FI89375C - Fenolformaldehydhartsbindemedel, dess framstaellning och anvaendning - Google Patents

Description

1 39375

Fenoli formaldehydihartsisideaine, sen valmistus ja käyttö Fenolformaldehydhartsbindemedel, dess framställning och användni ng

Keksintö kohdistuu uuteen, fenolihartsia olevaan sideaineeseen, joka perustuu kalsiumhydroksidia katalyyttina käyttäen valmistettuun fenolihartsiin.

Parempaan kosteudensietoon pääsemiseksi eri käyttösovellutuksia varten fenolihartsien kondensaatiossa katalyytteinä käytetään maa-alkalihydroksideja, erityisesti kalsiumhydroksidia. Alkalihydroksideihin verrattuna niillä on se etu, että ne voidaan saostaa vesiliuoksesta kondensaation päättymisen jälkeen laimeata rikkihappoa, hiilidioksidia, ammoniumsulfaattia, ammoniumfos faatteja tai ammoniumkarbonaatteja lisäämällä, jolloin ne saadaan erotetuiksi veteen liukenemattomina suoloinaan (esimerkiksi kalsiumkarbonaattina, kalsiumfosfaattina tai kalsiumsulfaattina). Tällä menetelmällä saadaan hartseja, jotka ovat lähes tuhkattomia. Tätä hartsia käyttäen valmistettujen tuotteiden kosteudensieto on erinomainen, erityisesti siinä tapauksessa, että hartsiin lisätään edelleen pieniä määriä aminosilaania olevaa kiinnitysainetta (esim. 0,05 % kuivahartsista).

Näiden sideaineiden valmistuksessa suurena haittana on kuitenkin se, että siinä muodostuu liukenemattomia saostumia, jotka on erotettava suodattamalla mutkikasta prosessia käyttäen, sillä muussa tapauksessa, työstettäessä hartsia ruiskuttamalla, suuttimien tukkeutuminen on todennäköistä. Hartsin suodattamiseen liittyy huomattavia hartsihävikkejä. Tämän lisäksi fenolihartsipitoisen suodatinkakun poistaminen käytöstä jätteenä on kallista ja aiheuttaa nykyään vaikeita ympäristöongelmia.

Näin ollen tämän keksinnön tehtävänä on saada aikaan sideaine, jonka valmistuksessa ei esiinny näitä haittoja kosteudensiedon pysyessä kuitenkin erinomaisena.

2 09375 Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksen 1 mukaisella, fenolihartsia olevalla sideaineella sekä patenttivaatimusten 2...8 mukaisella menetelmällä sen valmistamiseksi. Nämä sideaineet soveltuvat laminaattien valmistukseen, erityisesti kerrostelevyjen valmistamiseen kyllästetystä paperista.

Tämän keksinnön mukaista, fenolihartsia olevaa sideainetta valmistettaessa lähdetään vesipitoisesta fenolihartsista, joka on kondensoitu kalsiumhydroksidia katalyyttina käyttäen. Tähän lähtöaineeseen lisätään ensin emästä sellaisena määränä, että tuloksena on alueella 7,5...11, mieluiten alueella 8,5...10,5, oleva pH-arvo. Tämän jälkeen siihen lisätään hitaasti niin paljon sulfaatti-ioneja, että sulfaatti-ionien stökiömetrinen suhde on 0, 8. ..2,0-kertainen katalyytttina käytettyihin kal-siumioneihin verrattuna. Tähän voidaan päästä rikkihapolla tai mielellään myös ammoniumsulfaattia lisäämällä. Muita emäksiä samanaikaisesti lisäämällä on huomiota kiinnitettävä siihen, että pH-arvo pysyy edellä mainituissa rajoissa. Tällöin ei yllättävästi muodostu saostumaa kalsiumsulfaatista, vaan hart-siliuos pysyy suurimmaksi osaksi kirkkaana, ja se pysyy muuttumattomana muutamista tunneista useampiin vuorokausiin saakka aina koostumuksensa mukaan, joten sitä voidaan käyttää tämän aikavälin kuluessa, mahdollisesti vedellä laimentamisen ja kiinnittymistä parantavana aineena toimivan aminosilaanin lisäämisen jälkeen.

