NO157036B - FremgangsmŸte for Ÿ oppnŸ en automatisk ekvalisering i en digtalt oppbygget telekommunikasjons linjekrets, samt krets for Ÿ gjennomfŸre fremgangsmŸten. - Google Patents

Description

Bindemiddelblanding, omfattende en fenol/aldehyd-harpiks og en naturharpiks.

Denne oppfinnelse angår bindemidler omfattende en fenolisk resol, urinstoff og en naturlig, termoplastisk harpiks, ekstrahert fra furu. En slik harpiks er kommersielt tilgjengelig som "Vinsol".

Det ville være ønskelig å tilveiebringe en herdeplast som har like gode fysikalske egenskaper som fenolharpiks-bindemidler, men som kan fremstilles med vesentlig lavere omkostning-er.

Det har lenge vært kjent at naturharpikser kan anvendes til å drøye fenolharpikser, og betraktelige mengder har vært anvendt for dette formål. Det er funnet at mens de er ganske effektive når de anvendes i forholdsvis små mengder, dvs. mindre enn 20 % av det totale bindemiddel, og da faktisk forbedr-er visse egenskaper for fenolharpiksene , vil styrken og vann-bestandigheten for bindemiddelet reduseres sterkt når større mengder anvendes.

Det er nå funnet at ved å drøye en fenolisk resol med "Vinsol" og urinstoff i visse mengdeforhold, kan fra 50 til 75 % av den fenoliske resol erstattes. Da både urinstoff og "Vinsol" er billigere enn den fenoliske resol, kan man oppnå betraktelige besparelser under bibeholdelse av de generelt gode fysikalske egenskaper for fenolharpiksene.

Grunnblandingen ifølge oppfinnelsen omfatter 100 deler fenolisk resol, fra 70 til 200 deler av en alifatisk-hydrokarbon-uoppløselig, aromatisk-hydrokarbon-oppløselig harpiksekstrakt fra furu, og fra 30 til 100 deler urinstoff. I denne blanding er det også vesentlig at den anvendte mengde urinstoff er mellom 30 og ""5 % av vekten av naturharpiks. Alle deler angitt i den ovenstående resept og i beskrivelsen er efter vekt på tørrstoffbasis.

Det. er funnet at bindemidler, fremstilt i henhold til denne blandingsresept, er effektive i mange bindemiddelanvend-elser hvor fenolharpikslakker nå anvendes, såsom ved fremstilling

<•.-.. K. j ..iii-—co fri, Xxyssfinér og mineral f ibermatter.

På bakgrunn av de dårlige resultater som oppnåes ved anvendelse av naturharpiks i mengder på over 20 %, er det over-ra<-.w - - den ovenstående blanding er effektiv hvor naturharpiksen er ciistJde ,<:>. an mengde svarende til mellom 32 og 50 % av de totale bind»siiv; ddeltørrstoffer. Det er imidlertid enda mer over-raskende når man tar i betraktning at ingen kombinasjon av to av bestanddelene som anvendes i denne formulering, kan anvendes sammen uten den tredje bestanddel dersom man ønsker et bindemiddel som har like god styrke og fuktighetsbestandighet som fenolharpiksene. Tilsetning av urinstoff alene til den fenoliske resol i de ovenfor angitte mengder, vil for eksempel ikke bare redusere styrken av det herdede bindemiddel, men også gi et bindemiddel som har liten eller ingan fuktighetsbestandighet. En blanding av urinstoff og naturharpiks vil ikke en gang i et varme-herdende bindemiddel. Men anvendt i kombinasjon med hverandre som ovenfor angitt, vil disse bestanddeler reagere med hverandre på en slik måte at man får en herdeplast med meget god styrke og fuktighetsbestandighet.

"Vinsol" som er en typisk furuharpiksekstrakt som

kan anvendes i komposisjonen i henhold til oppfinnelsen, er et mørkfarvet, hardt, sprøtt, høytsmeltende, termoplastisk harpiks-materiale. Den er en ekstrakt av furu, særlig gamle stubber av furu ("southern pine"), og er i likhet med de fleste naturlige harpikser en sammensatt blanding av forskjellige kjemiske bestanddeler. Bestanddelene omfatter sure, fenoliske materialer i form av høymolekylære fenoler, karboksylsubstituerte fenoler, substituerte fenyletere og polyfenoler; høymolekylære, nøytrale for-bindelser avledet fra harpiksaktige og polymere terpener; og sure materialer avledet fra harpikssyrer og oksyderte harpikssyrer. En typisk analyse av "Vinsol" viser at ca. 60 % er sure, fenoliske materialer, 25 % sure materialer avledet fra harpiks, 10 % nøytrale, harpiksaktige og polymeriserte materialer, og de gjen-værende 5 % hovedsakelig vokser.

"Vinsol" er praktisk talt uoppløselig i alifatiske hydrokarboner, men oppløselig i aromatiske hydrokarboner. Den kan forsåpes og forestres med flerverdige alkoholer, og har vanligvis et syretall på 90 til 105. Typiske analyser for den er: Forsåpningstall 165, metoksylinnhold 5,3 %, mykningspunkt 110 til 125°C.

