PL206894B1 - Mieszanina środka wiążącego i jej zastosowania jako środka wiążącego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy mieszanin środka wiążącego na bazie sproszkowanej mieszaniny z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej i jednego lub więcej produktów kondensacji, utwardzających się pod wpływem ciepła, z grupy żywic fenolowych aminowych lub epoksydowych. Tego typu środki wiążące znane są z opisu patentowego EP-B-0254807. Stosowane są one przede wszystkim do wytwarzania włókninowych wyrobów tekstylnych i umożliwiają one przy tym wytwarzanie cennych produktów, które nie wydzielają żadnego przeszkadzającego zapachu amin także w podwyższonej temperaturze i wilgotności.

Wadą tych mieszanin środków wiążących jest, że ich reaktywność nie odpowiada wymaganiom dla wydajnej produkcji masowej tak, że stosuje się albo dodatkowe katalizatory albo musi się przedłużać takt pracy równomiernej podczas wytwarzania odpowiednich kształtek. Obowiązuje to zwłaszcza wtedy, gdy jako składniki reagujące pod wpływem ciepła stosuje się, poza tym bardzo korzystne, produkty kondensacji z bisfenoli i formaldehydu.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest więc dlatego przygotowanie mieszanin środka wiążącego, które tak samo jak mieszaniny środków wiążących z nie reaktywnych termicznie żywic fenolowych i jednego lub wię cej utwardzalnych na ciepł o produktów kondensacji z grupy ż ywic fenolowych, aminowych lub epoksydowych nadają się do wytwarzania wysokowartościowych włókninowych materiałów tekstylnych, które także w wysokiej temperaturze i wilgotności nie wydzielają żadnego przeszkadzającego zapachu, których reaktywność w stosunku do znanych środków wiążących jest jednak znacznie zwiększona i dlatego umożliwiają one krótsze takty pracy przy utwardzaniu także bez stosowania katalizatora.

Rozwiązanie zadania według wynalazku uzyskano przez mieszaninę środka wiążącego na bazie sproszkowanej mieszaniny z

a) nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej kondensowanej w środowisku kwaśnym, przy czym stosunek fenol/formaldehyd mieści się w zakresie 1:0,6 do 1:0,9,

b) jednego lub więcej utwardzalnych na ciepło produktów kondensacji z grupy fenolo-, melamino-, benzoguanamino- lub mocznikowo-formaldehydowych lub żywic epoksydowych na bazie bisfenolu A i bisfenolu F lub epoksydowanego nowolaku,

c) przy czym stosunek wagowy nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej kondensowanej w środowisku kwaśnym do utwardzalnego na ciepło produktu kondensacji wynosi 30:70 do 90:10, charakteryzującą się tym, że mieszanina środka wiążącego zawiera dodatkowo farbę proszkową lub materiał wtórny farb proszkowych z odzysku, przy czym farbę proszkową i materiał wtórny farb proszkowych z odzysku stanowi reaktywna farba proszkowa na bazie żywic epoksydowych i/lub poliestrowych.

Korzystnie farba proszkowa zawiera dodatkowo reaktywną farbę proszkową na bazie żywic poliuretanowych i/lub żywic akrylowych. Korzystnie mieszanina środka wiążącego według wynalazku zawiera mieszaninę z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej z utwardzalnym na ciepło produktem kondensacji i farbę proszkową, w stosunku wagowym od 90 : 10 do 50 : 50.

Mieszanina środka wiążącego jako reaktywną na ciepło żywicę fenolową zawiera korzystnie produkty reakcji kondensacji w środowisku alkalicznym z kondensacji bisfenoli z formaldehydem.

Dalszym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie mieszanin środka wiążącego określonych wyżej, jako środka wiążącego przy wytwarzaniu włókninowych materiałów tekstylnych, jako środka wiążącego dla mas do formowania, jako środka wiążącego dla materiałów ogniotrwałych, jako środka wiążącego do wytwarzania materiałów ściernych, jako środka wiążącego do wytwarzania wykładzin ciernych oraz jako środka wiążącego w przemyśle odlewniczym.

