RO114139B1

RO114139B1 - Compozitie de rasina reactiva pe baza de izocianat/poliol

Info

Publication number: RO114139B1
Application number: RO95-02200A
Authority: RO
Inventors: Lothar Thiele; Hans Peter Kohlstadt; Nicole Schlingloff; Claudia Plutniok
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1999-01-29
Also published as: EP0703933A1; RU2139897C1; BG100224A; WO1995000568A1; ES2120057T3; BG62658B1; EP0711313B1; WO1995000569A1; EP0711313A1

Description

Prezenta invenție se referă la o compoziție de rășină reactivă pe bază de izocianat/poliol, care se utilizează ca liant pentru materialul granulat folosit la obținerea de piese fasonate cu pori deschiși.

Se cunosc piese fasonate cu porii deschiși, de exemplu din silice. Astfel, în revista ADAC Motorwelt, în caietul 2, din 1993, pag.5, 7 și 8, sunt descrise piese de pavaj care lasă să treacă printre ele apa de ploaie. Aici este descrisă în special o piatră de filtrare” compusă din pietre mici de silice, care lasă să se dreneze apa de ploaie ca un burete permeabil, exact acolo unde cade această ploaie. Ea se pretează nu numai pentru locuri de parcare, dar și pentru drumuri pietonale sau pentru bicicliști.

Se mai cunosc piese fasonate cu porii deschiși din poliuretan duromer, utilizate ca liant pentru un amestec de pietriș/nisip. Astfel, EP 468608, descrie un element de drenaj pentru construcția de puțuri. Acest element constă în esență din 20 până la 40 părți în greutate dintr-un material de adaos și 1 parte în greutate dintr-un liant pe bază de poliuretan. Ca material de adaos, se folosește pietriș de filtrare cu o fracțiune de 1 până la 4 mm. întărirea are loc la 80°C în prezența unui catalizator. Este dezavantajos faptul că partea de nisip cu un diametru mai mic de 1 mm trebuie îndepărtată. In afară de aceasta, întărirea la 80°C durează prea mult timp și de aceea este neeconomică. Este deosebit de dăunător faptul că se formează “cuiburi” de părți fine neumectate, din cauza cărora rezistența are de suferit.

In WO 92/18702, sunt descrise elemente permeabile pentru lichid, care se obțin prin legarea mai multor segmente fără corpuri de susținere cu elastomeri fluizi. Segmentele constau dintrun amestec de pietriș-poliuretan-rășină fluidă. Fracțiunea granulometrică constă din particule cu un diamteru de 2 până la 8, respectiv de 2 până la 4 mm. Partea de liant este de 5 % în greutate.

Firma Laubag descrie în prospectul firmei “Uko-Filter” un filtru din pie2 triș rezistent la presiune fără corpuri de susținere, care este confecționat dintrun liant de poliuretan și un amestec de nisip cuarțos din clasa granulometrică de 1 până la 4 mm. Filtrul se remarcă prin următoarele avantaje: permeabilitate ridicată pentru apă, coloană rezistentă în timp a puțului, efect de filtrare excelent, adecvat până la o adâncime de 200 m și rezistență mecanică ridicată, mai ales rezistență ridicată. Nu se dau amănunte asupra confecției filtrului din pietriș și mai ales asupra liantului de poliuretan utilizat.

In DE 4023005, este descris un sistem pe bază de poliuretan apropiat celui din această invenție, care se pretează pentru construcția de filtre, pentru cimentarea geamurilor în profile de ferestre și pentru confecția de părți de construcție Sandwich. Componenta cu poliol conține 15 până la 100 %în greutate poliol, □ până la 85 % în greutate substanță de umplere, □ până la 5 % în greutate substanță uscată ca, de exemplu, Zeolit, □ până la 2 % în greutate agent de îngroșare, □ până la 2 % în greutate alte substanțe auxiliare, de exemplu coloranți sau catalizatori, și 1 până la 10 % în greutate dintr-un agent tixotropic dintr-un amestec de poliamidamină cu o amină cu moleculă multifuncțională cu greutate redusă.

In FR 2098310, este descrisă o compoziție polimeră care nu conține un agent de suspenise.

DE 3339174 se referă la un liant pe bază de poliuretan, cu întărire la rece, destinat realizării de forme de turnare. Acest liant nu conține nici un fel de agent de suspensie.

Problema, pe care o rezolvă invenția, constă în obținerea unui liant pentru material garnulat care să permită o confecționate rapidă și sigură a unor piese fasonate.

Compoziția conform invenției având drept componente:

a) poliol;

b) poliizocianat;

c) catalizator;

d) agent de suspensie și

RO 114139 Bl

e] alți aditivi, înlătură dezavantajele mai sus menționate, prin aceea că este constituită din izocianat într-un exces de până la 50%, preferabil 10 până la 30 %, în greutate raportat la poliol, catalizator într-un exces de 0,01 până la 0,5 % în greutate față de poliol, agent de suspensie într-un exces de până la 10 % în greutate față de poliol, iar aditivii într-un exces de până la 70 % în greutate față de poliol, astfel încât la 10 min după amestecare, rășină curge

i] cu cel puțin 15 cm în jos la 25°C și ii) cu 3 până la 0,3 cm în jos la 130°C.

Compoziția conform invenției prezintă următoarele avantaje:

- se obțin piese cu pori deschiși cu rezisență mecanică ridicată, care nu sunt toxice.

