鑄造粘合劑系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及形成一種聚氨酯的鑄造粘合劑系統(tǒng)，該聚氨酯可以被一種催化有效量的硬化催化劑硬化，該系統(tǒng)包括至少一種酚醛樹脂成分以及一種多異氰酸酯成分，該酚醛樹脂成分包括至少一種酚醛樹脂和一種三乙酸甘油酯類型的溶劑。本發(fā)明還涉及從粘合劑和一種聚集體制備的鑄造混合物，通過自硬化或冷芯盒方法制備的鑄造模板例如型芯和模型，以及還有相應(yīng)的方法。通過本發(fā)明獲得的這些鑄造模板是具體用于制造金屬部件，尤其是用于鑄造金屬部件。
【專利說明】鑄造粘合劑系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及用一種催化有效量的固化催化劑形成可固化聚氨酯的鑄造粘合劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一種酚醛樹脂成分，以及一種多異氰酸酯成分，該酚醛樹脂成分包括至少:一種酚醛樹脂和用于該酚醛樹脂的一種三乙酸甘油酯類型的溶劑。本發(fā)明還涉及從該粘合劑和一種聚集體制備的鑄造混合物，通過無焙或在一個冷芯盒內(nèi)的方法制備的鑄造模板例如型芯和模型，并且還涉及相應(yīng)的方法。通過本發(fā)明獲得的這些鑄造模板是尤其用于制造金屬部件，尤其用于鑄造金屬部件。
[0002]發(fā)明背景
[0003]在鑄造工業(yè)中用于制造金屬部件的一種標(biāo)準(zhǔn)方法是砂型鑄造。在砂型鑄造中，通過將一種鑄造粘合劑系統(tǒng)成型并且固化來生產(chǎn)可處理的鑄造模板，例如模型和型芯，該鑄造粘合劑系統(tǒng)由砂和粘合劑的一種混合物組成。該粘合劑用于增強這些模型和型芯。該粘合劑固化之后的步驟如下:
[0004]-將該熔融金屬澆鑄填充該固化的模型，
[0005]-將該鑄造材料冷卻，
[0006]-將如此獲得的鑄造材料移出，并且該對應(yīng)的模型被毀壞，
[0007]-將該砂任選地在另一種粘合劑系統(tǒng)中再使用。
[0008]在砂型鑄造中用于生產(chǎn)模型和型芯的兩種主要方法是“自硬化”方法和“冷芯盒”方法。在該自硬化方法中，將一種液體固化劑與一種聚集體(總體上是砂)混合，并且使其成型以生產(chǎn)一種固化的型芯和/或模型。該自硬化方法是基于兩種或兩種以上粘合劑成分在它們已與砂結(jié)合后的室溫固化。在將一種液體固化劑添加到所有的成分后，該粘合劑系統(tǒng)的固化立刻開始，從而產(chǎn)生一種固化的模型和/或一種型芯。在該冷芯盒方法中，使一種氣態(tài)的固化劑穿過一種成型的致密混合物以便形成一種固化的型芯和/或模型。術(shù)語“冷芯盒方法”意味著用一種穿過砂的蒸汽的或氣態(tài)的催化劑進(jìn)行加速的粘合劑與該砂的一種混合物的室溫固化。形成聚氨酯、用一種氣態(tài)叔胺催化劑固化的這些粘合劑經(jīng)常在該冷芯盒方法中使用以使這些鑄造聚集體在模型或型芯模板中保持在一起(如在美國專利US 3409 579中所述)。形成聚氨酯的粘合劑系統(tǒng)總體上由在壓緊并且固化形成一種鑄造粘合劑系統(tǒng)前與砂混合的一種酚醛樹脂成分和一種多異氰酸酯成分組成。
[0009]本領(lǐng)域技術(shù)人員知道使用一種溶劑的最佳方式是該溶劑對于該酚醛樹脂成分和該多異氰酸酯成分二者以及如果需要的話對其他粘合劑添加劑，例如該多異氰酸酯固化成分都是適合的。
[0010]在這種技術(shù)中最古老類型的溶劑可能是基于芳香族烴的化合物類(例如苯、甲苯、二甲苯和乙苯)的那類。
