Brevet FR2437894A1 — publié le 19800430

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Philippe JASSON, se rapporte à un procédé de fabrication de moules et noyaux de fonderie suivant lesquels le durcissement d'une masse de sable est obtenu à froid par action d'un catalyseur gazeux sur le liante On connatt, par exemple, un procédé faisant appel à deux liants : une résine à radical hydroxy et un poly-isocyanate, qui se combinent en présence d'une amine aliphatique tertiaire portée à l'état gazeux. Dans un tel cas, la réaction est du type catalytique et le durcissement intervient instantanément quand les résines sont mises en contact avec une amine gazeuse. On obtiendra ainsi, par exemple, le durcissement d'un noyau de 400 g en lui injectant 17 cc d'un mélange azote-diméthyléthylamine à 16 ffi d'amine en volume, ce qui représente une consommation de 0,0022 % d'amine en poids par rapport au sable. Dans la pratique ordinaire de la fonderie, on injecte dans une boîte préalablement remplie de sable par un moyen quelconque, un mélange gazeux sous pression contenant une proportion variable d'amine. Le durcissement du sable intervient quasi instantanément dès que l'amine gazeuse parvient au contact de la résine liante. Cependant, une difficulté réside dans le mode de diffusion de l'amine dans la totalité de la masse de sable, car il se crée des cheminements préférentiels et certaines parties du noyau ne sont pas atteintes. La-solution adoptée généralement consiste à injecter un très large excès du -mélange gazeux aminé pour avoir la garantie d'atteindre toutes les parties de la masse de sable. Cet excès d'amine est ensuite évacué vers 11 extérieur de la boute, au besoin par un rinçage de la masse de sable à l'air comprimé. Du fait de son caractère toxique, l'amine doit être soit détruite, soit captée, ce qui pose des problèmes technologiques importants. Â titre d'exemple, des fabrications industrielles de grande série consomment pratiquement de 0,05 à 0,4 ffi d'amine en poids par rapport au sable, la moyenne se situant aux environs de 0,1 %. Ces quantités correspondent respectivement à 22, 181 et 45 fois la quantité citée précédemment0 Des tentatives ont été effectuées en vue de réduire la quantité d'amine consommée, notamment en créant dans la botte un vide partiel destiné à favoriser la diffusion de lamine gazeuse. Il a également déjà été prévu de collecter le gaz aminé en sortie de botte pour le stocker sous pression dans un réservoir en vue de sa réutilisation dans le circuit. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif permettant de réduire, par rapport à la pratique actuelle, de manière simple et rapide, adaptée aux fabrications de grande série, les quantités de catalyseur et notamment d'amines consommées, tout en obtenant leur très bonne diffusion dans le sable des moules ou noyaux. Essentiellement, à cet effet, le procédé de durcissement selon l'invention de moules ou noyaux en sable dans une botte à moules ou noyaux, faisant appel à un catalyseur amené à traverser le sable à l'état gazeux sous une certaine différence de pression crée dans un circuit passant par ladite botte, est caractérisé en ce qu'il consiste à procéder pour chaque phase de durcissement d'un moule ou noyau par injection quantitative de catalyseur dans un circuit d'air fermé établi de sorte que le catalyseur est mis en recirculation avec l'air au travers du sable. Le dispositif de durcissement selon l'invention de moules ou noyaux en sable dans une boîte à moules ou noyaux, comprenant un circuit de catalyseur de durcissement à l'état gazeux passant par la botte et des moyens placés sur ce circuit pour faire passer le catalyseur au travers du sable sous une certaine différence de pression, est caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit d'air fermé sur ladite boîte dans lequel débouchent des moyens d'injection quantitative du catalyseur mis en oeuvre à chaque phase de durcissement et dans lequel sont situés les moyens créateurs de différence de pression, de sorte que l'air du circuit et le catalyseur sont mis en recirculation au travers du sable à chaque phase de durcissement. Diverses mesures peuvent également être aisément prises dans le cadre de l'invention, ainsi qu'on le verra ci-après, pour effectuer une phase de purgeage