Viscozitatea rășinii reactive este atât de redusă la temperatura camerei sub agitare, încât materialul granulat să poată fi bine umectat, iar pe de altă parte, la o ridicare a temperaturii fără agitare este atât de ridicată, încât un film în poziție verticală nu curge, iar la întărire rezultă un poliuretan duromer.

In principiu toți poliolii, care sunt cunoscuți deja pentru obținerea poliuretanului, se pot folosi în cadrul acestei invenții. Astfel, se utilizează polihidroxipolieterii având greutățile moleculare cuprinse în intervalul de la 60 până la 10.000, de preferință de la 70 până la 6.000, având 2 până la 10 grupe hidroxil pe moleculă. Acești polihidroxipolieteri se obțin într-un mod cunoscut prin alcoxilarea moleculelor inițiale adecvate, de exemplu apă, propilenglicol, glicerină, trimetilolpropan, sorbit, zaharoză, etc. Agenții de alcoxilare adecvați sunt, în special oxidul de propilenă și, eventual, oxidul de etilenă. Un alt tip de polihidroxipolieter este reprezentat de politetrahidrofuranii obținuți prin polimerizare cu deschiderea ciclului.

Se pot utiliza și poliesteri având greutăți moleculare de la 400 la 10.000 dacă ei conțin 2 până la 6 grupe hidroxil.

Aceștia se utilizează mai ales atunci când este necesară o stabilitate deosebită îm4 potriva acțiunii luminii și căldurii. Poliesterpoliolii adecvați sunt produsele de reacție rezultate din cantități în exces de alcooli polivalenți, de felul substanțelor inițiale deja menționate, cu acizi polibazici cum ar fi acidul succinic, acidul adipic, acidul ftalic, acidul tereftalic sau amestecuri ale acestora. Se mai pot utiliza și esterii sau esterii parțiali ai acizilor grași saturați și nesaturați cu compușii polihidroxilici, precum și derivații lor etoxilați sau propoxietilați. Este de preferat folosirea unui poliesterdiol din hexandiol și acid adipic. In fine se pot utiliza și prepolimeri cu grupe OH, adică oligomeri din poliizocianați și polioli în exces, precum și polioli pe bază de policarbonați, policaprolactone și polibutadiene terminate cu hidroxil.

Cu poliiziocianați se pretratează toți izocianații aromatici și alifatici polivalenți. De preferință, ei conțin în medie 2 până la cel mult 4 grupe NCO. Drept izocianați se folosesc: 1,5-naftilendiizocianat, 4,4'-difenilmetandiizocianat (MOI), MDI hidrogenat (H₁₂MDI), xilidendiizocianat (XDI), tetrametilxililendiizocianat, (TMXDI), 4,4'-difenildimetilmetandiizocianat, di- și tetraalchildifenilmetandiizocianat, 4,4'-dibenzildiizocianat, 1,3-fenilendiizocianat, 1,4-fenilendiizocianat, izomerii toluilendiizocianat (TDI), eventual în amestec, 1 -metil-2,4-diizocianatciclohexan, 1,6-diizocianat-2,2,4-trimetilhexan, 1,6-diizocianat-2.,4,4-trimetilhexan, 1-izocianatometil-3-izocianato-1,5,-trimetilciclohexan (IPDI), diizocianați clorurați și bromurați, diizocianat cu conținut de fosfor, 4,4'-diizocianat, butan-1,4-diizocianat, hexan-1,6-diizocianat (HDI), diciclohexilmetandiizocianat, ciclohexan-1,4-diizocianat (HDI), etilen-diizocianat, bis-izocianatoetilesterul acidului ftalic. Alți diizocianați importanți sunt trimetilhexametilendiizocianat, 1,4-diizocianatobutan, 1,12-diizocianatododecan și diizocianatul acidului gras dimer. De deosebit interes, sunt izocianații trimerizați și izocianații tip biurete, precum și poliizocianații parțial mascați, care dau posibilitatea formării poliuretanilor autoreticulabili, de exemplu dimerului toluilendiizociantului. In

RO 114139 Bl fine, se mai pot utiliza și prepolimeri, adică oligomeri cu mai multe grupe de izocianat. Ei se obțin, după cum este cunoscut, la un exces mare de poliizocianat monomer în prezența diolilor, de exemplu. In general, se folosesc de preferință izocianații aromatici.

Preferabil, se folosesc poliolii și poliizocianații pentru obținerea unei rășini fluide din două componente, amestecându-se un poliizocîanat cu moleculă mică cu un poliol cu o moleculă relativ mică, la scurt timp înainte de folosirea acestora. Poliizocianatul se folosește într-un exces de până la 50 % de izocianat față de poliol, de preferință cu un exces de 10 până la 30 %.

Drept catalizatori se folosesc amine foarte active sau amidine și compuși metalo organici, precum și amestecul acestora. Ca amine se folosesc atât compuși neciclici cât și ,mai ales, compuși ciclici. In mod concret, se menționează: tetrametilbutandiamină, 1,4diaza-biciclooctan (DABCO), 1,8-diazabiciclio-(5,4,0)-undecen.

Drept compuși metalo-organici, se pot folosi atât compuși cu fier, cât și mai ales compuși cu staniu. Compușii concreți cu fier sunt: 1,3-dicarbonil-fier, cum ar fi acetil-acetonat de fier (III).

