Brevet FR2068787A1 — publié le 19710903

La présente invention se rapporte à des mélangea de fabrication de moules et elle a trait plus par-ticulièrement à un mélange fluide perfectionné du type du verre soluble. 5 Ces dernières années, on a cherché à utiliser de plus en plus des moules fluides comprenant une matière réfractaire sous forme particulaire, un liant, un agent de durcissement, un agent de moussage et de lseaus du fait que de tels moules fluides permettent de réduire grandement le nombre d'opé-10 rations de mise en oeuvre nécessaires pour leur fabrication. Jusqu'à maintenant, des mélanges fluides auto-durcissables du type verre soluble nécessitaient une incorporation d'eau pour permettre aux mélanges de couler alors que les mélanges de fabrication de moules auto-durcissables du ty-15 pe ordinaire ne nécessitent pas d'eau. Ceci a rendu nécessaire de sécher les mélanges à un certain degré en cours de fabrication de manière à réduire la quantité d'eau résiduelle dans les moules. En conséquence, des moules fluides classiques fabriqués à partir de mélanges classiques présentent un inconvénient du fait que leur 20 fabrication nécessite une opération additionnelle,-car ils doivent être séchés, à la différence des moules auto-durcissables classiques qui n'en n'ont pas besoin. l'invention a pour objet de procurer un mélange fluide du type verre soluble utilisable pour la 25 fabrication d'un motile et permettant d°éliminer la phase de séchage nécessaires et qui constituait un gros inconvénient dans la fabrication de moules fluides classiques. On sait d°une façon générale que, lorsqu'on ajoute de l'aluminium en poudre à un mélange de matière 30 réfractaire se présentant spus forme particulaire et de verre soluble, les réactions chimiques suivantes se déroulent et produisent de la chaleur s Na2Si03 + H20 > H2Si03 + îîaOH (1 ) 2 ÎJaCH + 2A1 + 2Ho0 ^ 2 FaAl0o + (2) C- 2 NaAl02 + 4H20 2 ITaOH + 2 A1(0H)3 (3) lorsquilun moule fluide est fabriqué en ajoutant encore de l'eau et un agent tensio-actif au mélange précité, de l'hydrogène est dégagé dans la réaction (l) immédiate-40 ment après malaxage des additifs et du mélange. Puisque des bulles 70 43164 P 2068787 formées par l'agent tensio-actif dans le mélange malaxé ne disparaissent pas .facilement9 le moule ne présentant pas de perméabilité à l'air, l'hydrogène produit a tendance à refouler les bulles vers l'extérieur du moule dans la masse de matière. Il en résulte que le moule est dilaté et devient poreux. En conséquences un moule fabriqué en utilisant un mélange classique présente une faible résistance et ne peut être pratiquement utilisé. L'invention a pour but de fournir un mélange fluide du type verre soluble pour fabriquer un moule, ce mélange .j q remédiant aux inconvénients des mélanges classiques de fabrication de moules qui devenaient porreux du fait de leur dilatation. L'invention a en vue d'empêcher pendant une certaine période le déroulement de la réaction entre le verre soluble et l'aluminium eh poudre tout en détruisant rapidement les bulles formées par l'agent tensio-actif dans ^ le mélange, de sorte que la réaction entre l'aluminium en poudre et le verre soluble s'effectue après que la perméabilité à l'air du moule fabriqué à partir du mélange a atteint une valeur élevée de 1„000. A cet effets l'invention concerne un mélange de fabrication d'un moule fluide auto-durcissable comprenant line matière 20 réfractaire sous forme pulvérulente, du verre soluble9 un agent de durcissement, un agent tensio-actif et de l'eau, caractérisé en ce qu'il contient de la poudre d'aluminium métallique et une résine phénolique , ces substances étant ajoutées à une matière réfractaire se présentant sous forme particulaire» 25 L'addition de résine phénolique est efficace pour empêcher la dilatation du moule et elle réduit simultanément dans des proportions importantes, en favorisant la réaction exothermique du mélange servant à la fabrication du moules la quantité d'eau résiduelle dans le moule„ problème qui n'avait pas pu être résolu dans jq la fabrication des moules fluides de types