ES2211128T3 - Compuestos de recubrimiento. - Google Patents
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Abstract
Compuesto de recubrimiento que comprende material refractario en partículas, siendo el tamaño de las partículas predominantemente inferior a 150 micras, aglutinante, agua y un aditivo soluble en agua o miscible con el agua seleccionado de entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de carbonatos y lactonas, en los que el aglutinante es de tal tipo que no reacciona con el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
Description
Compuestos de recubrimiento.
Esta invención se refiere a compuestos de
recubrimiento para su utilización en machos (a) de arena y en moldes
en las fundiciones.
En las fundiciones, es una práctica corriente
revestir los machos y los moldes de arena con un recubrimiento de
material refractario en finas partículas, con el fin de impedir la
penetración del metal fundido en la superficie del macho o del molde
entre los granos de arena, y en el caso de machos y en los moldes de
arena de silíce utilizados en la fundición del hierro, para evitar
la reacción entre la sílice y el óxido de hierro y la adherencia
entre la arena y el metal fundido, mejorando con ello el acabado
superficial del metal fundido junto a los machos o moldes.
Generalmente, los recubrimientos se aplican en forma de una
dispersión en un medio líquido del material refractario en
partículas, que contiene también un aglutinante para las partículas
refractarias. Normalmente, el medio líquido es agua o un líquido
orgánico tal como isopropanol.
Uno de los numerosos aglutinantes utilizados en
las fundiciones para fabricar los machos y los moldes de arena, es
una solución acuosa de silicato sódico que reacciona con el gas
carbónico (anhídrido carbónico), el cual se hace pasar a través de
los machos o de los moldes de manera que el silicato fragüe y una
los granos de arena entre sí. Los machos y los moldes unidos con
silicato sódico tienen el inconveniente de que cuando se aplica un
recubrimiento de base agua a los machos y a los moldes, se ablandan
y su superficie se desintegra, reduciéndose de esta manera su
resistencia de una forma considerable debido a la disolución del
silicato sódico por el agua. En algunos casos, existe la posibilidad
de utilizar un recubrimiento de base agua sobre machos aglutinados
con silicato sódico, siempre que el recubrimiento sea secado
inmediatamente después de haber sido aplicado, pero esto normalmente
representa instalar una estufa de secado continuo en la fundición.
No obstante, en la mayor parte de fundiciones que fabrican machos y
moldes aglutinados con silicato sódico, es una práctica habitual
recubrir los machos y los moldes con una recubrimiento de base
alcohol. Para mayor seguridad y por motivos medioambientales es
deseable sustituir los recubrimientos de base alcohol por
recubrimientos de base agua, pero sin la necesidad de disponer de
medios para el secado de los recubrimientos una vez han sido
aplicados.
El documento
EP-A-0 202 004 da a conocer un
compuesto de recubrimiento para revestir interiormente un tubo de
vertido para su utilización en la fundición de metales que comprende
material refractario en partículas, silicato metálico alcalino o
resina resol de fenol-formaldehído como aglutinante,
agua y un éster líquido. El endurecimiento o la reacción de fraguado
del aglutinante se consigue mediante el éster líquido.
Se ha descubierto ahora que puede utilizarse con
éxito en machos y moldes aglutinados con silicato sódico y
gasificados con anhídrido carbónico, un recubrimiento de base agua,
si el compuesto usado contiene un aditivo soluble en agua o miscible
con el agua, escogido de entre ésteres de alcoholes polihídricos,
ésteres de carbonatos y lactonas y un aglutinante que no reaccione
con el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
Según un primer aspecto de la presente invención,
la misma proporciona un compuesto de recubrimiento que comprende
material refractario en partículas, siendo el tamaño de las
partículas predominantemente inferior a 150 micras, aglutinante,
agua y un aditivo soluble en agua o miscible con el agua
seleccionado de entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de
carbonatos y lactonas, con los que el aglutinante no reacciona con
el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
Según un segundo aspecto, la invención
proporciona un sistema de recubrimiento que comprende dos o más
componentes separados que deben mezclarse para constituir un
compuesto de recubrimiento, comprendiendo dicho sistema de
recubrimiento:
- (a)
- material refractario en partículas siendo el tamaño predominante de las partículas inferior a 150 micras, y aglutinante, y por separado,
- (b)
- un aditivo soluble en agua o miscible con el agua seleccionado entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de carbonatos y lactonas, con los que el aglutinante no reacciona con el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
Los distintos componentes del sistema de
recubrimiento es preferible que sean mezclados íntimamente entre sí
inmediatamente antes de realizar el recubrimiento. Es preferible
añadir el agua al sistema de recubrimiento, por ejemplo en el mismo
momento de la mezcla de los componentes separados.
Según un tercer aspecto, la invención proporciona
un método para formar un compuesto de recubrimiento que comprende la
mezcla de:
- (a)
- material refractario en partículas, siendo el tamaño predominante de las partículas inferior a 150 micras, y aglutinante;
- (b)
- un aditivo soluble en agua o miscible con el agua, seleccionado entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de carbonatos y lactonas; y
- (c)
- agua.