Stwierdzono, że reaktywność mieszanin środka wiążącego z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej i jednego lub więcej utwardzalnych na ciepło produktów kondensacji z grupy żywic fenolowych, aminowych lub epoksydowych znacznie wzrasta, gdy do mieszaniny środka wiążącego dodatkowo, jako dalszy składnik mieszaniny środka wiążącego, dodaje się farbę proszkową. Tak więc np., czas B (według DIN 16916-02-C2, mierzony w 150°C) mieszaniny z równych części wagowych nowolaku fenowego i rezolu na bazie bisfenolu A (podstawowy środek wiążący) wynosi 6 minut.

Jeśli ten podstawowy środek wiążący zmiesza się np., z różnymi ilościami farby proszkowej opartej w do 70 % na reaktywnej farbie proszkowej na bazie żywic epoksydowych i w do 30% na reaktywnej farbie proszkowej na bazie żywic poliestrowych, to otrzymane mieszaniny środka wiążącego mają następujące czasy B:

PL 206 894 B1

Stosunek podstawowego środka wiążącego do mieszaniny farby proszkowej 90:10

80:20

70:30

60:40

50:50

Stwierdzono następnie, że wytrzymałości czas B minuty 30 sekund 2 minuty 05 sekund 2 minuty 05 sekund 3 minuty 10 sekund 5 minut 30 sekund włókninowych wyrobów tekstylnych otrzymanych z tych mieszanin, w porównaniu do tych, które wytwarzane są z czystych podstawowych ś rodków wiążących, zostały znacznie zwiększone. Ponadto także po składowaniu w podwyższonej temperaturze i przy dużej wilgotności nie obserwuje się wywiązywania się żadnego przeszkadzającego zapachu.

Nie reaktywne termicznie żywice fenolowe stanowią żywice fenolowe kondensowane w środowisku kwaśnym, o wzorze ogólnym

przy czym R i R' mogą być takie same lub różne i oznaczają wodór lub łańcuch alkilowy o 1 do 9 atomach wę gla.

Produktami wyjściowymi są fenol, krezole, ksylenole lub alkilofenole o dłuższym łańcuchu, które kondensuje się z formaldehydem lub związkiem odszczepiającym formaldehyd w warunkach kondensacji w środowisku kwaśnym, przy czym stosunek fenol/formaldehyd mieści się w zakresie 1 : 0,6 do 1 : 0,9.

Żywice fenolowe utwardzalne na ciepło (rezole) są produktami reakcji kondensacji alkalicznej związku fenolowego z formaldehydem lub związkiem odszczepiającym aldehyd w warunkach kondensacji.

Jako związki fenolowe mogą być stosowane fenole jedno-lub wielopierścieniowe lub mieszaniny wymienionych klas związków, a mianowicie zarówno fenole jedno- jak i wielopierścieniowe.

Przykładem takich związków jest sam fenol oraz jego alkilopodstawione homologi, takie jak o-, m- lub p-krezol, ksylole lub wyżej alkilowane fenole, ponadto fenole podstawione fluorowcami, takie jak chloro- i bromofenol i wielowartościowe fenole, takie jak rezorcyna lub pirokatechina, oraz fenole wielopierścieniowe, takie jak naftole i bisfenole.

Korzystnymi związkami fenolowymi są bisfenol A i bisfenol F.

Związki fenolowe i formaldehyd poddaje się reakcji korzystnie w stosunku molowym od 1 : 1,0 do 1 : 4,0.

Żywice fenolowe stosowane według wynalazku, obejmujące żywice utwardzalne na ciepło i żywice nie reaktywne termicznie, powinny zawierać łącznie mniej niż 1% wolnego fenolu i muszą występować one w postaci sproszkowanej.