connus. Un mélange de fabrication de moules suivant l'invention contient une résine phénolique ajoutée à un mélange de matière réfractaire sous forme particulaire, du verre soluble servant de liants, de l'aluminium en poudre servant d'agent exothermique, 35 une matière d'un groupe comprenant le ciment Fortland, de la chaux éteintep un ciment alumineux ou un mélange de ces substances servant d'agent de durcissements un agent tensio-actif. servant d'agent de moussage et de l'eau. Suivant- une caractéristique, la teneur en alu= 40 minium métallique est de 0,2 à 1,0 partie en poids et la teneur en résine phénolique de 0,1 à 1,0 partie en poids 70 43164 3 2068787 pour 100 parties en poids de la matière réfractaire se présentant sous la forme particulaire0 Suivant encore une autre caractéristique j, la teneur en aluminium est de 0S6 à 098 partie en poids 5 et la teneur en résine phénolique est de 0P3 à 0S4 partie en poids» Un mélange de fabrication d'un moule suivant 15 invention permet de réaliser un moule fluide auto-durcissable du type exothermique qui atteint une résistance élevée dans un intervalle court et qui contient un minimum d"eau résiduelle 10 à la différence des moules fluides classiques du type non-exother- • mique9 en empêchant la dilatation du moule provoquée par le dégagement d'hydrogène produit par réaction entre le verre soluble et 18 aluminium en poudre Un mélange suivant 1°invention pré- 15 sente la composition suivante s Parties (en poids) 1) Matière réfractaire particulaire (sable de quartz s sable d'olivinej, etc ««o) lt)0 2) liant (verre soluble-rapport molaire 2S0) 4 à 8 20 3) Agent exothermique (99 d0 aluminium sous forme pulvérulente) 0,2 à i 4) Agent de durcissement (ciment Portland) 0 à 1 5) Agent de durcissement (ciment alumineux) %0 à 3 6) Agent exothermique auxiliaire (chaux éteinte) 0}2 à 1 25 7) Agent d'inhibition de réaction et de destruction de bulles (résiner phénolique) 0,1 à 1 8) Agent moussant (agent tensio-actif anionique non-ionique) 0S1 à 0}3 On va décrire dans la suite des 30 exemples dDapplication de l'invention,, Exemple 1 Parties (an poids) 35 1) Sable de mer N°4 (JIS) 100 2) Yerre soluble (rapport molaire 290) 6 3) Aluminium sous forme pulvérulente (pureté 99$) 0J 4) Ciment Portland °p5 5) Chaux éteinte 0,5 6) Résine phénolique 0,35 7) Agent tensio-actif (non-ionique) 0,20 8) Eau 3,0 40 la nature et les propriétés d'un 70 43164 4 2068787 moule fabriqué à partir de la composition mentionnée plus haut sont indiquées dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Temps de durcissement Résistance à Perméabilité Teneur en 5 (hem-Ml la (Compression à 10air eau (/*) 1/4 2,0 300" 4,3 1/2 5,6 1000 4,0 1 6s9 1100 3,8 10 24 8,5 1200 2,7 , Température 10°C La valeur de la fluidité a été obtenu en divisant 1°étalement D, en mm, du mélange par la hauteur 15 h, en mm, de la partie centrale du mélange lorsque 2 litres de sable fluide sont déversés d'une hauteur de 400 mm par une buse de 50 mm de diamètre. On a obtenu comme valeur D/h = 5,5. Comme le montrent les résultats, le mélange a commencé à dégager de la chaleur au bout d'environ 10 mn 20 après qu'il ait été mis sous la forme d'un moule et il a atteint une température maximale de 80°C en 30 mn» La résistance du moule p au bout de cette période a été trouvée égale à 5,6 kg/cm . On voit qu'un moule fabriqué à partir du mélange suivant l'invention durcit bien plus rapidement et atteint une plus grande résistance dans un 25 temps plus court que des moules fluides auto-durcissables du type non-exothermique. Exemple 2 Parties(en poids) 1) Sable de mer N°4 (JIS) 100 2) Verre soluble (rapport molaire 2) 6 30 3) Aluminium sous forme de poudre (pureté 99%) 0,7 4) Ciment alumineux 3 5) Chaux éteinte 0,5 6) Résine phénolique . 0,35 7) Agent tensio-actif, anionique (non-ionique) 0,20 35 8) Eau 3,0 La nature et les propriétés d'un moule fabriqué à partir de la composition mentionnée plus haut sont indiquas dans le Tableau 2. 70 43164 5 2068787 TABLEAU 2 Temps de durcissement Résistance à Perméabilité Teneur en du moule (heures) la compression à l'air eau (%) (kg/cm2) 5 1/4 3 400 4 1/2 7,1 1100 3,8 1 8,2 1300 3,2 24. 