[发明专利]用于聚氨酯冷芯盒工艺的双组分粘结剂体系

说明书

描述一种应用于聚氨酯冷芯盒工艺中的双组分粘结剂体系，一种用于通过与叔胺接触来硬化的混合物，一种用于制造冒口、铸模或铸芯的方法以及能根据该方法制造的冒口、铸模和铸芯，和根据本发明的双组分粘结剂体系或根据本发明的混合物的应用，该应用用于在聚氨酯冷芯盒工艺中粘结模制原料或模制原料的混合物。

技术领域

本申请涉及一种应用于聚氨酯冷芯盒工艺中的双组分粘结剂体系，一种用于通过与叔胺(其中术语“叔胺”在本申请的范围中也包括由两种或更多种叔胺构成的混合物)接触来硬化的混合物，一种用于制造冒口、铸模或铸芯的方法以及能根据该方法制造的冒口、铸模和铸芯，和根据本发明的双组分粘结剂体系或根据本发明的混合物的应用，其用于在聚氨酯冷芯盒工艺中粘结一种模制原料或多种模制原料的混合物。

背景技术

在冒口、铸模和铸芯的制造中，通常将在形成聚氨酯的情况下进行冷硬化的双组分粘结剂体系用于粘结模制原料。所述粘结剂体系由两种组分构成，即具有在分子中至少两个OH基团的(正常溶解于溶剂中的)多元醇(多元醇组分)和具有在分子中至少两个异氰酸酯基团的(溶解于溶剂中或不含溶剂的)聚异氰酸酯(聚异氰酸酯组分)。与模制原料分开地添加来制备模制材料混合物的两种组分在成型的模制材料混合物中在加聚反应中反应成硬化的聚氨酯粘结剂。在此，在存在优选呈叔胺形式的碱性催化剂中进行硬化，所述叔胺在模制材料混合物成型之后借助载气引入到模制工具中。

多元醇组分大多是溶解于溶剂中的酚醛树脂，也就是说，一种或多种(必要时取代的)多元醇与一种或多种醛类(尤其甲醛)的缩合产物。因此，在下文中，多元醇组分称作酚醛树脂组分。

将具有在分子中至少两个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯以不溶解的形式或溶解于溶剂中形式使用。优选的是芳香族聚异氰酸酯。在聚异氰酸酯组分呈溶液形式的情况下，按聚异氰酸酯组分的总质量计，聚异氰酸酯的浓度通常高于70％。

为了根据聚氨酯冷芯盒工艺(也称作“氨基甲酸乙酯冷芯盒方法Urethan-Cold-Box”)制造冒口、铸模和铸芯，首先，通过粒状的模制原料与上述双组分粘结剂体系的两种组分混合来制备模制材料混合物。在此，优选将双组分粘结剂体系的两个组分的量比设计成，使得按OH基团的数量计得到NCO基团过量。按OH基团的数量计，如今常用的双组分粘结剂体系典型地具有直至20％的NCO基团的过量。按模制原料的使用质量计，粘结剂(必要时包括存在于粘结剂组分中的溶剂和添加剂)的总量在铸芯和铸模中通常在大约1％至2％的范围中，以及按冒口质量的其他组成部分计，在冒口中通常在大约5％至18％的范围中。

然后，将模制材料混合物成型。接着，在以叔胺(其中术语“叔胺”在本申请的范围中包括由两个或更多个叔胺构成的混合物)作为催化剂的短暂吹扫的情况下进行成型的模制材料混合物的硬化。分别按模制原料的使用质量计，呈叔胺形式的催化剂的所需量在0.035％至0.11％的范围中。按粘结剂的质量计，根据使用的叔胺的类型，呈叔胺形式的催化剂的所需量典型地为3％至15％。紧接着，能够从模制工具中取出冒口、铸芯或铸模，并且例如在发动机铸件中用于金属的铸造。

在吹扫期间，冒口、铸芯或铸模已经获得可测量的强度(所述强度称作“初始强度”或“瞬时强度(Sofortfestigkeit)”)，所述强度在吹扫结束之后缓慢地提高到最终强度值。在实践中期望尽可能高的初始强度，以便在吹扫之后能够尽可能立即从模制工具中将冒口、铸芯或铸模取出，并且模制工具能够再次用于新的工序。

如上描述的、在聚氨酯形成下冷硬化的双组分粘结剂体系也使用在聚氨酯自硬方法中。在此，在呈叔胺溶液形式的液体催化剂的作用下进行硬，所述叔胺添加给模制材料混合物。

例如在US 3,409,579、US 4,546,124、DE 10 2004 057 671、EP 0 771 599、EP 1057 554和DE 10 2010 051 567以及未公开的专利申请PCT/EP2015/070751中描述用于在聚氨酯冷芯盒工艺中应用的双组分粘结剂体系。例如在US 5,101,001中描述用于在聚氨酯自硬工艺中应用的双组分粘结剂体系。