CS198390B1 - Water emulsible impregnate substance based on unsaturated polyester bitumens - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA (19) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVEOČENIU 198390 (11) (Bl) (51) Int. Cl.3 B 27 K 3/50 (22) Přihlášené 30 12 75(21) (PV 9017—75) ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (40) Zverejnené 17 09 79 (45) Vydané 30 04 84

Autor vynálezu KATUŠČÁK SVETOZÁR ing. CSc., BRATISLAVA a DUBSKÝ BEDŘICH ing.,

ÚSTI NAD LABEM (54) Impregnačně látka emulgovatefná vodou na báze nenasýtených polyeste-rových živíc

Predmetom vynálezu je impregnačně látkaemulgovatefná vodou na báze nenasýtených po-lyesterových živíc.

Modifikácia vlastností pórovitých materiálovje spojená s mnohými technickými problémami.Takými sú napr. vysoká prchavosť impregnač-ných látok na báze nenasýtených monomérov,deformácie, zhoršenie húževnatosti a iných me-chanických vlastností, ako aj pomalé sušeniea vytvrdzovanie in sítu — trvajúce často aj nie-kofko týždňov — pri použití dostal’ známýcha používaných vodou rieditefných a umývatef-ných impregnačných látok na báze polárných for-maldehydových kondenzátov. Ďalším problémom,hlavně pri použití impregnačných látok na bázenenasýtených monomérov a polyesterových živíc,ktoré nie sú miešatefné s vodou, je tvorbainkrustov na povrchu modifikovaného materiálupo vytvrdení impregnačnej látky in — šitu. Pripoužití impregnačných látok na báze samotnýchnenasýtených monomérov je vážným problémomdlhý čás potřebný na vytvrdenie a to tak priradiačných, ako pri termochemických spósobochvytvrdzovania: Pri radiačných výrobniach drevo-plastických materiálov sa čas potřebný na vytvr-denie pohybuje v intervaloch řádové desiatokhodin, a pri termochemickom vytvrdzovaní zná- rayčh sústav na báae styrénu, alebo metylmeta- krylátu sa doba vytvrdzovania pohybuje v rozsa-hu 5—30 hodin. Ťažkostí vznikajú pri použití impregnačnýchlátok, ktoré nie sú miešatefné, alebo umývatefnévodou, alebo vodnými roztokmi, napr. (povrcho-vo aktívnych látok) vtedy, ak je potřebné čistenieimpregnačného zariadenia, alebo přípravné im-pregnačně látky. Obtiažny je v takých prípadochpřechod vo výrobě na inú impregnačnú látku,pretože to vyžaduje vyčistenie impregnačnéhozariadenia a pomocných zariadení, vrátane prí-pravkov a mechanizmov pre manipuláciu s ma-teriálom pri impregnácii a vytvrdzovaní, ako jetomu napr. pri zmene farby impregnačnej sústavy.

Nedostatkom známých impregnačných látokurčených pre impregnáciu pórovitých materiálov,ako je dřevo a aglomerované materiály, je ďalejto, že po vytvrdení in šitu spósobujú zhoršenie le-pitefnosti materiálu lepidlami, ktoré sa používajúv drevárskej a nábytkárskej praxi. To vyvolávápotřebu změny lepidiel, připadne vývoja novýchvhodných lepidiel a niekedy aj změnu technologielepenia príp. zariadení používaných na lepenie.Tieto zhoršené technologické vlastnosti dřev-ných materiálov impregnovaných vytvrditefnýmiimpregnačnými látkami, sú spósobené prítom-nosťou nepolárného polyméru v povrchovýchvrstvách dřeva, ktoré sa zúčastňujú na lepení.

Pri vytvrdzovaní impregnovaných pórovitýchmateriálov, hlavně účinkom tepla a radikálovýchkatalyzátorov, vznikajú na povrchu materiáluinkrusty vytvrdeného polyméru. Tieto inkrusty 198390 sa vyskytujú aj pri radiačnom vytvrdzovaní,hlavně na celách drevoplastických materiálov.Polymér na povrchu materiálu spósobuje značnéťažkosti pri ďalšom spracovaní. Ťažkosti primechanickou! opracovaní pórovitého materiálus inkrustami na povrchu spočívajú v tom, žeinkrusty zvyšujú zanášanie brusných papierov,zvyšujú otupovanie frézovacích a iných režnýchnástrojov, pri automatických linkách, ako napr.skládacích alebo olepovacích, sťažujú automa-tická manipuláciu s materiálom, spomafujú pre-hrievanie materiálu a spósobujú zlý kontaktlepených materiálov.

