ES2323323T3 - Masas de revestimiento muy aislantes e ignifugas para moldes de colada. - Google Patents
Masas de revestimiento muy aislantes e ignifugas para moldes de colada. Download PDFInfo
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Abstract
Composición de alisamiento para moldes de colada, que comprende un componente disolvente y un componente sólido, caracterizada porque el componente sólido comprende como parte componente principal una mezcla de metacaolinita y pirofilita.
Description
Masas de revestimiento muy aislantes e ignífugas
para moldes de colada.
El presente invento se refiere a masas de
revestimiento o composiciones de alisamiento, que comprenden un
componente disolvente y un componente sólido, comprendiendo el
componente sólido metacaolinita y pirofilita, que se pueden aplicar
sobre moldes de colada, a moldes de colada que comprenden estas
composiciones de alisamiento, y a la utilización de las mismas, en
particular en procedimientos de colada centrífuga y en
procedimientos de colada grande.
Mediante un moldeo por colada, unos materiales
líquidos fundidos se transforman en objetos determinados
geométricamente con determinadas propiedades como piezas de
trabajo. La mayor parte de los productos de la industria del hierro
y del acero, así como los materiales de la industria de los metales
no férreos pasan por procesos de moldeo por colada para la primera
conformación. Una condición previa para la producción de piezas
moldeadas por colada es, entre otras cosas, la producción de moldes
de colada, en parte muy complicados, para la recepción de la masa
fundida. Los moldes de colada se subdividen en moldes perdidos, que
en la mayor parte de los casos se componen de un material de base
granular, refractario y mineral, con un agente aglutinante. así como
con frecuencia todavía otros aditivos adicionales, p.ej. para la
consecución de buenas superficies de los productos moldeados por
colada, y que después de cada operación de colada son destruidos, y
en moldes permanentes, con los cuales en cada caso se puede
producir un gran número de piezas moldeadas por colada. Para moldes
perdidos se utilizan como sustancia de base granular refractaria
una arena cuarzosa clasificada, predominantemente lavada, y en
determinados casos también arenas de cromita, circón y olivino.
Junto a esto, se usan además materiales de moldes sobre la base de
chamota así como de magnesita, silimanita y corindón, entre otros.
Los agentes aglutinantes para las arenas de molde pueden ser de
naturaleza inorgánica u orgánica. Los moldes perdidos se producen
predominantemente a partir de materiales de moldes aglutinados con
bentonita para moldes más pequeños o materiales de moldes
aglutinados con resinas artificiales para moldes de mayor tamaño,
que deben de ser densificados mecánicamente para la consecución de
una estabilidad suficiente. Como material de molde para moldes
permanentes se han acreditado, según sea el sector de aplicación,
especialmente un hierro colado así como aceros no aleados y aleados,
pero también cobre, aluminio, grafito, metales de sinterización y
materiales cerámicos. Entre los procedimientos que usan moldes
permanentes se cuentan los procedimientos de colada en lingotera, de
colada a presión, de colada por centrifugación y de colada
continua.
Un procedimiento para la producción de moldes y
machos de colada a base de una arena de molde aglutinada con
resinas artificiales, comprende por ejemplo la producción de un
molde de base o respectivamente de un macho de base a partir de la
arena de molde y la aplicación de un revestimiento de molde, que
contiene componentes inorgánicos refractarios, el cual es
denominado también masa de alisamiento, por lo menos sobre aquellas
superficies del molde de base/macho de base, que entran en contacto
con el metal colado. Los revestimientos de moldes tienen, por una
parte, la finalidad de influir sobre la superficie parcial de los
moldes, mejorar el aspecto de las piezas moldeadas por colada,
influir metalúrgicamente sobre la pieza moldeada por colada y/o
evitar errores en el moldeo por colada. Además, estos
revestimientos o masas de alisamiento tienen la función de aislar
químicamente al molde con respecto del metal líquido al moldear por
colada, con lo cual se impide cualquier adhesión y se hace posible
la posterior separación de la parte del molde y la parte moldeada
por colada. Además de esto, la masa de alisamiento garantiza una
separación térmica de la pieza de molde y la pieza moldeada por
colada. Cuando no se cumple esta función, p.ej. un molde metálico en
el transcurso de los consecutivos procesos de colada es sometido a
unas cargas térmicas tales, que él es destruido prematuramente. La
transmisión de calor se puede aprovechar de una manera deliberada
con el fin de influir sobre el enfriamiento de la pieza moldeada
por colada. Para la producción de piezas metálicas, por ejemplo a
base de hierro colado, se emplean, entre otros, el procedimiento de
colada grande y el procedimiento de colada centrífuga. En el caso
del procedimiento de colada grande predominan enormes presiones
metalostáticas sobre el molde y el macho, que también están
sometidos durante muy largo tiempo a la carga térmica. Por lo tanto,
la masa de alisamiento toma a su cargo en particular, en el caso de
este procedimiento, una función protectora muy delicada, con el fin
de impedir una entrada del metal en la arena de molde
(penetración), una rotura de los machos (nervaduras) o una reacción
con la arena de molde (mineralizaciones). En el caso de la colada
centrífuga, el metal a moldear por colada es cargado en una
lingotera de forma tubular o anular, que gira en torno a su eje,
dentro de la cual es moldeado bajo la acción de la fuerza
centrífuga, para formar p.ej. casquillos, anillos y tubos. Es
indispensablemente necesario que la pieza moldeada por colada esté
solidificada totalmente antes del desmoldeo, de manera tal que se
necesita un período de tiempo de contacto bastante largo entre la
pieza del molde y la pieza moldeada por colada. En este caso, el
molde es revestido con una masa de alisamiento aislante en forma de
un revestimiento de una sola capa o de múltiples
capas.
capas.
Las masas de alisamiento utilizadas usualmente
contienen como materiales de base, p.ej. arcillas, cuarzo, una
tierra de infusorios (kieselgur), cristobalita, tridimita, silicato
de aluminio, silicato de zirconio, mica, chamota y también coque y
grafito. Estos materiales de base son la parte determinante de la
finalidad de las masas de alisamiento, que cubren a la superficie
del molde y cierran los poros contra la entrada de metal colado. A
causa de su gran capacidad de aislamiento se prefieren con
frecuencia unos productos a base de dióxido de silicio y tierra de
infusorios, puesto que sus costos de producción son pequeños y su
disponibilidad es buena.
En el momento actual existen 3 diferentes
procedimientos, destinados a producir tubos moldeados por colada
centrífuga:
Un procedimiento utiliza una masa de alisamiento
en polvo, que se basa en un agente de inoculación y grafito,
algunas veces con ciertas proporciones de aluminio. Esta masa de
alisamiento es distribuida con ayuda de un tubo cortado y relleno
con la masa de alisamiento en polvo, por rotación dentro de la
lingotera rotatoria. Otro procedimiento utiliza una masa acabada de
alisamiento, que se constituye sobre una base de agua con los
materiales refractarios silicato de zirconio, silicato de aluminio
y/u óxido de aluminio. Esta masa de alisamiento es atomizada desde
un recipiente a presión con una lanza de atomización provista de una
boquilla de atomización o inundación, en una o varias pasadas sobre
la lingotera rotatoria caliente. Otro procedimiento utiliza una
masa de alisamiento al agua, formulada a base de materiales de carga
y relleno, que se componen de una tierra de infusorios calcinada
(tal como p.ej. los productos comerciales Celite, Dicalite) con
bentonita y agua.
Las masas de alisamiento para colada centrífuga,
que hoy en día se utilizan en lo esencial, se basan en una tierra
de infusorios. El movimiento rotatorio del molde en el caso de los
procedimientos de moldeo por colada centrífuga y del tratamiento
ulterior de la pieza moldeada por colada conducen, sin embargo, con
frecuencia a que una parte de la masa de alisamiento llegue al
entorno. Las formas de polvo fino de una tierra de infusorios, de
una tierra de infusorios calcinada y de productos, que resultan al
calcinar una tierra de infusorios, tales como p.ej. un polvo fino
que contiene cristobalita, han sido clasificadas entretanto como
generadoras de silicosis y también de cáncer. De esta manera resulta
un alto potencial de peligro para los trabajadores en los puestos de
trabajo. Por lo tanto, existe una gran necesidad de otro distinto
material de revestimiento altamente aislante y al mismo tiempo
refractario para revestimientos de moldes.
