FI116570B

FI116570B - Amiinipolyolireaktiotuotteen sisältävä sideainekoostumus

Info

Publication number: FI116570B
Application number: FI972391A
Authority: FI
Inventors: William C Floyd
Original assignee: Hoechst France
Priority date: 1994-12-07
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2005-12-30
Also published as: JP3694027B2; ATE236939T1; EP0796288A4; CN1078894C; US5691426A; WO1996017879A1; DE69530319D1; FI972391A0; EP0796288B1; CN1169153A; JPH10510309A; DE69530319T2; FI972391A; US5830978A; MX9704208A; AU4510296A; EP0796288A1; CA2203099C; CA2203099A1

Description

116570

Amiinipolyolireaktiotuotteen sisältävä sideainekoostumus

Keksinnön taustaa

On toivottu ei-formaldehydivaihtoehtoa formaldehy-5 diin perustuville fenoli- ja melamiinihartseille formaldehydiä koskevien säätely- ja terveysseikkojen vuoksi. Johtuen näiden lämpökovettuvien formaldehydipohjaisten hartsien suuresta tehokkuudesta, lujuudesta ja jäykkyydestä teollisissa sovellutuksissa, on ollut vaikea löytää korit) vaavia tuotteita, joilla on sopiva tehokkuus. Tämä keksintö julkaisee hartsikoostumuksen, joka toimii monissa sovellutuksissa kuten fenoli-formaldehydi- ja melamiini-formaldehydihartsit , mutta ei sisällä fenolia eikä formaldehydiä. Nämä ovat lämpökovettuvia, kalvon muodostavia koos-15 tumuksia, jotka tarjoavat nyt käytössä oleviin fenoli-formaldehydi- ja melamiiniformaldehydihartseihin verrattavissa olevan vetolujuuden, jäykkyyden ja vedenkestävyyden.

Society Francaise Hoechstin elokuun 22. päivä, 1994, jättämässä FR-patenttihakemuksessa 94-10 186 jul- 20 kaistaan uusi aminoplastihartsi, joka sisältää amiinijoh-dannaisen, kuten melamiinin, glykoluriilin tai niiden seosten reaktiotuotteen aldehydin kanssa, jolla on kaava R-CHO, jossa R esittää dialkoksimetyyliryhmää, 1,3-diokso-lan-2-yyliryhmää, joka on mahdollisesti substituoitu enin-*,* 25 tään 4 ja/tai 5 kertaa yhdellä tai usemmalla alkyyliryh- > mällä (edullisesti enintään C4-alkyyli), tai 1,3-dioksan- ; 2-yyliryhmää, joka on mahdollisesti substituoitu enintään 4,5 ja/tai 6 kertaa yhdellä tai useammalla alkyyliryhmäl-lä (edullisesti enintään C4-alkyyli) ; seoksissa mahdolli-3 0 sesti glyoksaalin kanssa. Kuitenkaan nämä aminoplastihart-: · sit eivät kondensoidu itsessään tyydyttävästi, jolloin ne *!!,.* muodostavat kalvoja, jotka ovat heikkoja, hauraita tai herkkiä vedelle. Yritykset hydrolysoida näiden hartsien )ti>: asetaaliryhmiä niiden reaktiivisuuden lisäämiseksi johti- 35 vat melamiinirenkaan hajoamiseen.

2 116570 Näin ollen tämän keksinnön kohteena on FR-patentti-hakemuksessa 94-10 186 julkaistujen aminoplastihartsien parantaminen hartsin saamiseksi, joka tuottaa silloittumi-sen jälkeen kalvoja, jotka ovat vahvoja, kovia, jäykkiä ja 5 vedenkestäviä. Tällaisten parannettujen hartsien käyttökohteisiin sisältyvät käyttö rakennusmateriaaleissa ja il-masuodattimissa tai hankaustyynyissä käytettyjen kuitukan-gassubstraattien, kuten lasi-, polyesteri- ja nylonkuitu-jen, sideaineina ja selluloosasubstraattien, kuten auton 10 suodattimien, sideaineina.

Keksinnön yhteenveto

Lyhyesti sanottuna tämä keksintö tuottaa hartsi-koostumuksen, joka sisältää melamiinin, glykoluriilin tai niiden seokset sisältävästä ryhmästä valitun amiinijohdan-15 naisen reaktiotuotteen C^g-dialkoksietanaalin (jota voidaan kutsua myös dialkoksiasetaldehydiksi tai glyoksaalimono-asetaaliksi) reaktiotuotteen ja reaktiotuote on sitten sekoitettu polyolin kanssa, jolla on 2 tai useampia hyd-roksyyliryhmiä. Mahdollisesti amiinijohdannainen ja dial-20 koksietanaali voidaan myös saattaa reagoimaan dialdehydin, edullisesti glyoksaalin, kanssa. Edullisessa suoritusmuo dossa polyoli saatetaan reagoimaan reaktiotuotteen kanssa.

Yksityiskohtainen kuvaus ’ ' Hartsikoostumus sisältää reaktiotuotteen sekoitet- ·.’· · 25 tuna polyolin kanssa. Reaktiotuote on amiini johdannaisen • V ja dialkoksietanaalin additiotuote. Amiinijohdannainen on ♦ : joko melamiini, glykoluriili tai niiden seos, jolloin me- lamiini on edullinen, koska tuotteet tuottavat vahvempia ja jäykempiä kalvoja.

