HU223611B1

HU223611B1 - Kötõanyagrendszer poliuretánalapú magok és öntõformák készítéséhez

Info

Publication number: HU223611B1
Application number: HU0104315A
Authority: HU
Inventors: Jean-Claude Roze; Günter Weicker; Diether Koch; Andreas Werner
Original assignee: Ashland-Südchemie-Kernfest GmbH
Priority date: 1998-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2004-10-28
Also published as: NO20012166L; NO20012166D0; PL348642A1; KR20010113634A; HUP0104315A2; BR9915076A; EP1137500A1; EP1137500B9; DE59908972D1; CZ20011334A3; TR200101240T2; CZ296809B6; CA2349878A1; CA2349878C; DE19850833A1; WO2000025957A1; EP1137500B1; HUP0104315A3; DE19850833C2; BG64942B1

Abstract

A találmány tárgyát kötőanyagrendszer képezi, amely egy fenolgyanta-komponenst és egy poliizocianátkomponenst tartalmaz, melyre jellemző,hogy a fenolgyanta-komponens és/vagy a poliizocianátkomponens egyzsírsav-észtert tar- talmaz, és a fenolgyanta-komponens egy olyanalkoxicsoporttal módosított fenolgyantát tartalmaz, amiben a hidroxi--metil-csoportok a fenolgyantában kevesebb mint 25 mol%-a 1–10szénatomos, primer vagy szekunder monoalko- hollal éterezett, és afenolgyanta-komponens oldószertartalma legfeljebb 40 tömeg%. Atalálmány további tárgya a kötőanyagrendszer hatékonyan kötőmennyiségét tartalmazó formázómassza, eljárás öntőformák és magokelőállítására, és az így előállított öntőformák alkalmazása fémeköntésére. ŕ

Description

A találmány tárgyát kötőanyagrendszer képezi poliuretánalapú magok és öntőformák előállítására.

A „Cold-Box-eljárás”-ként vagy „Ashlandeljárás”-ként ismertté vált mag-előállítási módszer jelenleg a legelteijedtebb az öntödei iparban. A homok megkötésére ennél az eljárásnál kétkomponensű poliuretán-rendszereket használnak. Az első komponens itt egy olyan poliol oldatából áll, amelynek molekulája legalább két OH-csoportot tartalmaz. A második komponens egy molekulánként legalább két -NCO-csoportot tartalmazó poliizocianát oldata. A kötőanyagrendszer kikeményítése bázikus katalizátorok segítségével történik. A folyékony bázisok a formázás előtt keverhetők hozzá a kötőanyagrendszerekhez a két komponens reagáltatása céljából (lásd az US 3 676 392 számú szabadalmi iratot). Egy további lehetőség az US 3 409 579 számú szabadalmi irat szerint abból áll, hogy a formázás után a formaanyag/kötőanyag keveréken gáz alakú tercier amint vezetnek át.

Mindkét idézett szabadalmi iratban poliolként olyan fenolgyantákat használnak, amelyeket fenolnak aldehidekkel - előnyösen formaldehiddel - folyékony fázisban, körülbelül 130 °C-ig teijedő hőmérsékleten, katalitikus mennyiségű fémionok jelenlétében nyernek. Az US 3 485 979 számú szabadalmi irat részletesen leíqa az ilyen fenolgyanták előállítását. A nem szubsztituált fenolokon kívül szubsztituált fenolok, előnyösen o-krezol és p-nonil-fenol is felhasználható (lásd például az EP-A 183 782 számú szabadalmi iratot). További reakciókomponensekként az EP-B 0 177 871 számú szabadalmi irat szerint a fenolgyanták előállítására 1-8 szénatomos alifás monoalkoholok is felhasználhatók. Az alkoxilezés által a kötőanyagrendszerek termikus stabilitásának növekednie kell. A fenolkomponens oldószereként többnyire magas forráspontú poláros oldószereket (például észtereket és ketonokat), valamint magas forráspontú aromás szénhidrogéneket használunk. A poliizocianátokat ezzel szemben magas forráspontú aromás szénhidrogénekben oldjuk. Az EP-A 0 771 599 számú szabadalmi irat olyan receptúrákat ír le, melyeknél az aromás oldószerek felhasználását egészen vagy legalábbis messzemenően elkerülik. A zsírsav-metil-észtereket itt vagy egyedüli oldószerként használják vagy pedig polaritást növelő oldószereket (fenolkomponenst), illetve aromás oldószereket (izocianátkomponenst) adnak hozzájuk. Az ilyen kötőanyagrendszerekkel előállított magok igen könnyen eltávolíthatók a szerszámokból.