[0011]某些特殊的酯也作為在形成聚氨酯鑄造粘合劑系統(tǒng)中使用的酚醛樹脂的溶劑而熟知。這些酯的幾個實例是己二酸二辛酯和丙二醇單甲醚乙酸酯(W0 89/07626)，二元酯類(W0 91/09908);乙酸乙酯(EP I 809 456);癸酸甲酯，十一一酸甲酯和癸酸乙烯酯(RD425045) ;1，2- 二異丁基鄰苯二甲酸酯，二元酯類和丁基二甘醇乙酸酯(EP I 074 568)，以及二烷基酯類(US 5 516 8，US 4 852 629)。[0012]此外，另一類型的酯，即醋酸二酯類例如三醋酸甘油酯(或三乙酸甘油酯，RN102-76-1)、二醋酸甘油酯(或二乙酸甘油酯，RN 2539531-7)和單乙酸甘油酯(或單乙酸甘油酯，RN 26446-35-5)，單獨地或作為一種混合物也被熟知能夠用在鑄造粘合劑系統(tǒng)中，但僅作為固化劑，例如像在以下專利中所述:JP 419853UUS 5 602 192,US 5 169 880,US
5043 412, CS 258845、JP 03018530,US 4 468 359 和 US 3 920 460。在現(xiàn)有技術(shù)中三乙酸甘油酯作為催化劑的典型含量為相對于該酚醛樹脂的重量按重量計0.5%。
[0013]發(fā)里
[0014]本發(fā)明涉及以下在現(xiàn)有技術(shù)中沒有披露或提出的發(fā)現(xiàn):三乙酸甘油酯或單_、二-和三乙酸甘油酯的混合物單獨地或作為與其他溶劑一起的混合物是對于在形成聚氨酯鑄造粘合劑系統(tǒng)中的酚醛樹脂有用的溶劑。
[0015]本發(fā)明因此涉及一種包括至少三乙酸甘油酯的混合物的用途，該混合物單獨地或作為與其他溶劑一起的混合物作為對于在形成聚氨酯鑄造粘合劑系統(tǒng)中的酚醛樹脂有用的溶劑。
[0016]本發(fā)明還涉及一種聚氨酯鑄造粘合劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)用一種催化有效量的固化催化劑可固化，該粘合劑系統(tǒng)包括至少:
[0017]-A.一種酚醛樹脂成分，該酚醛樹脂成分包括至少:
[0018](I) 一種酚醛樹脂；以及
[0019](2) 一種包括至少三乙酸甘油酯的溶劑；以及
[0020]B.一種多異氰酸酯成分。
[0021]本發(fā)明的另一個方面涉及鑄造混合物，該混合物包括上述成分A和B以及一種聚集體(例如砂)。
[0022]在又另一個方面，本發(fā)明涉及一種用于通過該冷芯盒方法或該自硬化方法制備鑄造模板的方法，該方法涉及將用上述粘合劑、或上述鑄造混合物制備的模型和型芯進(jìn)行固化。
[0023]在該冷芯盒方法中，該催化劑具體是一種叔胺。
[0024]用于根據(jù)本發(fā)明的酚醛樹脂的三乙酸甘油酯溶劑的品質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)的溶劑相比如下:
[0025]-與該酚醛樹脂的相容性，
[0026]-不存在含氮化合物(N2)，這些含氮化合物有助于在澆鑄過程中產(chǎn)生氣體，從而導(dǎo)致在金屬部件中出現(xiàn)缺陷，
[0027]-加速在該酚醛樹脂與該多異氰酸酯之間的反應(yīng)的催化過程，
[0028]-不存在或存在低含量的0H_，該0H_與多異氰酸酯(例如MDI)反應(yīng)并且促進(jìn)性能的損失，
[0029]-低吸濕性，降低了在水與一種多異氰酸酯之間的反應(yīng)的可能性，促進(jìn)性能的損失，或在澆鑄過程中產(chǎn)生氣體，從而導(dǎo)致在該金屬構(gòu)件中出現(xiàn)缺陷，
[0030]-大于120°C的閃點，這降低了燃燒性，
[0031]-低含量的揮發(fā)性的有機化合物，
[0032]-低的煙霧放射；煙霧在該金屬構(gòu)件中導(dǎo)致缺陷，
[0033]-溶解度:該樹脂+溶劑混合物的粘性足夠確保該砂的涂層，[0034]-非常低的氣味釋放，
[0035]-易可生物降解的，
[0036]-非-生物累積的，
[0037]-不歸類為致癌物的，
[0038]-不歸類為誘變的，
[0039]-低水生毒性，
[0040]-對眼睛或皮膚幾乎無刺激。
[0041]在本發(fā)明的過程中應(yīng)該根據(jù)技術(shù)規(guī)范小心謹(jǐn)慎地使用在本文中提到的化合物，例如三乙酸甘油酯。