Kalsiumsulfaatin saostuminen estyy todennäköisesti kalsium-ionien ja yhden tai useamman ytimen käsittävien fenolin tai niiden metyloliyhdisteiden välisen, suhteellisen stabiilin metalliorgaanisen kompleksin muodostumisesta johtuen. Tämä on erityisen selvää siinä tapauksessa, että hartsiliuos haihdutetaan ja hartsi kovetetaan ohuena kalvona. Tällöin syntyy kirkas, läpinäkyvä, vaaleankeltainen kalvo, joka ei ole sa-mentunut lainkaan erottuneesta kalsiumsulfaatista johtuen. Tämän perusteella käytetystä epäorgaanisesta katalyytistä on tullut osa sideaineen molekyyliä, mikä nostaa vastaavasti hartsin saantoa. Tämän lisäksi hartsin tuottavuus paranee li 3 39375 lisäkustannuksitta, ja sillä saavutetaan samoin sideaineen osuuden selvä kohoaminen. Käyttökelpoinen hartsipitoisuus kasvaa kulloinkin käytetyn katalyyttimäärän mukaan 1. . . 5 % verrattuna tavanomaisiin, kosteutta sietäviin sideaineisiin, joista katalyytti on poistettu seostamalla ja suodattamalla ennen käyttöä.

Keksinnön perustana oleva fenolihartsi valmistetaan fenolista ja formaldehydistä kondensoimalla ne vesiliuoksessa moolisuh-teessa 1:4,0. Kondensaatioreaktion katalyyttina toimii kaisi umhydroksi di, jota käytetään tässä reaktiossa 0,5...10,0 paino-% käytetystä fenolimäärästä.

Kosteudensieto heikkenee muunnettaessa fenolihartsia urealla, mutta tämä ominaisuus vastaa kuitenkin useimmissa käyttösovellutuksissa edelleen käytännön vaatimuksia, mikäli ureamäärä käytetyn fenolin 100 paino-osaa kohden ei ylitä 100 paino-osaa.

Emäksinä tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää ammoniakkia sekä kaikkia emäksisiä orgaanisia yhdisteitä. Näistä orgaanisista emäksistä mainittakoon esimerkkeinä metyyli-, etyyli-, propyyli-, butyyli-, dimetyyli-, trimetyyli-, dietyyli-, trietyyli-, etanoli-, dietanoli- ja trietanoli-amiini.

Alkalihydroksidien käyttö on periaatteessa mahdollista, muttei kuitenkaan suositeltavaa sitä syystä, että tällöin kuitutuotteiden kosteudensieto alenee. Edullisin emäs on ammoniakki kaasuna tai vesiliuoksena.

Kun ammoniakkia lisätään hartsin vesiliuokseen, ei seurauksena pelkästään ole se, että hartsin jäännösosa sitoutuu vapaaseen formaldehydiin heksametyleenitetramiinin muodostumisen johdosta, vaan tällöin myös hartsin vedellä ohennettavuus ja täten kyllästämiskyky ja varastoitavuus yleisesti ottaen paranevat. Tässä suhteessa on edullisinta, että hartsiliuoksen pH-arvo asetetaan alueelle 7, 5. . . 11, 0, mieluiten alueelle 8, 5. . . 10, 5.

4 39375 Tämän menetelmän mukaan ammoniumsulfaatti on edullisinta hartsin sisältämän kalsiumhydroksidin muuntamiseksi kelatoituneek-si kalsiumsulfaatiksi. Tämän reaktion edellyttämät sulfaatti-ionit voidaan kuitenkin lisätä muullakin tavalla, esimerkiksi lisäämällä ammoniakilla laimennettuun hartsiliuokseen ammo-niumvetysulfaattia tai laimeaa rikkihappoa. Joka tapauksessa sulfaatti-ioneja tulee lisätä suurin piirtein se määrä, joka on stökiömetrisesti välttämätöntä sideaineliuoksen sisältämien kalsiumionien sitomiseksi. Poikkeama stökiömetrisestä määrästä ei saisi olla yli 100 % ylöspäin eikä yli 20 % alaspäin.