Drept catalizatori, se folosesc mai ales compușii organici cu staniu. Sub această denumire, se folosesc acei compuși care conțin staniu, cât și un radical organic, mai ales compuși care conțin una sau mai multe legături Sn-C. Dintre compușii organici cu staniu fac parte, în sens mai larg, săruri cum ar fi octoat de staniu (II) sau stearat de staniu (II). Dintre compușii cu staniu în sens mai restrâns fac parte compuși ai staniului tetravalent cu formula generală R_{n +}., Sn X₃._n, n fiind un număr de la ϋ la 2, R este o grupă alchil, arii, alcaril și/sau aralchil care poate conține, pe lângă atomii de C și H și atomii de C, mai ales sub formă de grupe cetonice sau esterice, iar X reprezintă un compus cu oxigen, sulf sau azot. Grupele R sau X pot să fie legate între ele și atunci formează împreună cu staniul un ciclu. Astfel de compuși sunt descriși în EP 0491268, EP 0490277, EP 0423643 In mod adecvat, R conține cel puțin 4 atomi de C, mai ales mai puțin de 8. Limita superioară este în general de 12 atomi de C. De preferință, n=0 sau 1 sau un amestec de □ și 1. De preferință, X este un compus cu oxigen, deci un oxid organic de staniu, un hidroxid, un alcolat, un compus 8-dicarbonil, carboxilat sau o sare a unor acizi anorganici. X poate fi și un compus cu sulf, deci o sulfură organică de staniu, un tiolat sau un ester al unui tioacid. La compușii Sn-S, sunt interesând mai ales esterii acidului tioglicolic, de exemplu conținând următoarele grupări:

-S-CH₂-CH₂-CO-O-(CH₂)_1oCH₃ sau -S-CH₂-CH₂-C0-0-CH₂-CH(C₂H_s)-CH₂-CH₂ch₂-ch₃.

Regula de care trebuie să se țină seama în acest caz este ca greutatea moleculară a compusului organic cu staniu să fie de preferință peste 250, deosebit de preferat peste 600.

O clasă preferată de compuși este reprezentată de carboxilații de dialchil-staniu (IV) (X=O-CO-R¹). Acizii carboxilici au 2, de preferință cel puțin 10 atomi de C, mai ales 14 până la 32 atomi de C. Se pot folosi și acizi dicarboxilici. Următorii acizi se pot folosi: acidul adipic, acidul maleic, acidul fumărie, acidul malonic, acidul succinic, acidul pimelic, acidul tereftalic, acidul fenilacetic, acidul benzoic, acidul acetic, acidul propionic , dar mai ales acidul 2etilhexanic, acidul caprilic, acidul caprinic, acidul lauric, acidul miristic, acidul palmitic și acidul stearic. Compușii specifici sunt diacetatul de dibutil- și dioctilstaniu, maleatul, bis-(2-etilhexoat), dilaurat, acetatul de tributilstaniu, dilauratul de bis(p-metoxicarbonil-etil) de staniu și dilaurat de bis(p-acetil-etil) staniu.

Preferabil, se pot folosi și oxizii de staniu, sulfurile de staniu, precum și tiolații de staniu. Compușii adecvați sunt:

oxidul de b/s(tributilstaniu), oxidul de bis (trioctilstaniu), b/s(2-etilhexiltiolat] de dibutil-staniu și dioctil-staniu, didodeciltiolat

RO 114139 Bl de dibutilstaniu și dioctilstaniu, didodeciltiolat de b/s(p-metoxicarboniletil)staniu, b/s(2-etilhexiltiolat) de b/s(p-metoxicarboniletil) staniu, didodeciltiolat de dibutil- și de dioctil-staniu, tr/s( acid tioglicolic- 2etilhexoat) de dibutil- și dioctilstaniu, b/s( acid tioglicolic-2-etilhexaoat) de dibutil- și dioctilstaniu, ( acid tioglicolic-2-etilhexoat) de tributil- și trioctil-staniu, precum și tris (tioetilenglicol-2-etilhexeoat) de butii- și octil-staniu, b/s(tioetilenglicol-2-etilhexeoat) de dibutil- și dioctil-staniu, (tioetilenglicol-2-etilhexoat] de tributil- și trioctilstaniu, cu formula generală R_n+1 Sn (SCH₂CH₂0CDC₈H₁₇)₃._n, R fiind o grupă alchil cu 4 până la 8 atomi de carbon, <b/s(tioetilenglicol-2-etilhexoat) de b/s(pmetoxicarbonil-etiljetil, bis[ acid tioglicolic-2-etilhexoat] de staniu și bis (tioetilenglicol-2-etilhexoat) de b/s(p-acetil-etil) staniu și b/s(acid tioglicolic-2-etilhexoat) de staniu.

Alți compuși cu staniu pot fi: hidroxidul de tributilstaniu, dietilat de dibutilstaniu, dibutilat de dibutilstaniu, dihexilat de dihexilstaniu, diacetilacetonat de dibutilstaniu, dietil-acetilacetat de dibutilstaniu, oxidul de bis (butildiclorstaniu), sulfura de b/s(dibutilclorstaniu), clorura de dibutil- și dioctil-staniu, ditioacetat de dibutil- și dioctil-staniu.