[0042]
[0043]因此，根據(jù)本發(fā)明的溶劑包括至少三乙酸甘油酯。這種三乙酸甘油酯可以通過使用粗甘油的一種方法獲得，例如在專利申請EP 2 272 818中所述的方法。該溶劑可以是包括至少三乙酸甘油酯、和單乙酸甘油酯和/或二乙酸甘油酯的一種混合物。該溶劑可以是包括按重量計至少80%的三乙酸甘油酯的一種混合物。優(yōu)先地，該混合物包括三乙酸甘油酯、單乙酸甘油酯和二乙酸甘油酯。
[0044]在一個具體實施例中，該溶劑是一種混合物，該混合物包括相對于所述混合物的總重量來說按重量計80 %至95 %的三乙酸甘油酯，按重量計5 %至15 %的二乙酸甘油酯以及按重量計小于5%的單乙酸甘油酯。三乙酸甘油酯具有化學(xué)式(AcO)-CH2-CH(OAc)-CH2 (OAc)。二乙酸甘油酯具有化學(xué)式(AcO)-CH2-CH(OH)-CH2 (OAc)。單乙酸甘油酯具有化學(xué)式(AcO)-CH2-CH(OH)-CH2(OH)。在上述的化學(xué)式中，Ac表示CH3C(=
O)。被稱為“工業(yè)三乙酸甘油酯”的三乙酸甘油酯是一種混合物，該混合物含有相對于所述混合物的總重量來說按重量計從80%至95%的三乙酸甘油酯,按重量計5%至15%的二乙酸甘油酯以及按重量計小于5%的單乙酸甘油酯。它被有利地用作根據(jù)本發(fā)明的鑄造粘合劑系統(tǒng)中的酚醛樹脂的一種溶劑。
[0045]用于根據(jù)本發(fā)明的酚醛樹脂的一種適合的溶劑混合物(不排除任何其他的)涉及三乙酸甘油酯和酯類，例如在這類應(yīng)用中已知并且普遍使用的那些?？梢蕴峒暗膶嵗憾岫刘ズ捅紗渭酌汛姿狨?W0 89/07626)，二元酯類(W0 91/09908);乙酸乙酯(EP 1809 456);癸酸甲酯， 一酸甲酯和癸酸乙烯酯(RD 425045) ;1，2_ 二異丁基鄰苯二甲酸酯，二元酯類和丁基二甘醇乙酸酯(EP I 074568)，以及二烷基酯類(US 5 516 8和US
4852 629)。
[0046]用于根據(jù)本發(fā)明的酚醛樹脂的一種特別適合的溶劑混合物(不排除任何其他)包括三乙酸甘油酯和二甲酯類的一種混合物，例如在巴西以商標(biāo)Rhodiasolv RPDE出售的產(chǎn)品，包括己二酸二甲酯(RN 627-93-0)，戊二酸二甲酯(RN 1119-40-0)和丁二酸二甲酯(RN106-65-0)，該混合物還用作在形成聚氨酯的鑄造粘合劑系統(tǒng)中、特別是在該自硬化或冷芯盒方法中有用的酚醛樹脂溶劑。然而，不排除其他的，在該三乙酸甘油酯溶劑與所述二甲酯混合物之間的適當(dāng)?shù)谋壤窃趶?: 20至20: I的范圍內(nèi)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，其他的酚醛樹脂溶劑，例如芳香族烴類例如苯、甲苯、二甲苯，烷基苯類例如乙苯也可以與三乙酸甘 油酯、或與包括三乙酸甘油酯和二甲酯類的一種溶劑混合物
一起使用。[0048]酚醛樹脂
[0049]本發(fā)明的酚醛樹脂成分以三乙酸甘油酯有機溶劑自身的或與共溶劑一起的一種溶液使用。
[0050]適當(dāng)?shù)姆尤渲潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的那些，這些樹脂是固體的或液體的，但是在有機溶劑中是可溶的。在成分A中使用的溶劑的量應(yīng)該是足以產(chǎn)生一種粘合劑組合物，該組合物允許在該聚集體上形成它的均勻涂層以及該混合物的一種均勻反應(yīng)。盡管事實上具體溶劑的濃度根據(jù)所使用的酚醛樹脂的類型和它的分子量而改變，在成分A中溶劑的濃度總體上可以達(dá)到按重量計該樹脂溶液的60%，并且典型地在從10%至40%并且優(yōu)選地從10%至30%的范圍內(nèi)。