13,4 1500 2 10 Température 10°C La valeur de fluidité a été déterminée de la même manière que dans 18 exemple 1 et on a trouvé D/h = 6,0. A 3a différence du ciment Portland 15 (Si02 : 20 à 26 % ° CaO g 50 à 66 j A12°3 8 4 a 1° ^ » Fe2°3 § 2 a 5 $ °, MgO g 1 à 2 % et SO^ î 1 à 3 %) le ciment alumineux (A1203 i 40 à 75 1o 5 CaO § 25 à 40 et Si02 % 0,5 à 3 %) n'altère pas la fluidité du mélange même s'il est ajouté en grandes proportions» L'utilisation du ciment alumineux à la place du ciment Port-20 land permet donc d'ajouter une plus grande quantité d'agent de durcissement dans l'exemple 2 que dans 1"exemple 1 et d'obtenir un moule qui est bien plus fluide et qui atteint de plus fortes valeurs de résistance en 15 mm et en 24 heures» La chaleur produite par le moule 25 de l'exemple 2 a permis d'atteindre une température de 85°C. Exemple 3 Parties (en poids) 1) Sable de mer N°4 (JIS) 100 2) Verre soluble (rapport molaire 2) 6 3) Aluminium sous forme de poudre (pureté 99 i°) 0,7 30 4) Poudre contenant essentiellement du silicate bicalcique 3 5) Chaux éteinte 0,5 6) Résine phénolique 0,35 7) Agent tension-actif anionique (non-ionique) 0,20 35 8) Eau 3 La nature et les propriétés d'un moule fabriqué à partir de la composition mentionnée plus haut sont indiquéesdans le Tableau 3. 70 43164 6 2068787 TABLEAU 5 Temps de durcissement Résistance à Perméabilité Teneur en du moule (heures) la compression à l'air eau (%) (kg/cm2) 1/4 2,5 550 4,1 1/2 6,2 1050 3,9 1 7,3 1200 3,6 24 12,2 1300 2,3 Température 10°C La valeur de fluidité a été déterminée de la même manière que dans 1°exemple 1 et on a trouvé D/h = 650e 15 A partir des exemples donnés plus hauts on peut noter que des moules fluides auto-durcissables du type exothermique atteignent une résistance élevée au bout d'une courte période de temps et que l'eau résiduelle est réduite plus rapidement que dans des moules fluides auto-durcissables du type 20 non-exothermique» En outre, les moules du type exothermique atteignent une très haute valeur de perméabilité à l'air dans un court intervalle de temps du fait de la pression de la résine phénolique existant dans le mélange et de la chaleur produite par la réaction du mélange» Des expériences ont montré qu'il était possible de cou-25 1er du métal fondu dans le moule fabriqué à partir du mélange sui=> vant l'invention environ 2 heures après sa fabrication, sans nécessiter un traitement du moule par séchage» Oela permet d'augmenter grandement la productivité des moules fluides, ce qu'il était impossible d'obtenir jusqu'à maintenant dans le cas des moules flui-30 des du type non-exothermique» Le fait que le mélange suivant l'invention contient de l'aluminium et une résine phénolique permet de séparer plus commodément le mélange de la pièce coulée produite après son durcissement par comparaison à d'autres mélanges du type verre soluble, ce qui contribue à augmenter la cadence de produc-35 tion des pièces coulées» Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci~dessus décrits et re-" présentés, à partid desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de 40 l'invention» 70 43164 7 2068787 REVENDICATIONS 1°) Mélange de fabrication d'un moule fluide auto-durcissable comprenant une matière réfractaire sous forme pulvérulente, du verre soluble;, un agent de durcisse-5 ment, tin agent tensio-actif efcde l'eau., caractérisé en c e qu°il con-tient de la poudre d"aluminium métallique et une résine phénolique„ ces substances étant ajoutées à une matière réfractaire se présentant sous forme particulaire» 2°) Mélange suivant la revendica-10 tion 1, caractérisé en ce que la teneur en aluminium métallique est de 0S2 à 1^0 partie en poids et la teneur en résine phénoli» que de 0„1 à lp0 partie en poids pour 100 parties en poids de la matière réfractaire se présentant sous la forme particulaire» 3°) Mélange suivant la revendica-15 tion 1s caractérisé en ce que la teneur en aluminium est de 056 à 0P8 partie en poids et la teneur en résine phénolique est de 0,3 à 0,4 partie en poids»