[发明专利]含游离酚和游离羟基苄醇的基于苄醚型酚醛树脂的粘合剂

说明书

本发明涉及基于苄醚型酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的异氰酸酯化合物，在多元醇组分中含有游离酚和游离羟基苄醇的粘合剂。本发明还涉及含有粘合剂的模具材料混合物以及用模具材料混合物生产的芯、模具或冒口及其在金属铸造中的用途。

技术领域

本发明涉及一种粘合剂，其基于苄醚型酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的异氰酸酯化合物，在多元醇组分中以彼此的特定比例含有游离酚和游离羟基苄醇，用于酚醛树脂和聚氨酯的冷箱方法(cold box method)(PUCB方法)和/或用于酚醛树脂和聚氨酯的无烘烤方法(no bake method)(PUNB方法)。本发明还涉及含有粘合剂的模具材料混合物(mold material mixture)以及用模具材料混合物生产的芯、模具或冒口(riser)及其在金属铸造中的用途。

背景技术

使用PUCB和/或PUNB方法制造芯和模具在铸造工业中取得了重要意义。这里，双组分聚氨酯系统用于粘合耐火模具基础材料(refractory mold base material)。多元醇组分由每分子具有至少两个OH-基团的多元醇组成，异氰酸酯组分为每分子具有至少两个NCO-基团的异氰酸酯。酚醛树脂是所用的多元醇组分之一。固化模具基础材料和粘合剂的混合物，也简称为模具材料混合物，在PUCB方法中借助于低沸点叔胺进行，所述叔胺在以气态形式或作为气溶胶模塑后通过模具材料混合物(参见US3409579)。通常，这借助于载气，例如空气、氮气或CO₂来进行，在其中计量至少一种叔胺。在PUNB方法中，向模具材料混合物中加入液体叔胺和/或金属化合物作为催化剂。

先前的苄醚型酚醛树脂(参考纯酚醛树脂、无溶剂和添加剂)，由苯酚作为唯一的酚醛基础材料和甲醛制成，残留苯酚浓度通常为4.0至18.0wt％(游离酚)且游离羟基苄醇的浓度为4.2-17.9wt％，游离羟基苄醇的浓度总是低于游离酚的浓度。羟基苄醇包括邻羟基苄醇(水杨醇(saligenin))、间羟基苄醇和/或对羟基苄醇(高水杨醇(homosaligenin))。如果随后提及羟基苄醇的浓度(无论是在单数还是复数意义上)，这是指邻-、间-和对-羟基苄醇的总和。

先前的苄醚型酚醛树脂(参考纯酚醛树脂、无溶剂和添加剂)，由苯酚和邻甲酚作为酚醛基础材料和甲醛制成，残留苯酚浓度通常为3.0至12.0wt％，残留甲酚浓度为2.0-6.0wt％，且羟基苄醇浓度为3.2-11.9wt％，其中羟基苄醇浓度总是低于苯酚浓度。

DE 102015107016.2在表1的实施例中教导，由苯酚和甲醛制成的苄醚型的示例性酚醛树脂的水杨醇浓度具有比游离水杨醇更高的游离酚浓度。苯酚与水杨醇或羟基苄醇的重量比分别总是1至小于1。US 4205188描述了在碱性环境中由苯酚和甲醛选择性制造水杨醇。使用过量的苯酚进行溶液萃取过程以再次除去未转化的苯酚。

本发明的任务

本发明的任务是提供一种基于苄醚型酚醛树脂的粘合剂，它改善了用粘合剂生产的砂芯的强度和热强度。

发明内容

该任务可以通过独立权利要求的主题来解决。有利的扩展是从属权利要求的主题或在下面描述。

因此，本发明的主题是提供一种粘合剂，其含有具有确定的苯酚或羟基苄醇比的苄醚型酚醛树脂和异氰酸酯。令人惊奇的是，发现在芳族酚环与甲醛的第一加入步骤中延迟加入单体改善了强度和变形趋势。这是令人惊讶的，因为例如羟基苄醇(具有催化活化)优选通过–CH₂OH基团与异氰酸酯反应，这实际上导致链终止。该观察结果令人惊讶，因为羟基苄醇被认为是与二异氰酸酯的加聚反应的链终止剂，并且与此相关，预期较低的强度和降低的热强度。

此外，本发明涉及模具材料混合物，其含有基于苄醚型酚醛树脂的粘合剂，耐火模具基础材料和异氰酸酯，以及可能的催化剂和在硬化后由模具材料混合物制成的芯，模具和冒口。本发明的主题还在于用于金属铸造的芯、模具和冒口的用途，特别是铁和铝铸造。

具体实施方式