MX2008006539A - Proceso para la elaboracion de moldes - Google Patents

Abstract

La invención describe un proceso para la elaboración de moldes el cual no genera gases tóxicos al verter el metal tundido en los moldes equipados con machos de fundición o similares aún cuando el aglutinante ahícontenido se descompone, y el cual es excelente en cuanto a las características de desintegración después del fundido. El proceso comprende mezclar un agregado particular con uno o más aglutinantes solubles en agua, un surfactante, un agente de reticulación y agua que se agitan y hacen espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso, cargar la mezcla de agregado espumoso en una cavidad que forma un molde, solidificar la mezcla cargada al evaporar el agua contenida en la mezcla para formar un molde, y extraer el molde de la cavidad.

Description

PROCESO PARA LA ELABORACIÓN DE MOLDES CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un proceso para la elaboración de moldes. De manera más particular, esta invención se relaciona con un proceso para la elaboración de un molde que va a ser fabricado de una mezcla espumosa en la cual un agregado granular, un aglutinante soluble en agua, un surfactante y agua son agitados para hacer espuma de modo que el molde tenga gran fuerza y ofrezca resistencia a altas temperaturas y genere pocos olores desagradables .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un ejemplo de procesos de moldeo convencional para la elaboración de núcleos huecos se describe en la Publicación Anticipada de la Patente Japonesa Número 63-115649. El método utiliza arena para moldeo no curada (una mezcla granular) que está compuesta de arena de sílice como un material granular agregado y un aglutinante. El método incluye los pasos para añadir una solución de un surfactante a la arena de moldeo no curada y agitarlo para que el material granular agregado haga espuma, inyectar la mezcla de material granular agregado espumoso en un molde de metal calentado, y conservar el inyectante en el molde de metal calentado durante un tiempo predeterminado para evaporar la humedad de éste. Como un aglutinante utilizable para el método, la publicación anterior describe una resina fenólica. Sin embargo, el uso de la resina fenólica produce gases dañinos, por ejemplo, formaldehído, un fenol y amoníaco. Estos representan un riesgo biológico e involucran un olor desagradable cuando el aglutinante va a ser endurecido mediante el calor transferido del molde de metal.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, un objeto de la invención es proporcionar un proceso de moldeo para la elaboración de un molde. El proceso de moldeo de la presente invención inhibe la generación de gases dañinos, los cuales presentan un riesgo biológico para humanos e involucran un olor desagradable. Esto se debe a que se descompone un aglutinante cuando un material granular agregado que incluye arena y el aglutinante son utilizados para el proceso de moldeo, o cuando un metal fundido es vertido en el molde (tal como un núcleo) gue está hecho de material granular agregado. Además, el molde que está hecho mediante el proceso de moldeo de la presente invención tiene una mejor colapesibilidad después de la fundición. Además, una parte del objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de moldeo capaz de elaborar un molde con fuerza incrementada. La presente invención proporciona un proceso de moldeo gue comprende los pasos de mezclar, agitar y hacer espumoso el material agregado granular, uno o más tipos de aglutinantes solubles • en agua, un surfactante, un reticulante y agua para preparar una mezcla de agregado espumosa; llenar un espacio de moldeo con la mezcla de agregado espumoso; vaporizar la humedad en la mezcla de agregado llenada de modo que la mezcla de agregado sea curada para elaborar un molde de éste; y remover el molde del molde metálico. De preferencia, el surfactante es uno gue provoca una reacción de reticulación con el reticulante. De preferencia, el surfactante es noniónico y uno cuyo valor HLB es 8 o más; sin embargo, menos de 20. El valor HLB es un índice gue denota el nivel de afinidad con agua o un aceite, el cual es un compuesto orgánico que no tiene solubilidad en agua, de un surfactante. El valor HLB tiene un rango de 0 a 20. La afinidad con el aceite es incrementada al aproximarse a 0, mientras gue la del agua es incrementada al aproximarse a 20. El