Stosowane jako utwardzalne na ciepło składniki środka wiążącego zarówno melaminowe, jak też benzoguanaminowe lub mocznikowo-formaldehydowe produkty kondensacji oraz ich kondensaty mieszane mogą być one stosowane pojedynczo, jednak korzystnie stosuje się je w mieszaninie z rezolami (w dowolnym stosunku mieszania).

Jako żywice epoksydowe można stosować wszystkie zwykłe handlowe stałe żywice epoksydowe, korzystnie żywice epoksydowe oparte na bisfenolu A i bisfenolu F oraz epoksydowane nowolaki.

Wszystkie stosowane żywice stosuje się w postaci suchej i sproszkowanej o wielkości ziaren między 1 a 300 μm, korzystnie między 10 a 60 μm.

Farby proszkowe, stosowane w mieszaninach środka wiążącego według wynalazku, stanowią sproszkowane farby reaktywne, które jako środek wiążący zawierają żywice termo- lub chemoutwardzalne, takie jak żywice epoksydowe lub poliestrowe oraz dodatkowo także żywice poliuretano4

PL 206 894 B1 we lub akrylowe i mogą być one stosowane pojedynczo lub w postaci mieszaniny. Mogą być one bezbarwne lub pigmentowane, przy czym z reguły nie jest wymagane rozgraniczanie ze względu na kolor. Korzystnymi farbami proszkowymi są materiały farb proszkowych z odzysku. Są to odpady tak zwanej mgły lakieru (overspray) z kabin lakierniczych, wadliwe szarże uzyskane podczas wytwarzania farb proszkowych, proszki z filtracji uzyskiwane podczas wytwarzania i obróbki farb proszkowych lub pozostałości z mielenia proszku. Wielkości ziarn stosowanych materiałów farb proszkowych z odzysku leżą między 1 a 300 μm, korzystnie między 10 a 60 μm, w prawie takim samym zakresie jak dla żywic. Jeśli stosuje się materiały farb proszkowych z odzysku, których wielkość ziaren jest zbyt mała dla żądanego celu stosowania, można otrzymać większe uziarnienie przez spiekanie poszczególnych cząstek.

Materiały farb proszkowych z odzysku, stosowane w mieszaninach środka wiążącego według wynalazku nie są jeszcze usieciowane. Zawierają one grupy reaktywne, takie jak grupy karboksylowe, epoksydowe, hydroksylowe, aminowe, amidowe lub zablokowane grupy izocyjanianowe, które podczas ogrzewania mogą reagować między sobą i z grupami reaktywnymi nie reaktywnych termicznie żywic fenolowych i utwardzalnych na ciepło produktów kondensacji z grupy żywic fenolowych, aminowych i epoksydowych.

Zastosowanie tych farb proszkowych i materiałów farb proszkowych z odzysku razem z żywicą fenolową, jako środka wiążącego dla włóknin i kształtek z włóknin znane jest z opisów WO 95/30034 i WO 96/16218. Według obu tych zgłoszeń patentowych uzyskuje się możliwość dodatkowego wykorzystania pozostałości farb proszkowych występujących jako odpady.

Według niniejszego wynalazku farby proszkowe i/lub materiały farb proszkowych z odzysku służą do tego, aby jeszcze bardziej polepszyć już dobry profil własności wysokowartościowych mieszanin środka wiążącego, które zawierają żywicę fenolową, jako składnik środka wiążącego. Otwiera to możliwość zastosowania mieszanin środka wiążącego według wynalazku nie tylko jako środka wiążącego do wytwarzania włókninowych wyrobów tekstylnych lecz, całkiem ogólnie, we wszystkich tradycyjnych dziedzinach stosowania, w których jako środek wiążący stosuje się żywice fenolowe. W szczególności mieszaniny środka wiążącego według wynalazku znajdują dlatego zastosowanie jako środek wiążący dla mas do formowania, materiałów ognioodpornych, materiałów ściernych, wykładzin ciernych i piasków formierskich w przemyśle odlewniczym. Dalszą korzyścią mieszanin środka wiążącego według wynalazku jest przy tym fakt, że ich zastosowanie w każdorazowych dziedzinach stosowania można realizować sposobami znanymi i zwykłymi dla tych dziedzin stosowania.

