Brevet FR2170984A1 — publié le 19730921

La présente invention concerne la production de pièces pour moules de fonderie , dans laquelle on utilise des liants à base de polyisocyanates organiques, c'est-à-dire des composés organiques contenant au moins deux groupes isocyanato par molécule. I1 est connu de mélanger du sable au quartz avec des diisocyanates et des triisocyanates aromatiques et des solutions de résines phénol-formaldéhyde dans lesquelles les noyaux phénoliques contiennent des groupes méthylol, et de transférer les mélanges dans des boftes à noyaux, dans lesquelles ils sont traités avec un gaz inerte contenant de la triéthylamine, le gaz inerte étant par exemple l'azote. La triéthylamine joue le role d'un catalyseur dans la réaction entre les groupes isocyanate et les groupes méthylol pour former des groupes uréthanne.Le polyuréthanne ainsi formé lie le sable au quartz en produisant des pièces de moules qui sont cohérentes et qui peuvent titre dégagées des bottes à noyaux. L2inconvénient de ce procédé est que la période de temps au cours de laquelle les mélanges peuvent être traités est limitée. La réaction aboutissant à la formation du polyuréthanne démarre pendant l'opération de mélange, avant l'action de la triéthylamine, en sorte que des portions des mélanges à mouler doivent sou ent ère nt vent etre jetées, parce que les mélanges ne peuvent pas tre préparés avant que la réaction de formation du polyuréthanne n'ait trop progressé. Un autre inconvénient du procédé connu réside dans le danger d'explosion, d'empoisonnement et d'attaque corrosive que présente la manipulation de triéthylamine et d'un gaz inerte contenant ce composé. Pour réduire ces dangers, sans toutefois les écarter totalement, il a été proposé d'utiliser la vapeur d'eau ou un aérosol aqueux au lieu d'un gaz inerte contenant de la triéthylamine, et d'incorporer cette dernière ou une autre amine tertiaire dans le mélange à base de sable qui contient des isocyanates et dtincorporer des polyesters au lieu de résines phénol-formaldéhydeXe liteau est introduite pour aider à la formation de polyurée par l'action catalytique de l'amine tertiaire présente dans le mélange à base de sable et pour contribuer à la solidification des pièces de moules de fonderie formes à partir du mélange de sable.Toutefois, lorsquton met en oeuvre cette proposition, on constate que les propriétés des mélanges de sable de cette nature varient très rapidement dès que le mélange est terminé et que l'effet désiré de solidification est insuffisant pour permettre la production de pièces de moule pouvant 8trie moulées ou meme coulées. L'invention concerne un procédé de moulage et un mélange à mouler ne contenant pas d'amines tertiaires, en sorte que les dangers mentionnés ci-dessus sont totalement écartés. En outre, on évite ainsi la limitation de la courte période de temps pendant laquelle le mélange peut 8trie traité. L2invention concerne un procédé de production de pièces pour moules de fonderie, procédé qui consiste à mélanger une charge à mouler avec un liant contenant un isocyanate, à mouler ou couler le mélange dans un moule et à faire arriver de l'eau dans le mélange en cours de moulage, le liant mélangé avec la charge à mouler contenant un polyisocyanate organique qui est un produit de phosgénation d'un produit de condensation de préférence d'aldéhyde et d'amine aromatiques et d'un phénol. Une mole de l'eau introduite réagit avec deux moles de groupes isocyanate , avec élimination d'une mole d'anhydride carbonique et formation simultanée de groupes (-HN-CO-NH-), En raison de la polyfonctionnalité des isocyanates, des polyurées ou des dérivés de polyurée sont ainsi formés et confèrent aux pièces moulées la solidité nécessaire, en sorte que les pièces moulées sont transformées en pièces de moules de fonderie. On pourrait supposer que la structure des pièces moulées pourrait 8trie relâchée par 12 anhydride carbonique qui se dégage. Toutefois, il n'en est rien. La réaction entre 11 eau et les groupes isocyanato est relativement rapide et on peut donc se dispenser d'utiliser des amines tertiaires comme catalyseurs.Le cas échéant, la réaction peut entre accélérée par l'application de chaleur, ceci étant particulièrement avantageux pour les pièces moulées qui doivent 8trie traitées à la vapeur d'eau. L'amine aromatiquqkst avantageusement 1'aniline,et l'aldéhyde, qui est avantageusement un aldéhyde aliphatique, est de préférence le formaldéhyde. Le produit préféré de condensation est celui d'un aldéhyde, d'une amine aromatique et d'un phénol, avantageusement le monohydroxybenzène. Lorsque