valor HLB puede derivarse de un cálculo . con base en el método Atlas o el método Griffin. El valor1 HLB también puede ser determinado por el tiempo de espera' al utilizar una cromatografía de líguido de alto rendimiento. No se puede obtener la mezcla de agregado espumoso si el surfactante noniónico tiene un valor HLB menor que 8. Esto es debido a que dicho surfactante noniónico es difícil de distribuir en agua, y no hace espuma suficiente. En caso de gue el surfactante noniónico tenga un valor HLB de 8 o más, es firmemente distribuido en agua para hacer espuma suficiente. De esta manera, se puede obtener una mezcla de agregado espumoso. El espacio de moldeo puede ser definido por un molde de metal. En este caso, el paso de llenado de preferencia incluye un paso para llenar la mezcla de agregado espumoso en el espacio de moldeo al presurizarlo. El paso de llenado presurizado puede incluir un paso para cargar la mezcla de agregado espumoso en un cilindro y entonces llenarlo en el espacio de moldeo al presurizarlo de forma directa. De manera alternativa, el paso de llenado presurizado puede incluir un paso para llenar la mezcla de agregado espumoso en el espacio de moldeo al presurizarlo con un gas comprimido. En el paso de vaporización, la humedad en la mezcla de agregado espumoso es, de preferencia, vaporizada por medio del calor del molde de metal que es calentado. Cada aglutinante soluble en agua es soluble en agua de temperatura normal. Cada aglutinante soluble en agua es sacárido o su derivado . Uno o más tipos de aglutinantes solubles en agua están contenidos en 0.1 a 5.0 por ciento en peso por 100% en peso de los agregados granulares. De preferencia, el reticulante es un compuesto químico que tiene un grupo carboxilo. El compuesto guímico que tiene el grupo carboxilo es seleccionado de un grupo gue incluye un ácido oxálico, un ácido maléico, un ácido succínico, un ácido cítrico, un ácido tetracarboxílico butano, un copolímero de metil vinil anhídrido maléico, y un copolímero de isobutileno anhídrido maléico. Con la presente invención, la mezcla de agregado espumoso es preparada al mezclar el material de agregado granular, uno o más tipos de aglutinantes solubles en agua, un surfactante, un reticulante que provoca una reacción de reticulación con los aglutinantes solubles en agua. Debido a que la mezcla de agregado espumoso puede ser llenada en un espacio de moldeo (o una cavidad de moldeo) en cada parte, y la cantidad de gases generados de un molde cuando un metal fundido es vertido en éste, puede ser inhibida, cualquier defecto causado por gas en el molde puede ser reducido. Debido a gue la mezcla de agregado espumoso incluye resina no fenólica tal como existe en la técnica anterior, se previene la generación de gases dañinos gue representan un riesgo biológico para humanos e involucran un olor desagradable, aún en caso de gue cada aglutinante esté descompuesto cuando la mezcla de agregado espumoso sea moldeada o cuando el metal fundido sea vertido en un molde (por ejemplo, molde núcleo) elaborado de la mezcla de agregado . Además, se puede producir un molde gue tenga una alta colapsibilidad. La fuerza del molde (el núcleo) gue es producido mediante el uso de un surfactante, un surfactante catiónico, y un surfactante anfórico se vuelve más bajo de forma indeseable que la producida mediante el uso de un surfactante noniónico. Por consiguiente, la presente invención utiliza el surfactante noniónico para facilitar la mezcla de agregado espumoso con la que se va a llenar el espacio del moldeo en cada área y para proporcionar una fuerza y resistencia suficiente para humedad para el molde resultante . Las características y ventajas anteriores y adicionales de la presente invención serán clarificadas posteriormente mediante la siguiente descripción detallada, con referencia a las figuras anexadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un panorama seccional longitudinal de una máquina de moldeo utilizada para la primera modalidad del proceso de moldeo de la presente invención. La Figura 2 es un panorama seccional longitudinal de la máquina de moldeo utilizada para otra modalidad del proceso de moldeo de la presente invención. La Figura 3 ilustra los resultados de un análisis en donde los componentes de los gases que son generados de un aglutinante en el proceso de moldeo de la presente invención fueron analizados mediante un espectómetro de masas.