Andre naturlige, termoplastiske harpiksekstrakter av furu har tilsvarende sammensetning og har tilsvarende egenskaper.

Fenolharpiksene som kan anvendes i henhold til oppfinnelsen er A-trinns resoler, fremstilt ved omsetning av et aldehyd med en fenol under innvirkning av en alkalisk katalysa-tor. Disse resoler består hovedsakelig av monomere og dimere, substituerte fenoler som fremdeles er oppløselige i vandige, alkaliske oppløsninger og lavmolekylære alkoholer såsom metanol, etanol og isopropanol. Polymerisering av disse resoler resulter-er i at de først omdannes til et smeltbart, men uoppløselig B-trinn og til slutt til et uoppløselig, ikke-smeltbart varmeherdet C-trinn. Resolene kan fremstilles fra en rekke forskjellige fenoler, som for eksempel fenol, resorcinol, kresol, xylenol og forskjellige alifatisk substituerte fenoler, og likeledes en rekke forskjellige aldehyder som acetaldehyd, benzaldehyd, furfural og formaldehyd. Omsetningen av disse bestanddeler i nær\ær av alkaliske katalusatorer kan utføres under en rekke forskjellige bestingelser som er velkjent innen fenolharpiksteknikken. De eneste kritiske trekk for anvendelse i blandingen i henhold til oppfinnelsen, er at harpiksene er alkalik?.talyserte, og at de er oppløselige i vandige, alkaliske oppløsninger, dvs. at de i henhold til generell definisjon er resoler.

På grunnlag av det arbeide som er utført i forbind-else med foreliggende oppfinnelse, ser det ut til at resolene,

for å gi de beste resultater, bør fremstilles slik at de har mellom ca. 1,3 og 2,0 hydroksylsubstituerte grupper pr. mol fenolisk materiale. Innenfor dette område får man en god balanse mellom reaktiviteten av resol, naturharpiks og urinstoff. Generelt gjelder at jo større mengder urinstoff som anvendes, desto større er hydroksylsubstitusjonen. Dette betyr imidlertid ikke at resoler som har større eller mindre substituering ikke kan anvendes, men at utenfor dette område har egenskapene en tendens til å

være dårligere. Generelt kan hydroksylsubstituering opptil 3,0

og så lavt som 1,2 anvendes. Under 1,2-nivået vil utilstrekkelig reaktivitet av resolen resultere i nesten fullstendig ødeleggelse av bindemiddelets egenskaper.

Det urinstoff som anvendes i henhold til oppfinnelsen, må ikke forveksles med urinstoff-formaldehydharpikser, da anvendelsen av de sistnevnte materialer, som dannes ved omsetning av urinstoff med et aldehyd, gir bindemiddelet vesentlig dårligere egenskaper. Det mest merkbare resultat er en meget vesentlig re-duksjon i fuktighetsbestandigheten.

Bindemidlene i henhold til oppfinnelsen kan enkelt og lettvint fremstilles ved bare å blande de tre bestanddeler sammen i de riktige forholda Urinstoffet er lett oppløselig i resol-oppløsningen, som vanligvis er basert på vann eller lavmolekylær alkohol som oppløsningsmiddel. Naturharpiksen er imidlertid ikke oppløselig i hverken en resoloppløsning eller en resol-urinstoff-oppløsning. Et meget alkalisk alkalimetallsalt av "Vinsol" som selges under betegnelsen "Vinsol NVX"(pH 10,7), er oppløselig i disse oppløsninger og i vann. "Vinsol" i hvilken som helst form, dvs. enten som saltet eller i saltfri form, kan anvendes, selv om man på grunn av den høye alkalietet av saltet og de virkninger dette har på bindemiddelkomposisjonens pH-verdi, foretrekker at den saltfrie eller sure form "Vinsol" anvendes. Mens den saltfrie form ikke oppløses, kan den lett dispergeres i resol-oppløsningen eller resol-urinstoffoppløsningen ved anvendelse av alkalistabile emulgeringsmidler, såsom såper. For å lette fremstillingen av et jevnt harpiksbindemiddel, foretrekkes at naturharpiksen tilsettes til enten resol-oppløsningen eller resol-urinstoff-oppløsningen i form av en vandig emulsjon. Eftersom naturharpiksen i denne allerede er omhyggelig dispergert før tilsetning til resol- eller resol-urinstoffoppløsningen, får man jevnere dispergering enn hvis den ble tilsatt som et tørt pulver.

Selv om naturharpiksen ikke er oppløselig i resol-eller urinstoff-resoloppløsninger, vil, når varme tilføres til bindemiddelet under herdning, oppløsningsmiddelet fordampe og harpiksen smelte. Under disse betingelser ser det ut til at harpiksen oppløses i resolen og urinstoffet til en blanding hvor alle bestanddelene kan reagere.

De følgende eksempler skal tjene til å illustrere oppfinnelsen ytterligere.

