ES2589730T3 - Masa de recubrimiento adsorbente del olor y de sustancias nocivas para la colada de metal en caja - Google Patents

Abstract

Molde de fundición para la colada de metal, en el que sobre superficies de salida de gas de la superficie exterior del molde de fundición está dispuesta al menos por secciones una capa permeable a los gases de un material absorbente de sustancias nocivas, en el que como sustancias nocivas se consideran sustancias que están contenidas en el gas liberado durante la colada y que presentan un efecto perjudicial para el medio ambiente o para la salud o que tienen un olor fuerte.

Description

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DESCRIPCION

Masa de recubrimiento adsorbente del olor y de sustancias nocivas para la colada de metal en caja

La invencion se refiere a un molde de fundicion para la colada de metal, a un procedimiento para la produccion de un molde de fundicion y al uso del molde de fundicion.

La mayoria de los productos de la industria del hierro y del acero asi como de la industria de los metales no ferrosos son sometidos a procesos de colada para la primera conformacion. A este respecto los materiales liquidos fundidos, metales ferrosos o metales no ferrosos se transforman en objetos geometricamente determinados con determinadas propiedades de pieza de trabajo. Para la conformacion de las piezas de colada deben producirse en primer lugar, moldes de fundicion en parte muy complicados para alojar la masa fundida. Los moldes de fundicion para la produccion de cuerpos de metal se componen de los denominados nucleos y moldes. El molde de fundicion representa esencialmente un molde negativo de la pieza de fundicion que va a producirse, sirviendo los nucleos para formar espacios huecos en el interior de la pieza de colada, mientras que los moldes representan la delimitacion exterior. A este respecto los nucleos y los moldes estan sometidos a diferentes requisitos. En el caso de los moldes esta disponible una superficie relativamente grande, para eliminar los gases que se forman durante la colada por el efecto del metal caliente. En el caso de nucleos estos presentan en la mayoria de los casos solo una superficie muy reducida, a traves de la que se pueden eliminar los gases. En el caso de una formacion de gases muy fuerte existe el peligro de que el gas del nucleo llegue al metal liquido y alli conduce a la formacion de fallos de colada. Frecuentemente los espacios huecos interiores se forman por nucleos que se sujetan mediante aglutinantes del tipo Cold-Box, es decir un aglutinante a base de poliuretanos, mientras que el contorno exterior de la pieza de colada se produce mediante moldes mas baratos, como un molde de arena verde, un molde unido con resina de furano o fenolica o mediante una coquilla de acero.

Los moldes de fundicion consisten en un material refractario, por ejemplo arena de cuarzo, cuyos granos despues de desmoldar la pieza de colada se unen mediante un aglutinante adecuado, para garantizar una solidez mecanica suficiente del molde de fundicion. Para la produccion de moldes de fundicion se utiliza un material de moldeo refractario, el cual se combina con un aglutinante adecuado. La mezcla de material de moldeo obtenida a partir del material de moldeo y el aglutinante se encuentra preferentemente en una forma fluida, de tal modo que llena un molde hueco adecuado y alli puede ser compactada. Mediante el aglutinante se obtiene una cohesion solida entre las particulas del material de moldeo, de modo que el molde de fundicion adquiere la estabilidad mecanica necesaria.

Para la produccion de los moldes de fundicion pueden utilizarse aglutinantes organicos como tambien inorganicos, cuyo endurecimiento puede realizarse mediante procedimientos frios o calientes. Como procedimiento frio se designa a este respecto procedimientos que se llevan a cabo en esencial a la temperatura ambiente sin calentar la mezcla de material de moldeo. El endurecimiento se realiza a este respecto en la mayoria de los casos mediante una reaccion quimica, que por ejemplo puede iniciarse porque un catalizador gaseoso se conduce a traves de la mezcla de material de moldeo que va a endurecerse, o a la mezcla de material de moldeo se le agrega un catalizador liquido. En el caso de procedimientos en caliente la mezcla de material de moldeo despues del moldeado se calienta a una temperatura suficientemente elevada, para por ejemplo eliminar el disolvente contenido en el aglutinante, o para iniciar una reaccion quimica mediante la que el aglutinante se endurece mediante reticulacion.

Actualmente para la produccion de moldes de fundicion se utilizan varios aglutinantes organicos, como por ejemplo aglutinantes de poliuretano, resina de furano o epoxi-acrilato, donde el endurecimiento del aglutinante se realiza mediante la adicion de un catalizador.

La eleccion del aglutinante adecuado se dirige de acuerdo con la forma y el tamano de la pieza de colada que se va a producir, las condiciones de produccion asi como el material, que se utilizan para la fundicion. Asi en el caso de la produccion de piezas de fundicion pequenas, que se producen en un gran numero, frecuentemente se utilizan aglutinantes de poliuretano, ya que hacen posible cadencias rapidas y con esto tambien una produccion en serie.

Los procedimientos en los que el endurecimiento de la mezcla de material de moldeo mediante calor o mediante la adicion posterior de un catalizador, tienen la ventaja de que para la produccion de la mezcla de material de moldeo no existen restricciones especiales de tiempo. La mezcla de material de moldeo puede producirse en primer lugar en mayores cantidades que se procesan en el plazo de un periodo de tiempo mas largo, en la mayoria de los casos varias horas. El endurecimiento de la mezcla de material de moldeo se realiza solo despues del conformado en donde se produce una reaccion rapida. El molde de fundicion puede retirarse de la herramienta de moldeo inmediatamente despues del endurecimiento, de modo que pueden obtenerse cadencias cortas. No obstante, para obtener una buena solidez en el molde de fundicion, el endurecimiento de la mezcla de material de moldeo dentro del molde de fundicion debe tener lugar de una forma uniforme. Si el endurecimiento de la mezcla de material de moldeo debe realizarse posteriormente mediante la adicion de un catalizador, entonces el molde de fundicion despues del moldeo debe ser gasificado con un catalizador. Para esto el catalizador gaseoso debe conducirse a traves del molde de fundicion. La mezcla de material de moldeo se endurece despues del contacto con el catalizador

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inmediatamente y puede por lo tanto extraerse rapidamente de la herramienta de moldeo. Al aumentar el tamano del molde de fundicion se dificulta introducir una cantidad suficiente de catalizador suficiente para el endurecimiento de la mezcla de material de moldeo en todas las secciones del molde de funcion. Los tiempos de gasificacion se alargan pero sin embargo aun hay secciones en el molde de fundicion a las cuales el catalizador gaseoso dificilmente llega o no llega en absoluto. La cantidad del catalizador aumenta asi al aumentar el tamano al molde de fundicion.

Dificultades similares se presentan en el proceso de endurecimiento caliente. En este caso el molde de fundicion debe calentarse en todas sus secciones a una temperatura suficientemente elevada. Al aumentar el tamano del molde de fundicion se prolongan por un lado los tiempos en los que el molde debe calentarse a una temperatura determinada para el endurecimiento. Solo entonces puede asegurarse que el molde de fundicion tambien en su interior presenta la solidez requerida. Por otro lado el endurecimiento con un tamano creciente del molde de fundicion tambien es muy complicado en lo que a las instalaciones se refiere.

Durante la produccion de moldes de fundicion para piezas de colada grandes, por ejemplo bloques de motores diesel para barcos o partes grandes para maquinas, como cubos de rotores de instalaciones de energia eolica, se utilizan en la mayoria de los casos aglutinantes no horneados. En el caso del procedimiento no horneado el material de moldeo refractario se cubre en primer lugar con un catalizador A continuacion se agrega el aglutinante y mediante mezclado se distribuye uniformemente sobre los granos ya recubiertos con el catalizador del material refractario. La mezcla de material de moldeo puede moldearse con la forma del cuerpo de moldeo. Ya que el aglutinante y el catalizador estan distribuidos uniformemente en la mezcla de material de moldeo, el endurecimiento en el caso de cuerpos grandes tambien tiene lugar de manera principalmente uniforme.

Durante la colada, el aglutinante endurecido debe descomponerse bajo la influencia del calor del metal liquido y la atmosfera reductora producida durante la colada, de modo que el molde de fundicion pierde su solidez. El molde de fundicion puede retirarse facilmente de la pieza de colada. Es importante especialmente que los nucleos utilizados en el molde de fundicion pierden su solidez, de modo que la arena que se utiliza para la produccion de nucleos, puede expulsarse facilmente de los espacios huecos del molde de fundicion. Mediante la descomposicion del aglutinante se libera una serie de sustancias nocivas en forma de gas, que por ejemplo deben ser atrapadas mediante dispositivos de succion colocados de forma adecuada y eliminados. Las sustancias nocivas se forman por un lado mediante la descomposicion de la resina y por otro lado mediante la descomposicion de los componentes que se agregan al aglutinante para el endurecimiento para la modificacion de sus propiedades. Asi por ejemplo en el procedimiento sin horneado se descomponen los acidos sulfonicos aromaticos utilizados como catalizador, en especial acido p-toluenosulfonico, acido bencenosulfonico y acido xilenosulfonico y liberan ademas del dioxido de azufre otras sustancias nocivas aromaticas, tales como benceno, tolueno o xileno (BTX). Una parte de estos productos de descomposicion permanece tambien en el area utilizada y puede liberarse durante su reutilizacion.

En particular para las sustancias nocivas aromaticas debido a su efecto cancerigeno se permiten valores MAK muy bajos (MAK = concentracion maxima en el lugar de trabajo). Para el benceno el valor MAK asciende solo a 3,2 mg/m3, para tolueno y xileno correspondientemente 190 mg/m3 y 440 mg/m3. Esto se ha vuelto un problema en las fundiciones, ya que para respetar estos valores limite se requieren instalaciones de succion y filtros muy complicados.

La composicion de la mezcla formada durante la colada es muy compleja e incluye una pluralidad de compuestos, que pueden presentar propiedades quimicas muy diversas. Ademas de los materiales aromaticos ya mencionados en los gases de escape pueden por ejemplo tambien estar contenidos componentes acidos, tales como compuestos de azufre, o componentes basicos, tales como por ejemplo aminas. Ademas de los componentes gaseosos en el gas de escape producido durante la colada, estan contenidos tambien polvos que pueden ser arrastrados por el gas liberado. Estos polvos en la mayoria de los casos son muy finos y pueden igualmente ser nocivos para la salud.

Ademas de su efecto nocivo para la salud las sustancias gaseosas liberadas durante la colada representan un problema tambien debido a su fuerte olor. El sentido del olfato humano es muy sensible frente a determinados compuestos, de modo que concentraciones reducidas son suficientes para producir un olor considerado como desagradable. En la mayoria de los casos tecnicamente no es posible capturar totalmente los gases de escape liberados durante la colada con una instalacion de succion, de modo que es inevitable el olor en una zona de trabajo correspondiente.

El documento CN 86106521 A y el documento CN 86106485 A divulgan encolantes para las superficies interiores de un molde de fundicion entre otros para minimizar la adherencia de arena sobre la superficie de piezas coladas o hacer que esta pueda retirarse de forma sencilla de la pieza colada. Los moldes de fundicion asi tratados llevan a piezas coladas con superficies de fundicion con poca rugosidad.

El documento US 1717820 A divulga agentes de separation en forma particulada para las superficies interiores de un molde de fundicion.

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El documento DE 1212250 B se refiere a un encolante de molde para la colada de acero, que se compone de carbono finamente distribuido suspendido en agua como constituyente principal y un aglutinante organico. Se indica que con el encolante es posible compensar rugosidades e irregularidades del molde de fundicion y con ello generar piezas de fundicion con una superficie especialmente lisa.