MODALIDADES PREFERIDAS DE LA PRESENTE INVENCIÓN El proceso de moldeo de la presente invención será posteriormente explicado. Este comprende los pasos de preparar y agitar una mezcla de agregado que incluye un material granular de agregado, uno o más tipos de un aglutinante soluble en agua, un agente activo interfacial, un agente reticulante y agua para que haga espuma, llenar la mezcla espumosa en un espacio de moldeo, evaporar la humedad dentro de la mezcla llenada para endurecer la mezcla cargada para hacer un molde, y remover el molde resultante del espacio de moldeo. El material granular agregado en la presente invención es un material granular resistente al calor que comprende por lo menos un material seleccionado de un grupo que comprende arena de sílice, arena de alúmina, arena de olivino, arena de cromita, arena de circón, arena de mulita, cualquier material de agregado artificial, etcétera . Cada aglutinante soluble en agua en la presente invención es soluble en agua de temperatura normal, y actúa como un aglutinante gue endurece al evaporar la humedad. También actúa como un agente espesante para ajustar la viscosidad de una mezcla de agregado gue es moldeada y espumosa. El agente espesante significa un polímero alto que se disuelve o es distribuido en agua para presentarlo pegajoso, y también se denomina pasta adhesiva. El aglutinante soluble en agua puede ser un grupo de azúcar gue incluye, en particular, almidón o sus derivados, polisacáridos tales como saponinas, o disacáridos tales como azúcar. El aglutinante soluble en agua gue es soluble en agua de temperatura normal puede ser mezclado en una mezcla de agregado espumoso sin calentar éste y el agua. Un aglutinante soluble en agua gue no tiene solubilidad en agua a temperaturas normales no puede ser mezclado a menos que éste y el agua sean calentados. Pa a utilizar dicho aglutinante soluble en agua gue no tiene solubilidad en agua a temperaturas normales, puede ser calentado una vez y después mezclado para preparar una solución aglutinante soluble en agua gue es enfriada a una temperatura normal. El almidón es, por ejemplo, dextrina o a -almidón, gue se deriva de las papas, o maíz, o tapioca, o harina. El derivado del almidón es, por ejemplo, almidón eterificado, almidón esterificado, o un almidón de enlace. El azúcar es sacarosa gue es un sacárido en el cual un par de moléculas de fructuosa y un par de moléculas de glucosa están unidos. Los ejemplos de un sacárido incluyen azúcar blanca y azúcar granulada. Los aglutinantes solubles en agua gue van a ser utilizados en la presente invención están fácilmente disponibles. En particular, el «-almidón, dextrina y azúcar están disponibles a bajo costo. El a -almidón, dextrina o sus derivados, saponinas, y un azúcar son solubles en agua de temperatura normal. Los ejemplos del agente espesante incluyen un almidón, una goma xanthan, una goma guar, una goma Arábica, etc. Debido a que la temperatura de descomposición del aglutinante soluble en agua utilizado en la invención es más baja gue la de la resina de fenol, un molde elaborado por un método de la presente invención puede ser fácilmente descompuesto mediante el calor del proceso de fundición. De esta manera, se puede obtener el molde gue tiene una alta colapsibilidad después de haber terminado el proceso de fundición. El material granular agregado de preferencia contiene el aglutinante soluble en agua de 0.1 a 5.0% en peso con base en el peso total del material granular agregado. Esto se debe a que un molde que tiene fuerza insuficiente es proporcionado si el contenido es menor que 0.1% en peso, y un molde gue tiene fuerza redundante es producido si el contenido excede 5.0% en peso. Con el molde de la presente invención, añadir los resultados del reticulante entre las reacciones de reticulación con el aglutinante soluble en agua incrementa la unión de partículas del material granular agregado gue están recubiertas por el aglutinante soluble en agua. Además, existe una menor posibilidad de que los aglutinantes solubles en agua reaccionen con moléculas de agua, proporcionando así el molde resultante con una propiedad suficiente aún en un ambiente de alta humedad. El material granular agregado de preferencia contiene el surfactante añadido de 0.01% a 1.0% en peso con base en el peso total del material granular agregado. Esto se debe a que ninguna mezcla de agregado que tenga suficiente espuma es proporcionada y, de esta manera, ninguna mezcla de agregado espumoso es proporcionada si el contenido es menor gue 0.01% en peso. La mezcla de agregado espumoso tiene una fluidez si el contenido es 1.0% en peso. El reticulante gue puede ser utilizado en la presente invención incluye un compuesto gue tiene un grupo carboxilo que incluye uno tal como ácido oxálico, o ácido maléico, o ácido succínico, o ácido cítrico, todos los gue provocan una reacción de reticulación mediante un enlace de éster. De manera alternativa, el reticulante puede incluir un copolímero de metil vinil de ahídrido éter-maléico y un copolímero de isobutileno anhídrido maléico gue tiene un grupo carboxilo cuando está en la fase de una solución de agua. Un reticulante de preferencia que puede ser utilizado en la presente invención es un reticulante que provoca la unión de éster para generar menos gases dañinos, es decir, uno gue tiene un grupo carboxilo. En la presente invención, la cantidad añadida del reticulante es de 5 a 