Nedostatky známého stavu rieši do značnejmiery impregnačná látka emulgovatefná vodouna báze nenasýtených polyesterových živíc, mo-nomérov ako sú styrén, vinylacetát, metylmeta-krylát, kyselina metakrylová alebo akrylonitrilv rozsahu 30—75 % hmot. a/alebo přídavnýchlátok ako sú peroxidické katalyzátory, biologickyaktivně látky a aniónaktívne alebo neionogénnepovrchovo aktivně látky v koncentračnom rozsa-hu od 0,2 do 4 % hmot., vyznačujúca sa tým,že obsahuje 10—45% hmot. nenasýtenej po-lyesterovej živice rieditePnej styrénom a 10 až55 % hmot. vodou emulgovatePnej nenasýtenejpolyesterovej živice.

Ako vodou ernulgovatePné nenasýtené po-lyesterové živice sa s výhodou používajú polykon-ďenzačné produkty polyalkylénglykolov s nena-sýtenými dikarboxylovými kyselinami alebo ichanhydridmi. K týmto móžu byť přidané nasýtenékarboxylové kyseliny alebo anhydridy. Ako poly-alkylénglykoldioly sú vhodné najma zlúčeninytypu HO (CH2CH2O)n H, kde n je obyčajne5—11; Přitom sa móžu pre přípravu použit’ ajzmesné reakčné produkty syntézy alkylénglykol-diolov s relalívnou priemernou mol. hmotnosťouv rozsahu Mn 240—600. Príkladmi nenasýte-ných dikarboxylových zlúčenín alebo ich anhyd-ridov sú maleínanhydrid a kyseliny fumarováa itakonová. Ako nasýtené kyseliny alebo anhydri-dy sa móžu použit’ kyselina ftalová, tereftalová,izoftalová, jantarová alebo adipová.

Je výhodné pripraviť impregnačnú látku tak,že sa přídavné látky hlavně organické farbivázmiešajú vopred s aniónaktívnymi alebo neutrál-nymi emulgátormi. Potom následuje zmiešaniekoncentrátu prídavnej látky v emulgátore s ostat-nýrni zložkarni impregnačnej látky.

Pri použití styrénu alebo iných monomérov,ktoré boli dlhší čas skladované s nižším obsahomstabilizátora a u ktorých sa zistil zvýšený obsahpolymeru, je výhodné zmiešať farebný koncentrátnajprv s nenasýtenou polyesterovou živicous viskozitou nižšou ako 700 m.Pa.s. Potom móženásledovat’ zmiešanie so styrénom alebo s inýmimonomérmi. Pri použití monomérov, ktoré neob-sahuj,! váčšie množstvo polyméru, možno voliťaj iné spósoby přípravy impregnačnej látky. Výhoda impregnačnej látky podfa vynálezuspočívá predovšetkým v tom, že impregnačnálátka je emulgovatefná vodou, pričom vodouemulgovatefná nenasýtená polyesterová živicatvoří iba časť impregnačnej látky v rozsahu 10až 45 % hmot. polrebnú k tomu, aby výslednálátka bola ešte do určitého stupňa umyvatefná vodou. Přitom ostatná časť impregnačnej látky tj.nenasýtené polyesterové živice rieditefné styré-nom nemiešatefné vodou a nenasýtené monomérysa dajú použit’ pre regulovanie mechanickýchvlastností výsledného impregnovaného polymérua technologických vlastností impregnačnej látkyako sú viskozita, doba želatínácie a vytvrdenia,povrchové napátie a připadne ceny impregnačnejlátky. Výhody impregnačnej látky podfa vynálezuspočívajú ďalej v tom, že impregnované pórovitémateriály a tiež zariadenia a rožne přípravkymožno umývat’ vodou alebo vodnými častiacimiprostriedkami. Ďalšiu časť impregračnej látkytvoria iné typy nenasýtených polyesterových živícrieditefné styrénom a nemiešatefné s vodou,nenasýtených monomérov, alebo aj přídavnélátky, podfa požadovaných vlastností, podfa do-stupnosti týchto zložiek a podfa cenovej výhod-nosti. V případe, že sa použije impregnačná látka rie-ditefná vodou, možno materiál po impregnáciiopláknuť vodou. Po opláknutí nedochádza napovrchu počas vytvrdzovania k tvorbě inkrustov.Okrem toho povrch materiálu neobsahuje poly-mér a možno ho lepit’ pomocou lepidiel a spóso-bov, ktoré sa používajú na póvodný nemodifiko-vaný materiál. Ďalšou výhodou tejto impregnačnej látky je1’ahká údržba zariadení a pomocných prípravkov,nosičov, mechanizmov pre manipuláciu s materiá-lom. Údržba resp. čistenie zariadenia, hlavně im-pregnačného a přípravné impregnačnej látky,miešacích nádrží, pomocných koncentrátov pří-davných látok, čerpadiel, potrubí, ventilov, spóso-buje značné ťažkosti ak sa používá impregnačnálátka, ktorá nie je miešatefná vodou.

