Brevet FR2244583A1 — publié le 19750418

La-présente invention concerne la fonderie et, plus précisément, les sables de moulage autodurcissants pour la fabrication des moules et des noyaux de fonderie. On connaît déjà des sables de moulage durcissant à froid pour la fabrication de moules et de noyaux, au sein desquels on utilise, comme liants, des résines synthétiques et un catalyseur acide assurant le durcissement des mélanges sables-résines. Afin dtaugmenter la résistance du sable de moulage, on modifie le liant à base de résine par des aminosilanes (cf. le brevet de la République Fédérale d'Allemagne N 1 252 853, classe 31 b1, 1). les silanes utilisés répondent à la formule générale R'Si(OR)3, R' étant un radical alcoyle en C2 C6 dans lequel un ou plusieurs atomes dthydrogène sont substitués par un groupement amine ou un groupement aminoalcoyle inférieur, alors que R est un groupement alcoyle inférieur.On pourrait citer, en tant qu'exemple de silane utilisé selon le brevet précité, le t -aminopropyltriéthoxysilane répondant à la formule NH(CHa 0C2H5)3. Toutefois, l'utilisation des aminosilanes comporte un certain nombre d'inconvénients. lorsqu'ils servent comme modificateurs des résines phenol-aldéhyde, la viscosité du liant à: base de résines augmente rapidement après l'introduction des aminosilanes. En outre, le mélange durcit lentement au cours de la période initiale. Quand on modifie les résines phéndraldéhyde par des aminosilanes, la résistance mécanique du sable de moulage atteinte après une heure de durcissement, croit. wçn pratique, il est important d'obtenir une élévation de la résistance mécanique au bout des premières minutes (t5 à 20 minutes) de durcissement. En effet, ce sont ces indices qui- définissent la productivité du travail et la vitesse de rotation des montages de fonderie. La présente invention a pour objectif d'éliminer les inconvénients précités. On s'est donc proposé de créer un procédé sable de moulage autodurcissant pour la fabrication de moules et de noyaux, qui permettrait d'augmenter sensiblement la vitesse de durcissement et la résistance mécanique des moules et des noyaux aussi bien au cours du durcissement initial que pendant le durcissement final. Une autre particularité de l'invention tient à la possibilité de mise en oeuvre d'un liant non toxique à base de résines, modifié par un silane, caractérisé par une longue période de magasinage sans altération marquée de ses propriétés. Encore une autre particularité de la présente invention tient à la diminution, de 3 à 6 fois, de la proportion du phénoxyalcoylalcoxysilane utilisé dans le mélange sablesrésine suivant l'invention, par comparaison avec les aminosilanes connus. On a donc crée, suivant l'invention, un mélange de moulage autodurcissant pour la fabrication de moules et de noyaux de fonderie, ce mélange contenant un sable de fonderie, un liant à base de phénol-aldéhyde, un catalyseur acide et un durcisseur organosilicique qui est un phénoxyalcoylalcoxysilane répondant à la formule générale X étant choisi parmi l'hydrogène et les groupement alcoyl-,alcoxy- et O(CN2)nSi (OR)3, n étant égal à 2- ou 3, R étant un radical alcoyle en C1 -C4. On utilise en tant que liants à base de résines, conformément à la présente invention, des résines phéndWformol, résorcine-formol, phénol-furanne, furyl-pbénol-formol, etc. Il est avantageux d'utiliser, en tant que durcisseurs à froid, des acides arylsulfoniques. En tant qu'exemples d'acides arylsulfoniques utilisés selon l'invention on peut citer acide paratoluène-sulfonique, l'acide benzènesulfonique, l'acide parachlorobenzène-sulfonique. On introduit généralement les acides aryl-sulfoniques sous forme de solutions aqueuses ou de solutions dans l'eau et l'alcool d'une concentration de 50 fb à 70 p. On peut utiliser également d'autres acides catalyseurs, mais ce sont les acides arylsulfoniques qui donnent les meilleurs résultats. On peut citer comme exemples de durcisseurs organosiliciques les composés suivants le T -phénoxypropyltriéthoxysilane le # -( ortho-méthylphénoxy) propyltriéthoxysilane le t -(ortho-éthoxyphénoxy)propyltriéthoxysilane