300% en peso con base en el peso total del contenido total de aglutinante soluble en agua. Esto se debe a que ningún molde gue tenga suficiente fuerza en un ambiente de alta humedad puede ser producido si la cantidad añadida de reticulante es menor gue el 5% en peso, en donde la ventaja de la reacción de reticulación no es suficiente. A pesar de que el molde resultante que tiene suficiente fuerza en el ambiente de alta humedad puede ser producido si la cantidad añadida del reticulante excede 300% en peso con base en el peso total del contenido total de aglutinante soluble en agua, su ventaja no es más remarcable gue cuando la cantidad añadida del reticulante es de 300% en peso. De esta manera, agregar el reticulante que excede 300% en peso puede ser poco económico y una práctica inconveniente. En la presente invención, el reticulante es utilizado con una solución acuosa. Por ejemplo, su densidad puede ser mayor gue 10% en peso en caso de que el reticulante sea ácido carboxílico de tetra butano, o ácido cítrico, o un copolímero de metil vinil anhídrido éter maléico. En la presente invención, la mezcla de agregado espumoso puede ser inyectada en un cilindro al presurizarlo de forma directa, o puede ser presurizado por aire de tal modo gue un espacio de moldeo sea llenado con la mezcla de agregado espumoso. La presurización directa por el cilindro es para inyectar la mezcla dentro del cilindro para recibir la mezcla en un molde de metal al presurizar, de forma directa, la mezcla al ajustar a presión un émbolo (o un pistón) de un mecanismo de presión en el cilindro. La presurización directa mediante aire comprimido como se muestra, por ejemplo, en la Figura 1, en lugar del pistón en la presurización directa anterior mediante el cilindro. En este arreglo, una abertura en la parte superior del cilindro (o el pistón) 1 es proporcionado con un sello hermético 2 para cerrar de modo gue sea ajustado por aire. El espacio ajustado por aire de la parte superior del cilindro 1 también es proporcionado con una cubierta 3 gue forma un pasadizo de aire 3a para conectarlo con una fuente de aire comprimido para suministrar aire comprimido en la parte superior de la mezcla de agregado espumoso 6 dentro del cilindro 1 para inyectarla en un espacio de moldeo 5 del molde de metal 4. En el proceso de moldeo de la presente invención, vaporizar la humedad en la mezcla de agregado espumoso que es llenado en el espacio de moldeo, un molde de metal o su elemento relacionado, o ambos, que definen el espacio de moldeo, pueden ser calentados, a una temperatura alta, o el espacio de moldeo gue es llenado con la mezcla de agregado espumoso puede ser colocado bajo un ambiente de vacío. De manera alternativa, en caso de que así se desee, el espacio de moldeo puede recibir ahí una insuflación de aire. En vaporizar la humedad en la mezcla de agregado espumoso por el molde de metal gue es calentado a temperatura alta, tanto la espuma como la humedad han sido distribuidas en la mezcla de agregado al agitarlas y son movidas al núcleo del molde que es elaborado desde la mezcla de agregado por medio del calor del molde de metal. De esta manera, la densidad del material de agregado gue va a ser llenado en el núcleo del molde es disminuido. Un molde gue tiene una densidad baja en su núcleo provoca las cantidades de agregado granular y los aglutinadores solubles en agua gue van a ser reducidos. También, provoca gases generados con la descomposición de los aglutinantes solubles en agua que van a ser agotados con facilidad, debido a que un molde como éste tiende a tener muchos agujeros . El surfactante en la presente invención puede ser, por lo general, clasificado en cuatro tipos por los estados disociativos de sus moléculas cuando es disuelto en agua: un surfactante aniónico, un surfactante catiónico, un surfactante noniónico y un surfactante anfórico. La definición guímica de un surfactante es "un material para mezclar agua y aceite." Un surfactante tiene tanto un grupo hidrofóbico como uno hidrofílico dentro de las moléculas, y es disuelto o disperso en un líquido tal como agua o aceite, y absorbe la interfaz de manera selectiva. Por lo tanto, el surfactante en la presente invención causa formación o burbujeo. El (núcleo) del molde elaborado mediante el uso del surfactante aniónico, el surfactante catiónico o el surfactante anfórico, entre los cuatro tipos de surfactantes, no provoca una reacción de reticulación con el reticulante debido a gue dichos surfactantes no tienen grupo hidróxilo en las moléculas, como se analiza posteriormente. En este caso, el molde que tiene una fuerza insuficiente puede, entonces, ser elaborado. En contraste, el molde producido mediante el uso de surfactante noniónico tiene fuerza suficiente, debido a gue tres redes tridimensionales en las moléculas de los aglutinantes solubles en agua y el surfactante son formadas mediante una reacción de reticulación en la cual un grupo carboxilo (COOH) en las moléculas del reticulante y el hidroxilo (OH) , que es un grupo hidrofílico, están unidos por éster. Por consiguiente, el surfactante noniónico es, de preferencia, utilizado en la presente invención para elaborar un molde gue tenga una fuerza suficiente. Al agregar el surfactante noniónico que actúa como el reticulante para provocar la reacción de reticulante con los aglutinantes solubles en agua, se incrementa la unión de las partículas del agregado granular gue