Možnost’ čistenia zariadenia vodou sa vefmivýhodné prejavuje pri odstavení, haváriach,opravách, údržbě, pri zmene zloženia impregnač-nej zmesi, hlavně pri zmene farby impregnačnejlátky.

Miešatefnosť impregnačnej látky na bázenenasýtených polyesterov s vodou má vefký vý-znam z hfadiska bezpečnosti práce. Pri havárij-nýeh stavoch zariadení, napr. poruchách, netes-nostiach alebo pri zvýšenom nebezpečenstvepožiaru alebo výbuchu, možno sústavu jednodu-cho likvidovat’ zmiešaním s vodou. Pri překročeníniektorého z bezpečnostných parametrov — akosú kritická teplota, nebezpečná koncentrácia párvo vzduchu, dolná medza výbušnosti móže zod-povědná obsluha využit’ pre odstránenie nebez-pečnej situácie niektorý zo spósobov zásahuvodou. Takými sú postrek vodou, využitie vod-ných nádrží, sprchy, ponorenie impregnovanéhomateriálu do oplakovacích alebo iných vhodnýchnádrží s vodou apod. Je zřejmé, že uvedené prvky,alebo celý zabezpečovací systém možno rozpraco-vat’ do automatických zabezpečovacích havárij-ných systémov. Přitom sa využijú indikátory te-ploty, koncentrácie povrchových zložiek, nebez-pečných z hladiska požiaru alebo výbuchu.

Dalšie výhody použitia impregnačnej látkypodfa vynálezu vyplývajúz toho, že látka je viac-zložková. 'Vlastná živica emulgovatefná vodoutvoří iba časť impregnovanej látky. To prináša následovně špecifické výhody: Nenasýtené poly-esterové živice emulgovatePné vodou sú vačšinoutmavšie zafarbené, čo spósobuje ťažkosti s udrža-ním estetickej úrovně takých materiálov, ako jedřevo, hlavně kvalitně světlé druhy. Tento pro-blém rieši impregnačná viaczložková látka, kto-rá obsahuje iba časť živice emulgovatePnej vodou,pričom hlavnú časť tvoria světlé alebo bezfarebnépolyesterové živice rieditePné styrénom, alebonemiešatePné s vodou a ďalej nenasýtené mono-méry a ďalšie přídavné látky. Úprava špeciálnych vlastností sa výhodné do-sahuje s využitím zmien zloženia resp. zastúpenianenasýtených polyesterových živíc nemiešateP-ných vodou a nenasýte.ných monomérov. Taknapr. sa ukázalo ako vePmi výhodné meniť me-chanické vlastnosti ako húževnatosť a ohybnosťdřevných materiálov využitím zmákčujúcich ty-pov nenasýtených polyesterových živíc; Přitomsa zvyšuje možnost’ znižovania obsahu nenasýte-nej polyesterovej živice emulgovatePnej vodou,pri udržaní žiadanej umyvatePnosti impregnačnejlátky. Tento variant zmákčovania sa ukázal akoomnoho výhodnější ako zmákčovanie pomocounereaktívnych zmákčovadiel, ako sú dibutylftaláta trikrezylfosfát, a to tak z technologického hPa-diska, ako aj z hladiska dosahovaných mecha-nických vlastností materiálu.