El documento de patente europea
EP-B-0.806.258 describe un
procedimiento para la producción de un revestimiento aislante para
moldes metálicos destinados a moldear por colada metales que
contienen hierro, siendo aplicado sobre la superficie del molde por
lo menos un revestimiento de base, y siendo aplicado un
revestimiento cubriente sobre el revestimiento de base, conteniendo
el revestimiento cubriente metacaolín, y siendo renovado completa o
parcialmente en el caso de cada proceso de colada. La mera
utilización de metacaolín en el procedimiento de moldeo por colada
centrífuga conducía, sin embargo, a agarrotamientos en los tubos, y
los tubos no se podían estirar suficientemente.
El documento de solicitud de patente francesa
FR-A-2.829.048 describe una
composición de alisamiento, que comprende agua, metacaolín, una
bentonita sódica o cálcica activada, un ácido graso de copra
neutralizado, un alcohol graso etoxilado y un nonilfenol etoxilado.
El estiramiento de los tubos a partir de la lingotera con una
composición tal, se manifiesta con frecuencia como extremadamente
difícil.
Por lo tanto, una misión que constituye el
fundamento del presente invento fue l poner a punto una composición
de alisamiento, que en lo esencial no contenga ninguna tierra de
infusorios y que conduzca a buenos resultados, en particular en el
procedimiento de colada centrífuga y en el procedimiento de colada
grande.
Un aspecto del presente invento se refiere a
unas composiciones de alisamiento (masas de revestimiento) para
moldes de colada, que comprenden un componente disolvente y un
componente sólido, comprendiendo el componente sólido como parte
componente principal una mezcla de metacaolinita y pirofilita. De
manera preferida, esta composición de alisamiento contiene menos de
5% en peso, de manera más preferida menos de 3% en peso, de manera
todavía más grandemente preferida menos de 1% en peso, referido a
todas las partes componentes de la composición de alisamiento, y de
manera especialmente preferida no contiene ninguna tierra de
infusorios. En otras formas de realización preferidas, el
componente sólido de la composición de alisamiento conforme al
invento comprende una mezcla de metacaolinita y pirofilita en la
relación de 1:3 a 20:1, de manera preferida de 1:1 a 14:1, de
manera más grandemente preferida de 1:1 a 10:1, de manera todavía
más grandemente preferida de 2:1 a 6:1, y de una manera sumamente
preferida en la relación de 2:1 a 5:1.
Otra forma preferida de realización de la
composición de alisamiento conforme al invento, comprende además
por lo menos otra parte componente adicional, que se selecciona
entre bentonita y hectorita. Eventualmente, la masa de alisamiento
conforme al invento puede comprender además agentes aglutinantes,
agentes humectantes, antiespumantes, pigmentos, colorantes y
biocidas.
Un aspecto adicional del presente invento se
refiere a moldes de colada, que comprenden un revestimiento
cubriente sobre por lo menos una parte de las superficies de los
moldes de colada, que entran en contacto con el metal para el
moldeo por colad, el cual se había producido por aplicación y
desecación de una composición de alisamiento conforme al invento.
En otra forma de realización de un molde de colada, el revestimiento
cubriente conforme al invento es aplicado sobre un revestimiento de
base y eventualmente sobre otras partes de la superficie del molde
de colada, que están exentas del revestimiento de base, habiendo
sido obtenido el revestimiento de base, en una forma de realización
preferida, asimismo a partir de una composición de alisamiento
conforme al invento.
Un aspecto adicional del presente invento se
refiere a procedimientos de colada centrífuga y procedimientos de
colada grande, que utilizan moldes de colada, los cuales tienen por
lo menos un revestimiento cubriente, que se había obtenido a partir
de una composición de alisamiento conforme al invento.
Un aspecto adicional del presente invento se
refiere a un procedimiento para la producción de un molde de
colada. En una forma de realización, para la producción de un
revestimiento cubriente se aplica una vez o múltiples veces una
capa de una composición de alisamiento conforme al invento sobre por
lo menos una parte de la superficie o sobre toda la superficie del
molde de colada, que entran en contacto con el metal colado, y
luego se seca. En otra forma de realización, sobre la superficie del
molde de base de colada o sobre ciertas partes de la superficie del
mismo, se aplica primeramente por lo menos una capa de un
revestimiento de base, y la composición de alisamiento para la
producción del revestimiento cubriente se aplica a continuación
sobre este revestimiento de base y eventualmente sobre otras partes
de las superficies del molde de base de colada, y luego se seca. En
otra forma de realización adicional, para la producción del
revestimiento de base se utiliza asimismo una composición de
alisamiento conforme al invento, pudiendo la fórmula de la
composición de alisamiento para la producción del revestimiento de
base ser igual o diferente a la de la composición de alisamiento
para la producción del revestimiento cubriente. Con frecuencia se
utilizan unas masas de alisamiento que contienen silicato de
zirconio para revestimientos de base, que eventualmente también,
mediante una tendencia aumentada a la penetración en el fondo o
subsuelo, forman una protección adicional del molde de base de
colada.
En unas formas preferidas de realización, los
moldes de colada conformes al invento se utilizan para la producción
de tubos, manguitos de rodadura de cilindros, componentes de motores
y motrices, bancadas de máquinas y
turbinas.
turbinas.
El presente invento se basa en el sorprendente
reconocimiento de que las composiciones de alisamiento conformes al
invento, que contienen un componente sólido, las cuales como parte
componente principal comprenden una mezcla de metacaolinita y
pirofilita, conducen a unos resultados del moldeo por colada
similarmente buenos e incluso mejores que los de las composiciones
de alisamiento, cuyo componente sólido contiene como parte
componente principal una tierra de infusorios. Las ventajas de las
masas de alisamiento conformes al invento frente a las masas de
alisamiento que contienen una tierra de infusorios, en el moldeo por
colada centrífuga, son en particular efectos sobre la salud, de
seguridad y de caracterización. De la metacaolinita y la pirofilita
no es conocido el alto potencial de peligro que se ha descrito para
una tierra de infusorios. A esto se añade el hecho de que los
materiales que contienen una tierra de infusorios deben de ser
caracterizados en ciertas circunstancias como peligrosos para la
salud, y de que una tierra de infusorios, que debe ser p.ej.
eliminada por cepillado o por chorreo desde las piezas moldeadas
por colada, frecuentemente sólo se puede evacuar como basura
especial a vertederos. La mezcla conforme al invento tiene, además,
la ventaja de que ella, a causa de su composición química, es
refractaria e inerte. En el moldeo por colada grande, una mezcla de
metacaolinita y pirofilita conduce a sobresalientes propiedades, en
comparación con masas de alisamiento de circón y también masas de
alisamiento de pirofilita pura, mediante la reactividad de la
metacaolinita con la pirofilita y la refractariedad y la finura de
grano (impregnación de las cavidades de arena) de la metacaolinita,.
En particular, los altos valores de aislamiento de la mezcla de
pirofilita y metacaolinita proporcionan una muy buena protección
contra las denominadas venas de nervaduras, que con frecuencia se
pueden comprobar en el caso de una arena cuarzosa mediante la
dilatación térmica de la arena cuarzosa (inversión del cuarzo) y las
insuficientes resistencias térmicas en particular en el caso de
machos de caja fría (coldbox) de poliuretano.
La caolinita es un mineral arcilloso triclínico
de dos capas y la parte componente principal de los caolines. La
deshidratación de una caolinita conduce, dependiendo del tamaño de
partículas, del grado de ordenación, de la duración del
calentamiento y de la presión parcial del vapor de agua, a una
metacaolinita. La caolinita desprende, a aproximadamente 450ºC y
temperaturas superiores, el agua procedente de sus grupos hidroxilo.
Bajo la expresión "metacaolinita" se entiende, en conexión con
el presente invento, un material que se había obtenido a partir de
un caolín natural, a partir del cual, en una forma preferida de
realización, se habían eliminado en lo esencial todas las
impurezas, y que había sido calentado a una temperatura en el
intervalo de 750-950ºC con el fin de eliminar el
agua de constitución en lo esencial totalmente, de manera preferida
totalmente. Unos apropiados materiales de caolinita son obtenibles
p.ej. en el comercio bajo la denominación de producto Satintone de
la entidad Engelhard Cooperation, Iseli, EE.UU.
