SE429239B - Forfarande for framstellning av en fenolhartsdispersion i vatten samt en medelst forfarandet framstelld dispersion - Google Patents

Description

7sø1271-B D 2 _ Den andra vägen utnyttjar ett i förväg-framställt fenol- harts som dispergeras i vatten på olika sätt, i typiska fall antingen genom att man först löser hartset i ett organiskt lösningsmedel och emulgerar lösningen med hjälp av ett ytaktivt medel eller genom att man pulvriserar hartset till en mycket fin partikelstorlek och dis- pergerar det i vatten med ett ytaktivt medel. Båda vägarna lider av iden olägenhet att de erfordrar användning av ett ytaktivt medel.

Detta kan vara ofördelaktigt vid många slutanvändningar, exempelvis beläggningar, eftersom vattenbeständigheten kan försämras. Dispersio- ner framställda genom användning av pulvriserat fenolharts har tendens att vara gryniga vilket gör dem olämpliga för ytbeläggningstillämp- ningar.

I den tyska patentskriften 838 215 beskrives fenolharts- dispersioner framställda genom upplösning av ett fenolharts i ett organiskt lösningsmedel och därefter dispergering av lösningen i vatten med hjälp av ett tvâlliknande emulgermedel och polyvinylalko- hol; ' Den tyska offentliggörande-skriften 2 034 136 beskriver en fenolhartsdispersion framställd genom omsättning av en fenol med en aldehyd i närvaro av ett övergångsmetallsalt av en organisk syra för framställning av en kondensationsprodukt som överföres i vätskeform genom värmning och därefter dispergeras i vatten med användning av hydroxietylcellulosa och ett nonjoniskt ytaktivt medel.

I den amerikanska patentskriften 3 433 701 framställes blan- dade dispersioner genom tillsats av en organisk lösningsmedelslösning av ett B-stegsfenolharts till en vattenhaltig polyvinylacetatemul- sion, varvid emulsionen stabiliseras med polyvinylalkohol. Belägg- ningar framställda av detta system har dålig korrosionsbeständighet beroende på polyvinylacetatet.

I den tyska patentskriften l 023 882 dispergeras vissa kon- densat av formaldehyd med fenol, epoxider eller furfurylalkohol i vattenhaltig polyvinylalkohol genom samdispergering av kondensatet med ett formaldehyd-xylenolresolharts med låg molekylvikt. En del metanol fanns närvarande i hartserna och i dispersionen.

VI den tyska patentskriften 878 556 dispergeraš xylenol- -formaldehydhartser med högre molekylvikt i vattenhaltig polyvinyl- alkohol med användning av metanol eller metanol-etylacetat-lösnings- medel. Det är svårt att framställa godtagbara beläggningar av detta system beroende på att metanol är alltför flyktig och etylacetat icke är blandbart med vatten. 7801271-3 3 Enligt föreliggande uppfinning tillhandahälles ett förfarande för framställning av en vattenhaltig dispersion av ett fast, väsentli- gen vattenolösligt fenolharts. Förfarandet omfattar blandning av (a) ett i förväg framställt, fast, väsentligen vattenolösligt fenolharts; (b) vatten; (c) ett organiskt kopplingslösningsmedel, som väljes bland etanol, n-propanol, isopropylalkohol, etylenglykolmonobutyleter, ety- lenglykolmonoisobutyleter, etylenglykolmonometyleteracetat, dietylen- glykolmonobutyleter, dietylenglykolmonoetyleteracetat, propylenglykol- monopropyleter och metoxiaceton, i en mängd av ungefär l5-30 volym- procent, räknat på volymen vatten plus kopplingslösningsmedel; och (d) polyvinylalkohol, vid en temperatur och under en tid som är till- räcklig för framställning av en dispersion av nämnda fenolharts i vat- ten. Enligt uppfinningen tillhandahâlles även de nya och användbara dispersiqner som framställes medelst nämnda förfarande, av vilka många är särskilt lämpliga i olika beläggningar och lim-användningar.