Okrem príkladov zloženia, použitia přípravyimpregnačnej látky uvedených v predchádzajú-com opise, uvedieme ešte niektoré: Příklad 1

Impregnačná látka emulgovatePná vodou o zlo-žení: vodou emulgovalePná nenasýtená polyesterová živica (napr. typu CHS POLYESTER 300) 24,0 % nenasýtená polyesterová živicanemiešaíePná s vodou typuCHS POLYESTER 100, 104, 105, 115 24,0 % styrén 43,3 % vinylacetát 4,9 % kyselina metakrylová 1.9% dibenzoylperoxid 1,9 % Táto impregnačná látka má viskozitu n20C — 43m.Pa.s. Čas želatinácie v bloku je tž = 8,2 min.a čas vytvrdzovania tv = 11,6 min. Maximálna teplota exotermického piku je 164 °C. Příklad 2

Biologicky účinná impregnačná látka emulgo- vatePná vodou pre impregnáciu dřeva:vodou emulgovatePná nenasýtenápolyesterová živica 40,9 % nenasýtená polyesterová živica rieditePnástyrénom s viskozitou 700 m.Pa.s 27,3 % zmákčujúca polyesterová živica typuCHS POLYESTER 200, s viskozitou25 m.Pa.S 13,6 % butylakrylát-metakrylátový kopolytnér(Solakryl BMX) 6,8 % styrén 4,1 % metakrylová kyselina 2,7 % bis-tributylcínoxid 2,5 % tercbutylperbenzoát 1,4 % kuménhydroperoxid 0,7 %

Impregnačná látka je vhodná pre impregnáciudřeva'máčaním (povrchová impregnácia), alebopre híbkovú impregnáciu s využitím striedaniavákua a atmosférického, alebo zvýšeného tlaku.Vytvrdzuje pri teplote 80-150 C za 30—180 min. Příklad 3 1 % organického farbiva Fluorogrúngold RLVsa miešal v hnetacej nádrži pri teplote 72 °Cs 1,8 % anionaktívneho emulgátora (Slovafol909), pri rýchlosti miešania 45 min.'1 počas 10 mi-nút. Potom sa hnetacia nádrž ochladila na 30 °Ca přidali sa 1,9 % etylalkoholu. Pri přidaní 28,2 % nenasýtenej polyesterovej živice riadiiel’-nej vodou sa zmes přečerpala zubovým čerpadlomdo miešacej nádrže. Do miešacej nádrže sa zastálého miešania přidali ostatně zložky impreg-načnej látky: 36,6% metylmetakrylátu, 18,8%nenasýtenej polyesterovej živice nemiešatefnejs vodou (CHS —POLYESTER 115) a 9,4%zmákčovacej nenasýtenej polyesterovej živice(CHS POLYESTER 200) a 2,3 % dibenzoylpe-roxidu. Takto připravená impregnačná látka sapoužila pre termochemickú modifikáciu dřeva. Příklad 4

Impregnačná látka s vysokým obsahom motto-mérneho styrénu, ktorá má nízku viskozitu, jeemulgovatefriá vodou s teplotou nad 40 °C sa dápripraviť podfa receptúry uvedenej v tomto pří-klade; Touto látkou sa dajú dosiahnúť dobré me-chanické vlastnosti výsledných impregnovanýchpórovitých materiálov: styrén (s obsahom 15 ppm hydrochinónu) 72 % nenasýtená polyesterová živica emulgovatePná vodou na báze oktaetylénglykolu a maleínanhydridu pri hmotnostnom pomere oktaetylénglykolu k maleínanhydridu = 3,7 číslo kyslosti 25 mg K()H/g. obsah styrenu 28 % hmot. 15 % nenasýtená polyesterová živica rieditePná styrénom na báze propan 1,2 - diolu (230 hmot. dielov), maleínanhydridu (196 hmot. dielov) kyseliny fialověj (166 hmot. dielov) číslo kyslosti 30 mg KOH/g obsah styrénu 30 % hmot. 10 %

