[发明专利]利用环甲缩醛的用于制造型芯和铸模的基于聚氨酯的粘合剂体系、模制材料混合物和方法

说明书

本发明涉及利用环甲缩醛的制造型芯和铸模的基于据丙胺的粘合剂体系，包含该粘合剂的模制材料混合物及利用该粘合剂制造铸模的方法。

以“冷芯盒方法”或“阿什兰方法（Ashland method）”公知的型芯制造方法在铸造工业中具有重要意义。在此，为了接合耐火的模制基础材料使用双组分聚氨酯体系。多元醇组分由具有每个分子至少两个OH基团的多元醇制成，异氰酸酯组分由具有每个分子至少两个NCO基团的聚异氰酸酯制成。粘合剂体系的完全硬化借助于碱性催化剂来进行。在成型之前可以向粘合剂体系中添加液态的碱，以便两种组分发生反应（US 3,676,392）。其他可能性在于，在成型之后通过模制材料粘合剂体系混合物导入气态的叔胺（US 3,409,579）。

根据US 3,676,392和US 3,409,579使用酚醛树脂作为多元醇，通过酚与醛（优选甲缩醛）在液相中至约130℃的温度下、在存在催化量的金属离子的条件下获得所述酚醛树脂。在US 3,485,797中详细描述这种酚醛树脂的制备。除了未取代的酚之外，能够使用取代的酚，优选邻甲酚和对壬基酚（例如参见US 4,590,229）。根据EP 0177871A2，能够使用借助具有一至八个碳原子的脂肪族一元醇基团改性的酚醛树脂作为其他反应组分。由于烷氧基化，粘合剂体系应具有增加的热稳定性。作为多元醇组分的溶剂，主要使用由高沸点的极性溶剂（例如酯和酮）和高沸点的芳香族烃组成的混合物。相比较而言，聚异氰酸酯优选溶解在高沸点的芳香族烃中。

在EP 0771599 A1和WO 00/25957 A1中描述能够通过使用脂肪酸酯完全或至少最大程度地弃用芳香族溶剂的配方。

从US 4,051,092已知聚氨酯体系，其中环氧树脂、聚酯树脂或水性酚醛树脂在具有下式的溶剂的存在下与二异氰酸酯反应

其中R₁和R₂代表具有3至6个碳的烃，R₃和R₄代表甲基、乙基、苯基或氢。明确提到的是二丁氧基甲烷、二丙氧基甲烷、二异丁氧基甲烷、二戊氧基甲烷、二己氧基甲烷、二环己氧基甲烷、n-丁氧基异丙氧基甲烷、异丁氧基丁氧基甲烷和异丙氧基戊氧基甲烷、乙醛-n-丙基乙缩醛、苯甲缩醛-n-丁基乙缩醛、乙醛-n-丁基乙缩醛、丙酮-二-n-丁基缩酮和苯乙酮-二丙基缩酮。在实例中使用缩酮丁基醛(1-(丁氧基甲氧基)丁烷)。US 4,116,916和US 4,172,068具有类型的公开内容。

WO 2006/092716 A1中公开了二乙缩醛，即C₂-至C₆-二醛和C₂-至C₁₂-醇的反应产物在聚氨酯体系中的应用。所谓的1,1,2,2-四甲氧基乙烷、1,1,2,2-四乙氧基乙烷、1,1,2,2-四丙氧基乙烷、1,1,3,3-四甲氧基丙烷、1,1,3,3-四乙氧基丙烷确定为二乙缩醛。已经确认，二乙缩醛实现延长模制材料混合物的加工时间。然而，这导致新鲜混合物的强度受损（“立即发射（Shoot immediate）”）。相对于未改性的粘合剂的强度损失在约15%和约20%之间。

对于大多数应用来说，用已知的聚氨酯粘合剂制造的型芯和模具的强度水平绝对足够高。

尽管如此仍令人感兴趣的是，继续提高强度以便能够在尽可能没有强度损失的情况下降低粘合剂含量，也就是说在此不低于对于良好的铸造和安全操作所必需的水平。减少粘合剂有很多理由，例如为了减少铸造中产生的气体和冷凝物，所述气体和冷凝物能够导致铸造缺陷和对环境造成负荷。另外，通过低的粘合剂含量降低旧砂再生的耗费，同样也出于经济原因使铸造厂感兴趣的是，使用尽可能少的粘合剂。

对于强度而言，当型芯在其制造之后立即在（部分）自动化的装置中组装成复杂的型芯组件或者应插入到金属的永久铸模中时，确保足够的初始强度是尤其重要的。

因此本发明的一个目的是提供一种可以利用其制造用于铸造工业的模制体的模制材料混合物，所述模制材料混合物相对于由具有传统粘合剂的模制材料混合物制造的模制体来说具有更高的初始强度，例如至少高10%的初始强度。已经发现，能够使用所述模制材料混合物以将粘合剂含量降低约5%至10%，以便获得具有对可靠的操作来说足够高的强度的型芯，尽管在批量生产下也是如此。

所述目的利用根据权利要求1所述的实施形式来实现。有利的实施形式是从属权利要求的主题或者在下面说明。

本发明的主题是用于模制材料混合物的粘合剂，其包含：