k REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL 19 k ES 2 022 563 kInt. Cl. : B22C 9/12 11 N.◦ de publicación: 5 51 ESPAÑA k TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA 12 kNúmero de solicitud europea: 88115750.7 kFecha de presentación : 24.09.88 kNúmero de publicación de la solicitud: 0 313 830 kFecha de publicación de la solicitud: 03.05.89 B3 86 86 87 87 k 54 Tı́tulo: Procedimiento para el endurecimiento de los cuerpos de moldeo de arena. k 73 Titular/es: Daimler-Benz k 72 Inventor/es: Nisi, Dieter y k 74 Agente: Torre Serrano, Ma Victoria de la ¯ 30 Prioridad: 30.10.87 DE 37 36 775 Aktiengesellschaft Postfach 600202 Mercedesstrasse 136 W-7000 Stuttgart 60, DE 45 Fecha de la publicación de la mención BOPI: 01.12.91 45 Fecha de la publicación del folleto de patente: 01.12.91 Aviso: k k Paul, Helmut k En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletı́n europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art◦ 99.1 del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascı́culos: Registro de la Propiedad Industrial. C/Panamá, 1 – 28036 Madrid 1 2 022 563 DESCRIPCION La presente invención hace referencia a un procedimiento para el endurecimiento de los cuerpos de moldeo de arena - sobre todo de los machos de fundición - hechos de arena ligada con una resina sintética y mediante un catalizador en forma de gas o de vapor, el cual es añadido a un gas portador; a continuación, la mezcla de catalizador y de gas portador es pasada, a presión, a través del molde que contiene el cuerpo de moldeo de arena suelta; en este caso, la mezcla de gas, que sale del molde, es captada - sin mezclarse con el aire del ambiente y en la forma más completa posible mientras que la parte de catalizador de mezcla es separada de ésta última, mediante condensación, en la forma más completa posible, y la misma es empleada, eventualmente, después de haberse separado unas posibles impurezas. El procedimiento explicado está detalladamente descrito en la Patente Aleman Núm. DE - PS 25 50 588. Según este procedimiento de endurecimiento en frı́o se pueden fabricar los machos de fundición con una elevada resistencia a la flexión y a la abrasión, con una alta precisión de medidas y calidad de superficie ası́ como una buena condición para el almacenamiento, todo ello con cortos tiempos de trabajo por pieza y partiendo de unas herramientas de moldeo en frı́o. Para este procedimiento, la mezcla de arena se compone de una arena de cuarzo seca y de un sistema aglutinante liquido de resina sintética de dos componentes, el cual endurece con la entrada del catalizador. Como catalizadores se emplean unas aminas muy volátiles que son lı́quidas a la temperatura de ambiente, con mayor frecuencia la trietilamina, la dimetiletilamina ó bien la dimetilisopropilamina. Como quiera que las aminas son de muy mal olor, aparte de ser venenosas, resulta que las mismas no deben llegar al medio ambiente. Además de la eliminación de las aminas de la corriente de aire de escape procedente de un taller de fabricación de machos por medio de un lavado de ácidos, de una recombustión térmica ó bien mediante la combustión dentro de un horno de cúpula después de su aportación a la corriente de aire caliente, con lo cual se pierden las aminas, a través de la Patente Alemana Núm. DE - PS 25 50 588 es conocido separar, mediante condensación, el catalizador y otros vapores que pueden ser condensados del gas de escape que contiene el catalizador. A continuación, el catalizador puede ser empleado de nuevo; en su caso, después de realizar una separación de las impurezas como, por ejemplo, mediante una destilación fraccionada. Un inconveniente general de este procedimiento consiste en el hecho de que el catalizador está presente, dentro de la mezcla de gas portador, tan sólo en una concentración relativamente reducida. A efectos de la separación del catalizador se precisa, por lo tanto, un fuerte enfriamiento de toda la corriente del gas, lo cual está relacionado con unos elevados costos. Por consiguiente, el procedimiento no se ha podido abrir camino en la práctica, a pesar del elevado precio que tiene el catalizador recuperado. Por lo tanto, la presente invención tiene el ob2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2 jeto de hacer posible la recuperación del catalizador - en un procedimiento para el endurecimiento de los cuerpos de moldeo de arena - de una forma mucho más barata. En un procedimiento según la parte principal de la reivindicación 1), este objeto se consigue por medio de las caracterı́sticas distintivas de la misma. Por consiguiente, lo esencial de la presente invención consiste en el hecho de que la mezcla de catalizador y de gas portador - la cual sale del molde - ya no es condensada de forma directa sino que, después de una permanencia a través de una membrana de tipo semi-permeable, es generada una mezcla de gas rica en catalizador, a partir de la cual puede ser recuperado seguidamente el catalizador con unos costos más reducidos como, por ejemplo, mediante la condensación. Para esta finalidad, la mezcla de gas - que sale del molde - es conducida por el lado de aportación