Catalizatorul se adaugă de preferință la poliol. Cantitatea sa depinde de activitatea sa și de condițiile de reacție. Ea se află de preferință în intervalul de la O,C1 la 0,5 %în greutate față de poliol.

Agentul de suspendare servește mai ales la stabilizarea prafului și a substanțelor de umplere în rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol. Pentru aceasta, este foarte importantă umectarea lor. In afară de aceasta, trebuie să se împiedice decantarea particulelor. In legătură directă cu aceasta, este efectul de tixotropie al rășinii reactive pe bază de izocianat/poliol, la amestecarea cu materialul granulat și la turnarea în forme, trebuie să fie cât se poate de fluidă. Totuși, imediat ce forțele exterioare slăbesc, ea trebuie să fie cât mai vâscoasă pentru a nu curge din forme.

Substanțele specifice care rezolvă aceste probleme sunt:

- bentonitele, adică argile impurificate care s-au format din cauza intemperiilor din tuf vulcanic, mai ales “bentone”;

- acid silicic fin dispersat, adică un acid silicic cu peste 99,8 % în greutate SiO₂care este obținut prin hidroliză tetraclorurii de siliciu în flacără de oxihidrogen, în special “Aerosil”;

- un amestec de acid silicic și dimetilsulfoxid, polioxialchilenglicol și derivații săi, mai ales cu grupe finale de siloxan sau fibre de polietilenă, mai ales amestecuri de acid silicic amorf și fibre de polietilenă fibrilate (Sylothix-53);

- ulei de ricin solidificat, singur sau în amestec cu etilen-bisstearamidă, respectiv b/'s(stearoil-palmitoil)etilendiamină ( ceară -C-Hoechst);

- carbonat de calciu cu suprafață tratată.

In afară de acestea, se menționează: LiCI, amestecuri de poliamidamine și amine cu moleculă mică (vezi DE 4 023 005), funingine, poliuree fin divizată din poliamine alifatice sau aromatice și izocianați, precum și derivați de izocianați obținuți in situ.

Agentul de suspendare se folosește într-o cantitate de până la 10% în greutate, mai ales de 0,5 până la 5 % față de poliol. Odată cu mărirea cotei părți de praf din amestecul de pietriș/nisip, trebuie să se mărească și cantitatea din acesta. Acest lucru conduce atât la o umectare mai bună a prafului, cât și la o legare mai bună a prafului în amestecul neîntărit și în amestecul întărit de rășină reactivă pe bază de izocianat/poliol și material granulat. Din această cauză, se îmbunătățește atât cantitatea de praf din aer, cât și stabilitatea la depozitare a pieselor fasonate în apă. Agenții ajutători de suspendare se adaugă de preferință la poliol.

Pe lângă aceștia, rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol mai conține și alți aditivi. Dintre aceștia fac parte în primul rând substanțele de umplere. Ele nu se folosesc numai la mărirea volumului, ci și la îmbunătățirea proprietăților tehnice, mai ales a comportării la

RO 114139 Bl curgere. Ca substanțe de umplere se pretează carbonați, mai ales calcit, calcar, cretă și carbonat de calciu cu suprafață acoperită și săruri duble de magneziu/calciu cum ar fi dolomit, sulfați, cum ar fi sulfatul de bariu și sulfatul de calciu, oxizi și hidroxizi, cum ar fi oxidul de aluminiu, hidrați de oxizi de aluminiu, silicați, cum ar fi caolin, feldspat, Wallostonit, mică, argilă, talc precum și bioxidul de siliciu (făină de cuarț), diatomit, grafit sau fibre de sticlă. Substanțele de umplere se adaugă, preferabil, la componenta poliolică, într-o cantitate de până la 70 % în greutate, de preferință 10 până la 60 % greutate față de componenta de rășină.

La poliol, se adaugă și o substanță pentru legarea apei, mai ales silicați de aluminiu și metale alcaline ( pastă de Zeolith-L) care reprezintă până la 10% în greutate, de preferință 1 până la 5 % greutate raportată la poliol.

Poliolul mai poate conține aditivi speciali, cum ar fi agenți de dispersie, agenți de îngroșare sau agenți tixotropici, în cazul în care agentul de suspendare prezintă proprietăți insuficiente în această privință.

Se mai pot adăuga și alți aditivi, cum ar fi pigmenți, agenți de protecție la flacără, stabilizatori, agenți de aderare, etc.

Funcție de modul de aplicare, poate fi adecvat să se stabilizeze poliuretanul împotriva descompunerii. Ca antioxidanți se folosesc Irganox 1010, 1076, 3114 și 1425 ale firmei Ciba Geigy, Topanol O al firmei ICI și Goodrite 3114 al firmei Goodrich în proporție de până la 1,5 % în greutate.

Se mai pot adăuga absorbanți UV de tipul Tinuvin P, 328 și 144 (Ciba Geigy), Sanduvor VSU și 3055 (Sandoz), Chimassorb 81 al firmei Chimosa în proporție de până la 1,5 % în greutate.

Drept stabilizatori față de lumină pe bază de amină, se folosesc Tinuvin

765 și 770 ai firmei Ciba Geigy,

Sanduvor 3050, 3051 și 3052 ai firmei

Sandoz și Chimassorb 119 al firmei

Chimosa, precum și Mar LA 62, 63, 67 și 68 ai firmei Argus Chemical Corporation, în proporție de până la 1,5 % în greutate.

