NO123744B - - Google Patents

Description

Middel til å gjøre celluloseholdig materiale vannfrastøtende.

Nærværende oppfinnelse angår et impregneringsmiddel på talloljebasis, ved hjelp av hvilket celluloseholdige materialer f. eks. fiber - plater ved impregnering meddeles hydrofobe egenskaper, og angår anvendelse og fremstilling av dette impregneringsmiddel.

Som det er alminnelig kjent har celluloseholdige produkter en for mange formål ikke ønsket tendens til å absorbere vann. Denne tendens er f. eks. særlig forstyrrende ved fiber - plater, hvor vannabsorpsjonen kan forårsake betydelige dimensjonsforandringer. Når slike fiberplater etterpå føyes sammen eller spikres opp i bygg og lignende, kan dimensjonsfor-andringene i lengde- og tverretning medføre buktning, mens forandringer i platenes tykkelse (svelling på grunn av vannabsorpsjon) ofte har til følge at sprekker oppstår i skottene eller at de for platenes befestigelse anvendte spikrer tvinges ut.

Disse ulemper er så store at man allerede ofte har forsøkt å behandle fiberplatene i den hensikt å forbedre deres formbestandighet. Man har således for dette formål utført impregneringen før, under eller etter platenes fremstilling med slike hydroberingsmidler som tørk-ende oljer, oljeblandinger med natur- eller kunstharpikser, tallfettsyrer og lignende, dog uten å oppnå helt gode resultater. I første rekke anvendes for tiden linolje, eventuelt i blanding med bensin, men slike blandinger er relativt dyre og gir dessuten ikke noen bestandig hydrofob effekt. Det slik behandlede cellulose-materialet får etter hvert øket affinitet til vann, alt etter som linoljen oksyderes.

Av økonomiske grunner har man likeledes

allerede gjort forsøk på å utnytte tallsyre (en blanding av fettsyrer og harpikssyrer m. m.)

for å meddele slike hydrofobe egenskaper. Man har således anvendt tallsyrer som sådanne eller en blanding av disse med andre hydrofobe midler, eller også i form av et forestringspro-dukt med flerverdige alkoholer, som glyserol, pentaerytritol m. m.; også tallsyreestrer med lavere enverdige alkoholer (f. eks. butanol) har kommet til anvendelse for dette formål. Ved alle disse tidligere forsøk har man imidlertid hverken i teknisk eller økonomisk hense-ende kommet frem til virkelig tilfredsstillende resultater.

Etter disse stort sett ikke tilfredsstillende forsøk har det nå mot forventning vist seg at tallsyrer, som hovedsaklig består av en blanding av høyere fett- og harpikssyrer, f. eks. ca. 70 —90 % fettsyrer og ca. 3—23 % harpikssyrer og resten uforsåpbart, med utmerkede resultater kan nyttiggjøres for impregnering av såvel trefiberplater som andre porøse produkter. Impregneringsmidlet ifølge nærværende oppfinnelse består av en vokslignende blanding (eventuelt oppløst eller emulgert i et egnet medium), hvilken blanding inneholder estrer av tallsyrer med en eller flere høymolekylære, enverdige alkoholer med 12—36 kullstoffatomer, og fortrinsvis også et visst overskudd av frie syrer. Syreoverskuddet er fordelaktig dels av økonomiske grunner (fullstendig forestring av alkoholen), dels og i særdeleshet av tekniske grunner, idet disse frie syrer ved sin evne til å danne såpe letter emulgering.

Særlig gode resultater er oppnådd med voksblandinger, som foruten ovennevnte estrer og syrer inneholder sink- og/eller tinnsalter, særlig ved impregnering av celluloseholdige produkter. Det har nemlig mot forventning vist seg at nærværet av disse salter betydelig øker ceiluiosematerialets evne til å oppta voksblandingen. Grunnen til dette er antagelig den at sink- og tinnsaltene foreligger i blandingen i form av såper og disse såper forenes lett med hydroksylgruppene i céllulosematerialet, hvorved dette i sin natur mere hydrofile enn lipofile materiale blir mere lipofilt og således mere til-bøyelig til å binde den vokslignende ester-blandingen. Hvis denne anvendes i form av en oppløsning eller emulsjon forbedres også ceiluiosematerialets fuktningsevne for upolare stoffer ved nærvær av nevnte salter. Da dette ennå ikke er helt utredet, skal imidlertid oppfinnelsen ikke være begrenset av denne teoretiske for-klaring.