l'éther di- t - triéthoxysilylpropylique de résorcine Au besoin on peut utiliser d'autres phénoxyalcoylalcoxysilanes répondant à la formule générale On obtient le meilleur effet quand on introduit le phenoxyalcoylalcoxysilane à raison de 0,1 à 1 % du poids de -la résine. On peut introduire le durcisseur organosilicique soit dans le liant à base de résine, soit dans le mélange sable-résine. Pourtant on obtient les meilleurs résultats quand on l'introduit dans la résine. Il est possible d'introduire le silane dans la résine à la température de l'air ambiant ou préalablement portée à une température de 500 à 600C, cette dernière solution donnant un~effet plus marqué. Le sable utilisé pour la fabrication des moules et des noyaux doit contenir au maximum 0,5 % de composant argileux et d'impuretés d'alcalis, de carbonates, d'hydrogénocarbonates et d'autres composés qui entrent en réaction avec le catalyseur acide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, qui va suivre, de plusieurs exemples non limitatifs de réalisation de l'invention. le tableau I ci-après regroupe les compositions (en parties pondérales) des mélanges 1 à 3 dans lesquels on utilise en tant que liant une résine phonol-formol résolique synthétisée en presence de magnésie à une température de condensation de 700 à 750C. On introduit le durcisseur organosilicique dans la résine finie à la température ambiante et on brasse celle-ci énergiquement. On prépare le mélange sable-résine en brassant le sable avec une solution du catalyseur pendant z minute, on introduit ensuite la résine mangée au durcisseur organosilicique et on continue le brassage pendant encore 1 à 2 minutes, après quoi le mélange est prêt à l'utilisation. TABlEAU 1 Constituants du mélange mélange 9 mélange 2 mélange 3 en parties pondérales Sable 100 100 100 Résine phénol-aldéhyde 2 2 2 Solution à 65 % d'acide para-toluène-sulfonique dans l'eau et l'alcool 1,2 1,2 1,2 #-phénoxrypropyltriéthoxysilane 0,01 - - #-aminopropyl- triéthoxysilane (selon le brevet de la R.F.A.) - 0,04 le tableau II résume les caractéristiques des mélanges I à 3 TABLEAU 2 Caractéristiques du mélange Mélange 1 Mélange 2 Mélange 3 Durée de durcissement jusqu'à l'extraction de l'échantillon, mn 20 40 45 Résistance à la -2 compression, kgf.cm 1 heure après l9,5 t ,O 7,0 2 heures après 40,0 25,5 15,0 4 heures après 55,0 41,0 20,0 24 heures après 74,0 56,0 25,0 Comme le montre le tableau II, les caractéristiques de résistance et les vitesses de durcissement du mélange sablerésine selon l'invention sont plus élevées que celles des mélanges selon le brevet de la R.F.A. utilisant le r -aminopropyltriéthoxysilane et, à plus forte raison, du mélange sans durcisseur organosilicique, Cette différence est appl-icable en premier lieu à la période de durcissement initiale. D'autre part, à toutes les étapes-consécutives de durcissement, on enregistre des carRctéristiques de résistance mécanique plus élevées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple, En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. - REVENDICATIONS 1. Sable de moulage autodurcissant pour la fabrication de moules et de noyaux de fonderie, du type contenant un sable de fonderie, un liant à base de résines phénol-aldéhyde, un catalyseur acide et un durcisseur organosilicique, caractérisé en ce que le durcisseur organosilicique est un phénoxyalcoylalcoxysilanerépondant à la formule générale suivante dans laquelle X estchoisi parmi l'hydrogène, les groupements alcoyl-, alcoxy- et le groupement - O--(CH)n Si(OR)3, n est un nombre égal à 2 ou 3, tandis que R est un radical alcoyle en C1 - C4. 2. Sable de moulage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le phénoxyalcoylalcoxysîlane utilisé est le r -phénoxypropyltrîéthoxysilane. Sable de moulage suivant la revendication X, caractérisé en ce que le phénoxyalcoylalcoxysilane utilisé est l'éther di- t -triéthoxysilyl-propylique de résorcine. 4. Sable de moulage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient le phénoxyalcoylalcoxysilane dans une proportion de 0,1 à I % du poids de la résine.