Preferiblemente, en el presente invento se
utiliza una metacaolinita con una superficie específica según BET
de por lo menos 10 m^{2}/g, de manera preferida de por lo menos 25
m^{2}/g, medida de acuerdo con la norma DIN 66.131. La
metacaolinita debería tener una pérdida por calcinación de menos que
3% en peso, de manera preferida de menos que 1% en peso, medida de
acuerdo con la norma DIN 38.414. Los materiales de metacaolinita
preferidos poseen un peso a granel no densificado de
100-300 g/l, de manera preferida de
150-200 g/l, medido de acuerdo con la norma DIN
53.194. En otra forma de realización preferida adicional, la
metacaolinita tiene una alta superficie específica, expresada como
una absorción de aceite, medida de acuerdo con la norma DIN 53.109,
comprendida entre 50 y 120%, preferiblemente entre 85 y 120%. El
polvo de metacaolinita posee de manera preferida un tamaño de
granos de 0,05 a 20 \mum, de manera más grandemente preferida de
0,1 a 10 \mum, y tiene un tamaño medio de granos situado en el
intervalo de preferentemente 1 a 5 \mum.
Dentro de la expresión "pirofilita", que se
utiliza en el presente invento en una mezcla con metacaolinita, se
entiende en la descripción que sigue un material, que se obtiene a
partir de minerales naturales que contienen pirofilita procedentes
de diferentes regiones de explotación minera. El material de
pirofilita utilizado tiene un contenido de pirofilita de por lo
menos 40%, de manera preferida de por lo menos 50% y de manera
más grandemente preferida de por lo menos 60%. También se pueden
utilizar minerales "roseki", agalmatolito y el mineral
designado como "wonderstone" (piedra de la maravilla) con más
de 90% de pirofilita. Muchos de los materiales de pirofilita
obtenibles en el comercio se pueden emplear en el presente invento.
El material de pirofilita utilizado puede, en el caso de que se
desee, ser purificado preliminarmente mediante usuales
procedimientos de purificación, con el fin de eliminar minerales
acompañantes e impurezas. De manera preferida, el material en bruto
de pirofilita es tratado antes de su utilización. Un tratamiento
preferido es la molienda del material en bruto en molinos
especiales, lo cual conduce a una pirofilita con una estructura en
forma de laminillas. Otro procedimiento de tratamiento es una
"separación por cepillado" de laminillas de pirofilita desde
materiales en bruto en de pirofilita. Mediante usuales
procedimientos de separación, tales como los de tamizado,
clasificación neumática, etc., el material de pirofilita tratado
puede ser eventualmente clasificado. En tal caso se pueden separar
eventualmente también indeseados minerales acompañantes. Las
laminillas de la pirofilita tratada tienen preferiblemente un
tamaño determinado en microscopio de 10-100 \mum y
un espesor de 1-10 \mum. Un ejemplo de una forma
de pirofilita utilizable en el invento es la serie de Pyrax RG,
p.ej. Pyrax RG 140 y Pyrax RG 200, que es obtenible en el comercio
a partir de la entidad R.T. Vanderbilt Company Inc., Norwalk,
EE.UU. Una forma especialmente preferida de pirofilita tiene una
dureza según Mohs de 1-2, una densidad de
2,8-2,9 g/cm^{3}, y un PCE = equivalente de cono
pirométrico (ASTM C-24) de 27-28.
Mediante la utilización de granulaciones gruesas, se puede mantener
pequeña la proporción de componentes secundarios de la pirofilita,
que conducen a efectos indeseados. Por medio de esta medida técnica
se reduce al mínimo por ejemplo la proporción de componentes
secundarios tales como cuarzo y mica, los cuales conducen a una más
pequeña refractariedad del material.
En una forma preferida de realización, la
pirofilita que se ha de utilizar tiene una relación de aspecto
(relación de la longitud al espesor) de por lo menos 5, de manera
preferida de 10-30. De manera preferida, se utiliza
una pirofilita con un peso a granel no densificado de
300-600 g/l, de manera preferida de
300-400 g/l, medido de acuerdo con la norma DIN
53.194. El material preferido de pirofilita tiene una densidad en
estado apisonado de 800-1.800 kg/m^{3}, de manera
preferida de 900-1.550 kg/m^{3} (norma DIN
55.943). El material preferido de pirofilita tiene un tamaño de
granos de 5-600 \mum, de manera preferida de
10-300 \mum, de manera más grandemente preferida
de 10-200 \mum. Además, el material de pirofilita
preferido tiene una contracción de como máximo 2%, de manera
preferida de como máximo 1%. En el presente invento, la pirofilita
es utilizada en una forma hidratada, es decir que el agua de
hidratación, que está presente por naturaleza, no es eliminada por
calentamiento o calcinación del material de pirofilita, antes de su
utilización. Sin embargo, es posible también la utilización de
materiales de pirofilita, que antes de su utilización se habían
deshidratado parcial o totalmente.
La composición de alisamiento del presente
invento comprende un componente sólido cuya parte componente
principal se compone de una mezcla de metacaolinita y pirofilita.
En esta mezcla, la metacaolinita se presenta con respecto a la
pirofilita en la relación de preferiblemente 1:3 a 20:1, de manera
más preferida de 1:1 a 14:1, de una manera más grandemente
preferida de 1:1 a 10:1, de manera todavía más grandemente preferida
de 2:1 a 6:1 y de manera sumamente preferida en la relación de 2:1
a 5:1. La composición de alisamiento conforme al invento contiene
de manera preferida menos que 5% en peso, de manera más grandemente
preferida menos que 2% en peso, de manera todavía más grandemente
preferida menos que 1% en peso y de manera particularmente preferida
no contiene ninguna tierra de infusorios.
En una forma preferida de realización de la
composición de alisamiento conforme al invento, el componente
sólido contiene adicionalmente bentonita, hectorita o una mezcla de
ellas. El contenido de bentonita, de hectorita o de una mezcla de
ambas es usualmente de 0,1-10% en peso de manera
preferida de 0,1-5% en peso, y de manera más
grandemente preferida de 0,3-3% en peso, referido a
todas las partes componentes de la composición.
La composición de alisamiento de acuerdo con el
presente invento puede contener además eventualmente de modo
adicional otros silicatos de dos capas y silicatos de tres capas
usualmente utilizados, tales como p.ej. attapulgita, serpentinas,
caolines, esmectitas, tales como saponita, montmorillonita,
beidellita y nontronita, vermiculita, illita y mica, en menores
cantidades, p.ej. de 0,5-4,0% en peso, de manera
preferida de 1,0-2,0% en peso.
La composición de alisamiento conforme al
invento puede contener eventualmente uno o varios otros componentes
adicionales, tales como p.ej. agentes aglutinantes, agentes
humectantes, antiespumantes, pigmentos, colorantes y biocidas.