[0051]在根據(jù)本發(fā)明的砂型鑄造中使用的一種具體的酚醛樹脂是一種可熔性酚醛樹脂(resol phenolic resin)，該樹脂以二甲苯醚類型的甲階段酚醛樹脂的名稱熟知，通過使過量的醛與酚在一種堿性催化劑或一種金屬催化劑的存在下反應(yīng)制備。然而，不排除其他的，這些適當(dāng)?shù)姆尤渲瑑?yōu)選地是基本上沒有水。在考慮中的粘合劑組合物中使用的酚醛樹脂的實例是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，例如在專利US 3 485 797中描述的那些。這些樹脂主要含有連接該聚合物的酚核的多個橋，這些橋是鄰-鄰二甲苯醚橋?？傮w上，它們是通過使一種醛與一種酚以從1.3: I至2.3: I的醛/酚摩爾比在一種金屬離子催化劑、優(yōu)選一種二價金屬離子例如鋅、鉛、錳、銅、錫、鎂、鈷、鈣或鋇的存在下反應(yīng)而制備的。
[0052]如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，用于制備這些甲階段酚醛樹脂的這些酚包括以下酚中的一種或多種，這些酚至今在酚醛樹脂形成中使用并且在兩個鄰位亦或在一個鄰位和對位上沒有被取代。這些未取代的位置對于聚合反應(yīng)是必須的。該酚環(huán)的任何剩余的碳原子都可以被取代。取代基的性質(zhì)可以變化很大，條件是該取代基沒有嚴(yán)重干擾該醛與該酚在鄰和/或?qū)ξ簧系木酆戏磻?yīng)。在這些酚醛樹脂形成過程中使用的取代的酚包括取代的烷基酚類、取代的芳基酚類、取代的環(huán)烷基酚類、取代的芳氧基酚類和取代的齒代酚類，這些取代基含有從I至26個碳原子并且優(yōu)選從I至12個碳原子。
[0053]適合的酚的具體實例包括苯酚、2，6- 二甲苯酚、鄰-苯甲酚、對-苯甲酚、3，5- 二甲苯酚、3，4_ 二甲苯酚、2，3，4_三甲基苯酚、3-乙基苯酚、3，5-二乙基苯酚、對-丁基苯酚、3，5- 二丁基苯酚、對-戊基苯酚、對-環(huán)己基苯酚、對-辛基苯酚、3，5- 二環(huán)己基苯酚、對-苯基苯酹、對-丁烯基苯酹、3, 5- 二甲氧基苯酹、3,4, 5-三甲氧基苯酹、對-乙氧基苯酚、對-丁氧基苯酚、3-甲基-4-甲氧基苯酚和對-苯氧基苯酚。多環(huán)酚類例如雙酚A也是適合的。
[0054]用于與該酚反應(yīng)以便獲得一種甲階段酚醛樹脂的適當(dāng)?shù)娜┚哂谢瘜W(xué)式R-CH0，其中R是一個氫原子或一個基于烴的含有I至8個碳原子的基團(tuán)。與該酚反應(yīng)的這些醛可以包括至今在酚醛樹脂形成過程中使用的醛中的一種，例如甲醛、乙醛、丙醛、糠醛和苯甲醛。
[0055]多異氰酸酯
[0056]根據(jù)本發(fā)明的粘合劑的多異氰酸酯成分包括一種多異氰酸酯、一種多異氰酸酯溶劑以及多種任選的組分。該多異氰酸酯具有兩個或更多個、優(yōu)選從2至5個的官能度。它可以是脂肪族的、脂環(huán)族的或芳香族的、或一種混合的多異氰酸酯。這些多異氰酸酯還可以是受保護(hù)的多異氰酸酯、多異氰酸酯預(yù)聚合物和多異氰酸酯準(zhǔn)預(yù)聚合物。本發(fā)明還覆蓋多種多異氰酸酯的混合物。[0057]該鑄造粘合劑的多異氰酸酯成分包括一種多異氰酸酯(總體上是一種有機多異氰酸酯)、和一種有機溶劑，該有機溶劑總體上包括數(shù)量上相對于該多異氰酸酯的重量典型地在從按重量計O至按重量計約80%范圍內(nèi)的芳香族烴類(例如苯、甲苯、二甲苯和/或烷基苯類)。任選的組分例如脫模劑和工作壽命延長劑也可以在該多異氰酸酯成分中使用。
[0058]在本發(fā)明中使用的多異氰酸酯類的代表性實例是脂肪族的多異氰酸酯類例如二異氰酸六亞甲酯，脂環(huán)族的多異氰酸酯類例如4，4’ - 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯，以及芳香族多異氰酸酯類例如2，4_和2，6甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯，和它們的二甲基衍生物。多異氰酸酯類的其他實例是1，5_萘二異氰酸酯、三苯基甲烷三異氰酸酯、苯二甲基、和它們的甲基衍生物、聚亞甲基聚苯基異氰酸酯類、氯亞苯基2，4_ 二異氰酸酯，等。