El documento WO 03/015956 A2 divulga un procedimiento para la reduction de emisiones de sustancias nocivas, en particular aquellas que se liberan en forma de productos de pirolisis a partir de cajas de colada de metal, por medio de una sustancia inflamable anadida que, siempre que no sea gaseosa, pasa a estado gaseoso con el calentamiento y al salir de las cajas de colada de metal se quema junto con las sustancias nocivas. La sustancia inflamable adicional es preferentemente una cera o un aceite.

La invention se basaba en el objetivo de proporcionar un molde de fundicion que durante la colada libere una menor cantidad de sustancias gaseosas perjudiciales.

Este objetivo se consigue con un molde de fundicion con las caracteristicas de la revindication 1 y 11. Formas de realization ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En el caso del molde de fundicion de acuerdo con la invencion, sobre superficies de salida de gas de la superficie exterior del molde de fundicion al menos por secciones esta dispuesta una capa de un material absorbente de sustancias nocivas. La capa del material absorbente de sustancias nocivas se denomina adicionalmente tambien "capa absorbente".

Por superficies de salida de gas se entienden las superficies del molde de fundicion, a traves de las cuales pueden escapar del molde de fundicion, los componentes gaseosos formados durante la colada. La superficie de salida del gas puede corresponder a la superficie exterior total del molde de fundicion. Pero tambien es posible que solo una parte de la superficie exterior del molde de fundicion se utilice para la expulsion de los componentes gaseosos. Asi en el caso de colada de metal en caja se utiliza una caja para formar el molde de fundicion, que cubre el lado inferior asi como las superficies laterales del molde de fundicion. Esas superficies no estan o estan muy limitadamente disponibles para una expulsion de componentes gaseosos. En este caso esencialmente solo esta disponible la parte superior del molde de fundicion para la expulsion de los componentes gaseosos.

Por una superficie exterior del molde de fundicion se entienden las superficies a traves de las cuales pueden salir del molde de fundicion los gases de escape formados durante la colada. Esta superficie exterior es visible al observar el molde de fundicion desde fuera y no entra en contacto con el metal liquido durante la colada. Contrariamente con el termino superficie interior se entiende por ejemplo la superficie del espacio hueco de moldeo rodeado por el molde de fundicion.

Preferentemente al menos el lado superior del molde de fundicion al menos por secciones esta recubierto de un material absorbente de sustancias nocivas. Como lado superior del molde de fundicion se designa el lado del molde de fundicion que durante la colada queda arriba. Durante la colada una parte principal de los gases liberados sale del molde de fundicion a traves de su lado superior. Ya que en el caso de un molde de fundicion de acuerdo con la invencion esta formado un material absorbente de las sustancias nocivas, el gas atraviesa esta capa. A este respecto las sustancias nocivas, que estan contenidas en el gas, son absorbidas en la capa absorbente y con esto se elimina una parte considerable de las sustancias nocivas de la corriente de gas. De hecho tambien seria posible proveer un recubrimiento impermeable a los gases sobre secciones de la superficie exterior del moldee de fundicion para por ejemplo dejar que los gases de escape salgan de manera dirigida de las superficies laterales del molde de fundicion.

Por absorber una sustancia nociva se entiende tanto el enlace del material nocivo en la capa absorbente como tambien una transformation de la sustancia nociva en compuestos inocuos, en donde los compuestos inocuos no tienen que quedar ligados forzosamente en la capa absorbente sino que tambien pueden agregarse a la corriente de gas y eliminar el molde de fundicion. Por absorber un material nocivo tambien se entiende en general la elimination de un material nocivo de la corriente de gas que sale del molde de: fundicion durante la colada.

Como sustancias nocivas se consideran todas las sustancias que estan contenidas en el gas liberado durante la colada y que presentan un efecto nocivo para el medio ambiente o para la salud o que tienen un olor fuerte. En especial, como sustancias nocivas se consideran aquellas sustancias para las que sirven valores limite para la contamination en el lugar de trabajo. En especial como sustancias nocivas se consideran aquellas sustancias cuyo MAK es menor a 1 g/m3, preferentemente menor a 500 g/m3.

Preferentemente la capa del material absorbente de sustancias nocivas cubre toda la superficie del molde de fundicion. En si pueden tambien las paredes laterales del molde de fundicion cubrirse con la capa de material absorbente de sustancias nocivas. El molde de fundicion dependiendo de su conformation puede ser provisto en ciertas secciones por el experto con un material absorbente de sustancias nocivas. Si por ejemplo se utilizan moldes de fundicion de caja, en la mayoria de los casos no es necesario aplicar la capa de material absorbente de sustancias nocivas de acuerdo con la invencion sobre las superficies laterales del molde de fundicion, ya que las

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superficies laterales estan compactadas con la caja.

El molde de fundicion en primer lugar se forma de la misma manera que los moldes de fundicion ya conocidos, en los que sin embargo al menos en una seccion de las superficies de salida de gas, o sea la superficie exterior, en particular preferentemente sobre la superficie del molde de fundicion adicionalmente se coloca una capa de un material absorbente de sustancias nocivas, cubriendo esta capa absorbente total o parcialmente el lado superior del molde de fundicion.

El molde de fundicion consiste en una manera en si conocida, en un material de moldeo refractario granulado, solidificado con un aglutinante. El molde de fundicion puede estar conformado por moldes y nucleos y comprende un espacio hueco de moldeo que esencialmente corresponde a la forma de la pieza de colada.

Como aglutinantes, pueden utilizarse aglutinantes habituales para la produccion de ese tipo de moldes de fundicion, pudiendose utilizar aglutinantes tanto inorganicos como organicos. Un aglutinante inorganico a modo de ejemplo es vidrio soluble. Como aglutinante organico pueden utilizarse por ejemplo aglutinantes de poliuretano, resina de furano o epoxi-acrilato, realizandose el endurecimiento mediante la adicion de un catalizador. Pero tambien es posible utilizar un aglutinante organico, que endurece mediante otros procedimientos por ejemplo mediante calentamiento.

Especialmente se prefiere que el molde de fundicion se solidifique con una resina de alcohol furfurilico-urea, una resina fenolica-alcohol furfurilico o una resina fenolica.

Como material refractario pueden utilizarse materiales refractarios habituales. Los materiales refractarios a modo de ejemplo son arena de cuarzo, arena de circonio, arena de olivina, arena de silicato de aluminio y arena de mineral de cromo o sus mezclas.

El molde de fundicion puede ser tratado previamente de manera habitual, por ejemplo cubrir las superficies del espacio hueco de moldeo, que entran en contacto con el metal Kquido, con un encolante. A este respecto pueden utilizarse encolantes habituales.

Sobre al menos una seccion de la superficie de salida de gas, en especial el lado superior del molde de fundicion se aplica una capa del material absorbente de sustancias nocivas. La capa puede en primer lugar presentar una conformacion deseada. Asi la capa puede tener una conformacion homogenea. Pero tambien es posible que la capa este formada por una serie de capas, pudiendo tener la capas individuales del apilamiento de capas tambien diferente composicion.

La capa absorbente debe ser permeable al gas, es decir porosa. La porosidad debe ser tan elevada que los gases liberados deben poder pasar continuamente sin problemas por la capa absorbente, o sea que en el molde de fundicion no se forme una presion excesiva que pudiera a conducir a burbujas de gas en la pieza de colada. La permeabilidad al gas Gd preferentemente se encuentra en un valor mayor a 50 y preferentemente es mayor a 100, preferentemente mayor a 200.

La permeabilidad al gas Gd indica cuantos m3 de aire a una presion en exceso de 1 cm de columna de agua (WS) pueden atravesar en 1 minuto en promedio un cuerpo de prueba con una superficie base de 1 cm2 y una altura de 1 cm. La medicion se realiza con un aparato de prueba de permeabilidad tipo PDU de Georg Fischer AG, Schaffhausen, Suiza.

La permeabilidad a los gases se determina mediante la siguiente relacion:

imagen1

F p r

en la que:

Q: volumen de aire de flujo (2000 cm3) h: altura de la probeta

F: superficie transversal de la probeta (19,63 cm2) p: presion en WS

t: tiempo de flujo para 2000 cm3 de aire en min.

La capa absorbente puede estar formada por un material granulado, que se aplica suelto sobre el lado superior del molde de fundicion. Pero tambien es posible, que la capa absorbente este aglomerada, esto es que forme una capa continua solida sobre el lado superior del molde de fundicion.

La capa absorbente puede contener componentes individuales que actuen como material absorbente de sustancias nocivas. Pero, tambien es posible que la capa contenga varios componentes, en donde una parte o todos los

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componentes funcionan como materiales absorbentes de sustancias nocivas. Ademas de un componente que funciona como material absorbente de sustancias nocivas puede la capa por ejemplo contener un aglutinante o un material estructural, que mejoran la permeabilidad del gas de la capa absorbente.

La capa del material absorbente de sustancias nocivas tiene preferentemente otra conformacion que el molde de fundicion de modo que puede establecerse una separacion clara entre el molde de fundicion y la capa de material absorbente de sustancias nocivas.

El grosor de la capa del material absorbente de sustancias nocivas depende de la cantidad de gas que se liberara durante la colada y del tipo y la cantidad de sustancias nocivas que estan contenidas en el gas liberado. En el caso de moldes de fundicion pequenos es suficiente una capa comparativamente delgada del material absorbente de sustancias nocivas, mientras que en el caso de moldes de fundicion para piezas de colada muy grandes, el grosor de la capa del material absorbente de sustancias nocivas puede ser claramente mayor y ascender hasta varios centimetros.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida la capa de material absorbente de sustancias nocivas presenta un grosor de al menos 2,5 mm. De acuerdo con otra forma de realizacion el grosor de capa asciende a al menos 0,5 cm. En la mayoria de los casos es suficiente para la limpieza de los gases liberados durante la colada, que el grosor de la capa sea menor a 5 cm. Sin embargo tambien es posible utilizar grosores de capa aun mayores.

La absorcion de las sustancias nocivas puede realizarse de cualquier forma deseada. Las sustancias nocivas pueden unirse fisicamente con el material absorbente de sustancias nocivas. Pero tambien es posible que las sustancias nocivas se enlacen al material absorbente de las sustancias nocivas mediante una reaccion quimica, para lo cual estas por ejemplo se transforman en un compuesto no volatil. Finalmente tambien es posible que las sustancias nocivas en la capa absorbente de sustancias nocivas sean descompuestas en compuestos inocuos, por ejemplo dioxido de carbono o agua, que entonces tambien pueden ser expulsadas total o parcialmente de la capa de material absorbente de sustancias nocivas.

De acuerdo con una primera forma de realizacion se preve que la capa de material absorbente de sustancias nocivas al menos contenga un material adsorbente fisico, que pueda adsorber fisicamente sustancias nocivas. Esta forma de realizacion es adecuada en especial para la eliminacion de sustancias nocivas relativamente no polares como por ejemplo hidrocarburos aromaticos del gas liberado durante la colada.

Preferentemente como material adsorbente fisico se utilizan compuestos que presentan una elevada superficie especifica. Preferentemente se utilizan compuestos que presentan una superficie especifica mayor a 800 m2/g, preferentemente mayor a 1000 m2/g, en especial mayor a 1100 m2/g. La superficie especifica se determina de acuerdo con el procedimiento BET de acuerdo con DIN 66 131.

Los materiales adsorbentes fisicos de ese tipo preferentemente tienen una densidad especifica relativamente reducida la cual se selecciona preferentemente en el intervalo de 10 a 2000 g/l. Un procedimiento para determinar la densidad especifica se da en los ejemplos.

Preferentemente el material adsorbente fisico presenta una capacidad de recepcion de yodo de al menos 300 mg/g, preferentemente 500 mg/g, en especial se prefiere mas de 800 mg/g. La capacidad de recepcion del material adsorbente fisico para yodo se determina de acuerdo con los metodos descritos en la norma ASTM D 1510.

