用于硬化铸造型芯的装置和方法

摘要

本发明涉及用于硬化含砂模塑材料的铸造型芯的装置，其中使所述型芯就其硬化来说在型芯模塑工具中经受催化剂蒸气/载气混合物并随后经受压缩空气流，所述催化剂蒸气/载气混合物和所述压缩空气流各自处于预定压力和预定温度下，其中可在所述型芯模塑工具上游的加热和混合段被连接至盛有呈液体形式的有机催化剂的容器并连接至压缩空气来源，其中所述装置不具有预热器，以便所述液体有机催化剂和所述压缩空气一起在所述加热和混合段中加热，并且所述装置具有独立冲洗管线，其中第一截止阀被布置在通往所述加热和混合段的所述管线中，所述第一截止阀在所述冲洗开始时关闭，并且第二截止阀被布置在所述冲洗管线中，所述第二截止阀在所述冲洗开始时打开。

说明书

技术领域

本发明涉及用于硬化含砂模塑材料的铸造型芯的装置和方法，其 中型芯就其硬化来说是在型芯模塑工具中借助于充气板而经受催化 剂蒸气/载气混合物并随后经受压缩空气流，所述充气板可以气密方 式连接至型芯模塑工具，所述催化剂蒸气/载气混合物和所述压缩空 气流各自处于预定压力和预定温度下。

背景技术

这种冷硬化方法和装置是已知的，例如，所谓的冷箱方法，其中 合成树脂体系的两种组分被添加至型芯砂，然后，一旦添加作为催化 剂的有机催化剂，如胺，例如烷基胺或甲酸甲酯，所述组分就随同砂 一起硬化。

这里，组分之一可例如为聚酯树脂、聚醚树脂或具有流体稠度的 带有反应性羟基的任何合成树脂；第二组分在任何情况下都是有机异 氰酸酯。两种组分与模砂彻底混合并且随后成型。为了随后催化反应 并且可靠地设计尤其是胺的操纵和使用，迄今为止已做出各种努力。

然而，已知的方法和装置具有的共同缺点在于：硬化过程非常费 时。例如，在射芯机上的模塑工具中形成型芯砂混合物常常只耗费几 分之一秒，然而，用于硬化型芯的后续充气不得不历经数秒才发生， 这自然使得充气成为巨大的成本因素。

为了减少充气时间或硬化时间，已通常将胺的比例配料为过量， 而存在的风险在于：可能发生粘合剂的重新溶解，从而降低型芯的潜 在最终强度至大致80％至85％。

在另一方法或装置中(同一申请人的EP0229959)，将配料泵插入 催化剂来源与载气和催化剂的混合位点之间，以便能够更好地配料催 化剂；然而，这也只是导向不令人满意的结果，因为最初在每次配料 过程中催化剂进料中的压力条件是完全无效的。

另外，已建议(同一申请人的CH专利603276)将催化剂蒸气/载气 混合物以及压缩空气两者各自暂时地存储在配料容器中，并且然后执 行从这个配料容器向型芯中的以爆发方式的连续射出，其中压缩空气 利用较大容积来存储并且被加热至比催化剂蒸气/载气混合物更高的 温度。

然而，这些措施的技术工作量是巨大的，并且这种类型的设备允 许的变量很少。

此外，同一申请人的EP0881014描述上述类型的方法和装置， 其中阀门装置包括在储罐的进料管线中的多路阀门，所述多路阀门可 暂时地重新选路到通往储罐的回流管线，以达到进料系统中的压力均 衡。

这些措施使得可能在每一种情况下预先进行压力均衡之后，在每 次配料过程中将催化剂进料中的压力条件保持恒定。

此外，同一申请人的EP1375031B1描述上述类型的方法和装 置，其中将预热压缩空气通过开关阀进料至加热和混合段，并且通过 管线进料至再热器以用于进一步加热以供冲洗(flushing)。这种装置或 这种方法的优点在于：随着催化剂蒸气/载气混合物的不断加热，用 于充气的压缩空气可被可变地加热，以便实现所谓的轮廓硬化 (contourhardening)。这种装置的一个缺点在于：需要对温度的精确监 测，以便确保设备的安全性。

