adicionado ao éster de ácido graxo resulta num aumento na resistência das barras de teste.

Exemplo 5

Uso de X^^-Trimetil-l^-PentanodioI Uiisobutirato numa Mistura com Solventes de Várias Polaridades

A barra de teste dc Georg Fischer foi produzida de maneira, seme lhante a.o Exempla 1. A composição do componente de poliol é mostrada na Tabela 7 e a composição do componente de pollisoclanato é mostrada na Tabela 8.

Tabela 7

Composição do Componente de Poliol (% em peso}

Tabela 8

Composição do Componente de Poliisoeianato (% em peso)

	B14	BI5	B15	B17	B18	B19 \|
Resina Fenõüca	80	80	80	80	80	80 \|
Isopropii laureate	9	5	1	9	5	I i
D BE	10	1.0	10
Tetraetil ort.osil.icato				10	10	ilioZol
2,2,4-Trímetil- '1,3,pentanediol diisoburirato	1	5	9	1	5	9 \|

legtgje.resisteuda;

A resistência das barras de teste foi determinada de maneira semelhante ao Exemplo 3, Os resultados do teste de resistência são resumidos na Tabela 9,

Tabela θ

Teste de Resistência

Componente 1		A 1.4	Al 5	A16	A17	A18	A19
Componente. 2		B.14	BI 5	B16	BI 7	B18	B19
Resistências em N/cm³ Imediatamente		210	190	195	170	200	210
Apôs 24 horas		490	4<)5	485	485	480	495
24 horas em 98% umidade relativa	de	340	330	345	300	305	305
Revestimento baseado água (Valor molhado)	em	305	295	305	260	275	275
Revestimento baseado água (Secado)	em	510	520	520	4 75	470	455

41/4 i

B.esykadn:

Um aumento na resistência das barras de teste também è observado se êsteres de ácido graxo e solventes fortemente polares sâ.o usados como também S.S.ã-Trimetil-1,3-pentanodíol díísobutirato no sistema de ligante.

Exemplo 6

Investigação da Geração de Fumaça

As barras de teste foram produzidas com os Hgam.es indicadas na

Tabela 10 de maneira semelhante ao exemplo 3. As barras de teste foram armazenadas no forno por 1 mm. a 650°C. Depois que as barras de teste foram removidas, a geração de fumaça foi determinada contra um antecedentes escuro e avaliada subjetivamente com pontuações a. partir de 10 (muito pesado) até 1 (dificilmente perceptível). O resultado ê resumido na Tabela 10.

Tabela 10

Avaliação da Geração de Fumaça

Componente 1

A2

A8

A6

Avaliação .10

A15

815

A geração de fumaça pode ser reduzida pelo uso de 2,2,4-trimetil··

1,3-pentanodioI diisobutírato.

1/4 “Mistura de Material de Molde,

Método de Produção de Molde de Fundição,

Molde de Fundição e Respectivo Uso^w

Claims

Reivindicações

1 - Mistura de Material de Molde, para a produção de moldes de feno pai .a « indústria de fundição, que inclui pelo menos:

um material de molde de base resistente ao fogo; e um sistema de ligante baseado em poliuretano compreendendo. um. componente de poliísocianato e um componente de poliol;

caracterizada por que o sistema oe ligante baseado un polime^nc ínebii um dièsrer de ácido carboxílico de um aica.no dioi ramificaoo numa proporção de peto menos 3% em peso e um solvente aromático numa oroporçâo de menos do que 10% em peso, em relação ao sistema de ligante em cana caso.
2 - Mistura de Material de Molde, de acordo com a Rmvmdicaçao u caracterizada por que o diéster de ácido carboxílico de um alcana drol ramificado estã presente no sistema de ligante numa proporção maior do que 5% em peso.
3 . Mistura de Material de Molde, de acordo com a Reivmdrcaçao j ou 2 caracterizada por que o diéster de ácido carlxíxilico de um agarre ma ramificado tem uma estrutura da formula