La misión de un agente aglutinante se encuentra
sobre todo en hacer posible, después de la desecación de la masa de
alisamiento aplicada sobre un molde de colada, una aglutinación de
las sustancias constituyentes de la composición de alisamiento,
incluyendo a la metacaolinita y a la pirofilita. De manera
preferida, el agente aglutinante se endurece irreversiblemente y
por consiguiente proporciona un revestimiento resistente a la
abrasión sobre el molde de colada. La resistencia a la abrasión
presenta una gran importancia para el revestimiento acabado, puesto
que el revestimiento puede ser dañado en el caso de faltar
resistencia a la abrasión. En particular, el agente aglutinante no
debería de reblandecerse de retorno por la humedad del aire. En unas
formas preferidas de realización, un endurecimiento del agente
aglutinante se lleva a cabo de una manera de por sí conocida. Por
ejemplo, en el caso de sistemas de acrilatos, un endurecimiento se
puede llevar a cabo mediando utilización de agentes formadores de
radicales, que forman radicales p.ej. bajo la irradiación de una luz
UV (ultravioleta). Conforme al invento, se pueden utilizar todos
los agentes aglutinantes, que encuentran utilización
convencionalmente en sistemas acuosos y de agua y alcoholes. Como
agentes aglutinantes se pueden emplear por ejemplo almidones,
dextrina, péptidos, un poli(alcohol vinílico), copolímeros de
poli(acetato de vinilo), un poli(ácido acrílico), un
poliestireno, dispersiones de poli(acetato de vinilo) y un
poli(acrilato), y mezclas de ellos. En una forma de
realización preferida del invento, el agente aglutinante se compone
de una dispersión de una resina alquídica, que es soluble tanto en
agua como también en alcoholes inferiores, tales como etanol,
propanol e isopropanol. Ejemplos de resinas alquídicas son unas
resinas alquídicas no modificadas, dispersables en agua, que se
basan en un aceite natural o en sus ácidos grasos con
polialcoholes, tal, como se describen por ejemplo en el documento
de patente de los EE.UU. US 3.442.835, o unas resinas alquídicas
modificadas con isocianatos, tal como se describen por ejemplo en
el documento US 3.639.315 y que son preferidas, o unas resinas
alquídicas modificadas con epóxidos y uretanos de acuerdo con el
documento de patente alemana DE 43 08 188. Por ejemplo, se pueden
utilizar productos de la serie Necowel de ASK GmbH 40721 Hilden,
Alemania. Otros agentes aglutinantes preferidos son
poli(alcoholes vinílicos) y copolímeros de
poli(acetato de vinilo). Los agentes aglutinantes se utilizan
preferentemente en una proporción de 0,1-5% en
peso, de manera más grandemente preferida de 0,5-2%
en peso, referida a todas las partes componentes de la composición
de alisamiento.
Como agentes humectantes se pueden emplear
preferiblemente agentes tensioactivos aniónicos y no aniónicos de
polaridad mediana y alta, conocidos para un experto en la
especialidad (valor de HSB [acrónimo de tono, saturación y brillo]
de 7 y más alto). Un ejemplo de un agente humectante, que se puede
utilizar en el presente invento, es el
dioctil-sulfosuccinato de disodio. Los agentes
humectantes se utilizan de manera preferida en una proporción de
0,01-1% en peso, de manera más grandemente preferida
de 0,05-0,3% en peso, referida a todas las partes
componentes de la composición de alisamiento.
Los desespumantes o agentes antiespumantes se
utilizan con el fin de impedir una formación de espuma en el caso
de la producción de la composición de alisamiento conforme al
invento y al efectuar la aplicación de la misma. Una formación de
espuma al efectuar la aplicación de la composición de alisamiento
puede conducir a un espesor de capa irregular y a agujeros en el
revestimiento. Como agentes antiespumantes se pueden utilizar por
ejemplo aceites de siliconas o minerales. En el presente invento se
utilizan los agentes antiespumantes en una proporción de
0,01-1% en peso, de manera más grandemente preferida
de 0,05-0,3% en peso. En la composición de
alisamiento conforme al invento se pueden utilizar eventualmente los
pigmentos y colorantes usualmente utilizados. Éstos se añaden
eventualmente con el fin de conseguir un contraste distinto, p.ej.
entre diferentes capas, o respectivamente un efecto separador más
fuerte de la masa de alisamiento con respecto a la pieza moldeada
por colada. Ejemplos de pigmentos son los óxidos de hierro rojo y
amarillo así como grafito. Ejemplos de colorantes son unos
colorantes usuales en el comercio tales como la serie de colores
Luconyl de BASF. Los colorantes y pigmentos se utilizan usualmente
en una proporción de 0,01-10% en peso, de manera
preferida de 0,1-5% en peso.
A las composiciones de alisamiento, cuyo
componente disolvente se compone principalmente de agua, las
denominadas masas de alisamiento al agua, se les añaden usualmente
biocidas, con el fin de impedir una infestación bacteriana y por
consiguiente evitar una influencia negativa sobre la reología y la
fuerza de aglutinación del agente aglutinante. Ejemplos de biocidas
que se han de utilizar son formaldehído,
2-metil-4-isotiazolin-3-ona
(MIT),
5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona
(CIT) y
1,2-benzoisotiazolin-3-ona
(BIT). Preferiblemente, se emplean MIT, BIT, o una mezcla de ellos.
Los biocidas se utilizan usualmente en una proporción de
0,01-0,5% en peso o en una cantidad de
10-1.000 ppm (partes por millón), de manera
preferida de 50-500 ppm.
El componente disolvente de la composición de
alisamiento conforme al invento comprende agua o uno o varios
alcoholes volátiles, preferiblemente alifáticos, o mezclas de
alcohol(es) y agua y eventualmente como otro componente
adicional, uno o varios disolventes orgánicos, volátiles, que se
diferencian de los anteriores alcoholes. Las composiciones de
alisamiento, cuyo disolvente se compone principalmente de agua, se
denominan usualmente masas de alisamiento al agua, las
composiciones de alisamiento, cuyo disolvente se compone
principalmente de un alcohol o de mezclas de alcoholes, se
denominan masas de alisamiento al alcohol. En una forma de
realización del presente invento, el componente disolvente
comprende 0- 100% en peso, de manera preferida
20-80% en peso, de manera más grandemente preferida
60-40% en peso, de agua y como otro(s)
componente(s) 0-100% en peso, de manera
preferida 40-60% en peso, de uno o más alcoholes
volátiles, referido a todas las partes componentes del componente
disolvente. El invento es utilizable tanto para masas de alisamiento
al agua puras como también para masas de alisamiento al alcohol
puras y como también para mezclas de agua y alcoholes y para masas
de alisamiento al agua, que pueden ser diluidas con un alcohol.
Ejemplos de alcoholes preferidos son alcoholes alifáticos de
C_{1}-C_{5}. Ejemplos de preferidos alcoholes de
C_{1}-C_{5} son metanol, etanol,
n-propanol e isopropanol. De manera preferida, como
alcoholes volátiles se utilizan etanol, isopropanol y mezclas de
ellos. Adicionalmente, se pueden utilizar eventualmente otros
disolventes orgánicos volátiles, preferiblemente en pequeñas
cantidades. Ejemplos de ellos son ésteres alquílicos de ácido
acético, tales como el éster etílico de ácido acético y el éster
butílico de ácido acético, y cetonas tales como acetona y
metil-etil-cetona.
En una forma preferida de realización, una
composición de alisamiento conforme al invento comprende
10-40% en peso de metacaolinita,
5-20% en peso de pirofilita y 10-85%
en peso de agua, referido a todas las partes componentes de la
composición. Otra forma preferida de realización de una composición
de alisamiento conforme al invento comprende las siguientes partes
componentes: 15-40% en peso de metacaolinita,
7-20% en peso de pirofilita, 0,1-5%
en peso de bentonita, hectorita o una mezcla de ellas,
0,5-2% en peso de un agente aglutinante,
0,01-0,5% en peso de un biocida y
10-78% en peso de agua. También es posible preparar
composiciones de alisamiento cuyo componente disolvente se componga
en primer lugar solamente de agua. Mediante dilución con un alcohol
o con una mezcla de alcoholes, estas masas de alisamiento se pueden
utilizar como masas de alisamiento al alcohol. De manera preferida,
se utilizan en este caso etanol, propanol, isopropanol y mezclas de
ellos.
Las composiciones de alisamiento conformes al
invento se preparan de acuerdo con procedimientos usuales. Por
ejemplo, una composición de alisamiento conforme al invento se
prepara, disponiendo previamente una gran parte de la cantidad
total del componente disolvente, de manera preferida la cantidad
total del componente disolvente, p.ej. la cantidad total de agua, y
disgregando en ella minerales arcillosos tales como bentonita y
hectorita, mediante utilización de un agitador de alta cizalladura
(p.ej. 400-2.000 rpm = revoluciones por minuto). A
continuación, los componentes refractarios, por ejemplo en primer
lugar metacaolinita, luego pirofilita, pigmentos y colorantes, se
introducen con agitación, hasta que resulte una mezcla homogénea. El
orden de sucesión de las adiciones no desempeña en este caso ningún
cometido o desempeña solamente un cometido secundario, que luego se
puede comprobar con facilidad por un experto en la especialidad. Al
final, se introducen con agitación un agente humectante, un agente
antiespumante, biocidas y agentes aglutinantes. Las composiciones de
alisamiento se preparan a una temperatura de preferiblemente
5-50ºC, de manera más grandemente preferida de
10-30ºC, con un número de revoluciones del agitador
de manera preferida de 400-2.000 rpm, de manera más
grandemente preferida de 1.000-1.500 rpm, y con un
disco dentado de agitador, que tiene de manera preferida una d/D =
0,3-0,7, de manera más grandemente preferida una
d/D = 0,4-0,6.