A gyakorlatban azonban az EP-A 0 771 599 számú szabadalmi irat szerint recepturált kötőanyagrendszereknek van egy nagy hátrányuk. A kiöntésnél ezek több párát és füstöt fejlesztenek, úgyhogy ezeket sok öntődében a kísérletezési stádiumon túlmenően nemigen használták.

Az egyre növekvő környezet- és munkavédelmi követelmények kielégítése érdekében néhány éve növekszik az érdeklődés olyan kötőanyagrendszerek iránt, amelyek aromás szénhidrogéneket nem, vagy csak kis mennyiségben tartalmaznak.

Ezért a jelen találmány feladata egy aromás anyagokban szegény vagy ilyen anyagoktól mentes kötőanyagnak a kifejlesztése volt. A találmány feladata továbbá olyan kötőanyagrendszer rendelkezésre bocsátása volt, ami kiöntésnél kevés páraanyagot fejleszt. Az ezzel a kötőanyagrendszerrel ellátott formatesteknek továbbá jó hajlítószilárdsággal kell rendelkezniük az előállításuk után azonnal.

Ezt a feladatot egy olyan kötőanyagrendszerrel oldottuk meg, ami egy fenolgyanta-komponenst és egy poliizocianátkomponenst tartalmaz, és amelyre jellemző, hogy a fenolgyanta-komponens és/vagy a poliizocianátkomponens egy zsírsav-észtert tartalmaz, és a fenolgyanta-komponens egy olyan alkoxicsoporttal módosított fenolgyantát tartalmaz, amiben a hidroxi-metil-csoportok a fenolgyantában kevesebb mint 25 mol%-a 1-10 szénatomos, primer vagy szekunder alifás monoalkohollal éterezett, és a fenolgyanta-komponens oldószertartalma legfeljebb 40 tömeg%.

A találmány tárgyát képezik továbbá olyan formázómasszák, amelyek aggregátumokat és az aggregátumok tömegére számított 15 tömeg%-ig terjedő mennyiségű találmány szerinti kötőanyagrendszert tartalmaznak.

A találmány tárgya továbbá eljárás öntőformák és magok előállítására, mely abban áll, hogy:

(a) az aggregátumokat a tömegük 15%-áig terjedő mennyiségű találmány szerinti kötőanyagrendszerrel keverjük össze;

(b) az (a) lépésben kapott öntőkeveréket egy formába töltjük;

(c) a formában az öntőkeveréket térhálósítással önhordó formájúvá keményítjük; és (d) ezután a (c) lépésben kapott formázott öntőkeveréket a formából eltávolítjuk és tovább keményítjük, miáltal egy kemény, szilárd, kikeményített öntött formatestet kapunk.

Az így nyert öntött öntőforma a találmány szerint fémöntésre használható fel.

A találmány szerint lényeges az olyan alkoximódosított fenolgyanta megválasztása, aminek kicsi a viszkozitása és előnyös a polaritása. A találmány szerint az alkoxicsoporttal módosított fenolgyanta lehetővé teszi a szükséges oldószer mennyiségének a csökkentését mind a fenolgyantában, mind az izocianátkomponensben, továbbá elhagyható az aromás szénhidrogének felhasználása az egyik vagy mindkét kötőanyag-komponensben. Az alkoxicsoporttal módosított fenolgyanta oxigéndús, poláros, szerves oldószerekkel történő kombinálása útján csökkentett páraképződés mellett jobb azonnali anyagszilárdság érhető el. A zsírsav-észter hozzáadásának pozitív hatása van a szerszámleválasztásra és a nedvességállóságra.

A fenolgyantákat fenolok és aldehidek kondenzációjával állítják elő (lásd: Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, A18. kötet, 371. oldaltól, 5. kiadás VCH Verlag, Weinheim kiadó). A jelen találmány keretében fenolon kívül szubsztituált fenolok és ilyen keverékek is használhatók. Alkalmas minden szokásos módon használt szubsztituált fenol. A fenolvegyületek vagy mindkét orto-helyzetben, vagy egy orto- és a para-helyzetben nem szubsztituáltak, hogy lehetővé tegyük a polimerizációt. A fennmaradó gyűrűtagszénatomok szubsz2

HU 223 611 Bl tituáltak lehetnek. A szubsztituensek megválasztása nincs különösebben korlátozva, amennyiben a szubsztituens nem befolyásolja különösebben a fenol és az aldehid polimerizációját. Szubsztituált fenolok például az alkilszubsztituált fenolok, az arilszubsztituált fenolok, a cikloalkilcsoporttal szubsztituált fenolok, az alkenilcsoporttal szubsztituált fenolok, az alkoxicsoporttal szubsztituált fenolok, az ariloxicsoporttal szubsztituált fenolok és a halogénatommal szubsztituált fenolok.