30 C^g-dialkoksietanaali saatetaan reagoimaan amiini- • _·. johdannaisen kanssa moolisuhteessa, joka käsittää 1-6 ekvivalenttia dialkoksietanaalia suhteessa melamiiniin ja 1- 4 ekvivalenttia glykoluriilin tapauksessa, edullisesti 2- 4 ekvivalenttia dialkoksietanaalia suhteessa amiini- 'f; 35 johdannaiseen. Lisäksi reaktiotuotteeseen voidaan myös 3 116570 sisällyttää dialdehydi, edullisesti glyoksaali, haarautu-miskohtien tuottamiseksi molekyylirakenteeseen ja suuremman molekyylimassan muodostumisen edistämiseksi. Dialdehy-diä lisätään yleensä määrä, joka on 0,05 - 3, edullisesti 5 0,5 - 1, mooliekvivalenttia aldehydiä suhteessa amiinij ohdannaiseen.

C^g-dialkoksietanaalilla on yleisesti seuraava kaava :

R,-0 O

\ /

10 H-C-C

R2“0 Xh jossa R1 ja R2 ovat C^g-alkyyli tai R1 ja R2 ovat liittyneet yhteen muodostaen syklisen dioksolano- tai di-15 oksanosubstituentin. C^g-dialkoksietanoli voidaan myös kuvata glyoksaalimonoasetaalina, jossa asetaali koostuu lineaarisista substituenteista tai on syklinen asetaali. Edullisesti R1 ja R2 ovat C1.4-alkyyliryhmiä, edullisesti sama ryhmä ja edullisesti metyyliryhmä, koska tämä on ta-20 loudellisesti edullisin johdannainen, joka on kaupallisesti saatavissa ja sitä valmistaa Societe Francaise Hoechst ja sitä myydään tavaramerkillä Highlink DM (TM).

Lisäksi reaktiotuotteeseen sekoitetaan polyoli, ·:**': jolla on 2 tai useampia hydroksyyliryhmiä, hartsikoostu- 25 muksen muodostamiseksi. Sopiviin polyoleihin sisältyvät dialkyleeniglykoli, polyalkyleeniglykoli, glyseriini, al-,·. : koksyloitu glyseriini, polyvinyylialkoholi, dekstroosi (ja • !( dekstroosioligomeerit ja -johdannaiset) , tärkkelys, tärk- kelys johdannaiset, polyglysidoli tai polysakkaridit (ja 30 johdannaiset). Edullisia polyoleja ovat dipropeeniglykoli, tripropoksiyloitu glyseriini, polyvinyylialkoholi ja nii-l·: · den seokset. Polyolia lisätään määrä, joka on vähintään 0,05 mooliekvivalenttia polyolia suhteessa reaktiotuottee-seen, edullisesti vähintään 0,1 mooliekvivalenttia. Yleen-35 sä hartsikoostumus sisältää määrän, joka on noin 1 1 * 1 4 116570 99 paino-%, edullisesti 15 - 50 paino-%, polyolia hartsi-koostumuksesta (kuivapainosta). Lisäämällä polyolia reaktiotuotteeseen saadaan hartsi, joka tuottaa silloittumisen jälkeen kalvoja, jotka ovat vahvoja, kovia, jäykkiä ja 5 vedenkestäviä.

Edullisessa suoritusmuodossa polyoli saatetaan reagoimaan reaktiotuotteen kanssa. On osoitettu, että tulokseksi saatavalla hartsikoostumuksella on merkitsevästi parannetut ominaisuudet, nimittäin ympäröivän lämpötilan 10 vetolujuuden ja kuumassa märkävetolujuuden parannus tekstiilituotteessa, jossa käytetään sideaineena hartsikoostu-musta, jossa polyoli on saatettu reagoimaan reaktiotuotteen kanssa verrattuna siihen, että se on sekoitettu hart-situotteeseen. Yleensä polyoli saatetaan reagoimaan reak-15 tiotuotteen kanssa seuraavissa olosuhteissa: lämpötila 75 - 110 °C tai palautusjäähdytyslämpötila; pH-arvo 4-7, edullisesti 5,5 - 6,5; ja reaktioaika 0,5 - 5 tuntia, edullisesti 2-3 tuntia.

Happokatalyytin lisääminen hartsikoostumukseen on 20 myös toivottavaa. Sopivia katalyyttejä ovat rikkihappo, suolahappo, fosforihappo, p-tolueenisulfonihappo, metaani-sulfonihappo, alumiinisuolat, kuten aluminiumhydroksiklo-ridi ja ammoniumkloridi, magnesiumkloridi, sirkoniumsul- » I * i * ' ' faatti ja sinkkikloridi ja vastaavat. Nämä katalyytit hel- *.· 25 pottavat reaktio (i) ta, jo(t)ka saa(vat) aikaan silloittu- • misen. Happokatalyyttiä lisätään yleensä määrä, joka on 0,1 - 15 paino-%, edullisesti 1-10 paino-%, laskettuna reaktuotuotteen painosta (kuivapainosta) .

• Näin saatu hartsikoostumus ei sisällä fenolia eikä » 30 formaldehydiä, mutta sen on havaittu ylläpitävän fenolis-;,· ten hartsien lujuutta ja eheyttä ankarissa käyttöolosuh- 'i;, teissä, jotka käsittävät korkean lämpötilan ja vesiupotuk- sen. Tämä hartsikoostumus on käyttökelpoinen sideaineena i i i auton selluloosasta valmistetuissa öljynsuodattimissa tai 35 lasikuidussa sellaisissa käyttökohteissa kuin lasivillas- 5 116570 sa, tekstiileissä ja eristämisessä. Hartsikoostumus voidaan lisätä hydroksyyliä sisältävään polymeeriin (esim. polyvinyylialkoholiin), jossa hartsikoostumusta käytetään polymeerin silloittamiseksi.