están recubiertas con los aglutinantes solubles en agua. Además, debido a gue la reacción entre los aglutinantes solubles en agua y las moléculas de agua puede ser inhibida, el molde resultante puede mantener suficientes propiedades bajo un ambiente de alta humedad. A pesar de gue los ejemplos del surfactante noniónico incluyen un éster de ácido graso de sacarosa, un éster de ácido graso de sorbitán, un éster de ácido graso de sorbitán de polioxietileno, una amida de alcanol graso, un éster de algui polioxietileno, un éster de fenil alquil polioxietileno, un éster de ácido graso de glicerina, un éster de ácido graso de glicol propileno y demás, y uno que tenga un valor HBL de 8 o más es utilizado entre ellos. De preferencia, un aceite de coco natural o aceite de palma que es elaborado de aceite vegetal tiene alta seguridad, y no es dañino en el uso práctico. Las siguientes modalidades pretenden explicar, mas no se limitan a, el proceso de moldeo de la presente invención. La Primera Modalidad Tabla 1 Composición (excepto agua) de la Mezcla de Agregado 11 Sílice y (arena de aplanado) : 100% en peso Almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co . , Ltd., Japón) : 1.0% en peso Surfactante (éster de ácido graso de poliglicerol) : 0.03% en peso Ácido cítrico (hecho por Fuso Chemical Co . , Ltd., Japón): 0.5% en peso En la primera modalidad, la mezcla de agregado que es compuesta como se muestra en la Tabla 1 y el agua de 4% en peso son mezcladas y agitadas con una máguina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co . , Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos. De esta manera, hace espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso 11. La mezcla de agregado espumoso 11 se vierte en un cilindro 13 de un émbolo 12, como se muestra en la Figura 2. Esta mezcla de agregado espumoso es entonces presurizada con aproximadamente 0.4 MPa de la presión de la superficie por el cilindro de modo que es cargada de presión en un espacio de moldeo 15 con una capacidad de aproximadamente 80cm3 en un molde de metal para la prueba de mezclado 14, la cual se conserva a una temperatura de 250°C (el paso de llenado) . La mezcla de agregado espumoso en el molde de metal calentado se sostiene durante aproximadamente 2 minutos para vaporizar la humedad mediante el calor de éste de modo gue el agregado espumoso se endurezca (el paso de endurecimiento) . El molde es removido del espacio de moldeo 15 del molde de metal 14 después de provocar la reacción de reticulación entre el aglutinante soluble en agua y el reticulante. Se preparan dos especímenes para utilizarlos para el método de prueba de mezcla. Los especímenes se conservan durante 24 horas en baños de humedad respectiva a una humedad del 30% y a una humedad del 90% o más, y entonces se les realiza la prueba de mezcla. Como resultado, las fuerzas de 4.9 MPa y 2.3 MPa fueron medidas a una humedad del 30% y a una humedad del 98%, de manera respectiva. Debido a gue la fuerza de mezclado de 4.9 MPa a una humedad del 30% eguivale, de manera aproximada, a un molde que es producido a partir de un moldeo en concha (ver JFS Foundry Engineer's Handbook, Sección 2.1, "Shell Molding") , la operación normal del molde no involucra un problema significativo. En caso de gue el molde tenga una fuerza de 2 MPa o más después de gue es conservado durante 24 horas a una humedad de 90% o más, un manejo normal del molde no involucra un problema significativo, y puede ser utilizado como un molde. La Segunda Modalidad Tabla 2 Composición (excepto agua) de la Mezcla de Agregado Arena sintética (Espar#60 hecho por Yamakawa Sangyo Co., Ltd., Japón) : 100% en peso Almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co., Ltd., Japón) : 1.0% en peso Surfactante (éster de ácido graso de poliglicerina) : 0.03% en peso Ácido cítrico (hecho por Fuso Chemical Co., Ltd., Japón): 0.5% en peso En la segunda modalidad, la mezcla de agregado gue es compuesta como se muestra en la Tabla 2 y el agua del 2.5% en peso son mezcladas y agitadas con una máquina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co . , Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos y, de esta manera, la hace espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso (el paso de preparación) . La mezcla de agregado espumoso se vierte en un cilindro 13 como se muestra en la Figura 2. Esta mezcla de agregado espumoso es entonces presurizada con aproximadamente 0.4 MPa de una presión de superficie del cilindro de modo que es cargada de presión en un espacio de moldeo 15 con una capacidad de aproximadamente 80cm3 en un molde de metal para la prueba de mezclado 14, la cual se conserva a una temperatura de 250°C (el paso de llenado) . La mezcla de agregado espumoso en el molde de metal calentado se conserva durante aproximadamente 90 segundos para vaporizar la humedad mediante el calor de éste, de modo gue el agregado espumoso se endurezca (el paso de moldeo) . El molde es removido del espacio de moldeo 15 del molde de metal 14 mientras gue dos especímenes, después de provocar la reacción de reticulación entre el aglutinante soluble en agua y el reticulante. Ambos especímenes se conservan durante 24 horas en baños de humedad respectiva a una humedad del 30% y a una humedad del 90% o más, y entonces se les realiza la prueba de mezcla. Como resultado, las fuerzas de 9.5 MPa y 3 MPa fueron medidas a una humedad del 30% y a una humedad del 