Fast - såsom uttrycket "fast" användes i föreliggande sam- manhang avser det ett fenolharts vars glasövergångstemperatur är väsentligen över rumstemperatur, exempelvis över 35°C.

Väsentligen vattenolösligt - såsom uttrycket “väsentligen vattenolösligt" här användes avser det ett fenolharts som icke är lösligt eller blandbart med vatten även om en liten procentandel av komponenter med låg molekylvikt i hartset kan vara vattenlösliga.

En bekväm metod för genomförande av förfarandet enligt upp- finningen är följande : Polyvinylalkoholen löses först i en blandning av vatten och kopplingslösningsmedel och det fasta fenolhartset sättes därefter långsamt till under ökning av omröringen och temperaturen för bland- ningen. Efter omröring med hög hastighet till temperaturer av 55-75°C bildas dispersionen utan skrot eller avfallsmaterial. Efterföljande satser av dispersionen kan omedelbart framställas utan att man måste rengöra utrustningen. Laboratorieskale-satser framställdes med an- vändning av en Waring-blandare men satser i större skala har fram- ställts med en Cowles-upplösningsanordning med lägre hastighet. En Cowles-upplösningsanordning utgör en blandare av - spinnpropeller- typ. En kommersiell homogeniseringsanordning är icke nödvändig men kan användas om så önskas. Icke allt vatten i kompositionen behöver tillsättas i början. Detta ger upphov till ett mera lösningsmedels- rikt medium som i vissa fall underlättar dispersionsbildningen. Åter- stoden av vattnet tillsättes efter dispersionen är bildad för upp- nående av det önskade förhållandet vatten-kopplingslösningsmedel. 7801271-3 g 4 De fenolhartser som användes i föreliggande uppfinning är välkända kompositioner. De är fasta resoler eller novolacker. De resoler som användes är normalt baskatalyserade hartser som har en formaldehydfaktor (dvs. viktdelar, av 40 vikt-% vattenhaltig form- aldehyd per 100 viktdelar osubstituerad fenol) av storleksordningen 90 till 180. De novolacker som användes är normalt syrakatalyserade hartser som har en formaldehydfaktor av storleksordningen från 50 till 75.

Den fenol som användes för framställning av fenolhartserna enligt uppfinningen kan vara osubstituerad fenol eller också kan den vara en substituerad fenol, såsom kresol, bisfenol-A, para-substitue- rade fenoler, såsom para-t-butylfenol, para~fenylfenol och liknande.

Vanligtvis är formaldehyd eller ett material som alstrar formaldehyd in situ den aldehyd som användes för framställning av fenolhartset. 7 Ett särskilt lämpligt fenolharts för användning i uppfin- ningen är en resol som framställes genom omsättning av formaldehyd med bisfenol-A i ett molförhållande av från 2 till 3,75 mol formalde- hyd per mol bisfenol-A i närvaro av en katalytisk mängd av en alkali- metall eller bariumoxid eller hydroxidkondensationskatalysator, var- vid reaktionen genomföres vid förhöjda temperaturer. Kondensations- reaktionsprodukten neutraliseras därefter till ett pH av från 3 till 8. Detta fenolharts beskrives i den amerikanska patentansökan 750 G61 som inlämnades den 5 januari l977. Stamansökan till den amerikanska patentansökan 7S7,06l har i England beviljats som det brittiska patentet l 417 437 den 18 juli 1973. Detta fenolharts är särskilt lämpligt vid framställning av ugnstorkande beläggningar för metaller.

En annan särskilt lämplig typ av fenolharts är en novolack som framställes av formaldehyd och fenol vari fenolen övervägande utgör en parasubstituerad fenol, såsom para-t-butylfenol eller para-fenylfenol för användning som en beläggning pålarbxüïitt kmrbxüess Kkopiepapper. Fenolhartset användes som ett surt framkallningsmaterial på papperet. Ett värdefullt fenolharts för sådan användning är en novolack framställd av en blandning av 20 vikt-% osubstituerad fenol och 80 vikt-% t-butylfenol, omsatt med formaldehyd vid en formaldehyd- faktor av 50 i närvaro av en syrakatalysator.