de mezcla de una membrana semi-permeable que con preferencia deja pasar ó es permeable para las partes proporcionales del catalizador de la mezcla de gas. Una membrana de este tipo, apropiada para el presente procedimiento, está hecha, a tı́tulo de ejemplo, de polidimetilsiloxano. La fuerza propulsora para el paso del catalizador está constituı́da por una caı́da de presión parcial entre el lado de aportación de mezcla de la membrana y el lado dorsal, el llamado lado de permeación. Esta caı́da de concentración es producida por el hecho de que en el lado de permeación de la membrana se mantiene una presión más reducida que la presión que rige por el lado de aportación de la mezcla. De forma adicional, la caı́da de presión parcial por el lado de la permeación queda aumentada por el hecho de que por el lado de permeación de la membrana es conducida una corriente de gas portador de permeación, la cual es mayor que la corriente de permeación que pasa por la membrana. Con preferencia se emplea una corriente de gas portador de permeación que es aproximadamente de 50 hasta 300 litros por metro cuadrado y por hora, mayor que el volúmen de permeación que pasa a través de la membrana. Como gas portador es empleado el aire ó bien el nitrógeno. El nitrógeno es preferido por el hecho de que con el mismo no se puede producir - en combinación con los vapores de catalizador que pasan - ninguna mezcla explosiva. Por el lado de la permeación existe una mezcla de gas que es muy rica con respecto a su contenido en catalizador y de la cual se pueden separar las partes condensables de una manera y aconocida, por ejemplo, mediante un enfriamiento. En su caso, antes de la reutilización del catalizador puede se necesario efectuar todavı́a una fase de limpieza como, por ejemplo, mediante una destilación de fraccionamiento. La separación de unas mezclas de materias por medio de unas membranas es, como principio, ya conocida, por ejemplo, a través de la Patente de los Estados Unidos Núm. 4.553.983, en la cual se describe la recuperación de disolventes, sobre todo en las instalaciones de pintura. De un modo sorprendente, las manifestaciones de principio, hechas en la referida Patente con respecto a la permeación, pueden ser transferidas también a la permeación de las aminas básicas y fuertemente polares que como catalizadores son 3 2 022 563 empleadas en la fabricación de los moldes, si bien los disolventes de las pinturas son de tipo neutro y esencialmente no polar. A continuación, la presente invención se describe con más detalle haciendo referencia al plano adjunto. La mezcla de gas, que contiene el catalizador y la que sale de los moldes de una máquina de fabricar machos 1, llega a entrar - a través de la tuberı́a 2 - en el filtro 3, dentro del cual la mezcla de gas es desprovista de impurezas mecánicas como son arena, polvo y otras suciedades. A continuación y por medio del ventilador 4, la mezcla de gas es conducida por el lado de aportación de mezcla 5 del módulo de membrana 25. Por el interior de un módulo de separación de esta case, está dispuesto un determinado número de membranas de separación, situadas en el espacio más reducido. Como módulo, para ello pueden ser empleados los *sistemas de tubos, de placas, de serpentines ası́ como sistemas capilares. La disposición de la membrana de separación dentro de los módulos tiene por finalidad colocar, en el espacio más reducido, la mayor superficie posible de una membrana. A efectos de una simplificación, en el plano adjunto se ha indicado tan sólo una membrana. Con el fin de conseguir el mejor efecto de separación posible entre la mezcla de gas portador y el catalizador, la permeabilidad de la membrana ha de ser lo más elevada posible con respecto al catalizador y lo más reducida posible en relación con la mezcla de gas portador. Al objeto de conseguir la máxima corriente posible de los vapores del catalizador a través de la membrana, ésta última ha de ser lo más delgada posible. Como quiera que en las membranas finas resulta que está un tanto debilitada la estabilidad mecánica, es usual disponer la membrana sobre un soporte. Como soportes son apropiadas, por ejemplo, las láminas de tipo micro-poroso tal como se emplean en la ultrafitración. Un material de membrana apropiado, que hace posible una buena separación entre el gas portador y el catalizador, es, por ejemplo, el polidimetilsiloxano. La mezcla de gas, mermada por su parte de catalizador, sale del módulo de separación 25 a través de la tuberı́a 12, y esta mezcla es aportada de nuevo - a través de la tuberı́a 14 y por medio del compresor 15 - a la máquina de fabricar machos 1. En caso de necesidad, a la corriente de gas puede ser añadido el nitrógeno procedente del depósito 16 ó bien el aire a presión procedente de la tuberı́a 17. La corriente de gas recibe una dosificación del catalizador nuevo de los depósitos 20 ó bien 21, a través de la tuberı́a 19 y mediante la bomba 18. Con ayuda de un dispositivo de regulación de temperatura, la corriente de gas con contenido en catalizador puede ser mantenida a su temperatura óptima. Para el caso de que no sea reciclada toda la corriente