5 Esimerkki 1

Valmistettiin melamiinin ja dimetoksietanaalin reaktiotuote seuraavasti: 12,6 g (0,1 moolia) melamiinia sekoitettiin ympäröivässä lämpötilassa 31,2 g-.n (0,3 moolin) kanssa dimetoksietanaalia liuoksessa, jossa oli 10 31,2 g vettä ja 30-%:ista soodaa (natriumhydroksidia) pH:n saamiseksi arvoon noin 9. Tätä seosta kuumennettiin sitten sekoittaen 2 tunnin ajan 60 °C:n lämpötilassa samalla pitäen pH-arvoa noin 9:ssä säätämällä sitä tarvittaessa niin monella tipalla painon mukaan 30-%:ista soodaa kuin tar-15 peellista. Tämä reaktiotuote oli kirkas keltainen neste, jossa oli 54 % aktiivista kiinteätä ainetta sen jälkeen kun se oli laimennettu 6 g:11a vettä.

Esimerkki II

Melamiinin, glyoksaalin ja dimetoksietanaalin reak-20 tiotuote valmistettiin seuraavasti: 252 g (2 moolia) melamiinia sekoitettiin ympäröivässä lämpötilassa 145 g:n (1 moolin) kanssa glyoksaalia vesiliuoksessa, joka oli painon mukaan 40-%:inen, ja 416 g:n (4 moolia) kanssa dimetoksietanaalia, liuoksessa, jossa oli 277 g vettä ja 30-%:ista v * 25 soodaa pH:n saamiseksi arvoon noin 7. Seuraavaksi seosta : V kuumennettiin sekoittaen 2 tunnin ajan 60 °C:n lämpötilas- sa pitäen pH-arvoa noin 7:ssä lisäämällä tarvittaessa niin monta tippaa 30-%:ista soodaa kuin tarpeellista. Saatiin noin 1 090 g vesiliuosta, joka sisälsi noin 726 g keksin-30 nön mukaista aminoplastihartsia.

; · Esimerkki III

’!!. Hartsi, joka oli valmistettu kuten esimerkissä II, koostui 1 ekvivalentista glyoksaalia, 2 ekvivalentista i » * melamiinia ja 4 ekvivalentista dimetoksietanaalia T". 35 (60-%:inen vesiliuos), jotka oli saatettu reagoimaan yh- i » , 116570 dessä. Se oli kirkas, sakea neste, joka sisälsi 67 % kiinteätä ainetta. Valmistettiin sarja sekoituksia käyttäen tätä hartsia, katalyyttinä p-tolueenisulfonihappoa (pTSA) isopropanolissa (IPA, 1 : 1) ja eri määriä joko dieteeni-5 glykolia (DEG) tai dipropeeniglykolia (DPG). Näiden seosten näytteitä, jotka painoivat 2,0 g, kovetettiin 75 minuutin ajan 130 °C:n lämpötilassa ja niiden kalvo-ominaisuudet arvioitiin. Herkkyys vedelle arvioitaan laittamalla 0,5 g murskattua hartsia Gardener-viskositeettiputkeen ja 10 täyttämällä putki merkkiin saakka deionisoidulla vedellä. Putki suljettiin tulpalla ja sitä ravistettiin, sitten tehtiin havainnot yhden tunnin kuluttua ja väri rekisteröitiin Gardner-asteikon avulla. Tässä esimerkissä käytettiin taulukossa 1 ilmoitettuja valmisteita.

15 Taulukko 1

A B .C DEFGHI JK

Hartsi 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 pTSA/lPA 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 - 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 2 0 DEG 5,80 2,90 1,96 0,98 - “ DPG ------ V 3,7 2,5 1,24 5,5 . Tulokset • ·

Gardner- V ’ 25 Näyte väri Huomautukset 1 '/· A 18+ Kova, joustava kalvo, musta, ei kupli- : ’ ,: nut, tarttui astiaan.

.B 4,5 Kovempi kuin A, vahva, kupli hiukan, 30 musta, hauras.

; ·, C 2,0 Kova, vahva, kupli. Hyvin tummanruskea, ‘h. ‘ hauras.

D 1,0 Samanlainen kuin C, tummanruskea.

E 9,0 Hyvin hauras, heikko, kullanruskea, 35 kupli.

7 116570 F 6,5 Hyvin hauras, heikko, kullanruskea, kupli vähemmän kuin E.

G 1,0 Tummanruskea, kova, vahva, hauras.

H <1 Tummemman ruskea kuin G, kova, vahva, 5 hauras.

I <1 Hyvin tummanruskea, kova, vahva, hauras.

J <1 Musta, kova, vahva, vähemmän hauras.

K <1 Musta, kova, vahva, vähemmän hauras.

Nämä tulokset osoittavat, että hartsit, joissa on 10 käytetty DEG:a, ovat herkkiä vedelle, mitä osoittaa värin kehittyminen Gardner-asteikolla, kun taas hartsit, joissa käytettiin DPG:a, ovat merkitsevästi vedenkestävämpiä. DPG-hartsit muodostivat ulkonäöltään samanlaisia kalvoja kuin DEG-hartsit, mitä tulee väriin, kovuuteen, haurauteen 15 ja lujuuteen, mutta ne eivät pehmenneet eivätkä värjänneet vettä pitkän liotusajan jälkeen. Kovetetut fenoli- ja me-lamiini-formaldehydihartsit ovat tunnettuja vedenkestävyy-destään. Glykolien määrän vaihtelu vaikuttaa myös hauraus-, lujuus- ja kovuusasteeseen.