A fent nevezett szubsztituensek 1-26, előnyösen 1-12 szénatomosak. Különösen előnyös, nem szubsztituált fenolokon kívül alkalmas fenolok például az okrezol, m-krezol, p-krezol, 3,5-xilol, 3,4-xilol, 3,4,5trimetil-fenol, 3-etil-fenol, 3,5-dietil-fenol, p-butil-fenol, 3,5-dibutil-fenol, p-amil-fenol, ciklohexil-fenol, p-oktil-fenol, 3,5-diciklohexil-fenol, p-krotil-fenol, pfenil-fenol, 3,5-dimetoxi-fenol, 3,4,5-trimetoxi-fenol, p-etoxi-fenol, p-butoxi-fenol, 3-metil-4-metoxi-fenol és a p-fenoxi-fenol. Különösen előnyös maga a fenol.

általános képlettel is leírhatók, mely képletben A, B és C jelentése hidrogénatom, alkilgyök, alkoxigyök vagy halogénatom lehet.

Aldehidként a találmány szerint formaldehidet alkalmazunk. Különösen előnyös a formaldehid vizes oldat alakjában vagy a paraformaldehid.

Annak érdekében, hogy a találmány szerinti fenolgyantákat kapjuk meg, a fenolkomponens mólmennyiségére számított legalább ekvivalens mólmennyiségű formaldehidet kell felhasználni. A formaldehid:fenol mólarány előnyösen legalább 1:1,0, különösen előnyösen legalább 1:0,58.

Annak érdekében, hogy alkoxicsoporttal módosított fenolgyantákat kapjunk, egy OH-csoportot és 1-10 szénatomot tartalmazó primer és szekunder alifás alkoholokat használunk. Alkalmas primer vagy szekunder alkoholok közé tartozik például a metanol, etanol, n-propanol, izopropanol, n-butanol és a hexánok Előnyösek az 1-8 szénatomos alkoholok, különösen a metanol és a butanol.

Az alkoxicsoporttal módosított fenolgyantákat az EP-B 0 177 871 számú szabadalmi irat írja le. Ezek vagy egylépcsős, vagy kétlépcsős eljárással állíthatók elő.

Az egylépcsős eljárásnál a fenolkomponenst, a formaldehidet és az alkoholt egy alkalmas katalizátor jelenlétében reagáltatjuk. A kétlépcsős eljárásnál először egy nem módosított gyantát állítunk elő, amit azután alkohollal kezelünk.

Alkalmas katalizátorok, az Mn, Zn, Cd, Mg, CO, Ni, Fe, Pb, Ca és Ba kétértékű ionok sói. Előnyösen cink-acetátot használunk.

Az alkoxilezés kis viszkozitású gyantákat eredményez. A gyantáknak főként orto-helyzetű benzil-éterhídjai vannak, és ezenkívül a fenolos OH-csoporthoz képest orto- és para-helyzetben -(CH₂O)_nR általános képletű alkoxi-metilén-csoportokat tartalmaznak. Itt R az alkohol alkilcsoportját jelenti, és n jelentése 1-5 közötti egész szám.

Mindenféle olyan oldószer használható a találmány szerinti rendszerekben, amelyet az öntödei technikában alkalmaznak. Oldószerkomponensként nagyobb mennyiségű aromás szénhidrogén is használható, de ezzel kapcsolatosan a bevezetőben említett környezetre és egészségre káros oldószereket nem kerüljük el. A fenolgyanta-komponens oldószereként ezért előnyös módon oxigéndús, poláros szerves oldószereket használunk. Előnyösek mindenek előtt a dikarbonsav-észterek, glikoléter-észterek, glikol-diészterek, glikol-diéterek, ciklikus ketonok, ciklikus észterek (laktonok) vagy ciklikus karbonátok. Előnyösen dikarbonsav-észtereket, ciklikus ketonokat és ciklikus karbonátokat használunk. A dikarbonsav-észterek képlete R^OC-Rt-COORj, ahol az R, szubsztituensek jelentése egymástól függetlenül 1-12 (előnyösen 1-6) szénatomos alkilcsoport és R₂ jelentése 1 -4 szénatomos alkiléncsoport. Ilyenek a 4-6 szénatomos karbonsavak dimetil-észterei, melyek dibázikus észter elnevezés alatt a DuPont cégtől szerezhetők be. A glikoléter-észterek olyan R₂-O-R₄-OOCR₅ általános képletű vegyületek, ahol R₃ jelentése 1-4 szénatomos alkilcsoport, R₄ jelentése 2-4 szénatomos alkiléncsoport és R₅ jelentése 1-3 szénatomos alkilcsoport (például butil-glikol-acetát), ezek előnyösen glikoléter-acetátok. A glikol-diészterek általános képlete R5COO-R4-OOCR5, ahol R4 és R₅ jelentése a fentiekben megadott és az R₅ csoportokat egymástól függetlenül választjuk meg (például propilénglikol-diacetát), előnyösen glikol-diacetátok. A glikol-diéterek az R₃-O-R₄-O-R₃ képlettel jellemezhetők, ahol R₃ és R4 jelentése a fentiekben megadott és az R₃ szubsztituenseket minden esetben egymástól függetlenül választjuk meg (például dipropilénglikol-dimetil-éter). Alkalmasak a 4-5 szénatomos ciklikus ketonok, ciklikus észterek és ciklikus karbonátok is (például a propilén-karbonát). Az alkil- és alkiléncsoportok lehetnek elágazóak vagy nem elágazóak. Ezeket a szerves, poláros oldószereket előnyösen vagy a fenolgyanta egyedüli oldószereként vagy zsírsav-észterekkel kombinálva használjuk fel, ahol az oldószerelegyben az oxigéndús oldószertartalomnak kell túlnyomónak lennie. Az oxigéndús oldószermennyiségnek 50 tömeg%nál nagyobbnak, előnyösen 55 tömeg%-nál nagyobbnak kell lennie.