El material refractario en partículas puede ser
por ejemplo uno o más de los siguientes productos: zirconio, alúmina
(óxido de aluminio), cromita, sílice, talco, olivina, grafito, un
silicato de alúmina como arcilla calcinada, pirofilita y mica.
El aglutinante puede ser por ejemplo una solución
o una dispersión de poliacrilato, una solución o una dispersión de
alcohol polivinílico, de dextrina o de almidón; en este caso el
aglutinante debe ser de un tipo que no reaccione con el éster del
alcohol polihídrico, el éster de carbonato o la lactona. Los
aglutinantes que no deben utilizarse porque reaccionarían con el
éster del alcohol polihídrico, el éster de carbonato o la lactona,
comprenden los silicatos de metales alcalinos y las resinas
alcalinas de resol fenol-formaldehído.
El aditivo soluble en agua o miscible con el agua
puede ser por ejemplo diacetina, triacetina, diacetato de butileno
glicol, carbonato de propileno o
gamma-butirolactona. Es preferible la diacetina
(diacetato de glicerol) de calidad industrial.
El compuesto de recubrimiento puede contener
también otros componentes, como por ejemplo un agente en suspensión
que impida la sedimentación del material refractario en partículas,
por ejemplo una arcilla tal como attapulgita o bentonita o un agente
reológico para mejorar las propiedades de aplicación del compuesto
de recubrimiento, tal como un derivado de la celulosa, un floculante
o un dispersante.
El compuesto de recubrimiento (y cuando
constituye el sistema de recubrimiento, el agua diluida en el
compuesto de recubrimiento) contendrá generalmente como mínimo el
0,5%, preferiblemente por lo menos el 1,0%, más preferiblemente por
lo menos el 2,0%, especialmente por lo menos el 4,0% en peso del
aditivo soluble en agua o miscible con el agua. Preferiblemente el
compuesto no contiene más del 20%, más preferiblemente no más del
15,0%, especialmente no más del 10,0% en peso del aditivo soluble en
agua o miscible con el agua. El contenido real del aditivo utilizado
puede depender del método de aplicación del compuesto de
recubrimiento a los machos o a los moldes.
El compuesto de recubrimiento puede ser aplicado
mediante cualquiera de los métodos utilizados habitualmente en las
fundiciones, por ejemplo a pincel, por inmersión, o pulverizando o
vertiendo el compuesto. El contenido en sólidos del compuesto de
recubrimiento dependerá del método de aplicación, pero generalmente
será de un 75% en peso como máximo.
Los compuestos de recubrimiento de la invención
son especialmente beneficiosos cuando son utilizados sobre arenas
aglutinadas con silicato sódico, gaseadas con anhídrido carbónico.
Sin embargo, también pueden ser utilizados ventajosamente en otros
tipos de arenas aglutinadas que puedan tener una tendencia a
ablandarse y a desintegrarse cuando se les aplican los compuestos
corrientes de base agua. Estas arenas incluyen arenas aglutinadas
con resinas alcalinas de resol fenol-formaldehído
con gas carbónico, arenas aglutinadas con silicato sódico endurecido
con éster, y arenas aglutinadas con resinas alcalinas de resol
fenol-formaldehido endurecidas con éster.
Los siguientes ejemplos servirán para ilustrar la
invención:
Para ensayar la resistencia transversal, se
fabricaron unos machos normalizados con arena de sílice H32 que
contenía un 3,5% en peso del aglutinante patentado de silicato
sódico NUCLEOPON 20 fabricado por Foseco (una proporción molar de
sílice con sosa de 2,4:1 y un contenido en sólidos del 49% en
peso).
Tres compuestos de recubrimiento patentados de
base agua fabricados por Foseco, TERRAPAINT EP 9828 AT (compuesto
1), RHEOTEC 463 BW (compuesto 2) y HOLCOTE 90 (compuesto 3), se
diluyeron en agua hasta una consistencia de inmersión, y se añadió
un 5% en peso de diacetina comercial calculado en base al peso del
compuesto de recubrimiento diluido, para producir unos compuestos de
recubrimiento según la invención.
Los compuestos de recubrimiento fueron aplicados
por inmersión a los machos normalizados para ensayar la resistencia
transversal, y se midieron las resistencias transversales
inmediatamente después de la aplicación del recubrimiento (mientras
estaba húmedo), una hora después de haber sido secados a 120ºC
durante 30 minutos, y después de 24 horas.
Se realizaron ensayos similares sobre muestras
que habían sido recubiertas con el compuesto de recubrimiento 4,
MOLCO 6, un recubrimiento patentado de base alcohol de Foseco.