Blandingens alkoholkomponent kan hensiktsmessig bestå av en eller flere slike alkoholer, som på i og for seg kjent måte kan fremstilles ved reduksjon av tallfettsyre eller -syrer, f. eks. cetyl- og/eller stearylalkohol. Ved dette oppnå den ytterligere fordelen at også denne kompo-nent kan oppnås fra samme utgangsmateriale, tallfettsyrer, som jo som regel er en relativt billig og lett tilgjengelig råvare. Det er selv-følgelig også mulig å anvende andre alkoholer, f. eks. laurylalkohol, myristylalkohol og lignende.

Impregneringsblandingen ifølge oppfinnelsen fremstilles ved at tallsyrer, f. eks. i form av de vanlige handelsprodukter, som destillert tallolje, A-olje (særlig palmitinsyrerik) ved for-høyet temperatur i nærvær av en katalysator forestres med en eller flere høyere molekylære, enverdige alkoholer med 12—36 kullstoffatomer, hvorved disse alkoholer fortrinsvis anvendes i støkiometrisk underskudd i forhold til de i talloljen inngående frie syrene. Forestringen drives så langt at man oppnår et vokslignende produkt. Etter som det her er tale om en like-vektsreaksjon bør temperaturen være tilstrek-kelig høy for å fordampe det ved forestringen dannede vann. Forestringen foregår fortest om man arbeider ved relativt høy temperatur, f. eks. over 200° C; man kan f. eks. i begynnelsen av prosessen direkte (under 0,5—2 timer) opp-varme reaksjonsblandingen til ca. 280° C og opprettholde denne temperatur i en egnet tids-periode, vanligvis 0,5—6 timer, særlig mellom 1 og 3 timer, for etterpå mot slutten av reak-sjonen i kort tid, f. eks. 5 minutter til en halv time, å gå opp til ennå høyere temperaturer, f. eks. 310—350° C, hensiktsmessig ca. 320° C, i hensikt å sikre fullstendig forestring av den eller de i forhold til tallsyrene relativt dyre alkoholene, som jo av blant annet samme grunn fortrinsvis anvendes i underskudd.

Som katalysatorer kan man anvende mine-ralsyrer (f. eks. svovel- eller saltsyre), som eventuelt, særlig ved anvendelse av saltsyre, under forestringen går bort sammen med det avdampede vann. Ennå bedre sluttprodukter oppnås imidlertid om man istedet for mineral-syrer anvender sink- og/eller tinnsalter, hensiktsmessig halogenider, hvilke likeledes er gode forestringskatalysatorer og derhos gir ytterligere en viktig fordel: Ved anvendelse av f. eks. sinkklorid eller tinn(II)-klorid synes nemlig kloret i form av klorvannstoffsyre å gå bort sammen med det fordampede vann, mens metalljonet blir tilbake i det dannede voks-produkt i form av et eller flere salter, antageligvis såper. Man får da den ifølge foreliggende oppfinnelse foretrukne impregneringsblandingen med ovennevnte særdeles fordelaktige egenskaper. Sink- og tinnhalogenidene henholdsvis bland-ingene av disse kan hensiktsmessig anvendes i en mengde som går opp til 1—6, fortrinsvis 2—4 vektsprosent, beregnet på den totale ut-gangsblandingens vekt.

Som alkoholkomponent er det særlig egnet å anvende cetyl- og/eller stearylalkohol, hvilke alkoholer, som foran nevnt, har den fordelen at de kan fås fra en annen porsjon av de billige tallfettsyrene, som anvendes for voksblandingens fremstilling. For fra denne å fremstille nevnte alkoholer reduserer man den i tallsyren inngående palmitin- og/eller stearinsyren på i og for seg kjent måte. Også andre enverdige alkoholer med 12—36 kullstoffatomer kan anvendes og eventuelt fremstilles av tallfettsyrer.

Impregneringsblandingen ifølge oppfinnelsen kan f. eks. fremstilles på følgende måte: Som utgangsmateriale anvendes tallsyre,

inneholdende

68—91 % fettsyrer

3—23 % harpikssyrer og 6—■ 9 % uforsåpbart.

Særlig egnet er tallsyre inneholdende 80—85 % fettsyrer

8—10 % harpikssyrer og 8— 9 % uforsåpbart.

Utgangsmaterialet forestres til ønsket syretall med cetyl- eller stearylalkohol eller en blanding av disse alkoholer, i nærvær av 1—5 % ZnCl2, eller SnCl2, hvorved alkoholen anvendes i støkio-metrisk underskudd. Reaksjonskomponentene oppvarmes til ca.280° C i en time, hvoretter temperaturen i 5—10 minutter forhøyes til ca. 320 °C for å sikre fullstendig forestring av alkohol-komponenten. På slik måte får man et reak-sjonsprodukt med omtrent følgende egenskaper:

Sp.vekt: 0,950

syretall: 10

forsåpningstall (ifølge Wolf): 90 askeinnhold: 2 %

viskositet: 430 cP ved 50° C mykningstemperatur (ifølge kule- og kule-ringsmetoden) 24° C.