Karaktären och framställningen av de fenolhartser som an- vändes i föreliggande uppfinning är välkända inom tekniken.

Ett värdefullt kännetecken hos föreliggande uppfinning är att det fenolharts som användes icke behöver pulvriseras eller malas till en mycket fin partikelstorlek och det behöver icke lösas 5 7801271-3 i ett organiskt lösningsmedel före användning i förfarandet enligt uppfinningen vid framställning av vattenhaltig dispersion. Fenol~ hartset kommer vanligtvis att användas i form av bitar, flingor eller ett grovmalt pulver.

Uppfinningen utnyttjar även ett kopplingslösningsmedel, dvs. ett lösningsmedel som är blandbart med vatten och som utgör ett lösningsmedel för det fenolharts som användes. Blandbarheten med vat- ten skall vara fullständig och fenolhartset skall vara lösligt i kopplingslösningsmedlet så att lösningar av upp till 80 vikt-% fenol- harts (baserad på lösningsvikt) kan framställas. Kokpunkten för kopp- lingslösningsmedlet ligger företrädesvis inom intervallet 75-230°C.

Mera flyktiga lösningsmedel, såsom metanol och aceton, förorsakar blåsbildning i beläggningar framställda av dispersionerna och har ofta farligt låga flammpunkter.

Alkoholer, glykoletrar, etrar, estrar och ketoner har visat sig vara de mest lämpliga kopplingslösningsmedlen. Speciella exempel på användbara kopplingslösningsmedel innefattar etanol, n-propanol, isopropylalkohol, etylenglykolmonobutyleter, etylenglykolmonoisobutyl- eter, etylenglykolmonometyleteracetat, dietylenglykolmonobutyleter, dietylenglykokmmoeqdetaæmetat,propylenglykolmonopropyleter och metoxi- aceton.

Nästa material som användes i uppfinningen är polyvinyl- alkohol. Den polyvinylalkohol som användes i uppfinningen framställes i typiska fall genom hydrolys av polyvinylacetat, och de mest lämpliga polyvinylalkoholpolymererna för användning i uppfinningen hydrolyseras i en utsträckning av från 85 till 91 % och har sådana molekylvikter att en lösning med 4 % fasta substanser av polyvinylalkoholen i vatten har en viskositet av 4 - 25 centipoise vid 2500.

Proportionerna av komponenterna har icke visat sig vara snävt kritiska. Som en allmän regel gäller att det är önskvärt att _erhålla en dispersion med så hög fasta substanser som möjligt. För framställning av dispersioner som innehåller 40 - 50 vikt-% fenolharts, varvid %-uppgiften baseras på den totala vikten av dispersionen, har det allmänt visat sig att andelen av kopplingsmedlet kan variera från l5 volym-% till 30 volym-% av vatten/kopplingslösningsmedelsdelen av kompositionen. Efter framställning kan díspersionen blandas med till- satt vatten, om så önskas, för reduktion av andelen kopplingslösnings- medel till området 5 - 10 volym-%. Det har visat sig att de dispersio- ner som innehåller 15 - 20 volym-% av kopplingslösningsmedlet har de bästa frys-upptiningsstabiliteterna. Alla %-uppgifter rörande kopp- 7801271-3 e lingslösningsmedel är baserade på vatten/kopplingslösningsmedels- delen av kompositionen. Polyvinylalkoholen användes i en mängd som är tillräcklig för bildning och stabilisering av dispersionen.

Exempelvis har mängder av från 5,25 till 13 vikt-% av fenolharts/ polyvinylalkoholdelen av kompositionen visat sig vara tillfreds- ställande. Under det att större mängd kan användas om så önskas kan vissa egenskaper, såsom vattenkänslighet, för den beläggning som framställes av dispersionen ha tendens att ogynnsamt påverkas om mer polyvinylalkohol.användes. När andelen polyvinylalkohol blir mindre än 5,25% har stabiliteten för dispersionen en_tendens att reduceras.