Aditivii se amestecă în mod cunoscut cu poliolul. Se obține astfel rășina. Se pot adăuga aditivi și la poliizocianat, dar în general, substanța de întărire este chiar poliizocianatul.

Bineînțeles, se pot folosi mai mulți polioli, poliizocianați, catalizatori, agenți de suspendare și aditivi.

Rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol se folosește ca liant în locul lianților anorganici obișnuiți, cum ar fi cimentul. Substanța de adaos precum și adaosurile sunt cele obișnuite în domeniul construcțiilor.

Ca adaos se folosesc materiale granulate, mai ales minerale, cum ar fi corpuri de roci concasate sau/și neconcasate. Compoziția lor chimică este de o importanță secundară pe lângă caracteristicile particulelor. Se pot folosi substanțe, cum ar fi bioxidul de siliciu, silicați, piatră de var, corund, carbură de siliciu, metale, bile masive sau goale de dinăuntru din sticlă sau material sintetic, argilă expandată, vermiculit, perlit, piatră ponce sau zgură. Se preferă bioxidul de siliciu sub formă de nisip sau pietriș. Este adecvat mai ales nisipul de cuarț care conține peste 85 % cuarț. Particulele sunt în mare parte rotunjite și au un diametru de 0,06 până la 2 mm. Materialele cu un diametru de peste 2 mm sunt denumite pietriș. In cazul de față, este deosebit de important ca pietrișul fin să aibă o mărime a particulelor de 2 până la 6,3 mm.

Preferabil, se folosește un amestec de pietriș și nisip cu particule având un diamteru de maximum 6,3, de preferință 4 mm. Se pot folosi și materiale grăunțoase cu un diamteru sub 1 mm, având o cotă parte de până la 10 % în greutate. Din acestea, jumătate pot avea un diamtru mai mic de 0,2 mm. Deci este posibil să se utilizeze un amestec de pietriș și nisip cu o cotă parte de praf de 5 % în greutate. Repartiția granulometrică se determină în mod obișnuit prin analiză cu ajutorul sitelor.

RO 114139 Bl cotă parte ridicată de nisip fin și mediu micșorează însă permeabilitatea pentru apă. Prin variația cotei părți de nisip fin și mediu, se poate regla permeabilitatea pentru apă. O piesă fasonată dintr-un amestec de 2 fracțiuni de nisip cu un diametru de 0,20 până la 1 ,□ și 1 ,□ până la 2,0 în raport de 1:1 conduc la o piesă fasonată practic impermeabilă la apă. Cota parte de praf poate fi încorporată și ca substanță de umplere în rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol.

Deci la o repartiție granulometrică adecvată, amestecul inițial trebuie să fie numai spălat pentru a se îndepărta toate componentele organice și toate componentele gonflabile. Sitarea pentru îndepărtarea prafului nu este necesară în acest caz. Amestecul spălat de pietriș/nisip se usucă cu aer fierbinte și apoi se depozitează în silozuri în condiții obișnuite de mediu. De preferință, amestecul de pietriș/nisip se mai amestecă totuși îneinte de depozitare cu o parte din poliol, mai ales atunci când amestecul cuprinde un procent mare de praf. Poliolul mai poate conține și alți componenți, cum ar fi substanțe de umplere, agenți de suspendare și catalizator. Această pretratare duce la o umectare completă a amestecului de pietriș/ nisip/praf. Astfel se micșorează cota parte de praf din aer în timpul obținerii pieselor fasonate și se obține și o mărime stabilă a pieselor fasonate față de apă la depozitarea acestora.

Raportul în gruetate nisip cuarțos: liant poliuretanic este, de preferință mai mic de 20:1, egal sau mai mic de 16:1. La o granulație între 1,6 și 4,0 mm, sunt necesare, pentru filtrul cu un debit de curgere al apei de O m³/ mm /m²' aceleași părți în greutate de nisip cuarțos și liant. La un nisip cu o granulație de până la 4 mm, dar cu 20% în greutate de particule sub 1,6 mm față de cantitatea totală de nisip, se micșorează cota parte de liant pentru același tip de filtru la aproximativ 10 % în greutate față de cantitatea totală de nisip.

Ca adaos se pot utiliza diferite produse, cum ar fi beton pentru a se obține anumite efecte suplimentare, de exemplu pigmenți pentru colorare, fibre de sticlă pentru întărire și materiale cu muchii ascuțite pentru obținerea unei rezistențe sporite împotriva alunecării.

Din rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol și din materialele granuloase precum și din eventualele adaosuri, se obțin piese fasonate, conform procedeului, prin turnare.

Pentru aceasta, se dozează mai întâi cele două componente ale rășinii reactive pe bază de izocianat/poliol și se amestecă poliolul cu catalizatorul, cu agentul de suspendare și cu eventualii aditivi care reprezintă o primă componentă cu poliizocianatul care reprezintă a doua componentă.

De regulă, se dozează și se amestecă aceste rășini reactive pe bază de izocianat/poliol împreună cu materialul grăunțos eventual împreună cu alți aditivi la temperatura camerei, până ce componentele solide sunt umectate cu rășină. Această masă de formare se toarnă apoi fără presare, prin scuturare, în forma cu dimensiunile dorite. La forme lungi, se poate aplica o presiune, de exemplu de 15 N/cm². In plus, se poate introduce în formă, pentru întărire, o țesătură, o împletitură sau o rogojină din sticlă sau metal. Se poate aplica superficial un strat de material decorativ, de exemplu piatră albă de silice. Se mai poate include un strat de granulat de cărbune activ pentru a se obține un strat de reținere în piesa fasonată. Formele nu se încălzesc în general. Ele sunt prevăzute cu un mijloc de separare comercial obișnuit.