20 Esimerkki IV

Hartsi, joka oli valmistettu kuten esimerkissä 1, koostui 3 mooliekvivalentista dimetoksietanaalia (DME), .;*· joka oli saatettu reagoimaan 1 mooliekvivalentin kanssa melamiinia. Tämä tuote oli kirkas, vaaleankeltainen neste, I Ϊ ! :v. 25 jossa oli 55 % aktiivista kiinteätä ainetta. Tämä hartsi • » arvioitiin melamiini-formaldehydihartsin korvikkeena suo-.! * datinpaperin sideaineena. Hartsi arvioitiin yksin ja eri- • _ laisten polyolien kanssa taulukon 2 valmisteiden mukaises- '·' ' ti. Aluminiumkloridin havaittiin olevan sopiva katalyytti 30 hartsin kannalta, mutta se aiheutti melamiini-formaldehy-i dihartsin saostumista. Sen vuoksi melamiini-formaldehydi- hartsin tapauksessa katalyyttinä käytettiin fosforihappoa.

.···, Arvioituihin polyoleihin sisältyivät Ethox PGW (glyserii- ni, joka oli reagoinut 3 ekvivalentin kanssa eteenioksi-35 dia, Ethox Corp., Greenville, SC) , polyvinyylialkoholi » * · 8 116570 (täysin hydrolysoitunut, ultrapieni molekyylimassa, kuten Airvol 103, Air Products, Allentown, PA tai Mowiol 3-98 tai 4-98, Hoechst Celanese Corp., Somerville, NJ) tai sama polyvinyylialkoholi (PVOH), joka on saatettu reagoimaan 5 5-%risen glyoksaalin kanssa. Taulukon 2 valmisteet (kuiva- painon mukaan) levitettiin Whatman-suodatinpaperille, lisäyksen ollessa 19 %. Paperi kuivattiin ja sitä kovetettiin 5 minuutin ajan 177 °C:n (350 °F) lämpötilassa. Paperista testattin märkä- ja kuiva mullenpuhkaisulujuus, mär-10 kä ja kuiva Gurley-jäykkyys ja vetolujuus ympäröivässä lämpötilassa, 105 °C:ssa (220 °F), 160 °C:ssa (320 °F) ja 216 °C:ssa (420 °F). Tulokset on esitetty taulukossa 3. Taulukko 2

ABCDEFG H I

15 Hartsi 95 90 70 70 70 70 70 70 aici3-i iuos 5 10 5 5 5 55

Melamiiniformal- 95 dehydihartsi H P04 5 20 , PVOH/glyoksaali 8,3 16,7 25 PVOH 8,3 16,7 25

EthoxPGW 16,7 16,7 8,3 8,3

Taulukko 3

V 25 A B C D E F G H I

l ' I Mullen, kuiva (lbs) 8,0 8,8 8,8 11,6 15,0 6,6 12,2 15 0 13 8 (kg) 3,6 4,0 4,0 5,3 6,8 3,0 5,5 6,8 6',3 * < .! Märkä (lbs) 0,8 9,6 5,6 7,8 14 9,4 11,0 9,4 10,4 | '· (kg) 0,4 4,4 2,5 3,5 6,4 4,3 5,0 4,3 4,7 ’, ' Gurley,, kuiva (koneen suunta) 526 606 428 482 511 562 562 555 526 30 (mg) märkä 295 348 304 266 215 273 229 222 237 · Vetolujuus, _ „ • j · huoneenlämpötila (kg) 8,3 7,4 5,9 8,6 9,2 7,9 8,9 9,7 9,1

Venymä, % 1,6 1,3 1,2 1,6 1,7 1,3 1,8 2,0 1,6 105 °C 5,9 6,5 5,6 6,5 6,8 5,5 7,1 6,9 7,1 ,··, Venymä, % 1,1 1,2 1,0 2,1 4,4 1,7 1,3 1,5 2,0 105 °C 5,6 4,4 4,6 5,4 6,5 5,0 4,8 7,1 5,3 ’·”· 35 Venymä, % 1,1 0,8 0,9 1,2 1,4 0,9 1,1 1,4 2,6 215 °C 4,3 4,3 4,0 4,8 4,6 3,9 4,6 4,4 3,9 \V Venymä, % 1,3 1,2 , 1,3 2,2 3,1 1,0 1,4 1,4 1,3 9 116570 Nämä tulokset osoittavat, että melamiini/DME-hartsi sinänsä ja yhdistelmässä erilaisten polyolien kanssa voi saavuttaa suodatinpaperin sideaineena tehokkuuden, joka on verrattavissa melamiini/formaldehydi-hartsiin tai on sitä 5 parempi. Nämä melamiini/DME-järjestelmät saavuttavat tämän tehokkuuden ilman formaldehydin käyttöä. Nähdään, että tiettyjen polyolien läsnäolo tuottaa paremman tehokkuuden paperin sideaineena kuin melamiini/DME-hartsi yksin.