Para el servicio comercial, una composición de
alisamiento conforme al invento se puede preparar y vender como una
masa de revestimiento formulada de modo presto para el uso, p.ej.
como una masa de alisamiento presta para el uso. Además, la masa de
alisamiento conforme al invento se puede preparar y vender en una
forma concentrada. En el último caso, para la puesta a punto de una
masa de alisamiento presta para el uso se debe de añadir la
cantidad apropiada del componente disolvente, que es necesaria con
el fin de ajustar las necesarias propiedades de viscosidad y
densidad de la masa de alisamiento. Además de esto, se puede
concebir el recurso de poner a punto y vender la composición de
alisamiento conforme al invento en forma de un estuche (envase de
múltiples componentes, que contiene dos o más recipientes para
diferentes componentes), presentándose p.ej. el componente sólido y
el componente disolvente uno junto a otro en recipientes dispuestos
por separado. El componente sólido puede presentarse en tal caso
como una mezcla pulverulenta de materiales sólidos dentro de un
recipiente separado. Otros componentes líquidos, que eventualmente
se tengan que utilizar, tales como p.ej. agentes aglutinantes,
agentes humectantes, antiespumantes, pigmentos, colorantes y
biocidas, pueden presentarse en este estuche a su vez dentro de uno
o varios recipientes separados. El componente disolvente puede
comprender o bien los componentes que eventualmente se han de
utilizar adicionalmente, p.ej. dentro de un recipiente común, o él
puede estar presente por separado con respecto de otras partes
componentes opcionales dentro de un recipiente separado. Para la
preparación de una masa de alisamiento presta para el uso, se reúnen
entre sí las cantidades apropiadas del componente sólido, de los
otros componentes adicionales opcionales y del componente
disolvente. Una masa de alisamiento conforme al invento comprende
en el estado presto para el uso, de manera preferida, un contenido
de materiales sólidos de 20-80% en peso, de manera
preferida de 30-70% en peso, referido a todas las
partes componentes de la masa de alisamiento. Además, es posible
también poner a punto una composición de alisamiento conforme al
invento, cuyo componente disolvente se componga al principio
solamente de agua. Mediante adición de un alcohol volátil o de una
mezcla de tales alcoholes, preferiblemente etanol, propanol,
isopropanol y mezclas de ellos, en unas proporciones preferentes de
40 a 200% en peso, referidas a la masa de alisamiento al agua, a
partir de esta masa de alisamiento al agua se puede poner a punto
una masa de alisamiento al alcohol presta para el uso. El contenido
de materiales sólidos de una masa de alisamiento al alcohol conforme
al invento es este caso preferiblemente de 20-60%
en peso, de manera más grandemente preferida de
30-40% en peso.
Dependiendo de la utilización deseada de la
composición de alisamiento, p.ej. como revestimiento de base o como
revestimiento cubriente, y del deseado espesor de capa de la
composición de alisamiento que se ha de aplicar, se pueden ajustar
otros parámetros característicos adicionales de la composición de
alisamiento. Así, las composiciones de alisamiento conformes al
invento, que se utilizan para el revestimiento de moldes y machos
en la técnica de los talleres de fundición, tienen en una forma
preferida de realización una viscosidad de 12-25 s
(segundos), de manera más grandemente preferida de
14-16 s (determinada según la norma DIN 53.211;
vaso de salida de 4 mm, copa Ford). Las densidades preferidas de una
composición de alisamiento presta para el uso están situadas en el
intervalo de 20-50ºBé, de manera más grandemente
preferida de 25-35ºBé (determinadas de acuerdo con
el método de empuje ascendente de Baumé; norma DIN 12.791).
Las composiciones de alisamiento conformes al
invento se pueden utilizar para el revestimiento de moldes de
colada. La expresión, aquí utilizada, de "molde de colada"
abarca todos los tipos de cuerpos, que se necesitan para la
producción de una pieza moldeada por colada, tales como por ejemplo
machos, moldes y lingoteras. La utilización conforme al invento de
las composiciones de alisamiento comprende también un revestimiento
parcial de moldes de colada. Preferiblemente, se revisten las
superficies de un molde de colada, que entran en contacto con el
metal colado. Las composiciones de alisamiento son apropiadas para
todas las aplicaciones concebibles, en las cuales se desea un
revestimiento de moldes de colada con masas de alisamiento. Como
ejemplos de moldes de colada, es decir de machos y moldes en su
empleo en talleres de fundición, se pueden nombrar machos de arena,
que están aglutinados con PUR Coldbox, vidrio soluble CO_{2}, MF
Resol, Resol CO_{2}, una resina de furano, una resina fenólica o
mezclas de un vidrio soluble y un éster. Otros ejemplos de moldes de
colada preferidos, que pueden ser revestidos con las composiciones
de alisamiento conformes al invento, se describen p.ej. en la obra
"Materiales de moldes y procedimientos de moldeo" de Eckar
Flemming y Werner Tilch, Wilexy VCH, 1993, ISBN
3-527-30920-9.
Un procedimiento para el revestimiento de un
molde de colada con una composición de alisamiento conforme al
invento comprende las etapas de:
- (a)
- poner a punto un molde de base de un molde de colada (molde de base de colada, no revestido);
- (b)
- poner a punto una composición de alisamiento conforme al invento;
- (c)
- eventualmente aplicar y secar por lo menos una capa de una composición de revestimiento de base sobre por lo menos una parte de la superficie del molde de base de colada;
- (d)
- aplicar por lo menos una capa de una composición de alisamiento conforme al invento sobre por lo menos una parte de la superficie del molde de base de colada o del molde de colada que contiene un revestimiento de base;
- (e)
- secar la composición de alisamiento; y
- (f)
- eventualmente endurecer la masa de alisamiento secada,
siendo producido un revestimiento
cubriente.
En los casos de moldes de colada para
procedimientos de colada centrífuga, por regla general la masa de
alisamiento se aplica en varias pasadas, es decir capas, siendo
secada parcial o totalmente la capa de alisamiento aplicada, por
regla general antes de la aplicación de la siguiente capa de
alisamiento. Por regla general, se aplican 2-5
capas. En caso de colada grande (colada pesada >10 toneladas (t))
por regla general la composición de alisamiento se aplica solamente
una vez, pudiendo aplicarse en sitios críticos previamente una capa
de imprimación. En el caso de una colada ligera (hasta de 2 t) y de
una colada mediana (hasta de 2-10 t) por regla
general no se imprima.
La aplicación de un revestimiento de base, caso
de que se desee, sobre el molde de base de colada, se puede
efectuar mediante todos los procedimientos de aplicación que son
convencionales en la técnica. Los revestimientos pueden contener
como materiales de base, p.ej. arcillas, talco, cuarzo, mica,
silicato de zirconio, magnesita, silicato de aluminio y chamota.
Estos materiales de base son la parte determinante de la finalidad
del revestimiento de base. Ellos cubren a la superficie del molde
de colada cierran los poros de arena contra la entrada del metal
colado y sirven, entre otras cosas, también como aislamiento térmico
frente al molde de colada. Los métodos de aplicación utilizados
usualmente son los de inmersión, inundación, atomización y extensión
con brocha. En una forma preferida de realización se puede utilizar
como revestimiento de base también una composición de alisamiento
del presente invento. El revestimiento de base tiene un espesor de
capa seca de por lo menos 0,1 mm, preferiblemente de por lo menos
0,2 mm, de manera más grandemente preferida de por lo menos 0,45 mm
y de manera sumamente preferida comprendido en el intervalo de 0,3
mm a 1,5 mm. Como revestimiento de base se pueden utilizar tanto
masas de alisamiento al agua como también masas de alisamiento al
alcohol.
La aplicación de una composición de alisamiento
conforme al invento para la producción de un revestimiento
cubriente, se puede efectuar mediante todos los procedimientos de
aplicación que son convencionales en la técnica. Ejemplos de
preferidos procedimientos de aplicación son los de inmersión,
inundación, atomización y extensión con brocha. Convencionales
procedimientos de aplicación se describen p.ej. en la obra
"Materiales de molde y procedimientos de moldeo", Eckar
Flemming y Werner Tilch, Wiley VCH, 1993, ISBN
3-527-30920-9.
