[发明专利]冷芯盒黏合剂体系和用于用作为用于这种黏合剂体系的添加剂的混合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够通过使(av)甲磺酸、(bv)一种或多种磷氧酸的一种或多种酯以及(cv)一种或多种硅烷的预混合物发生反应来制备的混合物。此外，本发明涉及所述混合物作为用于制备聚氨酯树脂的两组份黏合剂体系的聚异氰酸酯组份的添加剂的应用。此外，本发明涉及用作为模制材料黏合剂体系的组份的包含聚异氰酸酯的溶液；及包含聚异氰酸酯的溶液作为用于制备聚氨酯树脂的两组份黏合剂体系的聚异氰酸酯组份的应用；以及用于制备聚氨酯树脂的相应的两组份黏合剂体系。本发明同样涉及包含聚异氰酸酯的溶液及两组份黏合剂体系用于根据冷芯盒法制造铸造砂芯或模具和/或用于优选以聚氨酯冷芯盒法制备聚氨酯树脂的应用，以及用于制造用于铸造芯或模具的混合物和用于铸造的模具或芯。此外，本发明涉及用于制造用于铸造的芯或模具的方法。

背景技术

在铸造砂芯及模具的制造中，在形成聚氨酯的条件下冷硬化的黏合剂体系极为重要。所述黏合剂体系由两种组份构成：分子中具有至少两个OH-基团的多元醇(通常溶解于溶剂中)及分子中具有至少两个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯(通常同样溶解于溶剂中)。通常将这两种组份与模制原料、优选为砂混合，在混合物中，组份通常在典型地存在保证快速反应从而保证足够短的硬化时间的催化剂的条件下反应成硬化的聚氨酯黏合剂。除其他物质、例如金属有机化合物以外，主要地，将叔胺视作为催化剂，其在模制包括模制原料的混合物之后借助载气引入模制工具中。

多元醇组份通常是(必要时被取代的)酚与醛的溶解于溶剂中的缩合产物(以下称为“酚醛树脂”)，其具有低的至中等的缩合度并且在分子中具有更大量的自由OH-基团。但是，在特定情形下、尤其在砂芯用于较低浇铸温度时，多元醇组份也可以是低聚、二聚或单聚酚体(例如联三苯酚、双酚或苯二酚)的溶液。对于所有所述多元醇而言，提供大量(通常极性的)溶剂。通常将溶液的浓度设定为40-95重量百分比的多元醇组份并且能够包含常用的添加剂。

考虑将分子中具有至少两个异氰酸酯基团的聚异氰酸酯用于聚异氰酸酯组份中。优选的是芳族聚异氰酸酯，其中典型实例为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)、2,2',6,6'-四甲基二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、二苯基二甲基甲烷-4,4'-二异氰酸酯及二苯基-4,4'-二异氰酸酯。其他适合的聚异氰酸酯例如在EP1057554A2中公开。聚异氰酸酯能够以纯的形式或以溶解于溶剂中的形式形成聚异氰酸酯组份，该溶剂例如是沸点范围高于150℃的芳族烃的混合物或含有脂肪酸甲酯的溶剂或含有硅酸四烷基酯的溶剂。在溶液的情形下，聚异氰酸酯的浓度通常大于60重量百分比。

为了制备用于制造用于铸造的芯或模具的混合物，将模制原料、优选粒状型砂例如石英砂、铬铁矿砂、橄榄石砂或锆石砂与这两种黏合剂组份混合，其中两种组份的量比例大约可在0.5-1.5重量份额的聚异氰酸酯组份与1重量份额的多元醇组份的比的范围内，且优选设计成，使得得到异氰酸酯基团与OH-基团的近化学计量比。然后处理该混合物以形成铸造砂芯或模具，例如通过将混合物填充或射砂至模制工具中、必要时压缩且然后通过借助易挥发性叔胺、例如三乙胺、二甲基乙胺、二甲基-正-丙胺或二甲基异丙胺进短暂的气体处理来硬化。然后能够从模制工具取出砂芯或模具。

在气体处理期间，砂芯或模具已经得到可测量的强度(“初始强度”)，该强度在气体处理结束后进一步增加到最终强度值。在铸造实践中，期待尽可能高的初始强度，借此可在气体处理后尽可能立即从模制工具种取出砂芯或模具且该工具可用于另一工作过程。

这种足够高的初始强度可借助快速硬化的黏合剂体系来实现。然而，体系的为此所需要的高的反应性导致两种黏合剂组份与模制原料的混合物在进一步处理成砂芯或模具之前能够储存的时间段(所谓“砂存放期”)显著缩短。这是严重缺点，因为实际也需要足够的砂存放期，借此模制材料混合物(型砂混合物)的所准备的填料不会过早失效。尤其地，由于例如在温带气候带在夏天或在热带或亚热带国家在全年暖和的外部温度是常见的，延长或设定砂存放期成为重要挑战，因为高的温度有利于黏合剂体系的反应性。因此。良好的砂存放期通过反应性不那么强的黏合剂体系得到，但这也反过来导致较差的初始强度。

为能够满足尽可能高的初始强度及尽可能好的存放期的双重需要，至今仍将酰氯例如磷酰氯、邻苯二甲酰氯或氯硅烷添加至黏合剂的聚异氰酸酯组份中。DE-A-3405180描述包含这种氯硅烷的模制材料黏合剂体系。

含有酰氯的黏合剂体系从US4，540，724中已知。