Esimerkki V

10 Erilaiset melamiini/DME-polyoliyhdistelmät arvioi tiin verrattuna melamiini/formaldehydi-hartsiin (MF-hart-siin) ja fenoli/formaldehydi-hartsiin (PF-hartsiin), jotka toimivat kontrolleina. MF-hartsi on sama kuin esimerkissä IV käytetty. PF-hartsi on esikondensoitu vesipitoinen 15 hartsi, jonka pH-arvo on 8,4, Brookfield-viskositeetti 760 cps, kiinteiden aineiden määrä (taitekerroin) 68 % ja vapaan formaldehydin määrä 2 %. Hartsit levitettiin Whatman-suodatinpaperille, joka kuivattiin ja jota kovetettiin 177 °C:n (350 °F) lämpötilassa 5 minuutin ajan. Lisäysmää-20 rät olivat 19,6 - 20,4. Fenolinen hartsi dispergoitui helposti vesipitoiseen päällystyskylpyyn, mutta koaguloitui katalyytin lisäämisen jälkeen. Sen vuoksi sitä käytettiin ilman katalyyttiä. Paperista tutkittiin kuiva mullenpuh-kaisulujuus, mullenpuhkaisulujuus 5 minuutin keittämisen I , 25 jälkeen, poikkisuunnan vetolujuus ympäröivässä lämpötilas sa, 104 °C:ssa (220 °F), 160 °C:ssa (320 °F) ja 216 °C:ssa ; ' (420 °F), ja Gurley-jäykkyys (MD ja CD eli koneen suunnas sa ja poikkisuunnassa). Valmisteet on esitetty taulukossa .* * 4 ja tulokset taulukossa 5.

r » · t » I · » * » »

Taulukko 4 10 1 1 6570 1 2 3 4 5 6 7 8

Fenolinen hartsi 100 MF-hartsi 95 5 Hartsi 95 70 70 70 70 45

AlCl^-liuos 55 5555

Ethox PGW 16,7 16,7 PVOH/glyoksaali 8,3 25 50 PVOH 8.3 25 10 V°4 5

Taulukko 5

Mullen, kuiva (lbs) 7,4 5,4 9,0 13,4 10,2 13,4 |4,2 12,2 (kg) 3,4 2,5 4,1 6,1 4,6 6,1 6,4 5,5

Mullen, keitetty (lbs) 8 2 10,6 7,0 9,2 8,6 12,8 15,0 11,4 (kg) 3,7 4,8 3,2 4,2 3,9 5,8 6,8 5,2

Vetolujuus poikki-suunnassa, ympäröivä lämpötila kg 6,6 5,4 4,5 6,0 5,4 6,7 7,7 7,4

Venymä, % 2,0 2,3 2,0 3,2 2,4 2,6 2,8 2,7 104 °C, 220 °F, kg 5,5 3,9 4,2 4,4 3,7 5,6 5,8 5,7

Venymä, % 1,4 1,2 1,5 1,6 1,4 1,6 1,6 1,4 160 °C, 320 °F, kg 5,4 3,6 3,6 4,3 3,9 4,9 5,5 5,3

Venymä, % 1,3 1,3 1,7 2,0 1,9 1,5 1,6 1,6 216 °C, 420 °F, kg 3,9 2,8 3,6 3,5 3,1 4,0 4,1 4,0

Venymä, % 1,4 1,0 1,2 2,3 1,9 1,8 1,7 1,6 , Gurley-jäykkyys, mg ' 25 Kuiva, koneen suunta 983 1036 629 681 629 747 784 650

Poikkisuunta 836 703 518 562 459 611 622 533 I ' Märkä, koneen suunta 888 895 451 282 355 371 384 200 ·. Poikkisuunta 723 526 362 251 266 282 266 193 | ' · Nämä tiedot osoittavat, että vaikka melamiini/DME- : : hartsi yksin on verrattavissa MF-hartsiin, se on huonompi 30 kuin fenolinen hartsi. Kuitenkin on osoitettu, että tiet-‘ tyjen polyolien lisääminen parantaa melamiini/DME-hartsin **. tehokkuutta pisteeseen, jossa se on verrattavissa fenoli- ·* seen hartsiin tai on sitä parempi puhkaisu- ja vetolujuu- den suhteen. Vaikka fenolinen paperi on jäykempää kuin 35 melamiini/DME-paperi, tämä ei ole välttämättä puute. Liian 11 116570 jäykkä paperi on haurasta ja vaikeampaa taittaa ja poimuttaa öljynsuodatinpanoksen valmistamiseksi. Tämä voi vaatia suodatinpaperin osittaista kovettamista (B-vaihe), valmistusta poimutetun panoksen muotoon ja sitten täydellistä 5 kovettamista. Melamiini/DME-hartseilla voi olla etuna, että ne voidaan kovettaa täydellisesti, mutta ne eivät kuitenkaan ole niin hauraita, että poimitus estyisi. Tämä voisi säästää yhden vaiheen valmistuksessa.

Esimerkki VI

10 Kovetusprofiilitutkimus toteutettiin uuden hartsi- koostumuksen tunnusomaisten tehokkuusominaisuuksien ymmärtämiseksi paremmin. Hartsiliuokset levitettiin Whatman-suodatinpaperille lisäyksen määrän ollessa 20 % ja paperi ilmakuivattiin. Sitten paperia kovetettiin 149 °C.-ssa 15 (300 °F), 177 °C:Ssa (350 °F) tai 204 °C:ssa (400 °F) 0,5, 1, 2, 3 tai 5 minuutin ajan. Paperista testattiin ympäröivässä lämpötilassa vetolujuus (poikkisuunta), märkävetolu-juus ja kuuma vetolujuus (104 °C/220 °F). Tiedot osoittavat, että hartseja voidaan käyttää kovettaen kevyesti tai 20 osittain, sitten kovettaen täydellisesti myöhemmässä käsittelyssä. Tämä on verrattavissa fenolisen hartsin "B-vaiheen" käsittelyyn. On myös huomion arvoista, että jot-.kut näytteet osoittavat kuumassa märkävetolujuuden säily-mistä, joka on 50 - 70 % alkuperäisestä ympäröivän lämpö-25 tilan vetolujuudesta. Tämä on osoitus täydellisestä kove-1. tuksesta. Seuraavassa esitetyssä taulukossa kovetusolosuh- t; 1 teet on koodattu seuraavasti: A-400 °F, B-350 °F, C- » » : ** 300 °F. Näyte 2 oli hartsi, jossa oli 5 % aluminiumklori- V ‘ dikatalyyttiä (katso taulukon 4 näyte 3). Näyte 3 käsitti 30 70 % hartsia, 5 % aluminiumkloridia ja 25 % täysin hydro- ;,· · lysoitunutta, ultrapienen molekyylimassan omaavaa PVOH:a ; : (katso taulukon 4 näyte 7).