En el caso de una inmersión como procedimiento
de aplicación, el molde de colada, que eventualmente contiene un
revestimiento de base, se sumerge dentro de un recipiente con una
composición de alisamiento conforme al invento, presta para el uso,
durante aproximadamente 2 segundos hasta 2 minutos. El período de
tiempo que requiere el escurrimiento de la composición de
alisamiento en exceso después de la inmersión, se ajusta al
comportamiento de escurrimiento de la composición de alisamiento
utilizada. Después de un suficiente período de tiempo de
escurrimiento, el molde de colada revestido es sometido a una
desecación.
En el caso de la atomización como procedimiento
de aplicación, se utilizan usuales aparatos atomizadores con
recipientes a presión usuales en el comercio. En este caso la masa
de alisamiento es cargada en el estado diluido dentro de un
recipiente a presión. Por medio de la sobrepresión que se establece,
la masa de alisamiento se puede introducir a presión dentro de una
pistola de atomización, donde ella es atomizada con ayuda de un
aire atomizador regulable por separado. En el caso de la atomización
hay que prestar atención preferiblemente a que la pistola sea
ajustada de tal manera que la presión para la composición de
alisamiento y el aire atomizador se ajuste de tal manera que la
masa de alisamiento atomizada incida todavía en estado húmedo sobre
el molde o el macho, pero proporcione una aplicación uniforme. La
aplicación de la composición de alisamiento conforme al invento
puede efectuarse en una capa o en varias capas. En el caso de la
aplicación en varias capas, cada una de las capas individuales
puede ser secada total o parcialmente después de la aplicación.
Como procedimientos de desecación se pueden
utilizar todos los procedimientos de desecación que son
convencionales en la técnica, tales como por ejemplo los que
consisten en dejar secar al aire, secar con aire desprovisto de
humedad, secar con radiación de microondas o de infrarrojos, secar
en un horno de convección y similares. En una forma preferida de
realización del invento, el molde de colada revestido es secado a
100-250ºC, de manera más grandemente preferida a
120-180ºC, en un horno de convección. En el caso de
la utilización de masas de alisamiento al alcohol, la composición
de alisamiento conforme al invento es secada preferiblemente
mediante eliminación por combustión del alcohol o de la mezcla de
alcoholes. En este caso, el molde de colada revestido es calentado
adicionalmente por medio del calor de combustión. En otra forma
preferida adicional de realización, el molde de colada revestido es
secado al aire sin ningún tratamiento adicional.
Después de la desecación, la masa de alisamiento
secada puede ser eventualmente endurecida adicionalmente. Se pueden
utilizar todos los procedimientos de endurecimiento conocidos. Los
agentes endurecedores añadidos pueden ser activados mediante calor
o una radiación electromagnética. Las masas de alisamiento al agua o
al alcohol se pueden secar p.ej. a unas temperaturas situadas por
debajo de 100ºC. Para el endurecimiento de determinados agentes
aglutinantes, p.ej. de resinas fenólicas, se necesitan unas
temperaturas de aproximadamente 140-160ºC.
Dependiendo de la temperatura utilizada, se pueden llevar a cabo una
desecación y un endurecimiento de la masa de alisamiento en una
etapa o etapas separadas. Se podrían concebir también procedimientos
de endurecimiento por radicales e iónicos.
El espesor de capa seca del revestimiento
cubriente, que se había obtenido a partir de la composición de
alisamiento conforme al invento, es por lo menos de 0,1 mm, de
manera preferida por lo menos de 0,2 mm, de manera más grandemente
preferida por lo menos de 0,3 mm, de manera todavía más grandemente
preferida por lo menos de 0,45 mm, de manera especialmente
preferida por lo menos de 0,55 mm y de una manera sumamente
preferida está situado dentro de un intervalo de 0,3 a 1,5 mm. El
espesor de capa seca es en este caso el espesor de capa de la masa
de alisamiento secada, que se había obtenido por desecación de la
composición de alisamiento mediante una eliminación esencialmente
completa del componente disolvente y eventualmente mediante un
subsiguiente endurecimiento. Los espesores de capa seca del
revestimiento de base y del revestimiento cubriente se determinan
preferiblemente mediante una medición con el peine para determinar
el espesor de una capa húmeda. Por ejemplo con el peine, el espesor
de capa se puede determinar separando por rascado la masa de
alisamiento junto a las marcas extremas del peine durante tanto
tiempo, hasta que pase a aparecer el fondo. En las marcaciones de
los dientes se puede leer entonces el espesor de capa. En vez de
esto se puede medir también el espesor de capa húmeda en el estado
mateado, siendo entonces el espesor de capa seca un
70-80% del espesor de la capa mateada. (Una capa
"mateada" es una capa que ya no es capaz de fluir, en la cual
la proporción del disolvente se ha reducido de manera tan fuerte que
ya la superficie no presenta ningún brillo).
Los moldes de colada con una masa de alisamiento
conforme al invento, secada, en lo sucesivo también denominada
revestimiento cubriente, se utilizan preferiblemente en
procedimientos de colada centrífuga y en procedimientos de colada
grande. Los principios básicos de estos procedimientos de colada se
describen por ejemplo en la obra de Stefan Hasse,
"Giessereilexikon" [Diccionario del taller de fundición],
Schiele & Schön, Berlín, 1997. En el caso de la colada grande
se llena con el metal colado líquido un molde permanente en reposo,
p.ej. a base de arena, acero o hierro colado, en general bajo el
apriete de la fuerza de gravedad. La estructura de la pieza
moldeada por colada está preestablecida totalmente por el molde. En
el caso del procedimiento de colada centrífuga, el metal colado es
llenado en una lingotera de forma tubular o anular que gira en torno
a su eje, dentro de la cual es conformado bajo la acción de la
fuerza centrífuga para formar casquillos, anillos y tubos (p.ej.
tubos de presión a base de hierro colado, tubos a base de cobre y
aleaciones de cobre, anillos de pistones, casquillos de rodadura de
cilindros, cilindros nervados). La cavidad con simetría de rotación
resulta mediante la fuerza centrífuga, que permanece conservada
hasta la solidificación de la pieza moldeada por colada. El espesor
de pared se establece por medio de la cantidad del metal aportado.
La composición de alisamiento conforme al invento es aplicada en el
caso de un procedimiento de colada grande preferiblemente por
inmersión o inundación del molde de base de colada dentro de una
cuba de inmersión o de inundación. De manera preferida, en el caso
del procedimiento de colada grande, a partir de la composición de
alisamiento conforme al invento se producen unos revestimientos
cubrientes con un espesor de capa seca de 0,3-1,5
mm. Preferiblemente, en el caso del procedimiento de colada
centrífuga, a partir de la composición de alisamiento conforme al
invento se produce un revestimiento cubriente con un espesor de capa
seca situado en el intervalo de 0,3-1,2 mm.
Los moldes de colada, que comprenden un
revestimiento cubriente, los cuales se habían producido a partir de
las composiciones de alisamiento conformes al invento, se utilizan
entre otras cosas para la producción de tubos, casquillos de
rodadura de cilindros, componentes de motores y motrices, bancadas
de máquinas, turbinas y componentes generales de máquinas.
El invento es explicado con mayor detalle
mediante los siguientes Ejemplos.
La masa de alisamiento para colada centrífuga,
utilizada en los Ejemplos dados a continuación, contenía los
siguientes componentes (en% en peso):
- Satintone Plus
- 25,00
- Pyrax RG 140
- 25,00
- Bentonita
- 00,60
- Hectorita
- 00,20
- Biocida
- 00,20
- Agua
- 49,00
- Satintone Plus:
- metacaolinita, tamaño de partículas 2,0 \mum; producida por Engelhard Cooperation, Iseli, EE.UU.
- Pyrax RG 140:
- pirofilita con un tamaño de partículas de aproximadamente 80 \mum; producida por R.T. Vanderbilt Company Inc., Norwalk, EE.UU.
- Bentonita:
- Greenbond; producida por Südchemie AG, 80333 Munich, Alemania
- Hectorita:
- Bentone EW; producida por Elementis Specialities Inc., NJ 08520 Highstown, EE.UU.