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla
siguiente:
Los resultados demuestran que la resistencia de
los machos inmediatamente después del recubrimiento con cada uno de
los tres compuestos según la invención, era comparable a la de los
machos recubiertos con el recubrimiento de base alcohol, el cual es
del tipo normalmente usado para recubrir machos aglutinados con
silicato sódico. Después de una hora de secado, la resistencia de
los machos recubiertos con los compuestos según la invención era
apreciablemente mayor que la resistencia tanto inmediatamente
después de la aplicación como la resistencia de los machos
recubiertos con el recubrimiento de base alcohol. Después de 24
horas se mantenía una apreciable mejora.
Se mezclaron 120 kg de arena de sílice con un
3,6% en peso, calculado en base al peso de la arena, con SOLOSIL
433, un aglutinante patentado de base silicato sódico fabricado por
Foseco, del tipo descrito en la Patente Europea nº 0024392. Los
machos de alojamiento fueron fabricados con la mezcla de
arena-aglutinante mediante una máquina disparadora
de machos a una presión de 6 bar y se gasearon los machos formados
con anhídrido carbónico a una presión de 5 bar durante 15
segundos.
Un compuesto patentado de recubrimiento, RHEOTEC
300, de base agua fabricado por Foseco, conteniendo una adición del
10% en peso de diacetina, calculada en base al peso del compuesto
tal como fue suministrado y que tenía una densidad de 70º Baumé, fue
diluido en agua en la proporción de 150 kg del compuesto de
recubrimiento que contenía el aditivo de diacetina y 40 kg de agua.
El compuesto de recubrimiento diluido tenía una densidad de 42º
Baumé y una viscosidad de 13,5 segundos medida con una copa Ford nº
4.
Los machos de alojamiento fueron sumergidos en el
compuesto de recubrimiento de manera que se consiguió un
recubrimiento húmedo de un espesor de 175 micras aproximadamente.
Los machos recubiertos se mantuvieron durante un máximo de 15
minutos en un aparato de secado por microondas. Después de estar
secándose durante 10 minutos, los machos estaban todavía húmedos y
tenían una temperatura superficial de 55º a 60ºC. Los machos fueron
secados durante otros 15 minutos después de lo cual estaban casi
totalmente secos y tenían una temperatura superficial de 60º a 70ºC.
Entonces, los machos fueron inspeccionados y no mostraron señales de
haber quedado afectados negativamente por el recubrimiento de base
agua.
En cambio, en un ensayo comparativo utilizando
machos similares recubiertos con un recubrimiento de base agua, de
silicato de aluminio, ARCOPAL 6423 (fabricado por
Hüttenes-Albertus), los machos recubiertos habían
empezado a desintegrarse.
Claims (11)
1. Compuesto de recubrimiento que comprende
material refractario en partículas, siendo el tamaño de las
partículas predominantemente inferior a 150 micras, aglutinante,
agua y un aditivo soluble en agua o miscible con el agua
seleccionado de entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de
carbonatos y lactonas, en los que el aglutinante es de tal tipo que
no reacciona con el aditivo soluble en agua o miscible con el
agua.
2. Sistema de recubrimiento que comprende dos o
más componentes separados que deben ser mezclados íntimamente para
formar un compuesto de recubrimiento, comprendiendo el sistema de
recubrimiento:
- (a)
- material refractario en partículas, siendo el tamaño de las partículas predominantemente inferior a 150 micras, y un aglutinante, y por separado,
- (b)
- un aditivo soluble en agua o miscible con el agua seleccionado de entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de carbonatos y lactonas, en los que el aglutinante es de tal tipo que no reacciona con el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
3. Sistema de recubrimiento según la
reivindicación 2, que además comprende agua.
4. Método para formar un compuesto de
recubrimiento que comprende la mezcla íntima de:
- (a)
- material refractario en partículas siendo el tamaño de las partículas predominantemente inferior a 150 micras, y un aglutinante;
- (b)
- un aditivo soluble en agua o miscible con el agua seleccionado de entre ésteres de alcoholes polihídricos, ésteres de carbonatos y lactonas; y
- (c)
- agua, en los que el aglutinante es de tal tipo que no reacciona con el aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
5. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el
material refractario en partículas comprende uno o más de los
siguientes materiales: zirconio, alúmina, sílice, talco, olivina,
cromita, grafito y un silicato de aluminio.
6. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el
aglutinante comprende una solución o una dispersión de un
poliacrilato.
7. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el
aglutinante comprende alcohol polivinílico.
8. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el
aglutinante comprende dextrina y/o almidón.
9. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el aditivo
soluble en agua o miscible con el agua comprende uno o más de los
siguientes productos: diacetina, triacetina, diacetato de butileno
glicol, carbonato de propileno o gamma butirolactona.
10. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el
compuesto de recubrimiento dispuesto para su uso contiene por lo
menos 0,5%, preferiblemente por lo menos 1,0%, más preferiblemente
por lo menos 2,0% y especialmente por lo menos 4,0% en peso del
aditivo soluble en agua o miscible con el agua.
11. Compuesto, sistema o procedimiento según
cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual el
compuesto de recubrimiento dispuesto para su uso contiene no más del
20,0%, más preferiblemente no más del 15,0% y especialmente no más
del 10,0% en peso del aditivo soluble en agua o miscible con el
agua.
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