12 1 1 6570

Taulukko 6. Vetolujuus kuumassa (104 °C), kg Näyte Aika, min 0,5 1;0 2,0 3,0 5,0 3C 6,2 8,7 8,4 8,7 8,2 2C 3,8 5,3 5,1 5,5 4,9 5 3B 7,9 8,1 7,4 7,1 7,0 2B 4,1 5,8 5,5 5,0 5,8 3 A 8,1 7,7 6,4 7,1 2A 4,4 5,3 3,9 5,0 10 Taulukko 7. Märkävetolujuus kuumassa, kg Näyte Aika, min 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 3C 0,08 3,0 4,3 3,5 4,2 2C 0,10 2,0 1,7 ^2 ^,7 3B 0,13 4,2 5,0 5,2 4,3 15 2B 0,11 4,0 4,4 4,5 4,7 3 A 0,10 5,1 5,5 5,0 2A 0,14 4,6 4,6 4,0

Taulukko 8. Vetolujuus ympäröivässä lämpötilassa, kg 2Q Näyte Aika, min 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 3C 8,0 11,1 10,9 10,3 10,4 2C 5,2 6,8 6,7 6,5 6,5 3B 9,6 9,2 9,9 10,5 9,6 ' * 2B 4,6 7,6 7,3 "^7 7,2 :,· : 25 3A 8,4 9,5 9,7 9,1 • ' : 2A 4,4 7,3 6,5 6,9

Taulukko 9. Märkävetolujuus kuumassa/vetolujuus ympäröivässä lämpötilassa -suhde . Näyte Aika, min 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 30 3C 0,01 0,27 0,39 0,34 0,40 2C 0,02 0,29 0,25 0,34 0,41 3B 0,01 0,46 0,50 0,49 0,44 >*., 2B 0,20 0,52 0,60 0,58 0,65 3 A 0,01 0,54 0,57 0,55 '' * 3 5 . 2 A 0,03 0,63 0,71 0,58 1 1 6570 13

Taulukoiden 6-9 koetulokset osoittavat, että aikaa ja kovetuslämpötilaa voidaan vaihdella, jotta saadaan märkälujuuden ja kuivalujuuden suhteeksi 0,5 tai enemmän. Tätä pidetään "täydellisenä kovetuksena".

5 Esimerkki VII

Edellä esitetyt esimerkit ovat osoittaneet, että polyvinyylialkoholi (PVOH) parantaa esimerkin I hartsin tehokkuutta paperin sideaineena. Esimerkin I hartsin pitäisi olla sopiva silloite erilaisille valmisteille, jotka 10 sisältävät PHOH:a tai PVOH:n johdannaisia tai samalla tavoin hydroksyloituja substraatteja. Tähän perustuen esimerkin I hartsia käytettiin silloitteena PVOH/akryyli-ok-saskopolymeerille.

Oksaskopolymeeri koostui kuiva-aineeseen perustuen 15 25 %:sta ultrapienen molekyylimassan omaavaa, täysin hyd rolysoitunutta PVOH:a, joka oli oksastettu 43,5 %:lla etyyliakrylaattia, 0,75 %:lla butyyliakrylaattia, 1,5 %:lla bis-fenoli-A-diepoksidiakrylaattia ja 29,25 %:lla metyylimetakrylaattia. Lateksi oli valkoinen, läpikuulta-20 maton dispersio, jonka viskositeetti oli 300 cps kiinteiden aineiden pitoisuuden ollessa 30 % ja jonka pH-arvo oli nostettu 6,5 eteen lisäämällä ammoniumhydroksidia. Taulukon .10 valmisteet levitettiin kuitukangaspolyesterikattomate-riaalille ja sitä kovetettiin 3 minuutin ajan 177 °C:n * » ♦ .! . 25 (350 °F) lämpötilassa, jolloin saavutettiin lisäyksen mää- • · » •, rä 23 - 24 %. Materiaalista testattiin ympäröivän lämpöti- '* lan vetolujuus ja venymä-% 180 °C:n lämpötilassa kuormi- *. " tusten ollessa 5 - 18 kg. Tulokset on esitetty taulukossa V * 11. Kontrollina käytettiin Sequabond® 145 -sideainetta 30 (Sequa Chemicals Inc), vinyyliasetaatti/akryylikopolymee- • / : ria, jota käytetään kaupallisesti polymat-katemateriaalin sideaineena. Suuret vetolujuuden arvot ja pienet venymä-arvot ovat toivottuja tuloksia.