Para obtener una permeabilidad a los gases de la capa de material absorbente de sustancias nocivas, se selecciona el tamano de grano medio (D50) del material adsorbente fisico preferentemente mayor a 100 |jm, preferentemente mayor a 150 jm. Para obtener una formacion uniforme de la capa, se prefiere que el material adsorbente fisico presente un tamano de grano medio (D50) menor a 500 jm. La distribucion del tamano de grano puede determinarse por ejemplo mediante granulometria laser.

Preferentemente el material adsorbente fisico se selecciona del grupo formado por carbon activo, acido silicico finamente disperso, arcillas acidificadas, cenizas y celulosas como linteres, viscosilla, viscosa o materiales similares. Preferentemente el material adsorbente fisico esta contenido en un porcentaje del 5 al 50 % en peso en la capa de material absorbente de sustancias nocivas.

De acuerdo con otra forma de realizacion la capa de material absorbente de sustancias nocivas contiene al menos un material absorbente quimico, el cual puede enlazar las sustancias nocivas mediante reaccion quimica. El tipo de reaccion quimica, que conduce a la extraccion de las sustancias nocivas de la corriente de gas liberada durante la colada, no esta sujeto a ninguna limitacion. La reaccion quimica puede por ejemplo ser una neutralizacion, con la que una sustancia nociva acida por ejemplo un compuesto de azufre acido se neutraliza o se convierte en una sal y se enlaza a un material absorbente quimico. Pero tambien es posible que la reaccion quimica sea una reaccion redox, en la que una sustancia nociva por ejemplo se oxida y por ejemplo se transforma en compuestos inocuos. Para esto en la capa de material absorbente de sustancias nocivas puede estar contenido un agente de oxidacion o reduccion o tambien un catalizador, el cual cataliza la oxidacion o reduction de la sustancia nociva. Pero tambien es

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posible proveer compuestos en la capa del material absorbente de sustancias nocivas que se enlazan a las sustancias nocivas de forma coordinada. Compuestos adecuados son por ejemplo ciclodextrinas, que pueden almacenar compuestos nocivos.

El material absorbente quimico preferentemente esta contenido en forma granulada en la capa de material absorbente de sustancias nocivas. Ya que el material absorbente quimico se modifica mediante la reaccion con sustancias nocivas, el tamano de grano medio del material absorbente quimico preferentemente es menor que el tamano de grano medio del materia adsorbente fisico. Preferentemente el material absorbente quimico presenta un tamano de grano medio (D50) mayor a 10 |jm, preferentemente mayor a 20 |jm. De acuerdo con una forma de realizacion de la invencion se selecciona el tamano de grano medio del material absorbente quimico menor a 100 jm, preferentemente menor a 50 jm.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida se preve que el material absorbente quimico sea un material basico. Con el termino material basico se entiende un material o un compuesto que al contacto con agua produce una reaccion alcalina. El valor de pH del agua se eleva al contacto con material basico mayor a 8, preferentemente mayor a 9. La medicion del valor pH puede por ejemplo realizarse con un electrodo de vidrio en una muestra, que contiene 10 g de material basico por litro de agua. Esta forma de realizacion es adecuada, para eliminar las sustancias nocivas del gas liberado durante la colada. Esas sustancias nocivas acidas se forman por ejemplo cuando el aglutinante del molde de fundicion contiene compuestos que contienen azufre. Los compuestos de este tipo que contienen azufre son por ejemplo acidos sulfonicos, tales como los que se utilizan en el procedimiento no horneado con resina de furano o resina fenolica.

Preferentemente el material basico se selecciona de oxidos, hidroxidos y carbonatos de metales alcalinos y metales alcalinoterreos. Estos materiales basicos pueden obtenerse facil y economicamente y pueden procesarse sin grandes dificultades. Pueden utilizarse tanto los carbonatos como hidrogenocarbonatos. En especial se utiliza carbonato de calcio y/u oxido de calcio o hidroxido de calcio como material basico.

El al menos un material absorbente quimico puede estar solo en la capa de material absorbente de sustancias nocivas o tambien junto con un material adsorbente fisico. Preferentemente se utiliza una combinacion de material absorbente quimico y un material adsorbente fisico.

Preferentemente el material absorbente quimico esta contenido en un porcentaje del 10 al 20 % en peso en la capa de material absorbente de sustancias nocivas.

Ademas del material adsorbente fisico o quimico pueden estar contenidas otras sustancias en la capa de material absorbente de sustancias nocivas. A este respecto se utilizan preferentemente sustancias que se usan generalmente en encolantes para la fundicion de metales.

De acuerdo con una forma de realizacion en la capa de material absorbente de sustancias nocivas esta contenido al menos un material refractario, que presenta un tamano de grano medio (D50) de al menos 50 jm.

Como material refractario pueden utilizarse materiales refractarios habituales para la fundicion de metales. Ejemplos de materiales refractarios adecuados son cuarzo, oxido de aluminio, silicatos de aluminio, como piropilita, cianita, andalucita, arcilla refractaria. Arenas de circonio, olivina, talco, mica, grafito, coque, feldespato. El material refractario se produce en forma de polvo. El tamano de grano se selecciona de modo que en la capa absorbente se forma una junta estable y porque la capa presenta una porosidad suficientemente elevada, de modo que forma una elevada porosidad, de modo que los gases formados durante la colada puede atravesar la capa sin que se forme una contrapresion excesiva. De forma adecuada el material refractario presenta un tamano de grano medio en el intervalo de 100 a 500 jm, de manera especialmente preferida en el intervalo de 120 a 200 jm.

El porcentaje del material refractario en la capa del material absorbente de sustancias nocivas preferentemente se selecciona en el intervalo del 30 al 60 % en peso, preferentemente en el intervalo del 40 al 50 % en peso.

Ademas en la capa puede por ejemplo estar contenido un aglutinante. Como aglutinante pueden utilizarse aglutinantes habituales, como por ejemplo arcillas, en especial bentonita. Pero pueden tambien estar contenidos otros aglutinantes por ejemplo sol de silice. Pueden contener en si todos los aglutinantes que se usan en los encolantes. A este respecto pueden utilizarse tanto aglutinantes inorganicos como organicos.

La capa de material absorbente de sustancias nocivas presenta preferentemente una humedad residual. Con esto pueden retenerse en la capa por ejemplo sustancias nocivas polares, tales como aminas. Ademas se enfrian los gases liberados durante la colada, cuando pasan por la capa de material absorbente de sustancias nocivas, de modo que un porcentaje de las sustancias nocivas se precipita en la capa. Preferentemente la capa de material absorbente de sustancias nocivas presenta un contenido de agua en el intervalo del 0 al 60 % en peso, preferentemente del 5 al 30 % en peso, en especial del 10 al 20 % en peso. El contenido de agua se refiere a la composicion de la capa del material absorbente de sustancias nocivas antes de la colada.

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De acuerdo con otra forma de realizacion la capa de material absorbente de sustancias nocivas comprende una estructura portadora porosa. En la estructura portadora porosa se aplican los materiales absorbentes y los otros componentes de la capa absorbente. En el calculo de los porcentajes de estos componentes no se incluye el peso de la estructura portadora porosa.

Como estructura portadora porosa puede utilizarse cualquier material que presente una estructura suficientemente solida para la recepcion de otros componentes de la capa absorbente y que ofrezca una porosidad suficientemente elevada, que el gas formado durante la colada pueda pasar la capa. Como estructura portadora porosa puede por ejemplo utilizarse una espuma solida de poros abiertos o preferentemente un tejido o un vellon. Los materiales adecuados de los cuales se produce ese tipo de tejido o vellon, es por ejemplo lana mineral, lana de vidrio o tambien esterillas de fibras sinteticas, por ejemplo fibras de hidrocarburos perfluorados.

La estructura portadora porosa preferentemente esta colocada en forma de una esterilla sobre el lado superior del molde de fundicion, en donde el grosor de las esterillas se selecciona preferentemente en el intervalo de 0,5 a 5 cm, preferentemente en el intervalo de 1 a 4,5 cm.

La cantidad del material absorbente y los otros componentes de la capa de un material absorbente de sustancias nocivas con el cual se cubre el material portador poroso, preferentemente se selecciona en el intervalo de 0 a 10 g/cm3, preferentemente 0,01 a 1,0 g/cm3, calculado como sustancia seca y con respecto al peso de la capa de material absorbente de sustancias nocivas, incluyendo la estructura portadora porosa.

El molde de fundicion de acuerdo con la invencion se caracteriza por una capa absorbente en la que se absorben o adsorben sustancias nocivas, que se forman durante la colada y se expulsan del molde de fundicion junto con otros componentes gaseosos y solidos. Otro objeto de la invencion es una masa de recubrimiento absorbente de sustancias nocivas con la que se puede producir la capa absorbente.

Una masa de recubrimiento absorbente de sustancias nocivas para el recubrimiento de los moldes de fundicion para la fundicion de metales contiene de acuerdo con la invencion al menos un material absorbente de sustancias nocivas.

Los componentes de una masa de recubrimiento absorbente de sustancias nocivas de este tipo, en especial los materiales adsorbentes fisicos, y los materiales absorbentes quimicos parcialmente fueron ya descritos detalladamente en la descripcion del molde de fundicion de acuerdo con la invencion. Se hace referencia a los parrafos correspondientes. La masa de recubrimiento de acuerdo con la invencion se parece en su composicion a un encolante tal como el que se utiliza durante la produccion de moldes de fundicion sin embargo adicionalmente contiene un material absorbente de sustancias nocivas.

La masa de recubrimiento comprende preferentemente un liquido portador en el que se pueden suspender o disolver los otros componentes de la masa de recubrimiento. Este liquido portador se selecciona de modo que puede evaporarse completamente bajo las condiciones habituales durante la fundicion de metal. El liquido portador debe por lo tanto a la presion normal presentar un punto de ebullicion menor a aproximadamente 130°C, preferentemente menor a 110°C. Como liquido portador preferentemente se usa agua. Sin embargo puede tambien usarse alcoholes como liquido portador tal como por ejemplo etanol o isopropanol o tambien mezclas de estos liquidos portadores.

La masa de recubrimiento preferentemente se produce en forma de una suspension o una pasta. El contenido de solidos de la masa de recubrimiento se selecciona por lo tanto preferentemente en el intervalo del 20 al 60 % en peso, preferentemente en el intervalo del 30 al 50 % en peso. La masa de recubrimiento puede entonces aplicarse con metodos habituales, como aplicacion con brocha o rociado sobre la superficie del molde de fundicion.

Siempre que de acuerdo con una forma de realizacion preferida los materiales adsorbentes fisicos anteriormente descritos estan contenidos en la masa de recubrimiento, se selecciona su porcentaje preferentemente en el intervalo del 2,5 al 25 % en peso, preferentemente del 4 al 15 % en peso, en relacion a la masa de recubrimiento lista para usar.

Siempre que de acuerdo con una forma de realizacion adicional de los materiales absorbentes quimicos anteriormente descritos estan contenidos en la masa de recubrimiento, se selecciona su porcentaje preferentemente en el intervalo del 3 al 15 % en peso, preferentemente del 5 al 10 % en peso, en relacion a la masa de recubrimiento lista para usar.

Siempre que de acuerdo con otra forma de realizacion las sustancias refractarias estan contenidas en la masa de recubrimiento, se selecciona su porcentaje en el intervalo del 10 a 30 % en peso, preferentemente del 10 al 20 % en peso, en relacion a la masa de recubrimiento lista para usar.