Eksempel 1

55 vektdeler av en fenolformaldehyd-resoloppløsning med et tørrstoffinnhold på 54 % og en pH på 8,9 ble fortynnet med 215 vektdeler vann. Til denne oppløsning ble tilsatt 28,0 vektdeler urinstoff og 105,0 vektdeler av en 40 % tørrstoff-holdig, vandig "Vinsol"-emulsjon. Dette bindemiddel, som hadde et tørrstoffinnhold på 25 %, inneholdt således relative mengder på 100 deler resoltørrstoffer, 93 deler urinstoff og 140 deler "Vinsol". Bindemiddelets pH-verdi ble regulert til 8,75 ved hjelp av en liten mengde natriumhydroksyd. Ved denne pH-verdi var bindemiddelet stabilt og kunne lagres i romtemperatur i lengre tid uten noen nevneverdig forringelse. Herdetiden på varmeplate for bindemiddelet ved 150°C ved denne pH-verdi var nesten 7 min. For mange formål er dette for mye, men den kan reduseres vesentlig ved en svak økning av pH-verdien. Ved å

øke pH-verdien til 9,30 kunne man redusere herdetiden til 3 min.

Dette illustrerer et viktig trekk ved fremstillingen og anvendelsen av bindemidler fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Generelt foretrekkes å fremstille bindemiddelblandingene med en pH-verdi mellom 3 og 9,0, slik at de kan lagres uten forringelse. Slike bindemidler er imidlertid noe langsomtherdende. Umiddel-bart før bruk er det derfor gunstig at pH-verdien for bindemiddelet heves til over 9,0. Det skulle imidlertid være åpenbart at når bindemiddelet skal anvendes kort tid efter fremstillingen eller når en langsomtherdende harpiks kan anvendes, er det ikke nød-vendig å følge denne praksis.

De følgende resultater, erholdt fra prøvning av strekkstyrken og fuktighetsbestandigheten av prøvestykker støpt av glassperler, sammenbundet med bindemiddelet ifølge dette eksempel, er illustrerende for de utmerkede egenskaper som oppnåes. Ved denne prøve ble 100 vektdeler glassperler (-70. + 150 mesh) belagt med 14,72 vektdeler bindemiddel som inneholdt 3,68 vektdeler bindemiddeltørrstoffer. Av de bindemiddelbelagte glassperler ble det støpt prøvestykker med form som et avflatet ben (dog bone), og bindemiddelet ble herdet ved 232°C i 7 min. Efter avkjøling ble strekkstyrken for de støpte prøver bestemt in~triplo. Andre prøver ble i to timer utsatt for en atmosfære av 100 % relativ fuktighet ved 38°C. Strekkstyrken for disse prøver ble derefter bestemt.

Den samme prøve ble utfart under anvendelse av den uoppblandede, fenoliske harpiks som ble anvendt ved fremstilling av bindemiddelet i henhold til oppfinnelsen. Resultatene av disse prøver er vist i den følgende tabell.

Under anvendelse av den ovenfor beskrevne fremgangs-måte ble det fremstilt et bindemiddel inneholdende 40 % resol-tørrstoffer, 18 % urinstoff og 42 % "Vinsol". Ved prøvning med glassperlene ga det prøver med en strekkstyrke i tørr tilstand på 46,6 kg/cm og en strekkstyrke efter eldning i fuktighet på 10,9 kg/cm^.

65,6 vektdeler av en annen fenol/formaldehyd-resol med et tørrstoffinnhold på 61 % og en pH-verdi på 7,9 ble fortynnet med 151,2 vektdeler vann. Til denne oppløsning ble tilsatt i rekkefølge 8 deler 50 % natriumhydroksyd, 18 deler urinstoff og 42,9 deler "Vinsol" (98 % tørrstoff). Tørrstoffinnholdet i dette bindemiddel var 35 % og pH-verdien 8,6. Ved prøvning med glassperlene som i eksempel 1, fikk man ved hjelp av bindemiddelet prøver med en strekkstyrke i tørr tilstand på o 38,7 kg/cm 2 og en strekkstyrke efter fuktig eldning på 19,7 kg/cm 2.

Det skal forståes at blandingene kan modifiseres ved tilsetning av tilsetningsstoffer som ikke har noen skadelig virkning på egenskapene. Som det er vel kjent innen bindemiddel-teknikken, kan for eksempel tilsetning av fosfater eller borater anvendes for å bevirke brannsikkerhet, tilsetning av glykoler eller andre polyoler for å bevirke mykhet og tilsetning av tre-mel eller andre fortykningsmidler for å øke viskositeten og redusere gjennomtrengbarheten.

Claims (2)

1. Bindemiddelblanding omfattende en fenol/aldehyd-resolharpiks og en fra furu ekstrahert harpiks som er uoppløse-lig i alifatiske hydrokarboner, men oppløselig i aromatiske hydrokarboner, og som er omhyggelig dispergert i resolharpiksen, karakterisert ved at blandingen pr. 100 vektdeler resolharpiks inneholder fra 70 til 2G0 vektdeler furu- arpiks og fra 30 til 100 vektdeler urinstoff, idet mengden av urinstoff et er fra 30 til 75 % av furuharpj.ksens vekt.

2. Bindemiddelblanding som angitt i krav 1, karakterisert vs cl at pH-vei d.Len ikke er høyere enn 9.