- Biocida:
- Acticide MBS (BIT, MIT) de Thor Ltd., Margate Kent CT 4JY, Reino Unido.
La masa de alisamiento para colada centrífuga se
produjo de la siguiente manera: La cantidad total de agua se
dispone previamente y en ella se disgregan la bentonita y la
hectorita por medio de la utilización de un agitador Ekato (a 1.000
rpm, disco dentado con d/D = 0,5) por lo menos durante 15 minutos. A
continuación, se añaden los componentes refractarios metacaolinita
y pirofilita y se introducen con agitación por lo menos durante 15
minutos, hasta que resulte una mezcla homogénea. Al final se
introdujo con agitación el biocida. La viscosidad fue de 9,6
segundos con un vaso DIN 6 o respectivamente de 33 segundos con un
vaso DIN 4.
La masa de alisamiento para colada en molde,
diluible con agua, utilizada en los Ejemplos dados a continuación,
contenía los siguientes componentes (en % en peso):
- Satintone W
- 25,00
- Pyrax RG 140
- 25,00
- Bentonita
- 02,00
- Agente humectante
- 00,05
- Agente antiespumante
- 00,20
- Solución de agente aglutinante
- 02,00
- Biocida
- 00,20
- Agua
- 45,55
- Satintone W:
- metacaolinita, peso a granel (loose = en estado suelto) aproximadamente 300 g/l, tamaño de partículas aproximadamente 1,5 \mum, producida por Engelhard Cooperation, Iseli, EE.UU.
- Pyrax RG 140
- pirofilita con un tamaño de partículas de aproximadamente 80 \mum, producida por R.T. Vanderbilt Company Inc., Norwalk, EE.UU.
- Bentonita
- Greenbond; producida por Südchemie AG, 80333 Munich. Alemania
- Agente humectante
- agente humectante usual de la entidad Henkel AG, 40589 Düsseldorf Alemania
- Agente antiespumante
- agente antiespumante usual de la entidad Henkel AG, 40589 Düsseldorf, Alemania
- Solución de agente aglutinante:
- Polyviol, de Wacker-Chemie GmbH, 81737 Munich, Alemania
- Biocida:
- Acticide MBS (BIT, MIT) de Thor Ltd, Margate Kent CT9 4JY, Reino Unido.
La masa de alisamiento para colada en molde se
produjo de acuerdo con el procedimiento arriba descrito para la
masa de alisamiento para colada centrífuga. La densidad de la masa
de alisamiento producida fue de 1,3-1,4 g/cm^{3}
y la viscosidad según Brookfield fue de 2-5
Pa\cdots.
La masa de alisamiento para colada en molde,
diluible con un alcohol, utilizada en los Ejemplos dados a
continuación, contenía los siguientes componentes (en % en
peso):
- Satintone W
- 25,80
- Pyrax RG 140
- 25,80
- Bentonita
- 02,06
- Grafito
- 05,16
- Óxido de hierro
- 03,10
- Agente humectante
- 00,05
- Agente antiespumante
- 00,20
- Solución de agente aglutinante
- 01,91
- Biocida
- 00,05
- Agua
- 36,12
- Satintone W:
- metacaolinita, producida por Engelhard Cooperation, Iseli, con un peso a granel (en estado suelto) de aproximadamente 300 g/l, y un tamaño de partículas de aproximadamente 1,5 \mum,
- Pyrax RG 140
- pirofilita con un tamaño de partículas de aproximadamente 80 \mum, producida por R.T. Vanderbilt Company Inc., Norwalk, EE.UU.
- Bentonita
- Greenbond; producida por Südchemie AG, 80333 Munich, Alemania
- Agente humectante
- agente humectante usual de la entidad Henkel AG, 40589 Düsseldorf, Alemania
- Grafito:
- de la entidad Georg H. Luh GmbH, 65396 Walluf, Alemania
- Óxido de hierro:
- óxido de hierro amarillo, de Bayer AG, 51368, Lerverkusen, Alemania
- Solución de agente aglutinante:
- Necowel ASK GmbH, 40721 Hilden, Alemania
- Biocida:
- Acticide MBS (BIT, MIT) de Thor Ltd, Margate.
La masa de alisamiento para colada en molde se
produjo de acuerdo con el procedimiento descrito para la masa de
alisamiento para colada centrífuga. La masa de alisamiento acabada
tenía una densidad medida en husillo de 80ºBé.
\vskip1.000000\baselineskip
La masa de alisamiento para colada centrífuga,
arriba mencionada, tenía los siguientes datos como masa de
alisamiento:
- Densidad:
- 50ºBé
- Viscosidad:
- 9,6 segundos con un vaso DIN 6; 33 segundos con un vaso DIN 4.
\vskip1.000000\baselineskip
Para obtener la consistencia de elaboración, se
diluyen adicionalmente 15 l (20 kg) de una masa de alisamiento con
5 l de agua hasta llegar a una densidad de 37ºBé y a una viscosidad
de 13,2 s (con un vaso DIN 4).
En el procedimiento de colada centrífuga se
produce un tubo. La lingotera utilizada, previamente calentada a
aproximadamente 200ºC (con un diámetro interno de aproximadamente 90
mm) se revistió, siendo aplicada la composición de alisamiento
conforme al invento con una presión de la masa de alisamiento de 0,9
bares con una lanza atomizadora de Düker y con un avance de 500
mm/s. El espesor de capa seca fue de 0,65 mm. La masa de
alisamiento se secó por el calor propio de la lingotera durante el
proceso de atomización. Se obtuvo un revestimiento cubriente con
una superficie utilizable. En el caso de la colada centrífuga se
mostró un buen comportamiento de estiramiento del tubo. Las
investigaciones metalúrgicas mostraron la deseada formación de
grafito en la fundición gris (Fe, C, Si) y el correcto intervalo de
endurecimiento de la fundición gris, lo cual apunta a un suficiente
efecto aislante de la masa de alisamiento.
Como en el Ejemplo 1, con ayuda de un
procedimiento de colada centrífuga, se produjo un tubo. A diferencia
con respecto del Ejemplo 1, sin embargo, el espesor de capa seca
del revestimiento cubriente fue de 0,85 mm. El revestimiento
cubriente obtenido mostró una superficie utilizable. El
comportamiento de estiramiento del tubo era bueno. Las
investigaciones metalúrgicas mostraron la deseada formación de
grafito y el correcto intervalo de endurecimiento de la fundición
gris, lo cual apunta a un efecto aislante suficiente de la masa de
alisamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Se trató un macho de PUCB (acrónimo de
Polyurethan Cold-Box = poliuretano de caja fría)
para un motor en V con la masa de alisamiento para colada en molde,
diluible con agua, arriba mencionada. Para el macho se utilizó un
material regenerado de arena vieja No-Bake al 100%
(No-Bake significa un procedimiento de
autoendurecimiento, en el cual p.ej. una resina de furano es
endurecida con ácido para-toluenosulfónico. La arena
de estos machos o moldes es regenerada, es decir es hecha
utilizable de nuevo mediante un procedimiento de frotamiento. En
este ejemplo, la arena se utilizó para el procedimiento PUCB de
endurecimiento por un gas (amina). Para obtener la consistencia de
elaboración se diluyeron 100 partes en peso de la masa de
alisamiento para colada en molde con 5 partes en peso de agua.
- Ajuste de la masa de alisamiento:
- densidad: 44ºBé
- \quad
- viscosidad: > 25 s (vaso DIN 4)
La masa de alisamiento se aplicó sobre el macho
mediante inundación. El comportamiento de fluidez de la masa de
alisamiento era bueno y el espesor de capa húmeda fue de 250 \mum.
El macho se secó en un horno de cámaras con aire circulante a
160-180ºC. El cubrimiento de la masa de alisamiento
secada para este macho estaba situado junto al límite inferior. El
resultado del moldeo por colada estaba sin defectos.
\vskip1.000000\baselineskip
De un modo similar a como en el Ejemplo 3, la
masa de alisamiento para colada en molde diluible con agua, arriba
mencionada, se aplicó sobre un macho para espacio de cigüeñal sin
tratar, a base de una resina de furano. Para obtener la consistencia
de elaboración se diluyeron 100 partes en peso de la masa de
alisamiento con 20 partes en peso de agua.
