procedimiento para endurecer cuerpos moldeados con arena.

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REGISTRO DE LA
PROPIEDAD INDUSTRIAL
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ES 2 022 563
kInt. Cl. : B22C 9/12
11 N.◦ de publicación:
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ESPAÑA
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
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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
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k
54 Tı́tulo: Procedimiento para el endurecimiento de los cuerpos de moldeo de arena.
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73 Titular/es: Daimler-Benz
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72 Inventor/es: Nisi, Dieter y
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74 Agente: Torre Serrano, Ma Victoria de la
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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:
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Paul, Helmut
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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
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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
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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
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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-
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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.
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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-
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-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.
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