Produktet er brunfarget og har en, svakt aro-matisk lukt.

Typiske stoffblandinger for fremstilling av impregneringsmidlet er f. eks. følgende: 55—85 deler tallolje, 15—42 deler cetylalkohol samt 2—3 deler sinkklorid eller

52—80 deler tallolje, 18—43 deler stearylalkohol samt 2—5 deler tinnklorid.

Mere spesielle eksempler på egnede ut-gangsblandinger angis i følgende eksempler:

Eksempel 1.

150 g tallsyre (85 % fettsyrer)

110 g cetylalkohol

3,5 g ZnCl2

Blandingen kan hensiktsmessig oppvarmes til 280—320 ° C for fremstilling av et forestrings-produkt med syretallet 10.

Eksempel 2.

128 g tallsyre (91 % fettsyrer)

122 g stearyl/cetylalkohol 50 : 50

4 g SnCl,

Blandingen kan hensiktsmessig oppvarmes til 280—320 °C for fremstilling av et forestrings-produkt med syretallet 8.

Eksempel 3.

510 g tallsyre (70 % fettsyrer)

90 g cetylalkohol

18 g ZnCi2

Blandingen kan hensiktsmessig oppvarmes til 280—320° C for fremstilling av et forestrings-produkt med syretallet 60.

Som det fremgår' av ovenstående eksempler kan syretallet varieres innenfor vide grenser, f. eks. mellom 0 og 100, men går hensiktsmessig opp til 10—60, alt etter det spesielle formål, for hvilket impregneringsblandingen skal anvendes.

For impregnering av porøse produkter kan man anvende voksblandingen enten som sådan eller også i form av oppløsning i organiske opp-løsningsmidler (f. eks. white spirit, kp. ca. 110 —210 °C eller 140—210° C), eventuelt i blanding med metylenklorid, videre bensen, toluen etc.) eller i form av en vannemulsjon av typen vann-i-olje eller olje-i-vann, av selve voksblandingen eller av nevnte oppløsning av voksblandingen i organisk oppløsningsmiddel. Hen-siktsmessige oppløsninger og emulsjoner kan tilberedes på følgende måte:

Eksempel Jf.

En voksblanding, fremstilt etter et av eksemplene 1—3, smeltes og løses i et organisk oppløsningsmiddel, f. eks. white spirit med en destillasjonstemperatur på 140—210° C, i slike mengder at oppløsningen kommer til å inneholde 10—90 og fortrinsvis 40—60 % faste bestanddeler. Man kan, hvis så ønskes, også anvende en blanding på ca. 10—15 volumprosent metylenklorid og 90—85 volumprosent white spirit som oppløsningsmiddel.

Eksempel 5.

En voksblanding ifølge oppfinnelsen løses 1 40—60 % white spirit, hvoretter oppløsningen

emulgeres i varmt vann i nærvær av ca. 0,6 % av en ca. 25 %'s ammoniakkoppløsning. Særlig egnet for en slik emulsjon er en ifølge eksempel 3 fremstilt voksblanding, hvis høye syreover-skudd øker emulsjonsevnen. Når ammoniakken fordamper, kommer voksblandingen, når den anvendes for impregnering, til' irreversibelt å felles ut i det impregnerte produkt.

Eksempel 6.

En emulsjon av typen • vann-i-olje fremstilles ved at 60 vektsdeler voksblanding smeltes og 2'/2 vektsdeler fettsurt tinn (f. eks. tinnoleat) oppløses i smeiten, hvoretter denne tilsettes og omhyggelig blandes med 40 vektsdeler varmt vann.

Eksempel 7.

En emulsjon av typen olje-i-vann fremstilles ved at 70 vektsdeler voksblanding smeltes og emulgeres i en kokende oppløsning av 5 deler naftensyre, 5 deler 25 %'s ammoniakk og 60 deler vann. Også i dette tilfelle frembringes ved ammoniakkens fordampning samme gun-stige virkning som ifølge eksempel 5.

Fiberprodukter, særlig trefiberprodukter, kan ifølge oppfinnelsen impregneres på følgende måte:

Eksempel 8.

En fibersuspensjon, bestemt til å presses til plater, tilsettes i blandekaret med ca. 0,1— 2 %, fortrinsvis 0,5—1 %, voks i form av en voksemulsjon ifølge eksempel 5, beregnet på tørrfibervekten, hvoretter platen fremstilles på vanlig måte.

Eksempel 9.

Et våtformet fiberprodukt, f. eks. ark eller plate, som er bestemt til å varmpresses til fremstilling av det ferdige produkt, besprøytes med 1—10 og fortrinsvis 2—5 % voks i form av en voksemulsjon ifølge eksempel 5, beregnet på vektmengden tørrfiber, mens den befinner seg på wallboardmaskinens rullebane.