A páraképződésre pozitív hatása van annak, ha csökkentjük a kötőanyagrendszer összes oldószertartalmát. Míg a szokásos fenolgyanták többnyire kb. 45 tömeg%-ig és részben 55 tömeg%-ig terjedő mennyiségű oldószert tartalmaznak, hogy a feldolgozásnak megfelelő (körülbelül 400 mPa-s-ig terjedő) viszkozitást érjünk el, egy találmány szerinti, kis viszkozitású fenolgyanta felhasználásával a fenolkomponens oldószertartalma maximálisan 40 tömeg%-ra, előnyösen maximálisan 35 tömeg%-ra korlátozható. A dinamikus viszkozitást például a Brookfield forgóorsós eljárással határozzuk meg.

HU 223 611 Bl

Ha szokásos, alkoxicsoporttal nem módosított fenolgyantákat használunk, akkor a viszkozitás csökkentett oldószertartalom mellett messze a kb. 400 mPa-sig terjedő, alkalmazástechnikai tartományon kívül marad. Részben az oldékonyság is olyan rossz, hogy szobahőmérsékleten fázisszétválást tapasztalunk. Ezzel egyidejűén, az ilyen kötőanyagrendszerekkel előállított magok előállítás utáni azonnali szilárdsága is igen alacsony értékre csökken. Az alkalmas kötőanyagrendszerek azonnali szilárdsága legalább 150 N/cm², ha 100 tömegrész aggregátum, mint például H32 típusú kvarchomok: 100 tömegrészére egyenként 0,8 tömegrész fenolgyanta-komponenst és izocianátkomponenst használunk fel (lásd az EP-A 0 771 599 vagy a DE-A 4 3727 292 számú szabadalmi iratot).

Zsírsav-észternek a hozzáadása a fenolkomponens oldószeréhez különösen jó elválasztási viselkedést eredményez. Alkalmasak például az olyan 8-22 szénatomos zsírsavak, amelyek alifás alkohollal vannak észterezve. Szokásos módon természetes eredetű zsírsavakat, mint például tallolajból, repceolajból, napraforgóolajból, csíraolajból és kókuszolajból származó zsírsavakat használunk. A természetes olajok helyett, melyek többnyire különböző zsírsavakat tartalmaznak, természetesen egyes zsírsavak, mint például palmitinzsírsav vagy mirisztin-zsírsav is felhasználhatók.

A zsírsavak észterezésére 1-12 szénatomos alifás monoalkoholok alkalmasak. Előnyösek az 1-10 szénatomos alkoholok, különösen előnyösek a 4-10 szénatomos alkoholok. Az olyan zsírsavak kis polaritása következtében, amelyeknek az alkoholkomponense

4-10 szénatomos, csökkenteni lehet a zsírsav-észtertartalmat és a páraképződést. A kereskedelemben egy sor zsírsav-észter szerezhető be.

Meglepő módon azt találtuk, hogy az olyan zsírsav-észterek, amelyeknek alkoholkomponense 4-10 szénatomot tartalmaz, különösen előnyösek, mert ezek a kötőanyagrendszemek kiváló leválasztást tulajdonságokat is kölcsönöznek, ha a fenolkomponens oldószerében lévő mennyiségük kisebb mint 50 tömeg%. A hosszabb alkoholkomponenst tartalmazó zsírsav-észterek példáiként az olajsav és a tallolaj-zsírsav butilészterét, valamint a tallolaj-zsírsav vegyes oktil-/decilészterét említjük meg.