à la suite de la phase de durcissement lorsque l'on désire éliminer absolument toute trace de pollution de l'atmosphère par le catalyseur. Avec le procédé ou dispositif selon l'invention, du fait de la recirculation, les quantités d'amine mises en oeuvre sont bien inférieures aux quantités généralement relevées dans la pratique ordinaire et peuvent s'abaisser à des valeurs proches de celle citée précédemment (0,0022 %). Plusieurs formes de réalisation d'un dispositif selon l'invention sont d'ailleurs ci-après décrites, à titre d'exemple, et eq référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique d'une première forme de réalisation élémentaire d'un dispositif selon l'invention - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de deux variantes de réalisation d'un dispositif tel que celui de la figure 1. Le dispositif représenté à la figure t comprend une boîte en deux parties la, lb, destinée à recevoir le sable 2 d'un élément de moule ou noyau, et comportant un joint d'étanchéité 3 dans le plan d'assemblage de ses deux parties. La partie supérieure 7b de la botte est traversée par des canaux 4 et destinée à entre recouverte par un plateau 5 dit de gazage, s'appliquant de façon étanche sur la partie lb avec interposition d'un joint de pourtour 6, et comportant une tubulure de raccordement 7 d'un conduit d'admission 8 de mélange gazeux. Ce conduit 8 fait partie d'un circuit fermé sur la botte comprenant un compresseur 9 à la sortie duquel il est raccordé, et dont l'entrée d'aspiration est reliée à un conduit 10 raccordé å un collecteur d'échappement 11 de la botte. Les tubulures de ce collecteur sont raccordées k des canaux correspondants 12 traversant la partie inférieure la de la botte et communiquant avec sa cavité interne destinée à recevoir le sable 2, au travers de filtres poreux incorporés 130 Des moyens d'injection d'un catalyseur de liant du sable sont raccordés au circuit prédéfini, de préférence du coté aspiration du compresseur, comme ici schématisé sous forme d'une vanne d'injection 14, dont l'entrée est reliée par le conduit 15 à la source de catalyseur schématisée par la flèche C, et dont la sortie est raccordée au conduit 10. La mise en oeuvre d'un tel dispositif est la suivante. La botte étant remplie du sable 2 et fermée hermétiquement, et le plateau de gazage 5 étant lui-même appliqué hermétiquement sur la partie supérieure lb de la botte, le compresseur 9 est mis en route et assure aussitôt une circulation d'air continue à travers le sable de la botte, le conduit 10 se trouvant en dépression et le conduit 8 sous pression. La vanne 14 d'injection du catalyseur est alors ouverte temporairement afin d'admettre dans la masse d'air en circulation une certaine quantité de catalyseur. On notera ici que le catalyseur peut être directement introduit sous forme gazeuse comme il est usuel de l'utiliser à partir d'une unité de préparation de mélange gazeux sous pression (aminé dans le cas précis du catalyseur prémentionné). Mais, de par la présence du circuit fermé d'air ainsi créé, on peut aussi prévoir plus simplement d'injecter le catalyseur considéré directement à l'état d'amine liquide à l'aide d'une pompe ou vanne doseuse dans le conduit d'aspiration 10. Dans les deux cas, les conduits 10 et/ou 8 peuvent être aussi équipés d'un dispositif de chauffage non représenté permettant de réchauffer le mélange air-catalyseur en vue d'obtenir une diffusion encore meilleure du catalyseur par abaissement de la viscosité dynamique du mélange. Il suffit donc de prévoir un compresseur 9 de débit approprié pour que le mélange air-catalyseur soit mis rapidement en recirculation un certain nombre de fois dans la botte, ce qui conduit à une diffusion parfaite du catalyseur dans la masse de sable et au durcissement désiré de la résine liante. A titre exemple, un compresseur de capacité de 100 m3/h assurant une circulation d'air dans un système ayant un volume intérieur de 10 litres assurera un nombre de recyclages égal k 2,7 fois par seconde. Le compresseur 9 est arrêté en fin de phase de durcissement, et l'on peut alors réouvrir le plateau de gazage 5 pour pouvoir extraire de la botte l'élément de moule ou noyau en sable durci. Si l'on désire éliminer toute diffusion dans l'atmosphère d'un résidu de catalyseur, qui ne