Para evitar la precipitacion de los componentes solidos de la masa de recubrimiento y simultaneamente poder obtener una aplicacion uniforme sobre el molde de fundicion, se selecciona la viscosidad de la masa de recubrimiento preferentemente en el intervalo de 1000 a 3000 mPas, en especial preferentemente entre 1200 y 2000

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En el liquido portador preferentemente se suspende al menos un solido refractario en polvo. Como solido refractario pueden utilizarse los solidos ya mencionados. Ejemplos de solidos adecuados son cuarzo, oxido de aluminio, silicato de aluminio, como piropilita, cianita, andalucita, arcilla refractaria, arenas de circonio, olivina, talco, mica, grafito, coque, feldespato. El material refractario se produce en forma de polvo. El tamano de grano se selecciona de modo que en la capa absorbente se forma una junta estable y porque la masa de recubrimiento por ejemplo con un dispositivo aspersor puede distribuirse sin problemas sobre superficies de salida de gas, preferentemente en el lado superior del molde de fundicion De forma adecuada el material refractario presenta un tamano de grano medio en el intervalo de 50 a 600 |jm, en especial preferentemente en el intervalo de 100 a 500 |jm. Como solido refractario son adecuados en especial los materiales que presentan un punto de fusion mayor a 1200°C.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida la masa de recubrimiento de acuerdo con la invencion como componente adicional comprende al menos un aglutinante. El aglutinante hace posible una mejor fijacion del recubrimiento sobre la superficie, en especial sobre la superficie del molde de fundicion. Ademas el aglutinante aumenta la estabilidad mecanica del recubrimiento, de modo que se observa una reducida erosion por esfuerzos mecanicos o bajo el efecto del gas que fluye a traves de la capa. Como aglutinantes pueden utilizarse aglutinantes habituales, tales como por ejemplo arcillas, en especial bentonita. Otros aglutinantes a modo de ejemplo son almidones, dextrina, peptidos, poli(alcohol vinilico), poli(acido acrilico), dispersiones de poliestireno y/o poli(acetato de vinilo)-poliacilato. En general se prefieren los sistemas aglutinantes que pueden utilizarse en sistemas acuosos y que despues de endurecer no se ablandan por el efecto de la humedad del aire.

De acuerdo con otra forma de realizacion la masa de recubrimiento de acuerdo con la invencion la masa de recubrimiento contiene sol de silice como aglutinante. El porcentaje del aglutinante se selecciona preferentemente en el intervalo del 0,1 al 20 % en peso, en especial preferentemente del 0,5 al 5 % en peso, en relacion al peso de la masa de recubrimiento. El sol de silice se produce preferentemente por neutralization del vidrio acuoso. El acido silicico amorfo obtenido presenta en este caso preferentemente una superficie especifica en el intervalo de 10 a 1000 m2/g, en especial preferentemente en el intervalo de 30 a 300 m2/g.

La masa de recubrimiento de acuerdo con la invencion puede ademas comprender al menos un agente de fijacion. El agente de fijacion produce un aumento de la viscosidad de la masa de recubrimiento, de modo que los componentes solidos de la masa de recubrimiento no se precipitan en la suspension o solo muy reducidamente. Para aumentar la viscosidad pueden usarse materiales organicos como tambien materiales inorganicos o mezclas de estos materiales. Los agentes de fijacion inorganicos adecuados son por ejemplo arcillas fuertemente hinchables. Como silicato estratificado altamente hinchable para la capa pueden utilizarse silicatos de dos capas o silicatos de tres capas, como por ejemplo atapulgita, serpentina, caolin, esmectita, tal como saponita, montmorillonita, beidelita y nontronita, vermiculita, ilita, hectorita y mica. La hectorita imparte a la masa de recubrimiento tambien propiedades tixotropicas, con lo que se facilita la formation de la capa absorbente sobre el molde de fundicion ya que la masa de recubrimiento ya no es fluida despues de la aplicacion.

Como agente de fijacion organico entran en consideration por ejemplo polimeros hinchables tales como carboximetil-, metil-, etil-, hidroxietil- e hidroxipropilcelulsa, mucilago vegetal, poli(alcoholes vinilicos), polivinilpirrolidona, pectina, gelatinas, agar agar, polipeptidos y alginatos.

Ademas la masa de recubrimiento de acuerdo con la invencion puede contener otros componentes que son habituales en los encolantes por ejemplo materiales conservantes, anti-espumantes, reticulantes y dispersantes.

Como medio de suspension pueden por ejemplo utilizarse eteres de celulosa, alginatos, mucilagos vegetales y/o pectinas. Ejemplos de agentes dispersantes y reticulantes son los tensioactivos ionicos y no ionicos, preferentemente no ionicos.

El porcentaje de estos otros componentes en la masa de recubrimiento listos para usar se selecciona preferentemente menor al 1 % en peso.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida la masa de recubrimiento se proporciona en una forma en la que se aplica sobre una estructura portadora porosa. Los materiales portadores adecuados ya fueron descritos anteriormente. La masa de recubrimiento aplicada sobre la estructura portadora porosa puede prepararse de una manera que se producen esterillas correspondientes que ya contienen las masas de recubrimiento. Estas pueden entonces recortarse correspondiendo a la medida de las superficies de salida de gas que se van a cubrir del molde de colada, por ejemplo el lado superior del molde de fundicion. En esta forma de realizacion la masa de recubrimiento e produce en estado aun humedo. El contenido de agua de la masa de recubrimiento preferentemente se selecciona en el intervalo del 5 al 30 % en peso, preferentemente en el intervalo del 10 al 20 % en peso, en relacion a la masa de recubrimiento.

Otro objeto de la invencion se refiere a un procedimiento para la production de un molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 11.

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En el procedimiento de acuerdo con la invencion

- se prepara una mezcla de material de moldeo, que al menos comprende un material de moldeo refractario y al menos un aglutinante;

- se conforma la mezcla de material de moldeo para dar un molde de fundicion, y

- se cubren las superficies de salida de gas del molde de fundicion al menos por secciones con una capa de material absorbente de sustancias nocivas.

En primer lugar de manera en si conocida se produce un molde de fundicion a partir de una mezcla de material de moldeo. Para la produccion de la mezcla de material de moldeo se mezcla un material de moldeo refractario con un aglutinante y luego se le da forma de un molde de fundicion o de una pieza de un molde de fundicion.

Como material de moldeo refractario pueden utilizarse en si todas las sustancias refractarias que son habituales para la produccion de cuerpos de moldeo para la industria de la fundicion. Ejemplos de materiales de moldeo refractarios adecuados son la arena de cuarzo, la arena de circonio, arena de olivina, arena de silicato de aluminio y arena de mineral de cromo o sus mezclas. Preferentemente se utiliza arena de cuarzo. El material de moldeo refractario debe presentar un tamano de particula suficiente, de modo que los cuerpos de moldeo producidos de la mezcla de moldeo presentan una porosidad elevada, para permitir la fuga de los compuestos volatiles durante el proceso de colada. Preferentemente al menos el 70 % en peso, en especial preferentemente al menos el 80 % en peso del material de moldeo refractario presenta un tamano de particula < 290 |jm. El tamano de particula promedio del material de moldeo refractario debe ascender preferentemente a entre 100 y 350 jm. El tamano de particula puede determinarse por ejemplo mediante de analisis de tamizado. El material de moldeo refractario debe encontrarse en forma fluida de modo que un aglutinante o un catalizador liquido puede aplicarse bien sobre los granos del material refractario en un mezclador.

De acuerdo con una forma de realizacion como material de moldeo refractario pueden utilizarse arenas usadas regeneradas. De las arenas usadas se retiran los agregados mayores y la arena se divide eventualmente en granos. Despues de un tratamiento mecanico o termico se elimina el polvo de la arenas y pueden volver a utilizarse. Antes de volver a usar preferentemente se verifica el balance acido de la arena usada regenerada. En especial durante la regeneracion termica pueden transformarse los subproductos contenidos en la arena, como los carbonatos en los oxidos correspondientes, que reaccionan alcalinamente. Si se utilizan aglutinantes que se endurecen por catalisis mediante un acido, en este caso los acidos adicionados como catalizador se neutralizan mediante componentes alcalinos de la arena usada regenerada. Igualmente por ejemplo en el caso de la regeneracion mecanica de una arena usada, el acido puede permanecer en la arena, lo cual debe tomarse en cuenta durante la produccion del aglutinante, ya que si no por ejemplo pueden reducirse el tiempo de elaboration de la mezcla de material de moldeo.

El material de moldeo refractario debe ser seco. Preferentemente el material de moldeo refractario contiene menos del 1 % en peso de agua. Para evitar un endurecimiento prematuro del aglutinante mediante el efecto del calor, si el material de moldeo refractario no esta demasiado caliente. Preferentemente el material de moldeo refractario debe presentar una temperatura en el intervalo de 20 a 35°C. Eventualmente el material de moldeo refractario puede calentarse o enfriarse.

Como aglutinante pueden utilizarse en si todos los aglutinantes que son habituales para la produccion de moldes de fundicion para la colada de metales. Puede utilizarse aglutinantes inorganicos como tambien organicos. Como aglutinantes inorganicos se utiliza por ejemplo vidrio soluble, que puede endurecerse termicamente o al introducir dioxido de carbono. Aglutinantes organicos a modo de ejemplo son por ejemplo aglutinantes de poliuretano sin hornear y cold-box, aglutinantes a base de resinas de furano o de fenolicas o un aglutinante de epoxi-acrilato.

Los aglutinantes a base de poliuretanos en general estan formados por dos componentes en donde un primer componente contiene una resina fenolica y un segundo componente un poliisocianato. Estos dos componentes se mezclan con el material de moldeo refractario y la mezcla de material de moldeo se introduce en el molde mediante hundimiento, soplado, disparo o cualquier otro procedimiento, se compacta y subsecuentemente se endurece. De acuerdo con el procedimiento con el que el catalizador se introduce en la mezcla de material de moldeo, se diferencia entre el "procedimiento de no hornear con poliuretano" y el "procedimiento cold-box con poliuretano".

En el caso de un procedimiento de no hornear se introduce un catalizador liquido en general una amina terciaria liquida, en la mezcla de material de moldeo, antes de que esta se introduzca en el molde y endurezca. Para la produccion de la mezcla de material de moldeo se mezclan con el material de moldeo refractario resina fenolica, poliisocianato y catalizador de endurecimiento. A este respecto puede procederse por ejemplo de la forma en la que el material de moldeo refractario primero se rodea con un componente del aglutinante, y luego se agregan los otros componentes. El catalizador de endurecimiento se agrega a uno de los componentes. La mezcla de material de moldeo ya preparada debe presentar un tiempo de preparation suficientemente prolongado de modo que la mezcla de material de moldeo se deforma plasticamente durante un tiempo suficiente, y puede producirse un cuerpo moldeado con la misma. La polimerizacion debe correspondientemente realizarse lentamente, de modo que en los

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recipientes de almacenamiento o conductos de alimentacion se realizarse un endurecimiento de la mezcla de material de moldeo. Por otro lado el endurecimiento no debe ser demasiado lento, para obtener un rendimiento suficientemente elevado durante la produccion del molde de fundicion. El tiempo de procesamiento puede por ejemplo modificarse mediante la adicion de retardadores, que retardan el endurecimiento de la mezcla de material de moldeo. Un retardador adecuado es por ejemplo oxicloruro de fosforo.

En el caso del procedimiento Cold-box la mezcla de material de moldeo primero se introduce sin catalizador en el molde. Mediante la mezcla de material de moldeo se conduce a continuacion una amina terciaria gasificada que eventualmente puede combinarse con un gas portador inerte. En el caso de contacto con el catalizador gaseoso se enlaza muy rapido el aglutinante, de modo que se obtiene un mayor rendimiento en la produccion de moldes de fundicion.