A találmány szerinti, alkoxicsoporttal módosított fenolgyanták felhasználása útján kiküszöbölhetők a fenolkomponens oldószereként az aromás szénhidrogének. Ez a vegyületek kiegyensúlyozott polaritására vezethető vissza, ami lehetővé teszi az oxigénben dús, szerves, poláros oldószerek egyedüli oldószerként történő felhasználását. A találmány szerinti, alkoxicsoporttal módosított fenolgyanták felhasználásával a szükséges oldószermennyiség a fenolkomponensek kevesebb mint 35 tömeg%-ára korlátozható. Ezt a gyantának a kis viszkozitása teszi lehetővé. Az aromás szénhidrogének felhasználása ily módon elkerülhető. Ezenkívül az olyan, találmány szerinti kötőanyagrendszer felhasználása, amely a fenolkomponens oldószerének komponenseként a fent nevezett, oxigéndús, poláros, szerves oldószert legalább 50 tömeg% mennyiségben tartalmazza azt eredményezi, hogy a szokásos, az oldószerben nagy mennyiségű zsírsav-észtert tartalmazó rendszerekhez képest jelentősen kisebb a páraképződés.

A kötőanyagrendszer második komponense egy alifás, cikloalifás vagy aromás, előnyösen 2-5 izocianátcsoportot tartalmazó poliizocianátból áll. A kívánt tulajdonságoktól függően szerves izocianátok keverékei is felhasználhatók. Alkalmas poliizocianátok közé tartoznak az alifás poliizocianátok, mint például a hexametilén-diizocianát, az aliciklusos poliizocianátok, mint például a 4,4’-diciklohexil-metán-diizocianát és ennek dimetilszármazékai. Alkalmas aromás poliizocianátok például a 2,4-toluol-diizocianát, a 2,6-toluoldiizocianát, az 1,5-naftalin-diizocianát, a trifenil-metán-triizocianát, a xililén-diizocianát és ezek metilszármazékai, a poli(metilén)-poli(fenil)-izocianátok és a klór-fenilén-2,4-diizocianát. Előnyös poliizocianátok az aromás poliizocianátok, különösen előnyösek a poli(metilén)-poli(fenil)-poli(izocianát)ok, mint például a difenil-metán-diizocianát.

Általában a fenolgyanta tömegére számított 10-500 tömeg% poliizocianátot használunk fel, előnyösen 20-300 tömeg%-ot. A folyékony poliizocianátokat nem hígított formában használjuk, míg a szilárd vagy viszkózus poliizocianátokat szerves oldószerekben oldjuk fel. Az izocianátkomponens 80 tömeg%-ig teqedő mennyisége oldószerből állhat. A poliizocianát oldószereként vagy a fent nevezett zsírsav-észtereket használjuk, vagy egy zsírsav-észterből és 50 tömeg%ig terjedő mennyiségű aromás oldószerből álló keveréket. Alkalmas aromás oldószer a naftalin, az alkilszubsztituált naftalinok, alkilszubsztituált benzolok és ezek keverékei. Különösen előnyösek az olyan aromás oldószerek, melyek a fent nevezett aromás oldószerek keverékéből állnak, és forráspont-tartományuk 140-230 °C. Aromás oldószert előnyös módon nem használunk. A poliizocianátot előnyösen olyan mennyiségben használjuk fel, hogy az izocianátcsoportok száma 80- 120%-a legyen a felhasznált gyanta szabad hidroxilcsoportjai számának.

A már említett komponenseken kívül a kötőanyagrendszerek szokásos adalékanyagokat, például szilánokat (lásd az USP 4 450 724 számú szabadalmi iratot), száradó olajokat (lásd az USP 4 268 425 számú szabadalmi iratot) vagy komplexképző anyagot (lásd a WO 95/03903 számú szabadalmi iratot) tartalmazhatnak. A kötőanyagrendszereket előnyösen kétkomponensű rendszerek alakjában szolgáltatjuk, ahol a fenolgyanta-komponens oldata az egyik komponens és a poliizocianát - adott esetben oldat alakjában - a másik komponens. A két komponenst egyesítjük, és ezután formamassza előállítása céljából homokkal vagy hasonló aggregátummal keverjük össze. A formamassza egy hatékony aggregátum tömegére számított 15 tömeg%-ig terjedő mennyiségű találmány szerinti kötőanyagrendszert tartalmaz. Az is lehetséges, hogy a komponenseket először a homoknak vagy az aggregátumnak egy részével keverjük össze, majd a két keveréket egyesítjük. A komponensek és az aggregátum

HU 223 611 Bl egyenletes keverékének előállítására szolgáló eljárásokat a szakember ismeri. A keverék tartalmazhat adott esetben egyéb szokásos adalék anyagokat is, így vasoxidot, őrölt lenrostokat, farészecskéket, kátrányt és tűzálló liszteket.

