[发明专利]用气态催化剂硬化冷芯盒铸型的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2011年7月19日提交的US61/509,427的非临时专利申请，并且要求该申请的优先权，其通过如在本文中全部引用而并入本文。

技术领域

本发明公开的实施方案涉及用于在铸造用混合物中硬化粘结剂以在所谓的“冷芯盒”方法中形成铸型来制造型芯和铸模的装置和方法的改进。在所述改进的方法中，以相继的方式使用至少两种气态催化剂。所述改进的装置允许相继使用催化剂。在实施本发明的一个优选的方式中，所用的第一催化剂在硬化粘结剂方面的活性比第二催化剂低。在许多的这些实施方案中，第一催化剂所使用的摩尔量超过第二催化剂所使用的摩尔量。

背景技术

气态催化剂（特别是叔胺）在硬化酚醛和聚异氰酸酯树脂的冷芯盒方法中作为硬化剂的用途是本领域已知的。

van Hemelryck的公开的美国申请2010/0126690教导，一些优选的叔胺是三甲胺（“TMA”，CAS RN75-50-3）、二甲基乙基胺（“DMEA”，CAS75-64-9）、二甲基异丙基胺（“DMIPA”，CAS996-35-0）、二甲基丙基胺（“DMPA”，CAS RN926-63-6）以及三乙胺（“TEA”，CAS RN121-44-8）。‘690公开申请教导，尽管在过去已教导单独地使用这些叔胺，但是可以以共混物使用叔胺。所述共混物通常是二元的，但可包含多于两种叔胺。

‘690公开申请还教导，至少在单独使用胺时所述胺的优选沸点低于100℃，以允许蒸发并在注入的气体混合物中获得满意的胺浓度。此准则也有助于避免胺在铸模中冷凝。

除了上限之外，优选的沸点还有下限。例如，TMA在环境温度下是气体（沸点约3℃），使其比较高沸点的胺更难处理。一般来说，以DMEA（沸点为44℃至46℃）作为特定实例，较低分子量的胺往往具有浓烈的氨气味，使其用起来令人不愉快。在沸点谱的另一端，TEA（沸点为89℃）往往从气体混合物中冷凝出来（特别是在冬天），这表明沸点的实际上限远低于100℃。

与沸点相关的参数是分子量，其必须足够低以允许气态胺易于经过铸造用混合物而扩散。‘690公开申请教导TEA（Mw101）是在冷芯盒方法可接受范围的高限度（high end）。‘690公开申请教导，一系列可接受的硬化催化剂包括由DMIPA（沸点为64℃至67℃）、DMPA和N,N-二乙基甲基胺（“DEMA”，CAS RN616-39-7）组成的具有5个碳原子的叔胺组。

尽管对这些叔胺及其作为硬化催化剂的功能的理解越来越多，然而仍不知道如何最好的利用所述胺，特别是并非严格混合物的组合。

发明内容

通过用于形成铸型的“冷芯盒”方法提供了这个以及其他未满足的优点。在该方法中，将铸造用混合物引入模样中以形成铸型。所用的铸造用混合物包含主要量的铸造用骨料和未硬化的粘结剂。

在所述方法中，使所形成的铸型以相继的方式与第一气态硬化催化剂然后至少与第二气态硬化催化剂接触。在所述方法的一些实施方案中，接触步骤的第二部分采用第一气态硬化催化剂和第二气态硬化催化剂的混合物。在所述方法中，各气态硬化催化剂能够硬化所形成的铸型。进行所述接触步骤直到所形成的铸型充分地硬化以被处理，之后从模样中移出所述所形成的铸型。在大多数实施方案中，载气（优选催化惰性的载气）移动硬化催化剂经过包含铸型的芯盒。

在进行这些方法的优选方式中，选择所述第一气态硬化催化剂和第二气态硬化催化剂使得，对于所用的特定粘结剂，第一气态硬化催化剂的活性低于第二气态硬化催化剂的活性。

优选的第一和第二气态硬化催化剂是叔胺，特别是具有三至六个碳原子的叔胺。其中，三乙胺是优选的第一气态催化剂，并且优选的第二硬化催化剂包括二甲基异丙基胺、二甲基乙基胺和二甲基丙基胺。

在这些方法中，所述铸造用混合物包含主要量的铸造用骨料。

本发明的另一些方面是通过设备或对铸型实施“冷芯盒”工艺来实现的。所述设备具有用于供应气态的第一硬化催化剂和第二硬化催化剂的设备和用于容纳所形成的铸型的芯盒，所述芯盒具有入口和出口，入口连接到催化剂供应设备且相对于出口布置以有助于所述气态硬化催化剂与粘结剂之间的接触。

用于实施所述方法的许多设备还将包括用于回收气态硬化催化剂的设备，其连接到所述芯盒的出口。