peut être que très faible étant donné leprocédé exposé et la quantité juste suffisante utilisée, on peut alors recourir à des variantes telles que c-elles illustrées aux figures 2 et 3, permettant notamment un purgeage de la masse de sable durcie susceptible de retenir du catalyseur. Dans le cas de la figure 2, il est disposé sur le conduit 10 une vanne16 à trois voies permettant, lorsqu'elle est manoeuvrée dans le sens de la flèche, de mettre l'admission du compresseur 9 à l'atmosphère et d'obturer le conduit 10 c8té collecteur d'échappement, ce dernier désigné par lia étant modifié pour être raccordé à un conduit de purgeage 17 sur lequel est disposée une vanne 18 et qui est destiné k être relié à un dispositif de captage ou de destruction du catalyseur, non représenté. Dans ce cas, la phase de purgeage faisant suite à celle de durcissement consiste à manoeuvrer simultanément les vannes 16 et 18 en laissant tourner le compresseur 9, de sorte que ce dernier emprunte par la vanne 16 l'air atmosphérique qu'il refoule, au travers du sable et par la voie de la vanne 18 ouverte, vers le dispositif de captage ou destruction du catalyseur subsistant éventuel. On laisse ainsi tourner le compresseur un bref instant, puis l'on rétablit les vannes 16 et 18 dans leur état initial avant le cycle suivant. La figure 3 correspond au cas où l'on utilise pour le purgeage une source d'air comprimé non représentée, qui est alors raccordée au conduit 8 par l'intermédiaire d'une vanne 19 et schématisée par la flèche A, un conduit de purgeage 17 et une vanne 18 étant également prévus comme précédemment. Dans ce cas, la phase de purgeage faisant suite à celle de durcissement consiste k manoeuvrer simultanément les vannes 18 et 19 pour les maintenir ouvertes pendant un certain temps. Bien entendu, d'autres variantes peuvent encore être imaginées sans pour autant sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de durcissement de moules ou noyaux en sable dans une botte à moules ou noyaux, faisant appel à un catalyseur amené à traverser le sable à l'état gazeux sous une certaine différence de pression créée dans un circuit passant par ladite botte, caractérisé en ce qu'il consiste k procéder pour chaque phase de durcissement d'un moule ou noyau par injection quantitative de catalyseur dans un circuit d'air fermé établi de sorte que le catalyseur est mis en recirculation avec l'air au travers du sable. 2. Dispositif de durcissement de moules ou noyaux en sable dans une boîte à moules ou noyaux, comprenant un circuit de catalyseur de durcissement à l'état gazeux passant par la botte et des moyens placés sur ce circuit pour faire passer le catalyseur au travers du sable sous une certaine différence de pression, caractérisé en ce qu'il est prévu un circuit d'air fermé sur ladite boîte dans lequel débouchent des moyens d'injection quantitative du catalyseur mis en oeuvre à chaque phase de durcissement et dans lequel sont situés les moyens créateurs de différence de pression, de sorte que l'air du circuit et le catalyseur sont mis en recirculation au travers du sable à chaque phase de durcissement. 3. Dispositif de durcissement de moules ou noyaux en sable dans une boSte à moules ou noyaux selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu sur ledit circuit fermé des moyens de distribution assurant une interruption du circuit avec mise à l'at- mosphère côté aspiration des moyens créateurs de différence de pression, lesdits moyens de distribution étant également prévus pour mettre simultanément la partie du circuit en aval de la botte en communication avec un appareil de traitement du résidu éventuel de catalyseur dans une phase de purgeage de la boîte faisant suite à la phase de durcissement. 4. Dispositif de durcissement de moules ou noyaux en sable dans une botte à moules ou noyaux selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est raccordé audit circuit fermé de part et d'autre de la boute, une source d'air comprimé de purgeage de la botte et une vanne d'évacuation de l'air et du résidu éventuel de catalyseur vers un appareil de traitement de ce dernier. 5. Dispositif de durcissement de moules ou noyaux en sable dans une botte à moules ou noyaux selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de chauffage dudit circuit fermé.