Esimerkki 100 g fenolia, 212,8 g veteen valmistettua, 45-prosenttista formaliiniliuosta ja 5 g kalsiumhydroksidia sekoitetaan keskenään ja tätä seosta pidetään 60 °C lämpötilassa niin kauan, että näyte, joka on jäähdytetty 20 °C lämpötilaan, pysyy vielä kirkkaana laimennettaessa se tislatulla vedellä suhteessa 1:5, mutta joka samenee, kun se laimennetaan tislatulla vedellä suhteessa 1:10. Tämän jälkeen tämä panos jäähdytetään 10...20 °C lämpötilaan, ja sitten siihen lisätään niin paljon 25-pro-senttista ammoniakkiliuosta, kunnes hartsiliuoksen pH on saatu arvoon 9,8. Tämän jälkeen liuokseen lisätään 35,7 g ammonium-sulfaatin 25-prosenttista vesiliuosta, ja liuos laimennetaan vedellä siten, että sen kuivahartsipitoisuudeksi saadaan 40 %. Tämä liuos käytetään 5 tunnin aikana hartsilla kyllästetystä paperista muodostuvien kerrostelevyjen valmistamiseen.

l!

Claims (9)

1. Kalsiumhydroksidia katalyyttinä käyttäen kondensoitu vesipitoinen fenoliformaldehydihartsia oleva sideaine, tunnettu siitä, että se on valmistettu siten, että sideaineen sisältämät kalsiumionit on muutettu vesiliukoiseksi kompleksiksi kondensaatioreaktion jälkeen lisäämällä emästä sellainen määrä, että pH-arvo pysyy alueella 7,5... 11, sekä lisäämällä sulfaatti-ioneja 0,8. . . 2, O-kertainen stökiömetrinen määrä -kalsiumionien suhteen - tämän kompleksin pysyessä vähintään 3 tuntia täysin saostumatta.

2. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen sideaineen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että tämän sideaineen sisältämät kalsiumionit muutetaan vesiliukoiseksi kompleksiksi kondensaatioreaktion jälkeen lisäämällä emästä sellainen määrä, että pH-arvo pysyy alueella 7,5... 11, sekä lisäämällä sulfaatti-ioneja 0, 8. .. 2,O-kertainen stökiömetrinen määrä -kalsiumionien suhteen - tämän kompleksin pysyessä vähintään 3 tuntia täysin saostumatta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalyyttinä tämän vesiliukoisen fenolitormalde-hydihartsin kondensaatioreaktiossa käytetään 0,5 ... 10,0 pai-no-% kalsiumhydroksidia, käytetystä fenolista laskien.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumhydroksidin avulla kondensoitua, vesipitoista fenoliformaldehydihartsia muunnetaan edelleen ureaa lisäämällä siten, että käytetty ureamäärä on jopa 100 paino-osaa käytetyn fenolin 100 paino-osaa kohden.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että patenttivaatimuksessa esitettyyn sideaineseokseen lisätään emästä sellainen määrä, että tuloksena oleva pH-arvo on alueella 8, 5. . . 10, 5. 6 89375

5 39375

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että emäksenä käytetään ammoniakkia.

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfaatti-ionit lisätään sideaineseokseen edullisesti ammoniumsui faattina.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulfaatti-ioneja lisätään määrä, joka on 80...120 % sideaineseoksen sisältämien, sitoutumiseen käytettävissä olevien kalsiumionien edellyttämästä stökiömetrisestä sulfaat-timääräs tä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen sideaineen käyttö laminaat- tien valmistamiseen.