Los sistemas aglutinantes a base de poliuretanos contienen un componente de poliol asi como un componente de poliisocianato, pudiendose utilizar los componentes conocidos.

Los componentes de poliisocianato del sistema aglutinante puede abarcar un isocianato alifatico, cicloalifatico o aromatico. El poliisocianato contiene preferentemente al menos 2 grupos isocianato, preferentemente 2 a 5 grupos isocianato por molecula. Dependiendo de las propiedades deseadas tambien pueden utilizarse mezclas de isocianato. Los isocianatos pueden prepararse de mezclas de monomeros, oligomeros y polimeros y por lo tanto a continuacion seran designados como poliisocianatos.

Como componentes de isocianato puede utilizarse en si cualquier poliisocianato, que es habitual en los aglutinantes de poliuretano para las mezclas de moldeo para la industria de la fundicion. Los poliisocianatos adecuados incluyen poliisocianatos alifaticos, por ejemplo hexametilendiisocianato, poliisocianatos alidclicos, como por ejemplo 4,4'- diisocianato, y derivados de dimetilo. Ejemplos de poliisocianatos aromaticos adecuados son tolueno-2,4- diisocianato, toleno-2,6-diisocianato, 1,5-naftalenodiisocianato, xililendiisocianato y derivados de metilo de los mismos, difenilmetano-4,4'-diisocianato y polimetileno-polifenil-poliisocianato.

Aunque en principio todos los poliisocianatos comunes reaccionan con las resinas fenolicas formando una estructura polimerica reticulada, se utiliza preferentemente los poliisocianatos aromaticos, en especial polimetileno-polifenil- poliisocianato, tales como por ejemplo mezclas obtenidas comercialmente de difenilmetano-4,4'-diisocinato, sus isomeros y homologos superiores.

Los poliisocianatos pueden tanto utilizarse en sustancia como tambien disueltos en disolventes inertes o reactivos. Por un disolvente reactivo se entiende a este respecto un disolvente, que presenta un grupo reactivo, de manera que al enlazar el aglutinante en la estructura se integra el aglutinante. Preferentemente se utilizan poliisocianatos en forma diluida, para debido a la baja viscosidad de la solucion poder recubrir los granulos del material de moldeo refractario con una pelicula delgada del aglutinante.

Los poliisocianatos o sus soluciones en disolventes organicos se utilizan en concentracion suficiente para provocar el endurecimiento del componente de poliol, habitualmente en un intervalo del 10 al 500 % en peso en relacion al peso del componente de poliol. Preferentemente se utilizan del 20 al 300 % en peso en relacion a la misma base. Los poliisocianatos liquidos pueden utilizarse en forma no diluida mientras que los poliisocianatos solidos o viscosos se disuelven en disolventes organicos. Hasta el 80 % en peso preferentemente hasta el 60 % en peso, en especial preferentemente hasta el 40 % en peso del componente de isocianato pueden consistir en disolventes.

Preferentemente el poliisocianato se utiliza en una cantidad que porta el numero de grupos isocianato del 80 al 120 % en relacion al numero de grupos hidroxilo libres del componente de poliol.

Como componente de poliol pueden utilizarse en si todos los polioles utilizados en los aglutinantes de poliuretano. Los componentes de poliol contienen al menos 2 grupos hidroxilo que pueden reaccionar con los grupos isocianato del componente de poliisocianato, para poder obtener una reticulacion del aglutinante durante el endurecimiento, y con esto una mayor solidez del cuerpo moldeado endurecido.

Como polioles se utilizan preferente resinas fenolicas que se obtienen por medio de la condensacion de fenoles con aldehidos, preferentemente formaldehido, en fase liquida a temperaturas de hasta aproximadamente 180°C en presencia de cantidades cataliticas de metal. El procedimiento para producir resinas fenolicas de este tipo tambien son en si conocidos.

El componente de poliol preferentemente se utiliza liquido o en disolventes organicos, para hacer posible la distribucion homogenea del aglutinante sobre el material de moldeo refractario. El componente de poliol preferentemente se utiliza en forma anhidra, porque la reaccion del componente de isocianato es una reaccion secundaria indeseable con el agua. A este respecto el termino no acuosa o anhidra representa un contenido del componente de poliol de preferentemente menos del 5 % en peso, preferentemente menor al 2 % en peso.

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Por "resina fenolica" se entiende el producto de reaccion de fenol, derivados de fenol, bisfenoles asi como productos de condensacion de fenol superiores con un aldehido. La composicion de la resina fenolica depende de materiales de partida seleccionados espedficamente, la proportion de la sustancias de partida y las condiciones de reaccion. Asi por ejemplo el tipo del catalizador, el tiempo y la temperatura de reaccion juegan un papel importante igualmente la presencia de disolventes y otras sustancias.

La resina fenolica normalmente esta presente como mezcla de diferentes compuestos y puede contener en proporciones muy diferentes, productos de adicion, productos de condensacion y compuestos de partida sin reaccionar, como fenoles, bisfenol y/o aldehido.

Como "productos de adicion" se entienden productos de reaccion en los que un componente organico sustituye al menos un hidrogeno en un fenol previamente no sustituido o un producto de condensacion. Por "producto de condensacion" se entienden productos de reaccion con dos o mas anillos de fenol.

Como reacciones de condensacion de fenoles con aldehidos resultan las resinas de fenol, que dependiendo de las proporciones de los eductos, las condiciones de reaccion y los catalizadores utilizados se dividen en dos clases de productos; las novolacas y resoles:

las novolacas son oligomeros solubles, fundibles, no auto-endurecibles y estables en almacenamiento con un peso molecular en el intervalo de aproximadamente 500 a 5000 g/mol. Se producen en la condensacion de aldehidos y fenoles en una proporcion molar de 1:>1 en presencia de catalizadores acidos. Las novolacas son resinas fenolicas libres de grupos metilol, en las que los nucleos de fenilo estan unidos a traves de puentes de metileno. Despues de la adicion de endurecedores, tales como los agentes productores de formaldehido, preferentemente hexametilentetramina, a una temperatura elevada bajo reticulation.

Los resoles son mezclas de hidroximetilfenoles, que estan unidos a traves de puentes de metileno y eter de metileno y se obtienen mediante la reaccion de aldehidos y fenoles en una proporcion molar de 1: <1, eventualmente en presencia de un catalizador, por ejemplo un catalizador basico. Presentan un peso molecular Mw de -< 10.000 g/mol.

Las resinas fenolicas adecuadas en especial como componente de poliol se conocen bajo la denomination de novolacas "o-o" u "orto superior" o resinas de eter bencilico. Estas se obtienen mediante la condensacion de fenoles con aldehidos en medios debilmente acidos bajo el uso de catalizadores adecuados.

Los catalizadores adecuados para producir las resinas de eter bencilico son sales de iones bivalentes de metales, como Mn, Zn, Cd, Mg, Co, Ni, Fe, Pb, Ca y Ba. Preferentemente se utiliza acetato de cinc. La cantidad utilizada no es critica. Cantidades tipicas de catalizado metalico ascienden a del 0,02 al 0,3 % en peso, preferentemente del 0,02 al 0,15 % en peso en relation a la cantidad total de fenol y aldehido.

Para la production de las resinas fenolicas son adecuados todos los fenoles habitualmente utilizados. Ademas de los fenoles no sustituidos pueden utilizarse fenoles sustituidos o sus mezclas. Los compuestos fenolicos estan no sustituidos en ambas posiciones orto o en una position orto y en una position para, para permitir la polimerizacion. Los atomos de carbono del anillo restantes pueden estar sustituidos. La selection del sustituyente no esta limitada de manera especial, siempre que el sustituyente no influya negativamente sobre la polimerizacion del fenol o del aldehido. Los ejemplos de fenoles sustituidos son fenoles sustituidos por alquilo, fenoles sustituidos por alcoxi y fenoles sustituidos por ariloxi.

Los sustituyentes anteriormente mencionados tienen por ejemplo de 1 a 26, preferentemente de 1 a 15 atomos de carbono. Ejemplos de fenoles adecuados son o-cresol, m-cresol, p-cresol, 3,5-xileno, 3,4-xileno, 3,4,5-trimetilfenol, 3-etilfenol, 3,5-dietilfenol, p-butilfenol, 3,5-dibutilfenol, p-amilfenol, ciclohexilfenol, p-octilfenol, p-nonilfenol, 3,5- diciclohexilfenol, p-crotilfenol, p-fenilfenol, 3,5-dimetoxifenol y p-fenoxifenol.

Especialmente se prefiere el propio fenol. Tambien son adecuados fenoles condensados superiores, tales como bisfenol A. Ademas son adecuados los fenoles polivalentes, que presentan mas de un grupo hidroxilo fenolico, que presentan mas de un grupo hidroxilo fenolico. Los fenoles polivalentes preferidos presentan 2 a 4 grupos hidroxilo fenolicos. Ejemplos especiales de fenoles polivalentes son brenzcatequina, resorcina, hidroquinona, pirogalol, fluoroglicina, 2,5-dimetilresorcina, 4,5-dimetilresorcina, 5-metilresorcina o 5- etilresorcina.

Pueden utilizarse tambien mezclas de diferentes componentes de fenol mono- y polivalentes y/o sustituidos y/o condensados para la produccion del componente de poliol.

En una forma de realization se utilizan fenoles de la formula general:

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para la produccion del componente de resina fenolica en donde A, B y C independientemente entre si se seleccionan de un atomo de hidrogeno, un resto alquilo ramificado o no ramifiado, que por ejemplo puede presentar 1 a 26, preferentemente 1 a 15 atomos de carbono, un resto alcoxi ramificado o no ramificado que por ejemplo puede presentar 1 a 26, preferentemente 1 a 15 atomos de carbono, un resto alquenoxi ramificado o no ramificado, que puede presentar por ejemplo 1 a 26, preferentemente 1 a 15 atomos de carbono, un resto arilo o alquilarilo, tal como por ejemplo bisfenilos.

Como aldehido para la produccion del componente de resina fenolica son adecuados los aldehidos de la formula: R-CHO

en donde R es un atomo de hidrogeno o un resto de atomos de carbono con preferentemente 1 a 8, en especial se prefieren 1 a 3 atomos de carbono. Ejemplos especiales son formaldehido, acetaldehido, propionaldehido, furfurilaldehudo y benzaldehido. Especialmente se prefiere utilizar formaldehido, ya sea en su forma acuosa o como para-formaldehido o trioxano.

Para obtenerlas las resinas fenolicas, debe utilizarse una cantidad molar al menos equivalente de aldehido, en relacion al numero molar del componente fenolico. Preferentemente la proporcion molar de aldehido a fenol asciende a 1:1,0 a 2,5:1, de manera especialmente preferentemente de 1,1:1 a 2,2:1, en especial de 1,2:1 a 2,0:1.

La produccion del componente de resina fenolica se realiza de acuerdo con el procedimiento conocido por el experto. A este respecto el fenol y el aldehido se hacen reaccionar en condiciones esencialmente anhidras en la presencia de un ion metalico bivalente a temperaturas de preferentemente menos a 130°C. El agua formada se elimina por destilacion. Para esto puede agregarsele a la mezcla de reaccion un agente de arrastre, por ejemplo tolueno o xileno, o la destilacion se realiza a presion reducida.