les polyisocyanates sont trop visqueux, on les utilise de préférence sous la forme de solutions dans le mélange ou la préparation des charges à mouler. Les solvants utilisés doivent avoir, tout au moins,un pouvoir limité de dissolution de l'eau. Il convient d'utiliser des hydrocarbures aromatiques, des cétones,des éthers > des esters ou des mélanges qui contiennent une ou plusieurs de ces classes de substances.Ainsi, par exemple, le benzène, les alkylbenzènes, la cyclohexanone/s éthers oligo-glycoliques portant des groupes hydroxyliques terminaux estérîfiés.,illus- trent ces classes de substances. L'invention est illustrée par l'exemple suivant : (a) Le procédé de préparation d'une charge à mouler consiste à mélanger quatre kilogrammes de sable au quartz sec, quatre grammes de stéarate de calcium et 160 grammes du liant décrit en (b). Une portion de la charge est moulée immédiatement après la fin de ltopération de mélange, une autre portion étant conservée pendant trois heures avant le- moulage. On moule six éprouvettes de flexion, en forme de barres, à partir de chaque charge, conformément à la norme DIN 52404, et on laisse ensuite les barres dans le moule, de manière à les traiter avec de la vapeur d'eau. Le moule diffère de celui qui est décrit dans la norme DIN 52404 par le fait qutil présente une admission de gaz en forme d'entonnoir à sa partie supérieure et des ajutages à fente à sa partie inférieure. De la vapeur d'eau admise par le conduit d'admission de de gaz en forme d'entonnoir traverse le mélange contenu dans le moule pendant deux minutes. Le moulage des éprouvettes de flexion formées à partir de chaque charge est terminé immédiatement après le passage de la vapeur d'eau, et les barres sont ensuite laissées au repos pendant une heure avant dtetre soumises à ltessai de résistance à la flexion suivant la norme DIN 52404. (b) Pour préparer le liant-, on fait bouillir au reflux pendant une heure 200 g de phénol, 180 g de solution aqueuse à 38 %0 de formaldéhyde et 100 g de solution aqueuse à 5 % dthydroxyde de sodium. On neutralise ensuite la solution avec de l'acide oxalique et on ajoute goutte à goutte 65 g d'aniline à la solution pendant 30 minutes à la température de reflux, le mélange étant maintenu à la température de reflux pendant encore trois heures. La phase aqueuse est séparée et l'élimination de l'eau est achevée par élévation de la température à 135oc, toute aniline non transformée étant en meme temps chassée.La résine brune obtenue est traitée par phosgénation sous la forme d'une solution à 20 % dans un mélange de cyclohexanone, de benzène, de chlorobenzène et de o-dichlorobenzène. Un échantillon du produit de phosgénation, duquel le solvant a été chassé, a une teneur en chlore d'environ 2,5 %. Lorsque l'opération de phosgénation est terminée, le solvant est évaporé jusqutà ce qu'on obtienne une solution à 70 %0, cette solution étant ensuite diluée avec de la cyclohexanone pour former une solution à 50 o. (c) Les six barres formées immédiatement après la fin de l'opération de mélange ont une résistance moyenne à la flexion 2 de 19,5 kgf/cm , tandis que les six barres formées à partir du lot à mouler, qui a été laissée au repos pendant 3 heures, 2 ont une résistance moyenne à la flexion de 23,8 kgf/cm REVENDICATIONS 1. Mélange destiné au moulage d'un moule ou d'une pièce de moule au sable de fonderie, caractérisé par le fait qu:il contient un polyisocyanate qui est le produit de phosgénation d'un produit de condensation d'un aldéhyde et d'une amine aromatique. 2. Mélange destiné au moulage d 'un moule ou d'une pièce de moule au sable de fonderie, caractérisé par le fait qutil contient un polyisocyanate qui est le produit de phosgénation d'un produit de condensation d'un aldéhyde, d'une amine aromatique et d'un phénol. 3, Mélange suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le phénol est le monohydroxybenzène. 4. Mélange suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'aldéhyde est uicomposé aliphatique. 5. Mélange suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'aldéhyde est le formaldéhyde. 6. Mélange suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'amine aromatique est l'anîline. 7. Procédé de production d'un moule on d'une pièce de moule au sable de fonderie, caractérisé par le fait qu'il consiste à produire le moule ou la pièce de moule à partir du mélange suivant l'une quelconque des revendications précédentes, puis à faire durcir le mélange formé au moyen d'eau. 8. Moule ou partie de moule au sable, obtenu au moyen d'un procédé conforme à la revendication 7.