98%, de manera respectiva. Con estos valores, un manejo normal del molde no involucra un problema significativo, y pueden ser utilizados para los mismos fines que el molde. La Tercera Modalidad Tabla 3 Composición (excepto agua) de la Mezcla de Agregado Sílice y (arena de aplanado) : 100% en peso Almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co . , Ltd., Japón) : 1.0% en peso Surfactante (éster de ácido graso de poliglicerol): 0.03% en peso Ácido cítrico (hecho por Fuso Chemical Co . , Ltd., Japón): 0.5% en peso En la tercera modalidad, la mezcla de agregado gue es compuesta como se muestra en la Tabla 2 y el agua de 4.5% en peso son mezcladas y agitadas con una máguina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos y, de esta manera, la hace espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso. La mezcla de agregado espumoso se vierte en un cilindro 13 como se muestra en la Figura 2. Esta mezcla de agregado espumoso es entonces presurizada con aproximadamente 0.4 MPa de la presión de superficie por el cilindro de modo que es cargada de presión en un espacio de moldeo 15 con una capacidad de aproximadamente 140cm3 en un molde de metal para la prueba de mezclado 14a, el cual se conserva a una temperatura de 270°C (el paso de llenado) . La mezcla de agregado espumoso en el molde de metal calentado es conservado durante 90 segundos para vaporizar la humedad mediante el calor de éste, de modo gue el agregado espumoso se endurezca (el paso de moldeo) . El molde como un espécimen A es removido del espacio de moldeo 15 del molde de metal 14a (el paso de remoción) . La capa de superficie del espécimen removido fue raspada con una lima metálica a una profundidad de 1 mm para tomar una muestra aproximadamente de 1 gramo. La cantidad de cualguier gas de desintegración se deriva con base en el método para convertir una presión de gas a una capacidad de acuerdo con el método para medir la cantidad del gas generado al utilizar el estándar de inspección JACT M-5, el cual es definido por la Japan Association of Casting Technology para calcular los pesos moleculares . La Tabla 4 muestra este resultado.

Tabla 4 La cantidad de un gas de desintegración (cc/g) El espécimen A 18 La Cuarta Modalidad Una mezcla en la cual un almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co., Ltd., Japón), un surfactante (éster de ácido graso de poliglicerina) y ácido cítrico (elaborado por Fuso Chemical Co., Ltd., Japón) son mezclados en relaciones de 1: 0.3; 5 es conservado a una alta temperatura, horneado de 250°C durante 10 minutos para entonces ser removido. La mezcla removida es conservada durante cinco segundos bajo una atmósfera de helio en un pirolizador a 590°C. El gas de pirólisis es conservado durante 10 minutos a 50°C, y es calentado a 240°C en la tasa de calentamiento 10°C/min. El tipo de gas es analizado con un espectómetro de masa, mientras gue el gas calentado gue pasa a través de una columna bajo la temperatura de 240°C es conservado durante 15 minutos. Como se muestra en la Figura 3, el dióxido de carbono y el furfural son detectados como un resultado del análisis de los componentes del gas de pirólisis del aglutinante con el espectómetro de masa. En el proceso de moldeo en concha convencional, se generan olores desagradables, tales como amonio, formaldehídos y fenoles, los cuales son fuentes de olor, por la pirólosis de una resina fenólica y hexamina (un agente de curación) cuando un núcleo es horneado. En contraste, se encontró que dichos gases no son generados del molde de la presente invención.

La Quinta Modalidad En la quinta modalidad, los experimentos son llevados a cabo para confirmar si diversos tipos de surfactantes provocan reacciones de reticulación con un reticulante.

Tabla 5 Composición de la Mezcla de Agregado Arena de sílice (arena de aplanado) : 100% en peso Surfactante noniónico (un éster de ácido grado de poliglicerina) : 0.03% en peso Ácido cítrico (elaborado por Fuso Chemical Co., Ltd., Japón) : 0.5% en peso El material granular de agregado, como se muestra en la Tabla 5, y el agua son mezclados y agitados con una máguina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co . , Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos. De esta manera, la hace espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso. La mezcla de agregado espumoso es llenada, de manera manual, en el molde de metal que es adaptado para preparar un espécimen para la prueba de mezclado y es definida por la inspección JACT M-l (el paso de llenado) . El molde de metal es entonces conservado en un baño de temperatura constante durante 45 minutos para secar y curar la mezcla de agregado espumoso (el paso de moldeo) . El molde resultante como un espécimen para la prueba de mezclado es entonces removido. Como comparación, los especímenes de referencia son preparados de la misma manera a partir de la composición como se muestra en la Tabla 5. Sin embargo, en lugar del surfactante noniónico en dicha composición, los especímenes de referencia respectiva incluyen un surfactante aniónico (sodio éster sulfato éter alquilo) , un surfactante catiónico (sal de amonio trimetil alquilo) , y un surfactante anfórico (óxido amino alquilo) . El espécimen de la prueba de mezclado y los especímenes de referencia son conservados en un baño de humedad a una humedad del 30%. Después se miden las fuerzas de mezclado. La Tabla 6 muestra estos resultados.