de ga s que del módulo de membrana de separación sale a través de la tuberı́a 12, existe la posibilidad de que el excendente pueda ser evacuado al aire libre por medio de la tuberı́a 26 y, al ser nece- 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4 sario, después de un tratamiento correspondiente 12 (como, por ejemplo, con un lavado de ácidos). El catalizador, que por el lado de permeación 9 del módulo de membrana de separación pasa a través de la membrana 22, es aspirado por medio de la bomba de vacı́o 7 y a través de la tuberı́a 6, y el mismo es desprovisto - dentro del condensador 8 - de las partes que pueden ser condensadas. A continuación, la corriente de gas mermada del catalizador pasa - por medio de la tuberı́a 10 otra vez al lado de permeación 9 del módulo de membrana de separación 25. Por el lado de permeación 9 del módulo de separación es mantenida una presión de aproximadamente 0,2 - 98%, sobre todo de 0,2 - 20% de la presión que existe en el lado de aportación de gas 5. A efectos de una acelarada evacuación del catalizador desde el lado de permeación de la membrana es ası́ que a través del lado de permeación 9 es conducida una corriente de gas portador de permeación que es mayor que la corriente de permeación que pasa por la membrana. Habida cuenta de que a través de la membrana llegan constantemente unas pequeñas cantidades de gas portador a entrar en el circuito de permeación, este excedente es pasado, a través de 1 atuberı́a 11, a la tuberı́a 12 que contiene la mezcla de gas portador desprovista de catalizador. De una manera conveniente la temperatura del catalizador 8 es regulada de tal modo que sea separada la menor cuantı́a posible de impurezas como son el agua u otros disolventes, consiguiéndose ası́ una alta calidad del catalizador. En algunos casos puede ser necesario fraccionar, en una instalación de separación 23 y mediante destilación, el condensado obtenido en el condensador. En cualquier caso, el catalizador recuperado es retornado al depósito de reserva de catalizador 21 a través de la tuberı́a 24 que ha sido indicada parcialmente. Si la temperatura del condesador 8 ha sido regulada de tal modo que en la condensación se produzca la menor cuantı́a posible de impurezas, sobre todo de agua, no ha de temerse un enriquecimiento de las impurezas en el circuito por el lado de la permeación ya que, debido a la evacuación del excedente de gas portador a través de la tuberı́a 11, se mantiene constantemente a un nivel reducido el contenido de impurezas en el circuito por el lado de la permeación. Para el caso de que no sea previsto retornar la mezcla de gas que está desprovista del catalizador y la que del módulo de membrana de sepa ración 25 sale a través de la tuberı́a 12 - en circuito y por medio del compresor 15 y de la tuberı́a 14 a la máquina de fabricar machos 1, también se puede trabajar con el nitrógeno procedente del depósito 16 ó bien con aire a presión procedente de la tuberı́a 17 como gas portador. Por medio del procedimiento se puede recuperar - de manera sencilla y económica y casi por completo - el catalizador que es relativamente caro. 65 3 5 2 022 563 REIVINDICACIONES 1. Procedimiento para el endurecimiento de los cuerpos de moldeo de arena - sobre todo de los machos de fundición - hechos de una arena ligada con resina sintética y mediante un catalizador en la forma de gas ó vapor, el cual es añadido a un gas portador; a continuación, la mezcla de catalizador y de gas portador es pasada, bajo presión, a través del molde que contiene el cuerpo de moldeo de arena suelta; en esta caso, la mezcla de gas, que sale del molde, es captada - sin ser mezclada con el aire del ambiente y de la forma más completa posible - mientras que la parte de catalizador de la mezcla de gas es separada de ésta última, mediante condensación, de la forma más completa posible, y la misma es empleada de nuevo, eventualmente después de efectuar la separación de posibles impurezas; procedimiento éste que está caracterizado porque la mezcla de gas, que sale del molde, es conducida por el lado de aportación de mezcla (5) de una membrana de tipo semi- 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 6 -permeable (22), mientras que por el lado de permeación (9) de la membrana es mantenida una presión que es más reducida que la presión existente en el lado de aportación de catalizador a través de la membrana, mientras que por el lado de permeación de la membrana es conducida una corriente de gas portador que es mayor que la corriente de permeación que pasa a través de la membrana; ası́ como caracterizado porque los vapores del catalizador son recuperados de la corriente de gas portador de permeación. 2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque la corriente de gas portador de permeación es en 50 hasta 300 litros por metro cuadrado y por hora mayor que la corriente de permeación que pasa por la membrana. 3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) ó bien 2) y caracterizado porque la presión de la corriente de gas portador es de 0,2 hasta 20% de la presión de la corriente de gas por el lado de aportación de mezcla. 2 022 563 5