» ♦ • » 14

Taulukko 10 116570

'A B C

Sequabond 145 100 — — PVOH-oksaskopolymeeri - 10O 78 ^ AlClj-liuos — — 4

Esimerkki I - _ 28

Lisäys, % 21,5 23,6 23,7

Taulukko 11

10 ABC

Vetolujuus ympöröi- vässä lämpötilassa, kg 26,6 31,4 26,1

Venymä, % 34,6 34,5 30,3

Venymä, %, 180 °C:ssa 5 kg 6,1 4,0 3,1 15 8 kg 17,1 9,3 6,2 10 kg 24,9 14,1 9,3 12 kg 32,2 20,6 13,2 14 kg 39,0 30,3 17,7 16 kg 45,8 45,3 23,1 18 kg 53,0 66,1 30,3 20 Taulukon 11 tulokset osoittavat, että esimerkin 1 hartsi voi toimia PVOH-oksashilojen formaldehydiä sisältämättömänä silloitteena, jolla on yhtä hyvä tai parempi tehokkuus kuin mitä on tavattu kaupallisilla hiloilla käytettäessä N-metyloliakryyliamidia.

25 Esimerkki VIII

: ' Seuraavat esimerkit osoittavat lisähyötyä, joka johtuu siitä, että DME/melamiinihartsi saatetaan reagoi-. maan polyolien kanssa vastakohtana sille, että ne sekoite- ; ; taan toisiinsa. Yhden litran 3-kaulaiseen pulloon, joka 30 oli varustettu mekaanisella sekoittimella, lämpömittarilla • ,·. ja jäähdyttimellä, varattiin 477 g 60-%:ista dimetoksi- ·’ etanaalin vesiliuosta (2,75 moolia) ja 126 g melamiinia (1,00 moolia). pH nostettiin arvoon 9,5 lisäämällä 5-%: ista natriumhydroksidia (9,2 g). Sitten erää kuumen-• 35 nettiin 58 - 60 °C-.n lämpötilassa 2 tunnin ajan pitäen 15 116570 samalla pH:ta alueella 9,4 - 9,5 lisäämällä 5-%:ista nat-riumhydroksidia. Yhteensä 39,3 g 5-%:ista natriumhydroksidia lisättiin ruiskupumpulla pitäen pH mainitulla alueella reaktion ajan.

5 Sitten 2 tunnin reaktioajan jälkeen lisättiin 106,2 g glyseriinitripropoksylaattia (GTP, 0,4 moolia) ja 70,8 g dipropeeniglykolia (DPG, 1,5 moolia). pH säädettiin arvoon 6,5 lisäämällä 0,3 g 40-%:ista rikkihappoa ja seosta kuumennettiin palautusjäähdyttäen (102 °C) 2 tunnin 10 ajan, sitten se jäähdytettiin. Tuote oli väriltään kirkas vaalean kullanruskea.

Samanlainen tuote valmistettiin käyttäen DME:n ja melamiinin välistä moolisuhdetta 3 : 1 saaden vertailukelpoiset tulokset.

15 Esimerkki IX

Esimerkissä VIII valmistettuja DME/melamiinihartse-ja, joihin oli lisätty polyoleja reaktion aikana, verrattiin kondensoituun hartsiin, jossa vertailukelpoiset määrät samoja polyoleja oli lisätty (sekoitettu) valmistee-20 seen. Nämä hartsit levitettiin ei-reaktiiviselle substraatille (polyesterikuitukangasmatto) ja vertailtiin niiden ympäröivän lämpötilan vetolujuutta ja märkävetolujuutta kuumassa. Hartsilisäys oli 20 % ja substraatit kuivattiin _*·_ ja niitä kovetettiin 5 minuutin ajan 177 °C:ssa (350 °F) .

.! , 25 Alla esitetyt tulokset osoittavat reagoineen tuotteen ym- • * * päröivän lämpötilan vetolujuuden ja kuumassa märkävetolu- * f » '· · juuden merkitsevää parannusta verrattuna sekoitukseen.

» I * 16 116570 DME/melamiini/polyolituotteetpolymat-materiaalilla abc AI (OH) C12 3 3 -ϊ

3:1 DME/Mel, DPG, GTP

saatettu reagoimaan 97 g 3:1 DME/Mel-hartsi ηη DPG g GPP I2

2,75:1 DME/Mel, DPG, GTP

saatettu reagoimaan ^7

Vetolujuus, koneen suunta, kg 25,8 19,4 24 6 10 Venymä, % 54,2 54;4 6θ'ΐ Märkä vetolujuus kuumassa, Ig^ j4 5 18'6 koneen suunta, kg ' 1

Venymä, % 64,5 51,0 57>6

Esimerkki X

Tämän keksinnön hyödyllisyyden kuvaamiseksi edel-15 leen esimerkissä I kuvattua dimetoksietanaali/melamiini- hartsia lisättiin 6, 9, 12 ja 18 % sideaineen kokonaismäärästä, jossa oli 3 % aluminiumhydroksidikloridia katalyyttinä ja jäljellä oleva määrä oli esimerkissä VII kuvattua PVOH-oksaskopolymeeria. Sideainetta levitettiin 22 - 24 % 20 kuitukangaspolyesterikattomateriaalisubstraatille ja sitä kovetettiin 3 minuutin ajan 177 °C:n (350 °F) lämpötilassa. Materiaalista testattiin ympäröivän lämpötilan vetolu-, juus ja venymä-% 180 °C:n lämpötilassa kuormitusten olles sa 5 - 18 kg. Kontrollina käytettiin kaupallista, erittäin 25 tehokasta vinyyliakryylilateksia (Sequabond® 145, Sequa

Chemicals, Inc., Chester, SC) . Alla taulukossa 12 esitetyt ,*; tulokset osoittavat, että vaikka vetolujuus pysyy melko muuttumattomana, venymä-%:a korkeassa lämpötilassa voidaan kontrolloida vaihtelemalla hartsin määrää valmisteessa.