Eksempel 10.

En ferdig fiberplate impregneres ved i 8—16 sekunder å dyppes ned i en til ca. 50—

85° C, hensiktsmessig ca. 75° C oppvarmet voksoppløsning ifølge eksempel 4, inneholdende 40—60 % faste bestanddeler. Platen kommer ved dette til å ta opp ca. 5—15 vektprosent voksoppløsning, beregnet på den ferdige platens vekt. Det etter denne behandling på platens overflater heftende voks skrapes bort.

Impregneringen er her anskueliggjort med fiberprodukter. Slike flberplater fremstilles oftest av treflbrer, men kan også bestå av andre vege-tabilske fibrer som halm-, bagass-, bambus-eller barkfibrer. Også av disse materialer frem-stilte fiberprodukter kan med hell impregneres ifølge foreliggende oppfinnelse. Derhos kan voksblandingene ifølge oppfinnelsen med fordel anvendes for impregnering av andre porøse materialer. Først og fremst kommer foruten trefiberprodukter eller -gjenstander andre celluloseholdige produkter som tre, papir, papp, kartong osv. på tale, men meget gode resultater kan oppnås også ved impregnering av andre porøse produkter som f. eks. tekstilier, skinn, lær etc. Eventuelt kan voksblandingene ifølge, oppfinnelsen anvendes sammen eller i blanding med andre vokser, fetter eller oljer, f. eks. linolje og ceresin.

Ved impregnering med en voksblanding ifølge oppfinnelsen får produktene en varig hydrofob karakter, dvs. de viser en kraftig redusert tendens til vannopptagelse. Særlig ved trefiberplater er dette av stor teknisk betydning, da man på slik måte effektivt motvirker dimensjonsforandringer, f. eks. svelling, med dermed følgende ulemper.

I følgende tabeller gjøres en sammenlig-ning med ubehandlede plater og med tidligere vanlige midler behandlede plater.

Claims (12)

1. Impregneringsmiddel for å gjøre celluloseholdige materialer vannfrastøtende, karakterisert ved at det inneholder estrer av tallsyrer med en eller flere høymolekylære, enverdige alkoholer med 12—36 kullstoffatomer og fortrinsvis og-så frie syrer.

2. Middel etter påstand 1, karakterisert ved at det dessuten inneholder sink- og/eller tinnsalter.

3. Middel etter påstand 1 eller 2, karakterisert ved at estrenes alkoholkomponent består av en eller fleie slike alkoholer, som oppnås ved reduksjon av tallfettsyrer.

4. Middel etter foregående påstander, karakterisert ved at estrenes alkoholkomponent består av cetyl- og/eller stearylalkohol.

5. Impregneringsoppløsning, karakterisert ved at den inneholder blandingen ifølge en av foregående påstander, oppløst i et eller flere organiske oppløsningsmidler, f. eks. white spirit, eventuelt i blanding med metylenklorid.

6. Impregneringsemulsjon, karakterisert ved at den inneholder blandingen ifølge påstand 1—4 eller oppløsningen ifølge påstand 5, emulgert i vann.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av impregneringsmiddel ifølge påstand 1, karakterisert ved at tallsyre ved forhøyet temperatur forestres i nærvær av en katalysator hvorved alkoholene fortrinsvis anvendes i støkiometrisk underskudd i forhold til de i tallsyren inngående frie fett- og harpikssyrer.

8. Fremgangsmåte etter påstand 7, karakterisert ved at man som katalysator anvender sink- og/eller tinnsalter.

9. Fremgangsmåte etter foregående påstander, karakterisert ved at ferdige trefiberplater eller -ark impregneres ved neddypning i oppløsningen, hvilken dessforinnen er oppvarmet og som fortrinsvis inneholder 40—60 vektsprosent av voksblandingen, og at voksblanding som hefter på platenes overflater fjernes etter neddypningen.

10. Fremgangsmåte etter foregående påstander, karakterisert ved at et vått, til plater eller ark formet fibermateriale besprøytes med 1—10, fortrinsvis 2—5 vektsprosent voks i form av en vannemulsjon ifølge påstand 6, beregnet på den tørre flbervekt.

11. Fremgangsmåte etter foregående påstander, karakterisert ved at en treflbersuspen-sjon tilsettes 0,1—2 og fortrinsvis 0,5—1 vektsprosent voks i form av en vannemulsjon ifølge påstand 6, beregnet på tørrflbervekten.

12. Fremgangsmåte etter en av foregående påstander, karakterisert ved at voksblandingen anvendes sammen med andre impregnerings-vokser eller -oljer, f. eks. linolje og/eller ceresin.