Ahhoz, hogy homokból öntőformákat állítsunk elő, az aggregátum elég nagy szemcseméretű kell legyen. Ezáltal az öntőformának megfelelően nagy a porozitása, és az illóvegyületek az öntési művelet alatt el tudnak távozni. Az aggregátumnak általában 80 tömeg%-a, előnyösen 90 tömeg%-a <290 μΐ átlag-szemcseméretű. Az aggregátum átlag-szemcsemérete 100 és 300 μηι közötti kell legyen.

A standard öntőformarészekhez aggregátumanyagként előnyösen homokot használunk, aminek legalább 70 tömeg%-a, előnyösen több mint 80 tömeg%-a szilícium-dioxid. A cirkónium-, olevin, alumínium-szilikáthomok és kromithomok ugyancsak alkalmas aggregátumanyag.

Az aggregátumanyag képezi az öntőformák fő komponensét. A standard alkalmazások céljára szolgáló homok öntőformákban a kötőanyag mennyisége általában 10 tömeg%-ig terjed, gyakran 0,5-7 tömeg%-ra, az aggregátum tömegére számítva. Előnyösen az aggregátum tömegére számított 0,6-5 tömeg% kötőanyagot használunk.

Bár az aggregátumot előnyösen szárított formában használjuk fel, elfogadható az aggregátum tömegére számított 0,1 tömeg%-ig terjedő nedvességtartalom. Az öntőformát kikeményítjük úgy, hogy az megtartja külső alakját az öntőszerszám eltávolítása után. A találmány szerinti kötőanyagrendszer kikeményítésére szokásos folyékony vagy gáz alakú térhálósító rendszerek használhatók oly módon, hogy az öntőformán - mint ezt az US 3 409 579 számú szabadalmi irat leírja - egy könnyen illő tercier amint vezetünk át. Lehetséges az is, hogy térhálósítás céljából a formamasszához egy folyékony amint adunk. A szerszámból történő eltávolítás után az öntött formát ismert módon további keményítőssel alakítjuk ki.

Egy előnyös kiviteli alaknál (R’O₃)Si általános képletű szilánokat adunk kikeményítés előtt a formamasszához. Ebben a képletben R’ jelentése egy szénhidrogéngyök, előnyösen egy 1-6 szénatomos alkilgyök, és R jelentése egy alkilgyök, alkoxicsoporttal szubsztituált alkilgyök vagy 1-6 szénatomos alkilcsoportokat tartalmazó, alkil-aminnal szubsztituált amingyök. A kötőanyagrendszer és a térhálósító szer tömegére számított 0,1-2 tömeg% hozzáadása csökkenti a rendszerek nedvességérzékenységét. A kereskedelemben beszerezhető szilánok közé tartozik a Dow Corning cég Z640 és az Union Carbide cég A-187 típusú terméke [(y-glicid-oxi-propil)-trimetoxi-szilán] az Union Carbide cég A-1100 típusú terméke [(γ-aminopropil)-trietoxi-szilán], az Union Carbide cég A-l 120 típusú terméke {N-(p-amino-etil)-(y-aminopropil)-trimetoxi-szilán], és Union Carbide cég A -1160 típusú terméke (ureido-szilán).

Adott esetben más adalékanyagok, ezen belül nedvesítő szerek és a homok keverék felhasználását meghosszabbító adalékanyagok is felhasználhatók, mint ezt az US 4 683 252 és az US 4 540 724 számú szabadalmi iratok leírják. További szerszámleválasztó szerek, mint például zsírsavak, zsíralkoholok és ezek származékai is felhasználhatók, ezekre azonban általában nincs szükség.

A találmányt a következő példák világítják meg.

Példák

Amennyiben másként nem jelezzük, valamennyi százalékadat alatt tömeg% értendő.

1. A fenolgyanták előállítása

Egy visszafolyató hűtővel, hőmérővel és keverővei felszerelt reakcióedénybe az 1. táblázatban felsorolt nyersanyagokat készítjük be. Keverés közben az elegy hőmérsékletét egyenletesen 105-115 °C-ra emeljük, és addig tartjuk fenn, míg 1,5590 törésmutatót érünk el. Ezután a hűtőt desztillációra állítjuk át és a hőmérsékletet 124-126 °C-ra növeljük. Ezen a hőmérsékleten az 15 940 törésmutató érték eléréséig tovább desztillálunk. Ezután a rendszert vákuum alá helyezzük és csökkentett nyomáson 1600 törésmutató-érték eléréséig desztilláljuk. A kitermelés az 1. példa esetében kb. 83% és a 2. példa esetében kb. 78%.