Para el aglutinante de la mezcla de material de moldeo se hace reaccionar el componente de fenol con un aldehido preferentemente con resinas de eter bencilico. La reaccion con un alcohol alifatico primario o secundario para dar una resina fenolica modificada con alcoxi en procesos de una o dos etapas (EP-B-0 177 871 y EP 1 137 500) tambien es posible. En el caso del proceso de una etapa el fenol, el aldehido y el alcohol se hacen reaccionar en la presencia de un catalizador adecuado. En el caso del procedimiento de dos etapas primero se produce una resina no modificad, que subsecuentemente se hace reaccionar con un alcohol. Al utilizar las resinas fenolicas modificadas con alcoxi no existen limitaciones con respecto a las proporciones molares sin embargo el alcohol se utiliza preferentemente en una proporcion molar de alcohol:fenol menor a 0,25, de modo que menos del 25 % de los grupos hidroximetilo estan eterificados. Los alcoholes adecuados son alcoholes alifaticos primarios y secundarios con un grupo hidroxi y 1 a 10 atomos de carbono. Los alcoholes primarios y secundarios son por ejemplo metanol, etanol, propanol, n-butanol y n-hexanol. Especialmente preferidos son metanol y n-butanol.

La resina fenolica preferentemente se selecciona de modo que es posible una reticulacion del componente de poliisocianato. Para la formacion de una red son especialmente adecuadas las resinas fenolicas, que contienen moleculas con al menos dos grupos hidroxilo en la molecula. El componente de resina fenolica o el componente de isocianato del sistema aglutinante preferentemente se utiliza como solucion en un disolvente organico o una combinacion de disolventes organicos. Los disolventes pueden ser necesarios, para mantener los componentes del aglutinante en un estado de suficiente baja viscosidad. Esto es entre otras cosas necesario para mantener la reticulacion uniforme del material de moldeo refractario y su fluidez.

Como disolvente para el componente de poliisiocinato o poliol del sistema aglutinante a base de poliuretanos pueden utilizarse en si todos los disolventes, que se usan convencionalmente para este tipo de sistemas aglutinantes para la tecnica de fundicion. Como disolventes son adecuados por ejemplo disolventes organicos polares ricos en oxigeno. Adecuados son sobre todo los esteres de acido dicarboxilico, ester de glicoleter, diester de glicol, dieter de glicol, cetonas ciclicas, esteres ciclicos o carbonatos ciclicos. Preferentemente se utilizan esteres de acido dicarboxilico, cetonas ciclicas y carbonatos ciclicos. Los esteres de acido dicarboxilico de la formula RaOOC-Rb-COORa, en la que los restos Ra independientemente entre si representan un grupo alquilo con de 1 a 12 atomos de carbono y Rb un grupo alquileno o sea un grupo alquilo de dos enlaces, con 1 a 12 atomos de carbono, preferentemente 1 a 6 atomos de carbono. Rb puede tambien contener uno o varios enlaces dobles entre carbonos. Ejemplos son ester de dimetilo de acidos carboxilicos con de 4 a 10 atomos de carbono, que se obtienen por ejemplo bajo la denominacion

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"ester dibasico" (DBE) de Invista International S.a.r.l. Ginebra, CH. Los esteres de glicoleter son compuestos de la formula Rc-O-Rd-OOCRe, en donde Rc es un grupo alquilo con de 1 a 4 atomos de carbono, Rd es un grupo etileno, un grupo propileno o un oxido de etileno oligomero o bien un oxido de propileno y Re un grupo alquilo con de 1 a 3 atomos de carbono. Se prefieren los acetatos de glicoleter, por ejemplo acetato de butilglicol. Los diesteres de glicol presentan correspondientemente la formula general Rc-O-Rd-OOCRe, en donde Rd y Re son como se definieron anteriormente y los restos Re se seleccionan independientes entre si. Preferidos son los diacetatos de glicol, como por ejemplo dicetato de propilenglicol. Los dieteres de glicol se caracterizan por la formula Rc-O-Rd-OOCRe, en donde Rc y Rd son como se definen anteriormente y los restos Rc se seleccionan independientemente entre si. Un dieter de glicol adecuado es por ejemplo eter de dimetilo de dipropilenglicol. Tambien son adecuadas las cetonas ciclicas, los esteres ciclicos y los carbonatos ciclicos con de 4 a 5 atomos de carbono. Un carbonato ciclico adecuado es por ejemplo carbonato de propileno. Los grupos alquilo y alquileno pueden ser ramificados o no ramificados.

El porcentaje del disolvente en el sistema aglutinante preferentemente no se selecciona demasiado elevado ya que el disolvente durante la produccion y el uso se evapora el cuerpo de moldeo producido con la mezcla de material de moldeo y con esto por ejemplo puede conducir a la formacion de olor o durante la colada pueden presentarse la formacion de humo. Preferentemente la fraccion del disolvente en el sistema aglutinante es menor al 50 % en peso, especialmente menor al 40 % en peso, en especial menor al 35 % en peso.

Para la produccion del cuerpo de moldeo en primer lugar se mezcla tal como se describe anteriormente el aglutinante con el material de moldeo refractario para formar una mezcla de material de moldeo. Si la produccion del cuerpo de moldeo debe realizarse bajo el procedimiento de no horneado de PU, la mezcla de material de moldeo puede tambien agregarse a un catalizador adecuado. Preferentemente se agregan aminas liquidas a la mezcla de material de moldeo. Estas aminas presentan preferentemente un valor pKb de 4 a 11. Ejemplos de catalizadores adecuados son 4-alquilpiridinas, en donde el grupo alquilo comprende 1 a 4 atomos de carbono, isoquinolina, arilpiridinas, tales como fenilpiridina, piridina, acrilina, 2-metoxipiridina, piridazina, 3-cloropiridina, quinolina, n- metilimidazol, 4,4'-dipiridina, fenilpropilpiridin, 1-metilbencimidazol, 1,4-tiazina, N,N-dimetilbencilamina, trietilamina, tribencilamina, N,N-dimetil-1,3-propandiamina, N,N-dimetiletanolamina asi como trietanolamina. El catalizador puede eventualmente diluirse con un disolvente inerte, por ejemplo diisobutirato de 2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol, o un ester de acido graso. La cantidad del catalizador agregado se selecciona dependiendo del peso del componente de poliol en el intervalo del 0,1 al 15 % en peso.

La mezcla de material de moldeo entonces se introduce en un molde con medios habituales y alli se compacta. La mezcla de material de moldeo subsecuentemente endurece formando un cuerpo de moldeo. Durante el endurecimiento el cuerpo moldeado preferentemente debe mantener su forma exterior.

Siempre que el endurecimiento debe realizarse de acuerdo con el procedimiento de PU-cold-Box, se conduce un catalizador gaseoso a traves de la mezcla de material de moldeo moldeada. Como catalizador pueden utilizarse los catalizadores habituales en el campo del procedimiento Cold-box. Especialmente se prefiere utilizar aminas como catalizadores, en especial se prefiere dietiletilamina, dimetil-n-propilamina, dimetilisopropilamina, dimetil-n- butilamina, trietilamina y trimetilamina en su forma gaseosa o como aerosol.

De acuerdo con otra forma de realizacion preferida, como aglutinante se utiliza una resina de furano o una resina fenolica, en donde la mezcla de material de moldeo se endurece de acuerdo con el procedimiento de "no horneado de furano" bajo la mediante un acido fuerte.

Las resinas de furano y fenolicas muestran muy buenas propiedades de desintegracion durante la colada. Bajo el efecto de calentamiento del metal liquido se descompone la resina de furano o fenolica y se pierde la solidez del molde de fundicion. Despues del vaciado los nucleos pueden vaciarse muy facilmente de los espacios huecos, eventualmente agitando previamente la pieza de colada.

Las resinas de furano reactivas obtenidas como primer componente en los "aglutinantes de furano sin horneado" comprenden como componente esencial alcohol furfurilico. El alcohol furfurilico puede reaccionar consigo mismo bajo catalisis acida y formar un polimero. Para la produccion de aglutinantes de furano sin horneado se utiliza generalmente un alcohol furfurilico no puro sino que al alcohol furfurilico se le agregan oros compuestos, que son polimerizados en la resina. Ejemplos de este tipo de compuestos son aldehidos, como formaldehido o furfural cetonas como acetona, fenoles, urea o tambien polioles, como alcoholes de azucar o etilenglicol. A las resinas pueden agregarseles otros componentes, que influyen sobre las propiedades de la resina, por ejemplo su elasticidad. Por ejemplo puede agregarse melanina para enlazar el formaldehido libre.

El aglutinante de furano sin horneado se prepara en la mayoria de los casos en una forma en la cual primero se agregan los pre-condensados que contienen furfurilo de por ejemplo urea, formaldehido y alcohol furfurilico en condiciones acidas. Las condiciones de reaccion se seleccionan de tal forma que solo se presenta una reducida polimerizacion del alcohol furfurilico. Estos pre-condensados se diluyen con alcohol furfurilico. Para la produccion de aglutinantes de furano sin horneado tambien pueden utilizarse resoles Los resoles se producen mediante la polimerizacion de mezclas de fenol y formaldehido. Estos resoles se diluyen entonces con alcohol furfurilico.

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El segundo componente del aglutinante de furano sin horneado forma un acido. Este acido neutraliza por un lado los componentes alcalinos contenidos en el material de moldeo refractario y por otro lado cataliza la reticulacion de la resina de furano reactiva.

Como acidos se utilizan en la mayoria de los casos los acidos sulfonicos aromaticos y en algunos casos especiales tambien se utilizan acido fosforico o acido sulfurico. El acido fosforico se utiliza en forma concentrada, esto es a concentraciones mayores al 75 %. Sin embargo solo es adecuado para el endurecimiento catalitico de las resinas de furano con un porcentaje relativamente alto de urea. El contenido de nitrogeno de este tipo de resinas es mayor al 2,0 % en peso. El acido sulfurico puede utilizarse como acido relativamente fuerte como iniciador para los acidos mas debiles para el endurecimiento de las resinas de furano. Durante la colada se desarrolla entonces sin embargo un olor tipico para los compuestos de azufre. Ademas existe el peligro que el material de fundicion absorba el azufre y este influya sobre sus propiedades. En la mayoria de los casos se utilizan acidos sulfonicos como catalizadores. Debido a su buena disponibilidad y su elevada fuerza acida se utilizan sobre todo los acidos toluenosulfonicos, acidos xilenosulfonicos asi como los acidos bencenosulfonicos.

Las resinas fenolicas como el segundo grupo principal cataliza acidamente el aglutinante no horneado endurecible, contienen como componentes de resina reactivos resoles, tambien resinas de fenol, que se produjeron con un exceso de formaldehido. Las resinas fenolicas en comparacion con las resinas de furano muestran una menor reactividad y requieren como catalizadores fuertes acidos sulfonicos. Las resinas fenolicas muestran una viscosidad relativamente alta, que aumenta al almacenar prolongadamente la resina. En especial a temperaturas por debajo de los 20°C aumenta la viscosidad fuertemente, de modo que la arena debe calentarse para poder aplicar uniformemente el aglutinante sobre la superficie de los granos de arena. Despues de que el aglutinante de fenol no horneado se aplica sobre el material de moldeo refractario debe procesarse la mezcla de material de moldeo, para que no se presente un empeoramiento de la calidad de la mezcla de material de moldeo por el endurecimiento prematuro, lo que puede conducir a un empeoramiento de la rigidez de los moles de fundicion producidos con la mezcla de material de moldeo. Al usar agentes aglutinantes de fenol no horneados en la mayoria de los casos es mala la fluidez de la mezcla de material de moldeo. Durante la produccion del molde de fundicion debe compactarse cuidadosamente la mezcla de material de moldeo para poder obtener una suficiente solidez del molde de fundicion.

La produccion y el procesamiento de la mezcla de material de moldeo deben realizarse a temperaturas en el intervalo de 15 a 35°C. A una temperatura menor la mezcla de material de moldeo no puede procesarse debido a la elevada viscosidad de la resina no horneada de fenol. A temperaturas mayores a 35°C se reduce el tiempo de procesamiento mediante el endurecimiento prematuro del aglutinante.