[0059]這些多異氰酸酯的使用的濃度是在通入氣體后或與該液體固化催化劑接觸時足以使該樹脂固化?？傮w上，在該多異氰酸酯與該酚醛樹脂的羥基之間的比率是從1.25: I至1: 1.25。使用的多異氰酸酯的量相對于該酚醛樹脂的重量總體上是按重量計從10%至 500%。
[0060]具體地以液體形式使用適當(dāng)?shù)亩喈惽杷狨?，可以以未稀釋的形式使用這些多異氰酸酯，而以有機溶劑溶液的形式使用固體的或粘稠的多異氰酸酯。不排除其他可能性，多異氰酸酯的適當(dāng)?shù)娜軇┦茿B9和ABlO (含有分別包括9和10個碳原子的一個烷基取代基的烷基苯化合物類，例如以商品名SolvessolOO出售的)。
[0061]本領(lǐng)域技術(shù)人員知道該多異氰酸酯與這些酚醛樹脂之間極性上的差異限制了這兩種成分與其相容的溶劑的選擇。這種相容性是必須的以便實現(xiàn)本發(fā)明的粘合劑組合物的完全反應(yīng)和固化。極性溶劑，或者是質(zhì)子的或者是疏質(zhì)子的類型，是對于該酚醛樹脂的良好的溶劑，但是具有與多異氰酸酯有限的相容性。芳香族的溶劑，盡管與多異氰酸酯相容，但與酚醛樹脂較不相容。因此，優(yōu)選的是使用多種溶劑的組合并且具體地是多種芳香族的和極性的溶劑的組合。
[0062]用于多異氰酸酯的芳香族溶劑的實例包括苯、甲苯、二甲苯和烷基苯類、以及它們的混合物。這些芳香族溶劑優(yōu)選地是多種芳香族溶劑的一種混合物，這些芳香族溶劑的沸點范圍從125°C至250°C。作為共溶劑，這些極性溶劑應(yīng)該不是極端極性的，極端極性將使得它們與該芳香族溶劑不相容。適當(dāng)?shù)臉O性溶劑總體上是在本領(lǐng)域被歸類為偶聯(lián)溶劑的那些并且包括糠醛，糠醇，2-乙氧基乙基乙酸酯(Cellosolve?乙酸酯)，2_ 丁氧基乙醇(丁基Cel1soIve?)，二甘醇單丁醚(丁基Carbitol?)，二丙酮醇和2，2，4_三甲基_1，3- 二醇單異丁酸酷(TexanoI?)。Cellosolve、Carbitol 和 Texanol 是商標(biāo)名。
[0063]該多異氰酸酯成分B任選地包括一種基于芳香族烴的化合物。
[0064]方法
[0065]一種形成聚氨酯鑄造粘合劑系統(tǒng)的任選的成分是一種天然油。這種天然油以一種有效量在該酚醛樹脂成分、該異氰酸酯成分、或在二者中都使用，該有效量是足以改善這些基于粘合劑的鑄造模板的抗張力強度。這個量相對于該異氰酸酯化合物的重量總體上是在按重量計約1%至按重量計約15%之間?？傮w上，在該酚醛樹脂成分中使用更少量的天然油，總體上相對于該酚醛樹脂的重量按重量計約1%至按重量計約5%。這些相容的天然油還是足夠的。如果該混合物在室溫下沒有分成兩相，并且優(yōu)選地如果它在30°C與0°C之間的溫度下沒有分開，則這種天然油被認(rèn)為與該有機異氰酸酯和/或該酚醛樹脂是相容的。天然油類包括未改性的天然油類并且還包括其多種已知的變體，例如通過加熱增稠的、用空氣或氧氣吹制的油類，例如吹制的亞麻子油和吹制的大豆油。它們總體上被歸類為烯鍵式不飽和脂肪酸酯類。該天然油的適當(dāng)?shù)恼扯雀鶕?jù)加德納霍爾特粘度指數(shù)(Gardner Holtviscosity index)范圍從A至J。該天然油的酸度值總體上范圍從O至10,如通過中和I克天然油的樣品所要求的氫氧化鉀的毫克數(shù)所測量的。