Pentru întărire, formele cu conținutul lor se încălzesc la 80 până la 150 °C, această încălzire având loc, de exemplu, într-un cuptor cu aer. încălzirea poate dura până la 2 h, de preferință până la 1 h, optim până la 10 min. In acest caz, timpul de încălzire începe cu umplerea masei de formare în forme și se termină cu scoaterea din formă.

In mod adecvat, nu se răcește înainte de scoaterea din formă la 25°C,

RO 114139 Bl de preferință nu la 5D°C, chiar deloc, adică se scoate din forma practic la temperatura de reacție când nu mai există izocianat volatil, iar piesele fasonate sunt întărite în așa fel, încât ele se pot manipula fără dificultate. După scoaterea din formă, piesele fasonate se transportă, se depozitează și eventual se finisează după prelucrare ulterioară. Rezistența pieselor fasonate se mărește vizibil în cadrul încă unei alte zile. Acest timp de întărire ulterioară depinde de temperatura de depozitare, de umiditate (umiditatea din aer, prezența unei ape curgătoare] și de dimensiunile piesei finisate.

Forma pieselor este de lungă durată. Ele nu trebuie să fie curățate de fiecare dată după utilizarea lor ci mai curând abia după 10 sau 20 de utilizări.

Instalația pentru obținerea pieselor fasonate este, de preferință, concepută pentru un procedeu continuu semiautomat de șarje.

Piesele astfel obținute au proprietăți excepționale care se bazează mai ales pe liantul pe bază de poliuretan și de repartizarea acestuia în materialul grăunțos.

Liantul pe bază de poliuretan este practic inert față de apă. Calitatea apei nu este influențată nici după un contact de 7 zile. Acest lucru este valabil nu numai pentru culoarea, mirosul, limpezimea și tensiunea suprafeței apei, ci și pentru conținutul ei în amine. De aceea piesele formate se pretează să fie folosite în echipamentul de obținere a apei potabile.

Liantul pe bază de poliuretan este astfel repartizat în materialul grăunțos, încât se formează un sistem de pori. Volumul porilor este de până la 60 % în volum, de preferință de la 30 la 50 % în volum, raportat la volumul acestor piese fasonate. Din această cauză, piesele fasonate sunt cu aproximativ 50 % mai ușoare decât piesele fasonate compacte având ciment drept liant. Conductibilitatea termică este de asemenea redusă prin pori.

Sistemul de pori este deschis, adică piesele formate sunt permeabile. Ele lasă să treacă prin ele gazele și lichidele, de exemplu apă lichidă sau sub formă de vapori, aer sau lichide polare. Permeabilitatea pentru apă este reglabilă. Ea poate să fie O sau mai mare, astfel încât chiar la presiune redusă sau fără presiune, apa să se infiltreze.

Permeabilitatea pentru apă poate să fie variată prin alegerea granulației și a repartiției granulometrice. Acest lucru este valabil atât în ceea ce privește volumul porilor în totalitate, cât și în ceea ce privește repartiția granulometrică pe secțiune a piesei fasonate. Un astfel de sistem asimetric de pori se poate construi, aplicând, de exemplu, pe un strat din material cu grăunți de mărime medie ( 1 până la 3 mm), un al doilea strat din material din grăunți mai mari de 3 până la 10 mm. Un strat cu metarialul cu granulație mică ( 0,3 până la 1,0 mm) trebuie să fie foarte subțire pentru ca permeabilitatea să nu fie redusă practic la □.

Prin repartizarea uniformă a liantului de poliuretan în materialul grăunțos, se obțin proprietăți mecanice bune. Rezistența pieselor fasonate este surprinzător de bună pentru un liant organic. Acest lucru este valabil atât pentru rezistența la compresie, cât și pentru rezistența la încovoiere. Rezistența este deosebit de ridicată. In cazul în care aceste valori nu ar fi suficiente pentru anumite domenii speciale de folosire, ele se pot mări mai mult prin utilizarea unor substanțe care intensifică aceste proprietăți. Valorile ridicate ale rezistenței se pot menține timp de mai mulți ani prin alegerea unor materiale potrivite și prin adaos de stabilizatori, aceste valori menținându-se constante în timp. Astfel stabilitatea la hidroliză se poate îmbunătăți în mod esențial prin utilizarea unui polieter poliol în locul unui poliester poliol.

Pe baza acestor proprietăți valoroase ale pieselor fasonate cu pori deschiși, acestea se pretează în domenii de aplicare în care trebuie să se îndepărteze fără presiune un lichid permeabil, de exemplu, apa prin filtrare, cât și

RO 114139 Bl pentru domenii în care piesa fasonată se se află sub presiune ridicată, de exemplu într-un puț adânc.