»

Taulukko 12 17 1 1 6570

Tuote 12345

Sequabond® 145 100 PVOH-oksaskopolymeeri 79 85 88 91 5 DME/melamiini-hartsi 18 12 9 6 AI(OH) Cl2 3333

Lisätty määrä, % 23,9 22,8 23,5 23,4 22,8

Tulokset

Vetolujuus ympäröivässä 29;6 29,8 27,9 29,5 29,5 lämpötilassa, kg _

Venymä-% 38,8 34,5 36,0 32,8 35,4

10 Venymä-% 180 °C

Kuormitus, kg: 5 7,0 2,8 3,0 3,0 3,4 8 17 6 6,3 6,7 7,0 8,3 10 25,4 9,4 10,2 11,2 13,1 12 32,8 13,2 14,3 16,2 19,3 14 40,0 17,9 19,2 22,7 27,6 16 47,2 23,7 25,5 31,6 41,1 15 18 55,1 31,8 34,6 43,6 62,2

Claims

1. Hartsikoostumus, tunnettu siitä, että se sisältää : 5 melamiinista, glykoluriilista ja niiden seoksista koostuvasta ryhmästä valitun amiinijohdannaisen reaktio-tuotteen Cx-C8-dialkoksietanaalin kanssa, jolla on seuraava kaava: R - 0 O \ # H-C-C / \ r2-o H 10 jossa Ri ja R2 ovat Ci_8-alkyyliryhmiä tai Ri ja R2 ovat liittyneet yhteen muodostaen syklisen dioksolano- tai diok-sanosubstituentin; ja polyolin, jossa on 2 tai useampia hydroksyyli- ryhmiä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että Ri ja R2 ovat samoja.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että Ri ja R2 ovat metyyliryhmiä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen hart-20 sikoostumus, tunnettu siitä, että polyoli on saatettu : reagoimaan mainitun reaktiotuotteen kanssa, jolloin koostu- ; mus sisältää vähintään 0,05 mooliekvivalenttia polyolia suhteessa reaktiotuotteeseen.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hartsikoostumus, 25 tunnettu siitä, että reaktiotuote sisältää molaarisessa suhteessa 1-6 mooliekvivalenttia dialkoksietanaalia suhteessa melamiiniin ja 1 - 4 ekvivalenttia dialkoksietanaalia suhteessa glykoluriiliin. 1

’· 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hartsikoostumus, 30 tunnettu siitä, että reaktiotuote sisältää molaarisessa suhteessa 2-4 mooliekvivalenttia dialkoksietanaalia suhteessa aminojohdannaiseen ja vähintään 0,1 mooliekvivalenttia polyolia suhteessa reaktiotuotteeseen. I · • » » 116570

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että reaktiotuote koostuu amiini johdannaisesta, dialkoksietanaalista ja sisältää lisäksi dialde-hydin.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että dialkoksietanaali on glyoksaali.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että reaktiotuote sisältää 0,05 - 3 mooliekvivalenttia glyoksaalia suhteessa amiinijohdannai- 10 seen.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että reaktiotuote sisältää 0,5-1 mooliekvivalenttia glyoksaalia suhteessa amiinijohdannaiseen.

11. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hartsikoostumus, 15 tunnettu siitä, että polyoli on valittu ryhmästä, joka koostuu dialkyleeniglykolista, polyalkyleeniglykolista, glyseriinistä, alkoksyloidusta glyseriinistä, polyvinyyli-alkoholista, dekstroosista, dekstroosioligomeereista, poly-sakkaridijohdannaisista, tärkkelyksestä, tärkkelysjohdan-20 naisista, polyglysidolista, polysakkaridista, polysakkaridi johdannaisista ja niiden seoksista.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että se sisältää 1-99 paino-% i polyolia hartsikoostumuksen painosta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen hartsikoostu mus, tunnettu siitä, että polyoli on valittu ryhmästä, joka koostuu dipropyleeniglykolista, tripropoksyloidusta glyseriinistä, polyvinyylialkoholista ja niiden seoksista, v*.

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen hartsikoostu- 30 mus, tunnettu siitä, että se sisältää 15 - 50 paino-% ·. polyolia hartsikoostumuksen painosta. 7.,*

15. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi happokatalyy-tin. 1 1 6570

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen hartsikoostu-mus, tunnettu siitä, että se sisältää 0,1 - 15 paino-% happokatalyyttiä reaktiotuotteen painosta.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen hartsikoostu- 5 mus, tunnettu siitä, että happokatalyytti on valittu ryhmästä, joka koostuu rikkihaposta, suolahaposta, fosfori-haposta, p-tolueenisulfonihaposta, aluminiumkloridista, magnesiumkloridista, sirkoniumsulfaatista, sinkkikloridista ja aluminiumhydroksikloridista.

18. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hartsikoostumus, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi hydroksyyliä sisältävän polymeerin, jossa hartsikoostumusta on käytetty mainitun polymeerin silloittamiseksi.

19. Menetelmä substraatin sitomiseksi, tunnettu 15 siitä, että levitetään jonkin patenttivaatimuksista 4, 6, 9, 11, 15 tai 18 mukaista hartsikoostumusta substraatille, minkä jälkeen hartsi kovetetaan sideaineen silloittamiseksi .

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että substraatti on valittu ryhmästä, joka koostuu lasi-, polyesteri-, nylon- ja kuitukangas-substraateista ja selluloosasubstraateista. ϊ » 2i 1 1 6570