Tabla 6 La Tabla 6 denota que el surfactante noniónico es uno que provoca una reacción de reticulación con un reticulante que tiene un grupo carboxilo. El molde gue utiliza otros surfactantes se colapso cuando fue removido del molde de metal. De esta manera, no tiene fuerza práctica .

La Sexta Modalidad Tabla 7 Composición de la Mezcla de Agregado Arena de Sílice y (Arena de Aplanado) : 100% en peso Almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co., Ltd., Japón) : 1.0% en peso Surfactante Niónico Respectivo como se muestra en la Figura 8: 0.03% en peso Ácido cítrico (hecho por Fuso Chemical Co., Ltd., Japón): 0.5% en peso El material granular de agregado, como se muestra en la Tabla 7 y el agua son mezclados y agitados con una máquina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co., Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos. Las inspecciones visuales fueron llevadas a cabo para confirmar que se obtuvieron las mezclas de agregado espumoso. La Tabla 8 muestra estos resultados. En la Tabla 8 "Excelente" denota una mezcla de agregado espumoso excelente, "Bien" denota gue una mezcla de agregado espumoso se obtiene como es en agitado; sin embargo, su espuma es disuelta de manera inmediata al detener el agitado, y "Deficiente" denota gue no se obtuvo mezcla de agregado espumoso.

Tabla 8 Surfactante Noniónico HLB Mezcla de Agregado Espumoso Éster de ácido graso de poliglicerina 15.5 Excelente Éter alquilo polioxietileno 10.5 Excelente Éter lauril de polioxietileno de de sodio 8.1 Excelente Éster de ácido graso de sorbitán 6.7 Bien Éster de ácido graso de sorbitán 5.0 Deficiente Éster de ácido graso de glicol propileno 3.9 Deficiente La Tabla 8 muestra gue no se puede obtener una mezcla de agregado espumoso a menos que el valor HLB de un surfactante noníónico que va a ser utilizado sea de 8 o más.

La Séptima Modalidad Tabla 9 Composición (excepto agua) de la Mezcla de Agregado Arena de Sílice y (Arena de Aplanado) : 100% en peso Almidón (Dextrina NSD-L, elaborado por Nissi Co., Ltd., Japón): 1.0% en peso Surfactante Noniónico (Sunsoft M-12, fabricado por Taiyo Kagaku Co., Ltd., Japón): 0.03% en peso Ácido cítrico (hecho por Fuso Chemical Co., Ltd., Japón): 0.5% en peso En la séptima modalidad, la mezcla de agregado que es compuesta como se muestra en la Tabla 9 y el agua de 4% en peso son mezcladas y agitadas con una máquina de mezclado (un mezclador de mesa, hecho por Aikohsha Manufacturing Co . , Ltd., Japón) a 200 rpm durante aproximadamente 5 minutos y, de esta manera, la mezcla resultante hizo espuma para preparar una mezcla de agregado espumoso (el paso de preparación) . Como se muestra en la Figura 2, la mezcla de agregado espumoso 11 se vierte en un cilindro 13. Esta mezcla de agregado espumoso es entonces presurizada con aproximadamente 0.4 MPa de la presión de superficie por el cilindro de modo gue es cargada de presión en un espacio de moldeo 15 con una capacidad de aproximadamente 80cm3 en un molde de metal para la prueba de mezclado 14, la cual se conservó a una temperatura de 250°C (el paso de llenado) . La mezcla de agregado espumoso en el molde de metal calentado fue conservado durante 2 minutos para vaporizar la humedad mediante el calor de éste de modo gue el agregado espumoso se endurezca (el paso de moldeo) . El molde fue removido del espacio de moldeo 15 del molde de metal 14 como un espécimen. Como comparación, los especímenes de referencia fueron preparados de la misma manera a partir del material granular agregado como se muestra en la Tabla 9. Sin embargo, en lugar del surfactante noniónico en dicha composición, los especímenes de referencia respectiva incluyen un surfactante aniónico, un surfactante catiónico y un surfactante anfórico. El espécimen de la prueba de mezclado y los especímenes de referencia son conservados en un baño de humedad a una humedad del 30% durante 24 horas, y un baño de humedad con una humedad del 90% o más durante 24 horas. Las fuerzas de mezclado fueron entonces medidas. La Tabla 10 muestra estos resultados.