In continuare, se dă un exemplu de realizare a invenției. 5

Exemplul 1. Amestecul de reacție pe bază de izocianat/poliol se obține din cele două componente, poliol cu aditivi (rășină) și izocianat ( agent de întărire). Componenta poliolică conține 33 % în io greutate polipropilenglicol, 10% în greutate polietertriol, 10 %în greutate pastă de Zeolith, 45 % cretă, 1,6% acid silicic pirogen și mai puțin de 1 % dilaurat de dibutil-staniu. 15 părți în greutate din această rășină se amestecă cu 1 parte în greutate poliizocianat 4,4'-diizocianat de difenilmetan cu o funcționalitate de 2,7 la temperatura camerei, într-un ameste- 20 cător. Astfel se obține rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol.

Din 1 parte în greutate rășină reactivă pe bază de izocianat/poliol și 16 părți în greutate amestec de pietriș/ nisip se obține prin amestecare și vibrare masa de umplere la temperatura mediului ambiant. Amestecul de pietriș/ nisip conține 95 % în greutate particule cu un diametru de 1 până la 4 mm și 5 %în greutate particule cu un diametru sub 1 mm.

Masa de umplere se toarnă prin vibrare în formă care este acoperită cu un spray de teflon. In plus, se aplică o anumită presiune.

întărirea are loc la 140°C, timp de aproximativ 15 min, într-un cuptor cu aer. După răcire la temperatura mediului ambiant, se scoate din formă.

Exemplul A. Variația temperaturii de întărire la 2 viteze de agitare.

A1) Rășină reactivă pe bază de izocianat/poliol.

In continuare, este prezentată componența rășinii reactive pe bază de izocianat/poliol în tabelul 1.

Tabelul 1

a) Componenta de rășină	procente (% în greutate]
Polipropilenglicol, OHV aproximativ 280	13,00
Polipropilenglicol, OHV aproximativ 240	28,00
ulei de ricin	5,00
silicat de Na-AI în ulei de ricin (amestec 1:1)	6,00
silice (Aerosil 150)	2,00
dilaurat de dibutil-staniu	0,02
făină de calcar	45,98
b) Componenta de întărire
4,4'-diizocianat de difenilmetan	100,00
raport de amestecare rășină:agent de întărire	100:30

ambiant ( 23°C), iar apoi se întărește la temperaturi diferite.

După amestecare, rășina reactivă pe bază de izocianat/poliol se aplică imediat pe o tablă degresată din oțel, cu ajutorul unei raclete dreptunghiulare lungi

200 g de rășină și 60 g de agent 45 de întărire se amestecă într-un vas cilindric din tablă cu diametrul de 10 cm cu un agitator cu palete din metal antrenat electric (lățimea paletei 4 cm), timp de 1 min, la temperatura mediului 50

RO 114139 Bl de 10 cm, cu o înălțime de 1 mm și o lățime de 1 cm. Tabla se pretratează la temperatura de întărire și imediat după aplicare se așază vertical într-un dulap de uscare, astfel că dunga de rășină re- 5 activă se găsește în poziție verticală. După 1 □ min de întărire la temperaturile indicate în tabelul 2, se determină scurgerea rășinii reactive.

Apoi se prepară 2 probe de comparație pe baza rețetei indicate, care se deosebesc numai prin aceea că sunt amestecate cu viteză de agitare diferită, anume 100, respectiv 1000 rot/min.

Tabelul 2

Temperatura (°C)	Amestecarea (rot./min.]	Scurgerea [cm]
25	100	>15
25	1000	>15
80	100	10-11,5
80	1000	>15
130	100	0,3-0,6
130	1000	3,8-4,5

Scurgerea rășinii reactive pe table 2 5 este considerată mărimea care indică posibilitatea ei de umectare. Prim mărirea vitezei de amestecare la 100 rot/min, se poate mări reducerea viscozității, conform datelor din tabelul de mai 3o sus.

B1) Amestec de rășină reactivă și amestec de pietriș/nisip.

Se amestecă un amestec de pietriș/nisip și rășină reactivă pe bază de 3 5 izociant/poliol (raport de amestecare 16:1] cu ajutorul unui amestecător cu melc și se introduce într-o formă de 1 m înălțime, la o temperatură de fasonare de 25 și 80 °C, rășina reactivă pe bază 4 0 de izocianat/poliol se scurge puternic în partea superioară a formei. Părți din țevile de filtru întărite pot fi rupte ușor cu mâna la capetele lor superioare. Prin contrast, la jumătatea inferioară a aces- 4 5 tor țevi, cantitatea de rășină este mult mai mare, iar debitul apei în treimea inferioară a țevii este de □ m³/min/m².

Spre deosebire de aceste două teste, se poate obține o țeavă de filtrare 5 o în care rășina este distribuită uniform pe întreaga lungime a țevii care este produsă în 10 min la 130°C.

Exemplul B. Variația agentului de suspendare.

In cele două teste de comparație cu rășini reactive ca în exemplul A, în care jumătate, respectiv, întreaga cantitate de Aerosil 150 a fost înlocuită cu făină de var, rășina reactivă aplicată cu racleta se scurge mai mult de 15 cm în intervalul de temperatură de la 25 la 130°C. Scăderea viscozității prin amestecare și mărirea temperaturii nu poate fi compensată prin avansarea reacției chimice cu aceeași cantitate ca cea realizată prin combinarea cu Aerosil. In schimb, dacă 0,5 % din făina de piatră de var se înlocuiește cu Aerosil, atunci la 13D°C, nu se mai observă nici o scurgere a rășinii reactive.