因此，本发明的问题将是提供用于硬化含砂模塑材料的铸造型芯 的方法，并提供对应的装置，借助于所述对应的装置，在恒定速度或 循环时间下，通过减少的催化剂消耗来确保在工作地点处排放量的强 烈减少。此外，装置的清理成本和清洗工作量因而应得以减少，并且 因此应实现显著更低的环境污染。另外，设备应为成本有效的。

发明内容

本发明涉及用于硬化含砂模塑材料的铸造型芯的装置，其中所述 装置经过调节以便使所述型芯在型芯模塑工具中就其硬化来说经受 催化剂蒸气/载气混合物并随后经受压缩空气流，所述催化剂蒸气/载 气混合物和所述压缩空气流各自处于预定压力和预定温度下。

根据本发明，所述装置的特征在于：所述装置不具有在将压缩空 气进料至加热和混合段或热源之前对其加热的预热器，以便有机催化 剂和压缩空气一起在加热和混合段中加热；并且特征在于：第一截止 阀被布置在第二管线中，所述第二管线将压缩空气来源连接至加热和 混合段，所述第一阀门在冲洗开始时关闭；并且特征在于：第二截止 阀被布置在第四管线中，所述第四管线将压缩空气来源通过热源连接 至充气板，所述第二阀门在冲洗开始时打开。

在有利的实施方案中，所述装置具有两个气源，所述气源中的第 一气源被连接至加热和混合段，并且第二气源被连接至热源。此外， 有利的是将温度控制件连接至热源。此外，有利的是以下情况：在将 呈液体形式的催化剂进料至加热和混合段之前，液体催化剂容器或储 罐的流量可利用流量计、通过开关阀暂时地重新选路到通往储罐的回 流管线，以达到进料系统中的压力均衡。

此外，本发明涉及用于硬化铸造型芯的方法，根据本发明的方法 的特征在于：通过加热和混合段以便实现时间控制式充气的压缩空气 仅在加热和混合段中连同有机催化剂一起加热，并且用于时间控制式 冲洗的压缩空气在独立管线中传导并借助于热源来加热。

根据本发明的方法的优选实施方案在于：在将呈液体形式的催化 剂进料至加热和混合段中之前，在进料中产生压力均衡。此外，有利 的是以下情况：催化剂蒸气/载气混合物在其通往型芯模塑工具的路 程上伴有热量。

附图说明

以下，参考附图进一步详细地解释本发明，所述附图仅代表实施 方案实例。

图1示出：根据本发明的用于硬化铸造型芯的装置的图解表示。

具体实施方式

参考图1，表示和描绘了用于硬化含砂模塑材料的铸造型芯的装 置，所述装置可被连接至射芯机(未进一步详细示出)的型芯模塑工具 (未进一步详细示出)。装置首先包括充气板或盖板20，所述充气板或 盖板20可以气密方式连接至型芯模塑工具，其中上游加热和混合段 12用于将优选是胺的液体有机催化剂转化成其气态，并且用于产生 用于型芯的充气的催化剂蒸气/载气混合物，如也将在以下进一步详 细解释的。

根据本发明，对时间控制式充气来说，呈液体形式的有机催化剂 借助于例如像配料阀8和11、配料装置9、流量计10等等的配料装 置进行配料，从储罐或液体催化剂容器7穿过管线L1运行到达加热 和混合段12，在所述加热和混合段12中，所述有机催化剂转化成其 气态。加热和混合段12另外通过可利用截止阀2a关闭的独立管线 L2和比例或2级压力调节器6a而与压缩空气来源1流体连接，以便 对时间控制式充气来说，在预定时间段内使从压缩空气来源1通过截 止阀2a进料的压缩空气通过装填有催化剂气体的加热和混合段12， 其中所进料的压缩空气和催化剂气体一起在加热和混合段12中加 热，从而产生催化剂蒸气/载气混合物。

此外，加热和混合段12通过管线L3连接至型芯模塑工具或充气 板20，以便使催化剂蒸气/载气混合物通过型芯模塑工具中的含砂模 塑材料，所述管线L3可由阀门5关闭并且优选是可加热的。