Fenolhartset dispergeras i blandningen av vatten, kopplings- lösningsmedel och polyvinylalkohol med användning av skjuvnings- omröring. Omröraren kan vara en spinnpropeller eller skiva, ett roterande blad eller annan omrörare som förlänar en skjuvnings- kraft åt blandningen. Den tid som erfordras för blandningen varierar: beroende på sådana faktorer som storleken för satsen i förhållande till utrustning och karaktären och andelen av ingredienser. Som en allmän regel gäller att från 10 till 60 minuter erfordras för fullbordan av blandningen.

Mängden eller graden av skjuvningsomröring kan icke kvanti- fieras. Den har emellertid icke visat sig vara snävt kritisk och det ligger väl inom kunskapen inom tekniken att bestämma den erfor- derliga mängden skjuvningsomröring för speciella fall.

Uppfinningen åskådliggöres närmare medelst följande exem- pel som åskådliggör vissa aspekter av uppfinningen. I exemplen är -alla delar uttryckta i vikt såvida icke något annat anges.

Exempel l- Framställning av vattenhaltiga dispersioner av ett värmereaktivt fenolharts.

Fenolharts A, ett bisfenol-A-formaldehydharts användes i detta exempel. Hartset framställdes på följande sätt : Etthundra viktdelar bisfenol-A omsattes med 77 delar 40%-ig vattenhaltig formaldehyd i närvaro av 1,2 delar 25%-ig vattenhaltig natrium- hydroxid i ungefär 1,5 timmar vid 95°C innefattande uppvärmnings- tid. Efter kylning till 70°C tillsattes 0,6 delar 41%-ig vatten- haltig fosforsyra och 0,002 delar antiskummedel (UCC Silicone R-12).

Reaktionsmassan dehydratiserades tills en temperatur av 95OC upp- nåddes vid 686 mm Hg. Efter att ett prov nått en gelningstid av 7801271-3 230 sek. vid l50°C varm platta uttömdes det smälta hartset till kylare och krossades därefter till en partikelstorled av ungefär 30 mesh. Det fasta hartset som erhölls sintrade icke och hade ljus färg (ungefär Gardner l).

Vattenhaltiga dispersioner av ovanstående harts framställdes i överensstämmelse med de sammansättningar som visas nedan : Tabell I _. i E__P_. _E_ eo/zo (xvonm vatten/etanol 122 80/20 (xVol) vatten/n-propanol 122 80/20 (xvol) vatten/etylenglyko1- monobutyleter 122 80/20 (xVol) vatten/metanol 122 80/20 (xVol) vatten/propylen- 122 glykol/monpropyleter Poiyvinyialkonol (asså HYD, 4-6 cp vid 4%) (2) Fenolharts A 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 92,5 92,5 92,5 92,5 92,5 Teoretiskt N.V. = 45%(3) (l)"xVol" innebär "i volym" (2)"88% HYD" = 88% hydrolyserad "4-6 cp vid 4%" = 4-6 centipoise vid 4 vikt-% i vatten vid 25°C (3)"N.V." innebär "icke-flyktig"- eller "fast substans"-del av dispersionen Vatten/lösningsmedlet och polyvinylalkohol blandades i en Waring Blender-anordning vid låg hastighet tills man erhöll en lösning. Fenolhartset sattes därefter långsamt till och blandar- hastigheten ökades samtidigt gradvis. Höghastighetsomröring upprätt- hölls därefter tills man uppnådde en temperatur av 50 - 55oC (det alstrade värmet erhölls som resultat av blandningsskjuvning). Vid denna punkt hade jämna dispersioner bildats och kompositionerna uttömdes i burkar. Viskositetsvärdena för dispersionerna fastställ- des vara följande : i 7801271-3 s A B C D E Brookfield viskositet cp. 1320 1750 2450 1220 1660 En förnyad undersökning av ovanstående dispersioner fyra månader senare utvisade icke någon sedimentering av material och utmärkt stabilitet.- K Ovanstående dispersioner användes direkt för gjutning av 0,l25 mm våta filmer på fosfaterade stål-plåtar. Utan någon luft- torkningstid gav endast de kompositioner som innehöll etylenglykol- monobutyleter och propylenglykolmonopropyleter jämna, blås- eller kraterfria beläggningar när de torkades i 20 minuter vid l77°C.