Atât cu cantități mai mici, cât și mai mari de 2% de Aerosil nu se pot obține țevi de filtrare pentru instalația de producție. In primul caz, repartiția rășinii reactive în filtru este foarte diferită. Cantități mici în partea superioară și cantiăți mari în partea inferioară duc la rezistențe diferite și la viteze de permeabilitate a apei diferite. In al doilea caz, filtrul nu are rezistență. Din cauza comportării defectoase la curgere, nu se pot

RO 114139 Bl forma în mod corespunzător punctele de adeziune dintre particulele individuale. Exemplul C. Componenta de rășină descrisă în exemplul A se obține folosind cantități mici de catalizator ( dilaurat de 5 dibutil-staniu] de 0,015, 0,018 și 0,023 % și se compară comportamentul la curgere cu compoziția originală care conține 0,020% catalizator. Viteza de agitare la amestecarea izocianatului cu poliol este de 100 rot/min. Următoarele valori ale curgerii (în cm) sunt măsurate prin metoda descrisă în exemplul A.

Tabelul 3

Cantitatea de catalizator (%)
Temperatura	0,015	0,018	0,020	0,023
80°C	>15	>15	>15	>15
130°C	13,5-14,5	6,9-9	0,6-0,3	0,0

S-au produs țevi de filtrare la tem- 20 peratura de topire de 130°C, care conțin 0,018 și 0,023 % catalizator.

La un conținut de 0,018 % catalizator, s-au constatat deosebiri clare în distribuția rășinii reactive. Cantitatea 2 5 mare de rășină în cei 20 cm inferiori ai țevii de filtrare este clar observabilă. Deși distribuția uniformă a rășinii reactive se obține cu o cantitate de 0,023 % de catalizator, rezistența tu- 30 bului este foarte scăzută. Probele s-au rupt în bucăți încă de la scoaterea din formă. Cercetările referitoare la structura țevii de filtrare au arătat că s-au format locuri de aderență slabe între 3 5 particulele individuale de pietriș. Viscozitatea sistemului a crescut excesiv în timpul umplerii complete a formei.

Pentru fabricarea țevilor de filtrare, temperatura de întărire, agentul 40 de suspendare șî concentrațiile de catalizator s-au adaptat la condițiile prestabilite din amestecătorul cu melc. Scăderea viscozității la amestecarea rășinii reactive cu amestecul de pietriș/nisip 45 într-un amestecător cu melc în instalația de producție se simulează în laborator prin agitarea rășinii reactive cu o viteză de 100 rot/min.

Comparația încercărilor de labo- 50 rator pentru fabricarea țevilor de filtrare cu instalația de producție arată că este necesară o comportare definită la curgere a sistemului pentru obținerea de țevi de filtrare cu o repartizare uniformă a rezistenței. La varianta aplicată în încercările de laborator, această curgere este de 0,3...0,6 cm la 130°C.

Exemplele arată că la o compoziție dată de polioli, poliizocianați și aditivi, se poate varia concentrația catalizatorului și a agentului de suspendare numai în intervale foarte restrânse, pentru a se realiza un produs finit cu proprietăți uniforme. Acest interval mic se poate determina cu câteva încercări de rutină pentru cazul concret dat. S-au descoperit aceste condiții, deoarece nu se putea obține o comportare diferită a viscozității pe baza modificărilor în salturi ale temperaturii și ale forfecării.

Claims

Revendicări

1. Compoziție de rășină reactivă pe bază de izocianat/poliol având drept componente:

a) poliol;

b) poliizocianat;

c) catalizator;

d) agent de suspensie și

e) alți aditivi, caracterizată prin aceea că este constituită din izocianat într-un exces de până la 50%, preferabil 10 până la 30 %, în greutate raportat la poliol, catalizator într-un exces de 0,01 până la 0,5 % în greutate față de poliol, agent de suspensie într-un exces de până la 10 % în

RO 114139 Bl greutate față de poliol, iar aditivii într-un exces de până la 70 % în greutate față de poliol, astfel încât la 10 min după amestecare, rășină curge

i) cu cel puțin 15 cm în jos la 25°C și 5 ii ] cu 3 până la 0,3 cm în jos la 130°C.
2. Compoziție de rășină reactivă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, drept catalizatori se folosesc compuși organici cu staniu cu o io greutate moleculară de peste 250, preferabil peste 600.
3. Compoziție de rășină reactivă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, drept agenți ajutători de 15 suspendare se folosesc compuși care conțin siliciu, cum ar fi acid silicic fin dispersat și bentonite.
4. Compoziție de rășină reactivă, conform revendicării 1, caracterizată 20 prin aceea că se folosește ca liant pentru materiale grăunțoase pentru fabricarea de piese fasonate cu porii deschiși, având un volum al porilor de preferință, de 30 până la 50 % din volum, cu permeabilitate pentru apă, piesele fasonate nu modifică sau modifică în mod neglijabil apa cu care stau în contact timp de o săptămână.
5. Compoziție de rășină reactivă, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se utilizează prin amestecare cu materialul grăunțos care este pietriș sau nisip sau un amestec de pietriș și nisip, de preferință cu o cotă parte de praf, materialul grăunțos conținând până la 10 %în greutate grăunțe cu diametrul sub 1,0 mm, și preferabil până la 5 % în greutate grăunțe cu un diametru mai mic de 0,2 mm.