Despues de la colada pueden procesarse otra vez las mezclas de moldeo a base de aglutinante no horneado de fenol, para la cual pueden utilizarse procedimientos mecanicos o termicos o mecanicos/termicos combinados.

Sobre el solido refractario fluido se aplica entones un acido, con lo cual se obtiene un material de moldeo refractario. El acido se aplica con procedimientos habituales sobre el material de moldeo refractario por ejemplo mediante aspersion del acido sobre el material de moldeo refractario. La cantidad del acido se selecciona preferentemente en el intervalo del 5 al 45 % en peso, especialmente se prefiere en el intervalo del 20 al 30 % en peso, en relacion al peso del aglutinante y calculado como acido puro, es decir, sin considerar un disolvente eventualmente utilizado. Si el acido no se encuentra ya en forma liquida y presenta una viscosidad suficientemente baja, para poder distribuirse sobre el material de moldeo refractario en forma de una pelicula delgada, el acido se disuelve en un disolvente adecuado.

Sobre el material de moldeo refractario recubierto con acido se aplica entonces un aglutinante endurecible con acido. La cantidad de aglutinante se selecciona de preferencia en el intervalo del 0,25 al 5 % en peso, en especial en el intervalo del 1 al 3 % en peso en relacion al material de moldeo refractario y calculado como componente de resina. Como aglutinantes endurecibles con acido pueden utilizarse en si todos los aglutinantes que se endurezcan con acido, que sean habituales para la produccion de las mezclas de moldeo para la industria de la fundicion. El aglutinante puede ademas de una resina reticulable contener otros componentes habituales, disolventes a modo de ejemplo para ajustar la viscosidad o diluyente, que sustituyen una parte de la resina reticulable.

El aglutinante se agrega al material de moldeo recubierto con acido y mediante movimiento de la mezcla se distribuye sobre los granulos del material de moldeo refractario en forma de una pelicula delgada.

Las cantidades de aglutinante y acido se seleccionan de modo que por un lado se alcanza una suficiente solidez del molde de fundicion y por otro lado se obtiene un tiempo de procesamiento, suficiente de la mezcla de material de moldeo. Adecuado es por ejemplo un tiempo de procesamiento en el intervalo de 5 a 45 minutos.

El material de moldeo refractario recubierto con el aglutinante se moldea entonces con el procedimiento habitual como cuerpo de moldeo. Para esto puede introducirse la mezcla de material de moldeo en un molde adecuado y alli se compacta. El cuerpo de moldeo asi obtenido entonces se deja endurecer.

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Como aglutinante no horneado de furano pueden utilizarse en si todas las resinas de furano, como las que se utilizan en sistemas aglutinantes no horneados de furano.

Las resinas de furano utilizadas en los aglutinantes tecnicos no horneados de furano en la mayoria de los casos son pre-condensados o mezclas de alcohol furfurilico con otros monomeros o pre-condensados. Los aglutinantes no horneados de furano se producen de una manera en si conocida.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida se utiliza el alcohol furfurilico en combinacion con urea y/o formaldehido o pre-condensados de urea/formaldehido. El formaldehido puede tambien utilizarse en forma monomerica, por ejemplo en forma de una solucion de formalina, como en su forma polimerica, como trioxano o paraformaldehido. Adicional o alternativamente al formaldehido pueden utilizarse tambien otras cetonas. Los aldehidos adecuados son por ejemplo acetaldehido, propionaldehido, butiraldehido, acroleina, crotonaldehido, benzaldehido, aldehido salicNico, aldehndo cinamico, glioxal y mezclas de esos aldehidos. Se prefiere el formaldehido en donde este preferentemente se utiliza en forma de paraformaldehido.

Como componente de cetona pueden utilizarse todas las cetonas que presentan una reactividad suficientemente elevada. Cetonas a modo de ejemplo son metiletilcetona, metilpropilcetona y acetona, utilizandose preferentemente acetona.

Los aldehidos mencionados y las cetonas pueden utilizarse como compuestos individuales pero tambien en mezcla.

La proporcion molar de aldehido, en especial formaldehido, o cetona al alcohol furfurilico puede seleccionarse en amplios intervalos. En la produccion de resinas de furano pueden utilizarse por cada mol de aldehido, preferentemente de 0,4 a 4 moles de alcohol furfurilico, preferentemente de 0,5 a 2 moles de alcohol furfurilico.

Para la produccion de los pre-condensados, el alcohol furfurilico, formaldehido y la urea pueden por ejemplo calentarse hasta la ebullicion despues de ajustar un valor de pH a mas de 4,5, eliminandose continuamente por destilacion el agua de la mezcla de reaccion. El tiempo de reaccion puede a este respecto ascender a varias horas, por ejemplo 2 horas. Bajo estas condiciones de reaccion casi no se presenta la polimerizacion del alcohol furfurilico. El alcohol furfurilico se condensa sin embargo junto con el formaldehido y con la urea en una resina.

De acuerdo con un procedimiento alternativo se hacen reaccionar el alcohol furfurilico, el formaldehido y la urea a un valor pH claramente por debajo de 4,5 por ejemplo a un valor de pH de 2,0 con calentamiento, pudiendose eliminar el agua formada durante la condensacion bajo presion reducida. El producto de reaccion presenta una viscosidad relativamente elevada y se diluye para la produccion del aglutinante con alcohol furfurilico, hasta que se ajusta la viscosidad deseada.

Pueden utilizarse tambien formas mixtas de estos procedimientos de produccion.

Tambien es posible introducir el fenol en el pre-condensado. Para esto puede primero hacerse reaccionar el fenol en condiciones alcalinas en primer lugar con formaldehido para producir una resina de resol. Este resol puede entones hacerse reaccionar con alcohol furfurilico o con una resina que contenga grupos furano. Esas resinas que contienen grupos furano pueden por ejemplo obtenerse con el procedimiento anteriormente descrito. Para la produccion del pre-condensado pueden tambien utilizarse fenoles superiores, por ejemplo resorcina, cresoles o tambien bisfenol A. La fraccion del fenol o de los fenoles superiores en el aglutinante preferentemente se selecciona hasta el 45 % en peso, preferentemente hasta el 20 % en peso, especialmente preferido hasta el 10 % en peso. De acuerdo con una forma de realizacion el porcentaje del fenol o de los fenoles superiores puede seleccionarse mayor al 2 % en peso, de acuerdo con otra forma de realizacion mayor al 4 % en peso.

Ademas tambien es posible utilizar condensados de aldehidos y cetonas, que para la produccion del aglutinante se mezclan con alcohol furfurilico. Esos condensados pueden producirse mediante reaccion de aldehidos y cetonas en condiciones alcalinas. Como aldehido preferentemente se utiliza formaldehido, en especial en forma de paraformaldehido. Como cetona se utiliza preferentemente acetona. Sin embargo otros aldehidos o cetonas pueden utilizarse igualmente. La proporcion molar relativa de aldehido a cetona preferentemente se selecciona en el intervalo de 7:1 a 1:1, preferentemente de 1,2:1 a 3,0:1. La condensacion se realiza preferentemente en condiciones alcalinas a valores de pH en el intervalo de 8 a 11,5, preferentemente de 9 a 11. Una base adecuada es por ejemplo carbonato de sodio.

La cantidad de alcohol furfurilico, que esta contenida en el aglutinante no horneado de furano, por un lado se determina de la condicion de mantener lo mas reducido posible ese porcentaje por razones de coste. Por otro lado mediante una fraccion elevada de alcohol furfurilico se obtiene una mejora de la solidez del molde de fundicion. En el caso de una fraccion demasiado elevada de alcohol furfurilico se obtiene una mejora de la solidez del molde de fundicion. En el caso de una fraccion demasiado elevada de alcohol furfurilico en el aglutinante se obtienen sin embargo moldes de fundicion muy fragiles, que son dificiles de procesar. Preferentemente la fraccion del alcohol furfurilico en el aglutinante se selecciona en el intervalo del 30 al 95 % en peso, preferentemente del 50 al 90 % en peso, en especial del 60 al 85 % en peso. El porcentaje de urea y/o formaldehido en el aglutinante se encuentra

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preferentemente en el intervalo del 2 al 70 % en peso, preferentemente del 5 al 45 % en peso, en especial preferentemente del 15 al 30 % en peso. Los porcentajes comprenden tanto los porcentajes no ligados contenidos en el aglutinante de estos compuestos como los porcentajes de estos compuestos que se encuentran libres en el aglutinante como tambien los porcentajes enlazados a la resina.

A las resinas de furano pueden anadirse otros aditivos, tales como etilenglicol o polioles alifaticos similares, por ejemplo alcoholes de azucar, tales como sorbitol, que sirven como diluyentes y. sustituyen una parte del alcohol furfurilico. Una adicion demasiado elevada de diluyentes de este tipo en el caso mas ventajoso puede conducir a una reduction de la solidez del molde de fundicion y una disminucion de la reactividad. El porcentaje de este diluyente en el aglutinante preferentemente se selecciona menor al 25 % en peso, preferentemente menor al 15 % en peso y en especial menor al 10 % en peso. Para obtener un ahorro de los costes sin con esto tener que contar con una influencia excesiva sobre la solidez del molde de fundicion, el porcentaje del diluyente se selecciona de acuerdo con una forma de realization mayor al 5 % en peso.

Los aglutinantes no horneados de furano pueden ademas contener agua. Ya que sin embargo el agua reduce la velocidad de endurecimiento de la mezcla de material de moldeo y durante el endurecimiento se produce agua como producto de reaction, el porcentaje de agua se selecciona lo mas reducido posible. Preferentemente la fraction de agua en el aglutinante es menor al 20 % en peso, preferentemente menor al 15 % en peso. Bajo puntos de vista economicos puede tolerarse una cantidad de agua mayor al 5 % en peso en el aglutinante.

Como resinas fenolicas se utilizan resoles en el procedimiento de acuerdo con la invention. Los resoles son mezclas de hidroximetilfenoles que estan enlazados a traves de puentes de metileno y metilo y mediante la reaccion de aldehidos y fenoles en una proportion molar de 1: < 1, eventualmente en presencia de un catalizador, por ejemplo un catalizador basico. Presentan un peso molecular Mw de < 10.000 g/mol.

Para la produccion de resinas fenolicas son adecuados todos los fenales usados convencionalmente, prefiriendose en particular el fenol. Como componente de aldehido se utiliza preferentemente formaldehido en especial en forma de paraformaldehido. Los fenoles alternativos y fenoles ya se describieron en relation con los aglutinantes de poliuretano. Se hace referencia a los parrafos correspondientes.

Los aglutinantes pueden contener los otros aditivos habituales, por ejemplo silanos como promotores de la adherencia. Los silanos adecuados son por ejemplo aminosilanos, epoxisilanos, mercaptosilanos, hidroxisilanos y ureidosilanos, tales como Y-hidroxipropiltrimetoxisilano, Y-aminopropiltrimetoxisilano, 3-ureidopropiltrietoxisilano, y- mercaptopropiltrimetoxisilano, Y-glicidoxipropiltrimetoxisilano, p-(3,4-epoxiciclohexil)trimetoxisilano, N-p-(aminoetil)-Y -aminopropiltrimetoxisilano.

Siempre que se utilice un silano de este tipo, se agrega al aglutinante en un porcentaje del 0,1 al 3 % en peso, preferentemente del 0,1 al 1 % en peso.

Los aglutinantes pueden tambien contener otros componentes habituales, tales como por ejemplo activadores o plastificantes.