Efter l0 minuters lufttorkning följt av bränning vid l77°C i 20 minuter bildade alla kompositionerna kommersiellt godtagbara belägg- ningar med undantag av den komposition som innehöll metanol som fortfarande uppvisade några få kraterbildningar. Alla de 0,033 mm vända beläggningarna var ljusfärgade, klara och hade en blyerts- hårdhet av SH. Dispersionerna hade förnätats i samma utsträckning vilket utvisades av att de gemensamt klarade (opåverkade) ett 30 minuters test i kokande vatten och 5 minuters fläcktester med eta- nol, toluen och metyletylketon. Beläggningar baserade på komposi- tion C utsattes för 500 timmars vattennedsänkning vid l00°C (ASTM D 870), 500 timmar vid l00% fuktighet (ASTM D 2247) och 500 timmars saitsprutning (st Naci lösning vid 3s°c) (AsTM B-1117).

Vid de första två testerna iakttogs icke någon förändring. Under det att skårlinjen vid saltspruttestet visade en 0,794 till - 1,587 mm tillbakakrypning iakttogs icke någon blåsbildning eller underfilmskorrosion över resten av plattan. Ovanstående beläggnings- egenskap t ansågs vara utmärkta.

Jämförelseprov l Med användning av de material som anges nedan i tabell II i Stället för polyvinylalkoholen försökte man framställa disper- sioner medelst förfaringssättet i exempel l. Det kopplingslösnings- medel som användes var etylenglykolmonobutyleter. Resultaten visas i tabell II. 7801271-3 Tabell II Alternativ kolloid Dispersions-prestanda Polyetylenglykol, molekylvikt 20 000 2 skiktsemulsion Polyox wsP-zos (Ucc) Karboxymetylcellulosa Hydroxietylcellulosa QP-4400 (UCC) koagulerade 2 skiktsemulsion någorlunda dispersion (grov beläggning med låg glans) Kolloid SV protein polymer - Semi-gel ; utspädning för- orsakade koagulering Polyakrylamid - Semi-gel ; utspädning för- orsakade koagulering Löslig stärkelse - Instabil dispersion ; sedimenterade inom 2 tim- mar Gummi arabikum Någorlunda dispersion.

Beläggning var ojämn och icke korrosionsbeständig Exem el 2 Fenolhartsdispersioner i olika andra vatten/kopplingslösningsmedel Med användning av samma komposition och metod som i exempel l utvärderades olika andra kopplingslösningsmedel för användning i fenolhartsdispersioner och deras efterföljande beläggningspres- tanda. Alla kopplingslösningsmedel testades i ett 80/20 volymför- hållande av vatten/lösningsmedel : Komposition Viktdelar 80/20 H20/kopplingslösningsmedel 122 Polyvinylalkohol (samma som i ex. l) 7,5 Fenolharts A 92,5 Egenskaper för dispersionerna och iakttagelser av de nämnda beläggningarna registrerades enligt följande : 7801271-3 .10 Testkopplingslösningsmedel Dietylenglykolmonometyleter Dietylenglykolmonoetyleter Dietylenglykolmonobutyleter Éropylenglykolmonometyleter Isopropylalkohol Etylenglykolmonofenyleter Etylenglykolmonometyleteracetat Dietylenglykolmonoetyleteracetat Metyletylketon Etylenglykolmonometyleter De lösningsmedel som ovan angetts ge Brookfield visk8- Beläggnings- sitet-ëP vid 25 C utseende för dispersion 670 Låg glans 1900 Några få krater- bildningar 1620 Tillfredsstäl- lande 750 Några få krater- bildningar 1750 Utmärkt 2100 Låg glans, prickar 1080 Utmärkt 820 Utmärkt 1350 Mediumkratrar 880 Låg glans, några få kraterbild- ningar tillfredsställande eller utmärkta filmer bedömdes vara kommersiellt lämpliga. De andra lösningsmedlen gav, under det att de var användbara i bety- 'delsen underlättade dispersionbildning, icke defekt-fria filmer och var därför mindre föredragna. Blandningar av de senare lösnings- medlen i ett förhållande l:l med de föredragna lösningsmedlen ovan eller med de som föredrogs i exempel.l gav mera tillfredsställande beläggningar men var fortfarande utsatta för tillfällig kraterbild- ning eller fiskögonbildning såvida icke extrem renlighet iakttogs (dammfria förfaranden).