[0066]作為在該異氰酸酯成分中使用的天然油的代表性實例，可以提及的是亞麻子油，包括精煉的亞麻子油、環(huán)氧化的亞麻子油、堿精煉的亞麻子油，大豆油，棉花子油，RBD(精煉的、漂白的和除臭的)低芥酸菜籽油，精煉的葵花子油，桐油以及脫水蓖麻油。作為特別使用的天然油類，可以提及的是經(jīng)過處理移除了脂肪酸和其他雜質(zhì)的更純形式的天然油類，這些天然油總體上由甘油三脂和按重量計小于1%的雜質(zhì)例(如脂肪酸和其他雜質(zhì))組成。作為這些純天然油的具體實例，可以提及的是聚合的亞麻子油類(PLO)例如具有約0.30的酸度值和最大粘度A的頂極亞麻子油，以及純化的大豆油類例如具有小于0.1的酸度值和A到B的粘度的精煉的大豆油。如已經(jīng)知道的，這增加了鑄造模板的張力。
[0067]應(yīng)補充的一點是在該粘合劑中在此提及的這些溶劑中的一種內(nèi)可以包括如專利US 4 268 425中所述的干性油類。這些干性油包括脂肪酸甘油酯類(含有兩個或兩個以上雙鍵)。此外，可以將烯鍵式不飽和的脂肪酸酯類例如多羥基的或單羥基醇的松油酯類用作干性油?？傮w上，以該溶劑總量的按重量計約35%與約50%之間使用這些干性油。
[0068]該粘合劑還可以含有硅烷(總體上添加到該酚醛樹脂成分中)，例如像在專利US
6288 139中所述。例如，以相對于該酹醒樹脂的重量按重量計0.01%至2%的量將娃燒添加到該酚醛樹脂成分中。
[0069]在該砂型的普通的鑄造模板的制備過程中，通常的慣例是使用具有相對大的粒度的聚集體以便提供一種孔隙率，該孔隙率對于該鑄造模板是足夠的，從而能夠使揮發(fā)性物質(zhì)在該澆鑄操作中從該模板中排出。在此使用的術(shù)語“砂型的普通的鑄造模板”指的是具有一種孔隙率的鑄造模板，該孔隙率足以使揮發(fā)性物質(zhì)在該澆鑄操作中能夠排出。總體上，用于鑄造模板的這些聚集體按重量計的至少約80%具有不小于約50并且處于約150篩目(泰勒篩目(Tyler Screen Mesh))的平均粒度。
[0070]用作普通鑄造模板的一種適當(dāng)?shù)木奂w是硅石，在該硅石中按重量計約70%的砂由硅石組成。其他適合的材料包括鋯石、橄欖石、硅鋁酸鹽、砂、鉻鐵礦砂、等。盡管當(dāng)使用的聚集體是干燥的時經(jīng)常獲得最佳結(jié)果，但它可以含有少量的濕氣。
[0071]在該模制組合物中，該聚集體構(gòu)成主要成分，該粘合劑以相對少量存在。在該砂型的鑄造應(yīng)用中，粘合劑的量總體上相對于該聚集體的重量不超過按重量計的約10%并且時常按重量計在從0.5%至7%、具體是在1.0%至1.8%的范圍內(nèi)。
[0072]優(yōu)選地以一種兩包系統(tǒng)的形式提供這些粘合劑組合物，其中該酚醛樹脂成分在一個包中并且該多異氰酸酯成分在另一個包中。通常，將該酚醛樹脂成分與該聚集體混合，并且然后將該多異氰酸酯成分加入。用于將該粘合劑在這些聚集體顆粒上分散的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。
[0073]本發(fā)明的另一個方面涉及用于通過砂型鑄造、使用該新穎的粘合劑系統(tǒng)獲得模板的方法，該粘合劑系統(tǒng)被模制成所希望的形狀，例如一種模型或型芯，并且被固化。通過該冷芯盒方法的固化是通過使一種揮發(fā)性的叔胺(例如三乙胺、1- 二甲氨基-2-丙醇(DMA-2P)、一乙醇胺或二甲基氨基丙胺(DMAPA))穿過在該模型中的模板進(jìn)行的，如在US 3409 579中所述。通過該自硬化方法的固化是通過將一種液體胺固化催化劑混入該鑄造粘合劑系統(tǒng)然后使該系統(tǒng)成型并且固化進(jìn)行的。
[0074]根據(jù)依照本發(fā)明的粘合劑系統(tǒng)，術(shù)語“催化有效量的固化催化劑”指該催化劑的一種濃度，該濃度優(yōu)先地按重量計在該酚醛樹脂的0.2%與5.0%之間。
[0075]這些有用的液體胺固化催化劑具有總體上在7至11等級上的pKb值?？梢蕴峒暗倪@些胺的具體實例包括4-烷基吡啶類、異喹啉、芳基吡啶類、1-甲基苯并咪唑以及1，4_噻嗪。特別用作催化劑的一種液體叔胺是一種脂肪族的叔胺例如三(3-二甲氨基)丙胺?？傮w上，該液體胺催化劑的濃度相對于該聚醚型多元醇的重量范圍在該酚醛樹脂的按重量計從