Organické farbivo rozpustné v organických rozpúšťadlách C. I. Solwent Black 7 I % dibenzoylperoxid 1.3% tercbutylperbenzoát 0,4 % aceton 0.5 % Táto impregnačná látka je emulgovatefna vo-dou. Doba želatinácie v bloku tž = 12 mm., doba vytvrdzovania tv = 18 min., max. teplotaexotermického piku je 142 °C. Příklad 5

Vzorky bukového dřeva Fagus silvatnca saimpregnovali vákuovo-tlakovo vodou emulgova-tePnou impregnačnou látkou na báze nenasýte-ných polyesterových živíc, so zložením ako v pří-klade 4. Dřevo sa najprv evakuovalo 30 mm. privákuu 2500 Pa, potom sa připustila do impreg-načného kotlá impregnačná látka a jej priettik

Claims (1)

1. do dřeva sa uskutočnil pri tlaku 6 MPa po dobu3 hodin. Impregnačný materiál sa vytvrdil priteplote 95 °C po dobu 4,5 hodiny. Impregnovanýdřevný materiál mal následovně mechanickévlastnosti: pevnost' v ohybe pri statickom zataženíPoh = 175 ± 18 MPa, (kontrola Poh =111,2± 11,2 MPa), tvrdost’ podl’a Brinnela 7,4 kp.mm'2,(kontrola 2,32 kp.mm"2), prerážacia práca je4,5 ± 0, 58 J, (kontrola 4,4 ± 0,21 J), objemovénapúčanie vo vodě 12,0 % obj. (kontrola 20,4 %obj.) Uvedené vlastnosti dřevného materiálu impreg-novaného vodou emulgovatefnou polyesterovouimpregnačnou látkou sa dosiahli pri priemernejretencii R ± 64 % hmot. polyméru vzťahovanejna hmotnost’ dřeva před impregnáciou. Impregnačně látka podl’a vynálezu sa dápoužit' pre modifikáciu pórovitých materiálovako sú dřevo, aglomerované materiály na bázedřeva, papier, aglomerované materiály na báze P R E D Μ E T Impregnačně látka emulgovateFná vodou nabáze nenasýtených polyesterových živíc, mono-mérov ako sú styrén, vinylacetát, metylmetakrylát,kyselina metakrylová alebo akrylonitril v rozsahu30—75 % hmot. a/alebo přídavných látok akosú peroxidické katalyzátory, biologicky aktivnělátky a aniónaktívne alebo neionogéntte povrcho- pazderia a iných lignocelulózových materiálov,pre hliníkové a iné kovové odliatky, pre odliatkyblokov motorov, pórobeton a iné anorganickéa polyméranorganické ’ ,riály. Impregnáciaa následovně vytvrdenie impregnačnej látky in ši-tu v pórovitom materiály sa přitom uskutečníniektorým zo známých spósobov impregnácienapr. účinkom striedania vakua a atmosférickéhoalebo zvýšeného tlaku. Vytvrdenie sa uskutočníúčinkom tepla alebo vysokoenergetického žia-renia. Impregnačně látka sa využije pre úpravu vlast-ností pórovitých materiálov ako sú mechanickéa iné fyzikálně vlastnosti, odolnost’ proti účinkomvody, pár a agresívnych kvapalín, pre zvýšeniebiologickej odolnosti organických pórovitýchmateriálov pre upchatie pórov a mikropórov,ktoré sú nežiadúce z hfadiska ďalšieho použitiamateriálu, alebo výrobkov z něho. VYNÁLEZU vo aktivně látky v koncentračnom rozsahu od0,2 do 4 % hmot., vyznačujúca sa tým, že obsa-huje 10—45 % hmot. nenasýtenej polyesterovejživice rieditefnej styrénom a 10—55 % hmot.vodou emulgovatefnej nenasýtenej polyesterovejživice. Tlač JCT 1 — Kčs 2,40