Jämförelseprov 2 Jämförelse av lösningsmedelsburen komposition med exempel l Ett harts framställt exakt på samma sätt som fenolhartset i exempel l löstes i etylenglykolmonoetyleteracetat vid 50% fasta substanser. Till 40 viktdelar av denna lösning sattes 0,05 delar Union Carbide Silicone L-5340 (utflytningsmedel) och en 0,100 mm våt film gjöts på fosfaterat stål. Efter bränning vid l77°C i 20 min. testades de resulterande beläggningarna på samma sätt som i exempel 1. Resultaten var väsentligen desamma. Denna likhet beträf- fande prestanda utvisade att de vattenhaltiga dispersionerna i exempel l var helt och hållet lika lämpliga som de konventionella ll 7801271-3 lösninqsmedelsbaserade beläggningar som åskâdliggjorts genom detta försök.

Exemgel 3 Vattenhaltiga dispersioner av andra värmereaktiva fenolhartser (och i större skala).

Andra reaktiva, kommersiella fenolhartser dispergerades i vatten/kopplingslösningsmedel för framställning av lämpliga belägg- ningskompositioner. Fenolharts B, en 80/20 fenol/kresolformaldehyd- sampolymer (formaldehydfaktor 6l,6x) och fenolharts C, ett fenol- formaldehyd (formaldehydfaktor 90,4)-harts valdes som typiska fasta värmereaktiva hartser för dispersionstestning såsom visas nedan : Tabell III Dispersionskompositioner Viktdelar A B 80/20 (xVol) vatten/propylenglykol- monopropyleter 600 488 Polyvinylalkohol (88% HYD 4-6 cP vid 4%) 30 25 Polyvinylalkohol (88% HYD 21-4 cP vid 4%) --- 5 Fenolharts B 370 --- Fenolharts C --- 370 xFormaldehydfaktor = viktdelar av 40% i vattenhaltig formaldehyd/ 100 delar fenolmonomer En Cowles Dissolver-anordning för laboratoriebruk utrustades med ett 10,2 cm blad och en 1,9 liters blandningsbehållare av rost- fritt stål mantlades med en uppvärmningsmantel. Vatten/kopplings- lösningsmedlet och polyvinylalkohol blandades först och upphettades till ungefär 60oC tills en lösning erhölls som resultat. Fenol- hartset i obearbetad pulverform (ungefär 30 mesh U.S. Sieve) sattes därefter till under ungefär 3 minuter med ökande omröring. Omröringen ökades till 5400 varv/minut och dispersionen bildades under en 4 minuters period medan temperaturen steg till 65°C. En del av värmet alstrades medelst mekanisk skjuvningsenergi och en del till- fördes medelst elektrisk uppvärmninqsmantel. Båda hartserna disper- gerades på ovanstående sätt och uttömdes varma till inklädda burkar.

Dispersionerna hade följande viskositetsvärden vid 25OC. 7so1271-3 1; Disners ion A B Brookfield viskositet, cp 4140 2000 % fasta substanser f 40 % 45 % Båda ovanstående dispersioner utspäddes till ungefär 360 centipoise med 80/20 (xVol) vatten/etylenglykolmonobutyleter och därefter gjöts 0,125 mm filmer av var och en på fosfaterat stål.