Mieszaniny środka wiążącego według wynalazku składają się z mieszaniny z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej i jednego lub więcej produktu kondensacji utwardzalnego na ciepło z grupy żywic fenolowych, aminowych lub epoksydowych oraz farby proszkowej. Nie reaktywną termicznie żywicę fenolową łączy się z produktem kondensacji utwardzalnym na ciepło w stosunku wagowym 30 : 70 do 90 : 10. Tę mieszaninę łączy się z farbą proszkową w stosunku wagowym od 90 : 10 do 50 : 50, w taki sposób, że mieszanina środka wiążącego ma następujący skład:

do 50 części wagowych mieszaniny z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej z utwardzalnym na ciepło produktem kondensacji w stosunku wagowym 30 : 70 do 90 : 10 i 10 do 50 części wagowych farby proszkowej.

Wytwarzanie mieszaniny środka wiążącego odbywa się przez mieszanie ze sobą poszczególnych sproszkowanych składników. Jest przy tym równocenne, czy poszczególne składniki, wszystko jedno jakiego typu, są już wstępnie zmieszane ze sobą wcześniej, czy też wszystkie składniki dodaje się razem równocześnie i miesza ze sobą. Mieszanina nadaje się do przechowywania w temperaturze pokojowej prawie przez nieograniczony czas.

Utwardzanie mieszaniny środka wiążącego prowadzi się z reguły bez dodatku dalszych utwardzaczy czy katalizatorów, przez ogrzewanie w temperaturze w zakresie od 100 do 220°C, korzystnie 140 do 180°C.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mieszanina środka wiążącego na bazie sproszkowanej mieszaniny z

   a) nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej kondensowanej w środowisku kwaśnym, przy czym stosunek fenol/formaldehyd mieści się w zakresie 1:0,6 do 1:0,9,

   PL 206 894 B1

   b) jednego lub wię cej utwardzalnych na ciepł o produktów kondensacji z grupy fenolo-, melamino-, benzoguanamino- lub mocznikowo-formaldehydowych lub żywic epoksydowych na bazie bisfenolu A i bisfenolu F lub epoksydowanego nowolaku,

   c) przy czym stosunek wagowy nie reaktywnej termicznie ż ywicy fenolowej kondensowanej w ś rodowisku kwaśnym do utwardzalnego na ciepło produktu kondensacji wynosi 30:70 do 90:10, znamienna tym, że mieszanina środka wiążącego zawiera dodatkowo farbę proszkową lub materiał wtórny farb proszkowych z odzysku, przy czym farbę proszkową i materiał wtórny farb proszkowych z odzysku stanowi reaktywna farba proszkowa na bazie żywic epoksydowych i/lub poliestrowych.
2. 2. Mieszanina środka wiążącego według zastrz. 1, znamienna tym, że farba proszkowa zawiera dodatkowo reaktywną farbę proszkową na bazie żywic poliuretanowych i/lub żywic akrylowych.
3. 3. Mieszanina środka wiążącego według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera mieszaninę z nie reaktywnej termicznie żywicy fenolowej z utwardzalnym na ciepło produktem kondensacji i farbę proszkową, w stosunku wagowym od 90 : 10 do 50 : 50.
4. 4. Mieszanina środka wiążącego według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienna tym, że jako reaktywną na ciepło żywicę fenolową zawiera produkty reakcji kondensacji w środowisku alkalicznym z kondensacji bisfenoli z formaldehydem.
5. 5. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego przy wytwarzaniu włókninowych materiałów tekstylnych.
6. 6. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego dla mas do formowania.
7. 7. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego dla materiałów ogniotrwałych.
8. 8. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego do wytwarzania materiałów ściernych.
9. 9. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego do wytwarzania wykładzin ciernych.
10. 10. Zastosowanie mieszaniny środka wiążącego określonego w zastrz. 1-4, jako środka wiążącego w przemyśle odlewniczym.