1. táblázat

A példa száma	1.	2.
Nem a találmány szerint	A találmány szerint
Fenol	2130,7 g	1770,6 g
91 %-os paraformaldehid	865,3 g	948,3 g
n-Butanol	-	279,6 g
Cink-acetát-dihidrát	1,0 g	1,5 g

2. Fenolgyantaoldatok előállítása

A fenti előírat szerint előállított fenolgyantákkal a

2. táblázat szerinti oldatokat képeztük. A kereskedelmi elnevezéseket (H) jelzéssel jelezzük. 60

HU 223 611 Β1

2. táblázat

A példa száma	1A.	1B.	IC.	ID.
Nem a találmány szerint
1. fenolgyanta	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%
DBE (H)^a>	19,0%	24,5%	27,0%	32%
Forbiol 102 (H)^D>	13,0%	7,5%	5,0%,
Szilán	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%
Viszkozitás (mPa s)	2 fázis	659	617	561

2. táblázat (folytatás)

A példa száma	2A.	2B.	2C.	2D.	2E.	2F.	2G.	2H.
2. fenolgyanta	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%	67,5%
A találmány szerint
DBE (MH)^a>	19,0%	24,5%	27,0%	32,0%
Butilglikol-acetát					32,0
Etilénglikol-diacetát						32,0%
Dipropilén-glikol- dimetil-éter							32,0
Propilén-karbonát								32,0
Forbiol 102 (H)^b>	13,0%	7,5%	5,0%
Szilán	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%	0,5%
Viszkozitás (mPa s)	289	280	264	241	217	297	271	338 1

^a> DBE, dibázikus szer, DuPont cég gyártmányú 4-6 szénatomos dikarbonsavak dimetil-észter-keveréke ^b> Forbiol 102, az Arizona Chemical cég tallolajsav-butil-csztere

Az 1A. fenolgyantaoldat szobahőmérsékletre törté- 3. A poliizocianátoldatok előállítása nő lehűtés után két fázisra válik szét, ezért azt a továb- A poliuretán kötőanyagrendszer 2. komponensebiakban nem vizsgáltuk. Az 1B-1D. fenolgyantaolda- ként a 3. táblázatban feltüntetett oldatokat használtuk tok viszkozitása messze az alkalmazástechnikailag elő- fel.

nyös (b. 400 mPa · s-ig terjedő) tartományon kívül van. 40

3. táblázat

A példa száma	3A.	3B.	3C.
A találmány szerint
Difenil-metán-diizocianát (technikai MDI)	80%	80%	80%
Forbiol 102 (H)	19,8%		10%
Forbiol 152 (M)^c>		19,8%
Solvesso 100 (H)^d)			9,8%
Sav-klorid	0,2%	0,2%	0,2%

^c) Forbiol 152, a tallolaj-zsírsav keverék oktil/decil észtere (az Arizona Chemical cég gyártmánya) ^d| Solvesso 100, aromás szénhidrogének keveréke (az Exxon cég gyártmánya)

4. A formázóanyag/kötőanyagrendszer keverék előállí- 100 tömegrész (Quarzwerke GmbH, Frechen cég tása gyártmányú) H32 típusú kvarchomokhoz egymás után

A formázóanyag/kötőanyagrendszerek előállítása so- mindig egy, a 2. táblázatban feltüntetett 0,5 tömegrész rán a következőképpen járunk el. 60 fenolgyantaoldatot és 0,8 tömegrész, a 3. táblázatban

HU 223 611 Bl feltüntetett poliizocianátoldatot adunk, és ezeket egy laboratóriumi keverőkészülékkel alaposan összekeverjük. Ezekkel a keverékekkel a DIN 52 401 szerint olyan próbatesteket állítunk elő, melyeket azután trietil-aminnal (10 s-on át, 4 bar nyomáson, majd ezt követő 10 s- 5 on át levegővel történő átöblítés után) kikeményítünk.

A próbatestek hajlítószilárdságát a GF-módszerrel határozzuk meg. A GF-módszert a Georg Fischer AG cég bocsátotta rendelkezésre, és a módszer abban áll, hogy a próbatesteket (méretük 22,36 χ 22,36 x 220 mm; elnevezésük George Fischer-rudak) a Georg Fischer AG cég által forgalmazott szilárdságvizsgáló berendezéssel teszteljük. A próbatestek hajlítószilárdságát megmérjük közvetlenül az előállításuk után (azonnali szilárdság), valamint 1, 2 és 24 óra elteltével.

Az eredményeket a 4. táblázatban tüntetjük fel.