- Ajuste de la masa de alisamiento:
- densidad: 40ºBé
- \quad
- viscosidad: 18,4 s (vaso DIN 4)
El comportamiento de fluidez de la masa de
alisamiento era bueno y el espesor de capa húmeda fue de 300
\mum. El cubrimiento de la masa de alisamiento secada era bueno.
El resultado de la colada estaba sin defectos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se trataron moldes de No-Bake
con la masa de alisamiento para colada en molde diluible con
alcohol, arriba señalada. La masa de alisamiento para colada en
molde, tal como arriba se describe, mostró en el estado de
suministro una densidad medida en husillo de 80ºBé y fue diluida,
referido al peso total de la masa de alisamiento, con una dilución
de aproximadamente 80% (con 60% de isopropanol, 40% de etanol) hasta
llegar a una densidad medida en husillo de 9ºBé, una viscosidad de
13,0 s y un peso por litro de 1.000 g/l. Con esta formulación
ajustada se inundaron moldes de No-Bake. La carga
con ruido junto a la instalación de inundación era manifiestamente
más pequeña en comparación con las habituales masas de alisamiento
de pirofilita e isopropanol. El espesor de capa húmeda fue de
250-300 \mum. Los moldes se pudieron secar
totalmente mediante eliminación por combustión del alcohol, también
en bolsas con una profundidad de aproximadamente 30 cm, y mostraron
una buena resistencia a la abrasión. No se podían observar grietas
por desecación ni burbujas. Los resultados de la colada no mostraron
nada que llamase la atención en comparación con masas de alisamiento
de pirofilita e isopropanol.
Claims (31)
1. Composición de alisamiento para moldes de
colada, que comprende un componente disolvente y un componente
sólido, caracterizada porque el componente sólido comprende
como parte componente principal una mezcla de metacaolinita y
pirofilita.
2. Composición de alisamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, teniendo la composición de alisamiento menos de
5% en peso, de manera preferida menos de 3% en peso, de manera
especialmente preferida menos de 1% en peso de una tierra de
infusorios, referido a todas las partes componentes de la
composición de alisamiento.
3. Composición de alisamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo el componente sólido una mezcla de
metacaolinita y pirofilita en la relación de 1:3 a 20:1.
4. Composición de alisamiento de acuerdo con la
reivindicación 1, comprendiendo el componente sólido una mezcla de
metacaolinita y pirofilita en la relación de 1:1 a 14:1, de manera
preferida de 1:1 a 10:1, de manera más grandemente preferida de 2:1
a 6:1 y de manera sumamente preferida en la relación de 2:1 a
5:1.
5. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 4, teniendo la metacaolinita una
superficie específica según BET de por lo menos 10 m^{2}/g, de
manera preferida de por lo menos 25 m^{2}/g, medida de acuerdo
con la norma DIN 66.131.
6. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 5, teniendo la metacaolinita una
pérdida por calcinación de menos que 3% en peso, de manera preferida
de menos que 1% en peso, medida de acuerdo con la norma DIN
38.414.
7. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 6, teniendo la metacaolinita un
peso a granel no densificado de 100-300 g/l, de
manera preferida de 150-200 g/l, medido de acuerdo
con la norma DIN 53.194.
8. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 7, teniendo la metacaolinita una
alta superficie específica, expresada como absorción de aceite,
entre 50 y 120%, de manera preferida entre 85 y 120%, medida de
acuerdo con la norma DIN 53.109.
9. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 8, teniendo la pirofilita una
relación de aspecto (= una relación de longitud a espesor) de por lo
menos 5, de manera preferida de 10-30.
10. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 9, teniendo la pirofilita un peso a
granel no densificado de 300-600 g/l, de manera
preferida de 300-400 g/l, medido de acuerdo con la
norma DIN 53.194.
11. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 10, teniendo la metacaolinita un
tamaño de granos de 0,1 \mum a 10 \mum.
12. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 11, teniendo la pirofilita un
tamaño de granos de 20 \mum a 200 \mum.
13. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende además de 0,1 a
10% en peso, de manera preferida de 0,1 a 5% en peso, de manera más
grandemente preferida de 0,5 a 3% en peso, referido a todas las
partes componentes de la composición, de bentonita y/o
hectorita.
14. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende por lo menos un
componente adicional, seleccionado entre agentes aglutinantes,
agentes humectantes, agentes humectantes/antiespu-
mantes, pigmentos, colorantes y biocidas.
mantes, pigmentos, colorantes y biocidas.
15. Composición de alisamiento de acuerdo con
la reivindicación 14, estando compuesto el agente aglutinante a
base de una dispersión de una resina alquídica, que es soluble tanto
en agua como también en etanol o isopropanol.
16. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 15, comprendiendo el componente
disolvente 20-80% en peso de agua y eventualmente
como otro componente 0-60% en peso de uno o varios
disolventes orgánicos volátiles, referido a todas las partes
componentes de la composición.
17. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 15, consistiendo el componente
disolvente solamente en agua.
18. Composición de alisamiento de acuerdo con
la reivindicación 16, siendo el disolvente orgánico volátil un
alcohol o una mezcla de alcoholes, que se selecciona preferiblemente
entre etanol, propanol, isopropanol y mezclas de ellos.
19. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 18, comprendiendo la composición de
alisamiento:
- 10-40% en peso de metacaolinita
- 5-20% en peso de pirofilita, y
- 10-85% en peso de agua,
referido a todas las partes
componentes de la
composición.
20. Composición de alisamiento de acuerdo con
una de las reivindicaciones 1 a 18, comprendiendo la composición de
alisamiento los siguientes componentes:
- 15-40% en peso de metacaolinita,
- 7-20% en peso de pirofilita,
- 0,1-5% en peso de bentonita y/o hectorita,
- 0,0-2% en peso de un agente aglutinante,
- 0,01-0,5% en peso de un biocida, y
- 10-78% en peso de agua.
21. Molde de colada, que comprende un
revestimiento cubriente sobre el lado de colada del molde de colada,
que se había producido por aplicación y desecación de una
composición de alisamiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 20.
22. Molde de colada de acuerdo con la
reivindicación 21, teniendo el revestimiento cubriente un espesor de
capa seca de por lo menos 0,1 mm, de manera preferida de por lo
menos 0,2 mm y de manera más grandemente preferida de 0,3 mm a 1,5
mm.
23. Molde de colada de acuerdo con la
reivindicación 21 o 22, habiendo sido aplicada por lo menos una
parte del revestimiento cubriente sobre un revestimiento de
base.
24. Procedimiento de colada centrífuga, que
comprende la utilización de un molde de colada de acuerdo con una
de las reivindicaciones 21 a 23.
25. Procedimiento de colada grande, que
comprende la utilización de un molde de colada de acuerdo con una
de las reivindicaciones 21 a 23.
26. Procedimiento para la producción de un
molde de colada que comprende, para la producción de un
revestimiento cubriente, la aplicación y la desecación de por lo
menos una capa de una composición de alisamiento sobre por lo menos
una parte de la superficie del molde de colada, utilizándose una
composición de alisamiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 20.
27. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 26, aplicándose sobre por lo menos una parte de la
superficie del molde de colada, primeramente por lo menos una capa
de un revestimiento de base, y siendo aplicada la composición de
alisamiento sobre el revestimiento de base y eventualmente sobre
otras partes adicionales de la superficie del molde de colada.
28. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 27, utilizándose para la producción del revestimiento
de base asimismo una composición de alisamiento de acuerdo con una
de las reivindicaciones 1 a 20.
29. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 26 a 28, teniendo el revestimiento cubriente un
espesor de capa seca de por lo menos 0,1 mm, de manera preferida de
por lo menos 0,2 mm, y de manera más grandemente preferida de 0,3
mm a 1,5 mm.
30. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 26 a 29, teniendo el revestimiento de base un
espesor de capa seca de por lo menos 0,1 mm, de manera preferida de
por lo menos 0,2 mm, y de manera más grandemente preferida de 0,3 mm
a 1,5 mm.
31. Utilización de un molde de colada de
acuerdo con una de las reivindicaciones 21 a 23 para la producción
de tubos, casquillos de rodadura de cilindros, componentes de
motores y motrices, bancadas de maquinas y turbinas.
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