0.2 %至5.0 %，具體地按重量計從1.0 %至4.0 %并且更具體按重量計從2.0 %至3.5 %。以相對于該粘合劑的重量按重量計在從0.05%至0.15%的范圍使用催化劑(例如三乙胺或二甲基乙胺)。
[0076]在說明書中使用了特定的語言以便有助于理解本發(fā)明的原理。然而，應(yīng)理解沒有設(shè)想通過使用這種特定的語言限制本發(fā)明的范圍。所涉及【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在其自己常識的基礎(chǔ)上尤其可以想到多種變更、改進(jìn)以及完善。
[0077]術(shù)語“和/或”包括“和”以及“或”的含義，以及還有與這個術(shù)語相連的要素的所
有其他可能的組合。
[0078]依據(jù)下面純粹是為了指示的目的給出的實例，本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)或優(yōu)點將變得更清楚。
[0079]實驗部分
[0080]下面的實例表示本發(fā)明的一個具體實施例，不具有任何限制的性質(zhì)，如在后面呈現(xiàn)的一組權(quán)利要求中所述。
[0081]在這個實例中測試的溶劑的溶解能力是由使用Solsys?軟件(羅地亞公司(Rhodia))的模擬確定的。它是基于溶解度參數(shù)的理論和漢森三維系統(tǒng)(Hansenthree-dimensional system)。具體地,如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，最廣泛用于表征溶劑的內(nèi)聚能參數(shù)是由漢森開發(fā)的那些(例如在“漢森溶解度參數(shù):使用者手冊”Hansen，Charles,第二版 2007, Boca Raton, FL,美國 CRC 出版的書中所述(“Hansen SolubilityParameters:A user’ s handbook，，Hansen, Charles Second Edition 2007 Boca Raton,FL, United States.CRC Press))。存在三個符號，它們一起被稱為HSP。它們完整地描述了一種溶劑相對于被溶解物質(zhì)行為的方式如果它們的HSP值是已知的或可以被估計的:
[0082]- δ D-分子之間的鍵的色散能量
[0083]- δ P-分子之間的分子間偶極力能量
[0084]- δ H-分子之間的氫鍵的能量。
[0085]漢森證明了物質(zhì)的特征是δ?、δΡ和δΗ。
[0086]用于確定一種物質(zhì)(即在這個實例中一種酚醛樹脂)的溶解度參數(shù)D、P和H的技術(shù)在于在一系列純?nèi)軇┲袦y試所述物質(zhì)的溶解度，這些純?nèi)軇儆诓煌幕瘜W(xué)品組(例如烴類、酮類、酯類、醇類和二醇類)。該評估是通過考慮完全或部分溶解或不溶解該有待溶解的物質(zhì)的溶劑做出的。該Solsys?軟件使之有可能確定該物質(zhì)的溶解量并且其結(jié)果是，它使之有可能確定用于溶解該物質(zhì)的最佳溶劑。溶解量由一個球體(三維系統(tǒng))來表示，該球體的中心對應(yīng)等于O的“歸一化距離”并且反映溶解度最大值。位于該球體的表面上的所有的點對應(yīng)等于I的“歸一化距離”并且反映溶解度極限值。在一幅圖中表示該球體，該圖的軸對應(yīng)δ?、δΡ和δΗ。溶解量越靠近該中心(歸一化距離等于O)，該樹脂在該溶劑內(nèi)的溶解度將成比例地越大。超過該球體的表面(歸一化距離等于I)，該樹脂在該溶劑內(nèi)不再可溶。
[0087]這些“歸一化距離”值用于評估一種物質(zhì)(即在本情況下該酚醛樹脂)在一種溶劑內(nèi)的溶解能力。該歸一化距離的值越靠近0，該樹脂在該溶劑中越可溶。
[0088]下面的表I示出了二甲酯類的一種商業(yè)混合物相對于具有大于99.5%純度的三乙酸甘油酯和工業(yè)三乙酸甘油酯的溶解度參數(shù)值。獲得了對于甲階段酚醛樹脂的歸一化距離。