4. táblázat

A kísérlet száma	1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.	12.	13.
1. komponens	1B.	IC.	ID.	2A.	2B.	2C.	2D.	2E.	2F.	2G.	2H.	2D.	2D.
2. komponens	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3A.	3B.	3C.
Nem a találmány szerint	A találmány szerint
Szilárdságok (N/cm²)
Azonnal	105	120	140	205	235	225	205	225	200	230	180	190	210
1 óra múlva	380	355	390	555	575	565	580	560	555	530	430	580	500
2 óra múlva	400	405	400	555	575	565	580	560	570	590	440	585	530
24 óra múlva	555	540	530	590	630	610	590	570	570	600	550	590	570

A 3. táblázatból kiderül, hogy

- a szokásos fenolgyantával recepturált (1-3. kísérlet szerinti) kötőanyagrendszemek lényegesen kisebb a kezdeti szilárdsága, mint a találmány szerinti kötőanyagrendszereknek (lásd a 4-13. kísérleteket), és szilárdság növekedése is lassúbb,

- valamennyi találmány szerint recepturált kötőanyagrendszemek a szilárdsága, elsősorban a vizsgálati módszer pontosságán belül van, nem ismerhető fel összefüggés a zsírsav-észter/poláros oldószerarány között, 35

- mind a zsírsav-butil-észterek, mind a zsírsav-oktil/decil észterek egyformán alkalmasak a találmány szerinti kötőanyagrendszerek recepturálására,

- az aromás oldószerekkel történő kombináció szintén lehetséges (lásd a 7. és 13. kísérletet).

5. A füst(pára)képződés megfigyelése

A GF-vizsgálati testeket 1 percig 650 °C-on tároltuk kemencében. A kivétel utána füst(pára)képződést sötét háttér előtt megvizsgáltuk és 10-től (igen erős) 1ig (alig észrevehető) terjedő számmal minősítettük.

Az eredményt az 5. táblázat tünteti fel.

5. táblázat

A következő kísérletből (lásd a 4. táblázatot) származó magok	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.	11.	12.
1. komponens	2A	2B	2C	2D	2E	2F	2G	2H	2D
2. komponens	3A	3A	3A	3A	3A	3A	3A	3A
Kiértékelés	10	8	8	5		5	5	5	5

Az 5. táblázatból kiderül, hogy a füst(pára)képződés csökken, ha csökkentjük a zsírsav-észter-tartalmat az oxigéndús oldószer terhére.

A 4. és 7. kísérletek szerinti összetételű magokkal végzett öntési kísérletek megerősítik a fenti eredményt.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Egy fenolgyanta-komponenst és egy poliizocianátkomponenst tartalmazó kötőanyagrendszer, azzal jellemezve, hogy a fenolgyanta-komponens és/vagy a poliizocianátkomponens egy zsírsav-észtert tartalmaz, és a fenolgyanta-komponens egy olyan alkoxicsoporttal módosított fenolgyantát tartalmaz, amiben a hidroxi-metil-csoportok a fenolgyantában kevesebb mint 25 mol%-a 1-10 szénatomos, primer vagy szekunder alifás monoalkohollal éterezett, és a fenolgyantakomponens oldószertartalma legfeljebb 40 tömeg%.
2. Az 1. igénypont szerinti kötőanyagrendszer, ahol a fenolgyanta-komponens egy poláros szerves oldószert tartalmaz, ami dikarbonsav-észter, glikoléter-észter, glikol-diészter, glikol-diéter, ciklikus keton, ciklikus észter vagy ciklikus karbonát.
3. A 2. igénypont szerinti kötőanyagrendszer, ahol a fenolgyanta-komponens egy zsírsav-észtert tartalmaz.
4. A 3. igénypont szerinti kötőanyagrendszer, ahol az alkoholból származó zsírsav-észter-maradék 1-12 szénatomos.
5. Formázómassza, amely aggregátumokat és az aggregátumok tömegére számított 15 tömeg%-ig terjedő, az 1 -4. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyagrendszer hatékonyan kötő mennyiségét tartalmazza.
6. Eljárás öntőformák és magok előállítására, azzal jellemezve, hogy (a) az aggregátumokat az aggregátumok tömegére számított 15 tömeg%-ig terjedő mennyiségű, az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kötőanyagrendszerrel keverjük össze;

(b) az (a) lépésben kapott öntőkeveréket egy formába töltjük;

(c) az öntőkeveréket a formában térhálósítjuk, és így egy önhordó formát állítunk elő, majd (d) ezután a (c) lépésben kapott formázott öntőkeveréket eltávolítjuk a formából, és tovább térhálósítjuk, miáltal egy kemény, szilárd, kitérhálósított öntőformát vagy magot kapunk.
7. A 6. igénypont szerinti eljárás, ahol az öntőkeveréket egy aminnal végzett kezeléssel térhálósítjuk.
8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárással előállított öntőforma alkalmazása fémek öntésére.