2/4

em que. cada, um independente a partir Ge um ao outro e onue quei que eles ocorram quer dizer:

r\ R^?: H, CH₃, C₂H_s, C₅H₇, CH^OCíOjR³, OC(O)R³;

R^;\ R.\ R\ R^fi: H, CH_:S. CQH_;5; C₃H_?:

pP. ^232 radical de hidrocarboneto saturado, nao saturado ou aromática tendo de i a 19 átomos de hidrocarboneto, em que também um ou mais átomos dc hidrogênio podem ser substituídos por outros substítuintes;

_a> b, c: um inteiro entre 0 e 4;

X 0, 1 ou 2; em que:

pelo menos um dos radicais R‘, R* e R não é hidrogênio;

Se R^x e R' represente CH₂OC(O)R”, ÜC|O)R\

X - D; E a soma de a + b ·*· c é de pelo menos 2,
4 - Mistura de Material de Molde, de acordo com qualquer uma das Relvmdicacões precedentes, caracterizada por que o diéster de ácido carooxílico

3/4 ramificado de um alcano diol ramificado é 2,2.4-trimetu-LxJpentanoai0l diisobutirato.
5 - Mistura de Material de Molde, de acorde; com as Reivmmeações de < « 4, caracterizada por que o sistema de ligante baseado em poliuretano compreende pelo menos um éster de ácido graxo.

d ~ Mistura de Material de Molde, de acordo com a Reivindicação 4, caracterizada por que a parte de pelo menos um éster de ácido graxo no sistema de ligante baseado cm poliuretano è selecionada de modo a ser menos do que 90% em peso.
7 - Mistura de Material de Molde, de acordo com a Revindicate o ou b, caracterizada por que o éster de ácido graxo e um esret ue metem um de butila e/ou um éster de isopropiia.

S - Mistura de Material de Molde, de acordo com qualquer uma aas Reivindicações precedentes, caracterizada por que o componente ae poliol é formado condensando um componente fenôHco e um oxo-componente.
9 - Mistura de Material de Molde, de acordo com a Reivindicação 8, caracterizada por que o oxo--componente é formado por um asdeino.
10 - Mistura de Material de Molde, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentes, caracterizado por que o componente de polios e formado por uma resina de benzil éter.
11 - Mistura de Material de Molde, de acordo com qualquer urno. das Reivindicações precedentes, caracterizado por que o componente ae isocianato é um isocianato alifático, aromático ou heterocícbcc tendo pelo menos dois grupas de isocianato por molécula ou obgômeros ou polímeros dos mesmos.
12 - Mistura de Material de Molde, de acordo com qualquer uma das

4/4

Reivindicações precedentes, caracterizado por que o sistema de ligante está presente numa proporção de 0,5 a 10% em peso cm. reuiçao a.u peso do material de molde de base resistente ao fogo.
13 - Método de Produção de Molde de Fundição, para a industria, de fundição, caracterizado pelas etapas seguintes:

proporcionar uma mistura, de matenal de moine como oescutu em qualquer uma. das Reivindicações de .1 a 12;

formar o material de mistura de molde para produzir um moloe de fundição;

curar o mo ide de fundição adicionando um catalisador de cura.
14 . Método de Produção de Molde de Fundição de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que o catalisador de cura ê adicionado na forma gasosa.
15 - Método de Produção de Molde de Fundição de acordo com uma das Reivindicações 13 ou 14, caracterizado por que a cura ê essenctaimente realizada à temperatura ambiente.
16 - Molde de Fundição, para a indústria de fundição, caracterizado por que é obtido por um método de acordo com uma das Reivindicações de lo a 15.
17 - Uso de Molde de Fundição, caracterizado por que ê de acordo com a Reivindicação 16 para fundir metal “Mistura de Material de Molde,

Método de Produção de Molde de Fundição,

Molde de Fundição e Respectivo Uso**