此外，对利用压缩空气的时间控制式冲洗来说，压缩空气来源1 通过可由截止阀2b关闭的独立管线L4并且任选地通过比例或2级压 力调节器6b和热源3，以及通过截止阀4与型芯模塑工具或充气板 20流体连接。

图中未示出的是：在呈液体形式的催化剂进料至加热和混合段 12中之前，液体催化剂容器7的进料可被暂时地通过开关阀重新选 路到通往储罐7的回流管线，以达到进料系统中的压力均衡。

此外，充气板20具备通风阀21。

例如，温度控制件可被连接至用于压缩空气的调节加热的热源3。 类似地，温度控制件也可被连接至加热和混合段12。根据当前技术， 开关装置、阀门、配料装置和控制件可通过程序、使用未示出的控制 电路来控制。

因此，对充气过程来说，现在可能将呈液体形式的与来自压缩空 气来源的压缩空气一起配料的有机催化剂通过相应独立管线进料至 加热和混合段，并且在加热和混合段处将有机催化剂与压缩空气一起 加热至足以充气催化剂的温度，以便结果是催化剂蒸气/载气混合物， 所述催化剂蒸气/载气混合物通过另一管线通过型芯模塑工具中的含 砂模塑材料。在这个充气过程期间，将通过热源的压缩空气进料至充 气板的管线的截止阀关闭，并且将压缩空气进料至加热和混合段的截 止阀打开例如，作为用于充气的催化剂的胺的所需温度在80℃与 110℃之间，其中这个温度取决于胺的类型。因此，应理解，加热和 混合段中的加热根据所使用催化剂的充气温度来发生。

此外，在冲洗过程所需的，即用于时间控制式冲洗的压缩空气已 通过独立管线进料至热源，并且在热源处加热至高于催化剂的充气所 需的温度的温度之后，所述压缩空气可在预定时间段内通过型芯模塑 工具中的充气含砂模塑材料。用于冲洗的温度优选在150℃与180℃ 之间，更优选是170℃。在这个冲洗过程期间，将通过热源的压缩空 气进料至充气板的(第四)管线的截止阀打开，并且将压缩空气通过第 二管线传导至加热和混合段的截止阀关闭。

作为气源，可使用单一气源1。在这种情况下，第二管线L2以 及第四管线L4两者都被连接至用作压缩空气来源的气源。然而，也 可能使用两个独立压缩空气来源1(图中未示出)。在这种情况下，第 四管线L4被连接至用于冲洗的第一压缩空气来源，并且加热和混合 段通过第二管线L2连接至第二压缩空气来源。

两个独立压缩空气来源和/或各自具有相应截止阀2a或2b的两 个独立气体管线L2和L4的优点在于：与开关阀对比，两个截止阀 的使用更为成本有效的，并且由于对阀门的更简单控制，就开关过程 来说实现了较大安全性。另外，确保了没有催化剂气体保留在冲洗管 线或热源中，否则将由于所造成的污染而延迟冲洗过程。此外，借助 于所供应冲洗空气(通过热源加热的压缩空气)的更加高的温度，可强 烈地减少所需催化剂的量，因为凝聚在型芯的表面上的催化剂再次更 加快速地变成气态，并且因此快速地受驱使进入型芯中。通过减少催 化剂的数量，环境污染可得以减少，从而减少清理催化剂气体的成本， 并减少用于清洗装置的费用。

此外，由于加热压缩空气向充气板的独立进料，有可能利用安全 温度调节器进行分配，在先前的设备中已需要所述安全温度调节器以 便确保加热和混合段中的温度不超过某一预定极限值，从而使得设备 的安全性得以保证。

此外，不需要预热器，因为催化剂的充气需要比加热用于冲洗过 程的压缩空气更小的加热功率。以这种方式，可节省能量，因为要加 热的用于冲洗过程的压缩空气不因管线损失而冷却，并且因为它不需 要随后再次可能借助于再热器来加热。

由于根据本发明的这些措施的结果，实现了紧凑的可靠装置，所 述装置通过减少催化剂气体的所需量而减少环境污染，并且克服了在 先装置的缺点并且可在与已知装置相同的速度(循环时间)下工作。