La mezcla de material de moldeo ademas del material de moldeo refractario, el aglutinante y eventualmente el catalizador, pueden tambien contener otros componentes habituales. Otros componentes a modo de ejemplo son oxido de hierro, fibras de linaza molidas, granulados de polvo de madera, carbon molido o arcilla.

La mezcla de material de moldeo con la ayuda de un procedimiento habitual se moldea como un molde de fundicion o como una parte de un molde de fundicion y eventualmente se endurece. Despues de que el molde de fundicion eventualmente se arma y el espacio hueco de moldeo provisto en el molde de fundicion se recubre eventualmente con un encolante, sobre las superficies de salida de gas, en especial el lado superior del molde de fundicion, se aplica al menos parcialmente una capa de un material absorbente de sustancias nocivas. Para esto pueden utilizarse todos los procedimientos habituales para aplicar ese tipo de masas de recubrimiento. El recubrimiento puede ser aplicado con un pincel sobre el lado superior del molde de fundicion o tambien puede ser rociado con un dispositivo adecuado. Igualmente la masa de recubrimiento puede colarse sobre la parte superior del molde de fundicion y eventualmente dejar drenar el exceso de la masa de recubrimiento.

La masa de recubrimiento puede entonces eventualmente secarse. Preferentemente la capa presenta todavia un contenido de agua en el intervalo del 0 al 60 % en peso, preferentemente del 5 al 30 % en peso, en especial preferentemente del 10 al 20 % en peso.

De acuerdo con una forma de realizacion preferida sobre el lado superior del molde de fundicion primero se aplica en primer lugar una capa de una estructura portadora porosa. Como ya se ha dicho ese tipo de estructura portadora puede estar formada por una espuma solida, un tejido o un vellon. Los materiales adecuados ya fueron descritos anteriormente. El grosor de la estructura portadora porosa se selecciona preferentemente en el intervalo de 0,5 a 5 cm. Sobre la estructura portadora porosa colocada sobre el lado superior del molde de fundicion se aplica entonces una masa de recubrimiento, que se describio anteriormente, de modo que la estructura portadora porosa esta

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impregnada con la masa de recubrimiento. A continuacion puede eventualmente secarse la capa.

Alternativamente el material portador poroso puede tambien recubrirse en primer lugar con la masa de recubrimiento y el material portador poroso recubierto puede colocarse entonces sobre las superficies de salida de gas del molde de fundicion al menos por secciones.

Otro objeto de la invencion se refiere al uso del molde de fundicion anteriormente descrito que de acuerdo con la invention comprende una capa absorbente tal como se describio anteriormente, para la colada de metal, en especial la colada de hierro o de acero.

La invencion se explica en detalle a continuacion por medio de ejemplos.

Determination del peso a granel

Se pesa un cilindro de medicion cortado en la marca de 1000 ml. Entonces se introduce la muestra que va a examinarse por medio de un embudo de polvo de un golpe en el cilindro de medicion de modo que por encima del final del cilindro de medicion se forma un amontonamiento conico. El amontonamiento conico se nivela con ayuda de una regla que se hace pasar a traves de la abertura del cilindro de medicion, se aplana y se pesa de nuevo el cilindro de medicion cargado. La diferencia corresponde al peso a granel.

Ejemplo 1:

Se mezclaron 100 partes en peso de arena de cuarzo H 32 (Quarzwerke Frechen, DE) en una mezcladora con 0,4 partes en peso de endurecedor. Para la distribution uniforme del endurecedor se movio la mezcla durante un minuto. A continuacion se anadio 1,0 parte en peso de resina de furano y la mezcla se movio durante un minuto mas. A partir de la mezcla de material de moldeo obtenida se produjo como probeta un molde de fundicion tubular abierto hacia arriba con un fondo. El molde de fundicion presentaba un diametro interior de 5 cm, un grosor de pared de 5 cm y una altura de 30 cm. La composition de la mezcla de material de moldeo examinada esta resumida en la Tabla 1.

Tabla 1: Composicion de la mezcla de material de moldeo

Mezcla de material de moldeo

Arena de cuarzo H 32

100 GT

Acido metanosulfonico (al 70 %)/ acido lactico (al 80 %) = 50:50

0,4 GT

Resina de alcohol furfurilico-ureaa

1,0 GT

a: Askuran EP 3576, Ashland-Sudchemie-Kernfest GmbH, Hilden, DE

Asi mismo se produjo una masa de recubrimiento a partir de los componentes expuestos en la Tabla 2, anadiendose en primer lugar el agua y entonces la arcilla y se abrio con el uso de un agitador de alta cizalladura durante 15 minutos. A continuacion se anadieron con agitation los componentes absorbentes, pigmentos y colorantes durante 15 minutos, hasta que se obtuvo una mezcla homogenea.

Tabla 2: Composicion de la masa de recubrimiento

Componente

Porcentaje ( % en peso)

Carbonato de calcio

15,00

Silicato de aluminio (grueso)

30,00

Carbon activo

5,00

Mineral arcilloso

3,00

Cal

7,00

Anti-espumante

0,20

Biocida

0,20

Agua

39,60

Las superficies laterales de la probeta se recubrieron por medio de un pincel con la masa de recubrimiento, obteniendose una capa con un grosor de 2,5 mm. El lado superior de la probeta se sello con un encolante impermeable a los gases (Keratop® V 107G, ASK Chemicals, Hilden DE). La probeta se seco a continuacion aun como maximo durante 30 minutos a temperatura ambiente.

A continuacion se introdujo en las probetas 4,3 kg de hierro liquido (temperatura de colada 1400 °C). La proportion en peso de probeta y hierro ascendio a aproximadamente 1 : 1.

El contenido de azufre de la masa de recubrimiento antes y despues de la colada se determino por medio de espectroscopia infrarroja.

El contenido de benceno de la masa de recubrimiento antes y despues de la colada se determino cuantitativa y

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cualitativamente siguiendo la norma DIN EN 14662-2 por medio de gromatografia de gases. Los valores determinados estan resumidos en la Tabla 3.

Tabla 3: Contenido de azufre y de benceno de la masa de recubrimiento

Componente

Contenido

antes de la colada despues de la colada

Azufre ( % en peso)

0,028 2,26

Benceno (mg/kg)

0,035 0,28

La masa de recubrimiento presentaba despues de la colada un contenido claramente elevado en azufre y benceno. Ejemplo 2

Mediciones comparables se llevaron a cabo tambien en una fundicion de hierro con las condiciones practicas. Para ello se produjo una pieza de colada con un peso de aproximadamente 250 kg (temperatura de fundicion aproximadamente 1400 °C). La relacion en peso de mezcla de material de moldeo a hierro ascendio a aproximadamente 4 : 1. La composition de la mezcla de material de moldeo usada para la production del molde de fundicion esta resumida en la Tabla 4.

Tabla 4: Composicion de la mezcla de material de moldeo

Mezcla de material de moldeo

arena de cuarzo H31

100 GT

Acido metanosulfonico (70 %)/ acido lactico (80 %) = 50:50

0,35 GT

Resina de alcohol furfurilico-urea

0,80 GT

Se produjo en cada caso una pieza de colada con un molde de fundicion no recubierto (Sistema 1) colada con un molde de fundicion, cuyo lado superior se habia recubierto con una capa de 2,5 mm masa de recubrimiento producida tal como se describio anteriormente (Sistema 2).

Los gases de escape generados durante la colada se atraparon a traves de una campana de corriente de gas de escape se succiono a traves de una sonda de extraction una corriente parcial definida y las sustancias contenidas en la corriente parcial se adsorbieron siguiendo el procedimiento segun la norma DlN EN 14662-2 sobre carbon activo. El analisis cualitativo y cuantitativo de las sustancias adsorbidas (benceno, tolueno y xileno) tuvo lugar por medio de cromatografia de gases.

Para la determination del contenido de dioxido de azufre se evacuo a partir del gas de escape una corriente parcial y se succiono con un equipo de vacio en una bolsa de PE. La concentration de dioxido de azufre se determino por medio de espectrometria de masas.

Asi mismo se examinaron las muestras de gas mediante personas de ensayo expertas en cuanto a su intensidad de olor.

Los valores determinados en los gases de escape estan resumidos en la Tabla 5.

Tabla 5: Contenidos de sustancias nocivas en los gases de escape liberados durante la colada

Azufre ( % en peso)

Sistema 1 (no de acuerdo con la invention) Sistema 1 (de acuerdo con la invencion)

Unidades de olor (GE/m3)

34700 27000

Benceno (mg/kg)

24,2 6,2

Tolueno (mg/kg)

22,0 10,3

Xileno (mg/kg)

0,6 < 0,5

SO2 (ppm en vol)

24,5 16,9

y una pieza de de grosor de la

succion. De la

Mediante la masa de recubrimiento puede conseguirse una clara reduction de la contamination olfativa asi como de las sustancias nocivas en el gas de escape.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Molde de fundicion para la colada de metal, en el que sobre superficies de salida de gas de la superficie exterior del molde de fundicion esta dispuesta al menos por secciones una capa permeable a los gases de un material absorbente de sustancias nocivas, en el que como sustancias nocivas se consideran sustancias que estan contenidas en el gas liberado durante la colada y que presentan un efecto perjudicial para el medio ambiente o para la salud o que tienen un olor fuerte.
2. 2. Molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas presenta un grosor de al menos 2,5 mm, preferentemente de al menos 5 mm.
3. 3. Molde de fundicion de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas comprende al menos un material absorbente fisico, que puede absorber fisicamente sustancias nocivas.
4. 4. Molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el material absorbente fisico presenta una superficie especifica de al menos 800 m2/g.
5. 5. Molde de fundicion de acuerdo con las reivindicaciones 3 o 4, en el que el material absorbente fisico se selecciona de carbon activo, gel de silice, arcillas disgregadas con acido, cenizas, celulosa, viscosilla.
6. 6. Molde de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas contiene al menos un material absorbente quimico, que puede descomponer o unirse a sustancias nocivas mediante una reaccion quimica.
7. 7. Molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el material absorbente quimico es un material basico.
8. 8. Molde de fundicion de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que el material basico se selecciona de oxidos, hidroxidos y carbonatos de los metales alcalinos y metales alcalinoterreos.
9. 9. Molde de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas contiene al menos un material refractario, que presenta un tamano de grano medio de al menos 100 |jm.
10. 10. Molde de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas comprende una estructura de soporte porosa.
11. 11. Procedimiento para la fabricacion de un molde de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que se proporciona una mezcla de material de moldeo, que comprende al menos un material de moldeo refractario y al menos un aglutinante; la mezcla de material de moldeo se conforma para dar un molde de fundicion, y superficies de salida de gas de la superficie exterior del molde de fundicion se cubren al menos por secciones con una capa de un material absorbente de sustancias nocivas, en donde como sustancias nocivas se consideran sustancias que estan contenidas en el gas liberado durante la colada y que presentan un efecto perjudicial para el medio ambiente o para la salud o que tienen un olor fuerte.
12. 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que la capa del material absorbente de sustancias nocivas se proporciona aplicandose sobre al menos secciones de las superficies de salida de gas del molde de fundicion una estructura de soporte porosa y la estructura de soporte porosa se recubre con una masa de recubrimiento absorbente de sustancias nocivas para el recubrimiento de moldes de fundicion para la colada de metal, que contiene al menos un material absorbente de sustancias nocivas.
13. 13. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en el que la masa de recubrimiento comprende un liquido portador y presenta un contenido de solidos del 20 al 60 % en peso, preferentemente del 30 al 50 % en peso.
14. 14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 o 12, en el que el al menos un aglutinante es un aglutinante organico.
15. 15. Uso de un molde de fundicion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10 para la colada de metal.