Tabla 10 Como se observa en la Tabla 10, los moldes con fuerzas de 4.9 MPa y 2.3 MPa fueron medidos a una humedad del 30% y a una humedad del 98%, de manera respectiva. Debido a la fuerza de mezclado de 4.9 MPa a una humedad del 30% aproximadamente eguivale a gue un molde gue es producido de un moldeo en concha (ver Foundry Engineer's Handbook, Sección 2.1, "Shell Holding"), la operación normal del molde no involucra un problema significativo. En caso de gue el molde tenga una fuerza de mezclado de 2 MPa después de conservarlo durante 24 horas a una humedad del 90% o más, el manejo normal del molde no involucra un problema significativo y puede ser prácticamente utilizado como el molde. En contraste, la fuerza de mezclado del molde que es producido utilizando otros surfactantes fue más baja. De manera particular, fue menor que la de un molde gue es producido mediante el proceso de moldeo de cocha convencional, debido a gue dichos surfactantes no provocan reacción de reticulación con el reticulante. Además, también se encontró que dicho molde no tiene suficiente fuerza en un ambiente de humedad alta. Con el proceso de moldeo de la presente invención, la generación de cualguier gas dañino, el cual posee un riesgo biológico para humanos e involucra un olor desagradable puede ser inhibida, en caso de gue un aglutinante sea pirolizado cuando un material fundido es vertido en el molde. Por consiguiente, el proceso de moldeo de la presente invención puede ser aplicable para producir un molde de metal ligero que utiliza, por ejemplo, aluminio o magnesio. Se debe apreciar, de forma adicional, gue el número de lengüetas para el molde que es producido por el proceso de moldeo de la presente invención pueden ser remarcablemente reducidas . Debido a que las modalidades anteriores pretenden ser ilustrativas y no limitar el alcance de la presente invención, aquellos expertos en la técnica conciben, de esta manera, diversos cambios y modificaciones en las modalidades dentro del alcance de las reivindicaciones anexas .

Claims (13)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN
2. Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:
3. REIVINDICACIONES 1.- Un proceso de moldeo caracterizado porque comprende los pasos de: mezclar, agitar y espumar el material de agregado granular, uno o más tipos de aglutinantes solubles en agua, un surfactante, un reticulante y agua para preparar una mezcla de agregado espumoso; llenar un espacio de moldeo con dicha mezcla de agregado espumoso; vaporizar la humedad en dicha mezcla de agregado de modo que la mezcla de agregado sea curada para elaborar un molde de la mezcla de agregado curada; y remover dicho molde producido de dicho espacio de moldeo. 2. - El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho surfactante es uno que provoca una reacción de reticulación con dicho reticulante . 3.- El proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho surfactante es un surfactante noniónico cuyo valor HLB es 8 o más pero menos que 20.
4. 4.-. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho espacio de moldeo es definido por un molde de metal, y caracterizado porque dicho paso de llenado incluye un paso para llenar dicha mezcla de agregado espumoso en dicho espacio de moldeo al presurizar dicha mezcla de agregado espumoso .
5. 5. - El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho paso de llenado incluye un paso para cargar dicha mezcla de agregado espumoso en un cilindro, y llenar dicha mezcla de agregado cargada en dicho espacio de moldeo al presurizar, de manera directa, dicha mezcla de agregado cargada.
6. 6.- El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho paso de llenado incluye un paso para llenar dicha mezcla de agregado espumoso en dicho espacio de moldeo al presurizar dicha mezcla de agregado espumoso con un gas comprimido.
7. 7.- El proceso de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porgue dicho paso de vaporización incluye un paso para vaporizar la humedad en dicha mezcla de agregado espumoso por medio del calor de dicho molde de metal gue es calentado.
8. 8.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porgue cada aglutinante soluble en agua es disuelto en agua de temperaturas normales . f
9. 9.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque cada aglutinante soluble en agua es una sacárido o su derivado.
10. 10.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porgue dicho uno o más tipos de aglutinantes solubles en agua contienen 0.1 a 5.0% en peso por 100% en peso de dichos agregados granulares.
11. 11.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho reticulante es un compuesto que tiene un grupo carboxilo.
12. 12.- El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque dicho compuesto que tiene el grupo carboxilo es seleccionado a partir de un grupo gue incluye un ácido oxálico, un ácido maléico, un ácido succínico, un ácido cítrico, un ácido carboxílico de tetra-butano, un copolímero anhídrido de éter maléico de metil vinil y un copolímero anhídrido de isobutileno maléico.
13. 13.- El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porgue dicho paso de vaporización incluye un paso para vaporizar la humedad en dicha mezcla de agregado espumoso por medio del calor de dicho molde de metal que es calentado.