[0089]表I
【權(quán)利要求】
1.用催化有效量的固化催化劑形成可固化聚氨酯的鑄造粘合劑系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少: -A.—種酚醛樹脂成分，該酚醛樹脂成分包括至少: (1)一種酚醛樹脂；以及 (2)一種包括至少三乙酸甘油酯的溶劑；以及 -B.一種多異氰酸酯成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中該三乙酸甘油酯是從使用粗甘油的一種方法中獲得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中該溶劑是一種混合物，該混合物包括按重量計至少80%的三乙酸甘油酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中該溶劑是一種混合物，該混合物包括相對于該混合物的總重量來說按重量計80 %至95 %的三乙酸甘油酯,按重量計5 %至15 %的二乙酸甘油酯以及按重量計小于5%的單乙酸甘油酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述成分A還包括一種溶劑，該溶劑是二甲酯類，尤其是己二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和丁二酸二甲酯的一種混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的粘合劑系統(tǒng)，其中該包括至少三乙酸甘油酯的溶劑與所述二甲酯類混合物的比率在從1: 20至20: I的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述成分A還包括一種或多種基于芳香族烴的溶劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中該包括至少三乙酸甘油酯的溶劑表示相對于成分A的重量來說按重量計從10%至30%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述酚醛樹脂是一種可熔性酚醛樹脂。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述多異氰酸酯成分包括一種多異氰酸酯和一種多異氰酸酯溶劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的粘合劑系統(tǒng)，其中所述多異氰酸酯溶劑是芳香族烴類的一種混合物，這些芳香族烴尤其選自苯、甲苯、二甲苯和烷基苯類，以及它們的混合物。
12.鑄造混合物，該鑄造混合物包括如權(quán)利要求1至11中任一項所述的一種形成聚氨酯的粘合劑系統(tǒng)以及一種聚集體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合物，其中該所述聚集體是砂。
14.用于通過該冷芯盒法制備鑄造模板的方法，其中該粘合劑是如權(quán)利要求1至11中任一項所述的，并且該固化催化劑是一種氣態(tài)胺。
15.用于通過該自硬法制備鑄造模板的方法，其中該粘合劑是如權(quán)利要求1至11中任一項所述的，并且該固化催化劑是一種液態(tài)胺。
16.通過根據(jù)權(quán)利要求14和15中任一項所述的方法制備的鑄造模板。
17.—種包括至少三乙酸甘油酯的混合物的用途，該混合物單獨地或作為與其他溶劑一起的混合物用作在形成聚氨酯的鑄造粘合劑系統(tǒng)中酚醛樹脂的溶劑。
【文檔編號】C08G18/08GK103442824SQ201280014291
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】C·M·舒克, D·J·維森蒂姆, L·塞雷達(dá), S·席爾瓦 申請人:羅狄亞聚酰胺特殊品有限公司