Efter bränning i 20 minuter vid l77°C testades de resulterande jämna beläggningarna på samma sätt som i exempel l. Resultaten är samman- ställda nedan: Tabell IV Komposition __A___ ____1ê__ Filmtjocklek, mm ' 1.0 l.l 5 minuter lösningsmedel etanol 10 10 toluenmetyletylketon 10 10 30 minuter kokande vatten lätt vikning ingen effekt ' ' återgång 500 timmars H20 blötläggning, 38°C 10 10 500 timmar 100 % fuktighet 10 10 soo timmars saltsprutning, 35°c krypning ingen ingen blåsbilaning ' sF sm underfilmskorrosion 9T2 7T2 Under det att ovanstående resultat ligger just under de nästan perfekta guestandavärdena för beläggningarna i exempel l ansågs de tillfredsställande för många grundfärgsanvändningar.

En stabilitetskontroll efter 2 månader utvisade att dispersionerna i detta exempel fortfarande var lämpliga varvid man icke iakttog någon sedimentation eller agglomeration. l0 = bästa prestandagradering Exemnel 4 Fenolhartsdispersioner i olika typer av polyvinylalkohol.

Med användning av fenolhartset i exempel 1 framställdes dis- persionskompositioner som innehöll varierande polyvinylalkoholer i en 7801271-3 13 Waring Blender-anordning till en slutlig temperatur av 60oC (se tabell VII).

Komposition J bildade icke den önskade olja-i-vattendisper- sionen medan komposition K bildade båda typer i två skikt. Komposi- tionerna D och E var från början godtagbara men efter åldring över natten visade de sedimentation av dispergerade partiklar. De övriga dispersionerna var alla stabila och utspäddes till en viskositet av 360 cP med 80/20 (xvol) vattenfifiylaiglykolmonobutyleter för användning som beläggningar på samma sätt som i exempel l. Efter bränning erhölls de filmtestresultat som visas i tabell V: Tabell V Komposition A B C F G H I uüfiflå umäñá umäflr umñfli mmäfl$'umäflm umäfim näflmbnth wmäflt umäfli umäflm mmäflm umäflt umäflä Visuell utflytning vïsuell glans 30 mhnner i kokande H20 N.C. N.C. N.C. N.C. Vitning N.C. N.C. 0fl.C. = icke någon förändring) Specifikationerna för de olika polyvinylalkoholer som användes visas i tabell VI: Tabell VI Viskositet, 4 % vattenlösning % hydrolys Polyvinylalkohol I 40 - 50 87 - 9l Polyvinylalkohol II 21 - 25 87 - 91 Polyvinylalkohol III 4 - 6 87 - 91 Polyvinylalkohol IV 4 - 6 85,5 - 88,7 Polyvinylalkohol V 2,4 - 3 72,9 - 77 Polyvinylalkohol VI 4 - 6 98,5 - 100 Försöksresultaten utvisade att polyvinylalkoholtyperna V och VI icke medgav bildning av beläggninsbaraenhetliga dispersioner och var därför icke lämpliga. Andra resultat ovan utvisade att poly- vinylalkoholerna i hydrolysområdet 85 - 91 % gav goda dispersioner och lämpliga beläggningar. Användning av kvaliten med högre molekyl- vikt (I) resulterade i höga dispersionsviskositetsvärden och dålig beläggningsflytning (lägre glans). De mera föredragna typerna var II, '14 7s01271-3 HH> HHOQMB :nl oovm øomflfl oofim ooww lll ||| ommm oo>æH_ ooomm cøflm coflm unmmmfim -ummmflw mwæn mmmn .nwuxfixm .mfiH0|fl :mamma uwucma IN icmvvflw MO MO Mo MO lflwww ...ämm Mo MO MO m.Nm1_m_mm m.Nm m>.mm mæ m~>w o~mm o~mm m.Nm m_Nm m.Nm NNH maa oofi _Nmfl Nwfl mmfl NNH Nmfi NNH Nwa Nmfl m_ß m~> m~> ma m.NH o.m m.> m~.w o~m m_> m.> M D H m 0 M m Q U m 4 mmwmmwwww mb #muflm0Mmfl>l©Hmflw¥OOHm oomm .uwpfiflflnmuw mmmaeflu md 4 wnTHNflH Ofiüh nmuwflæuøfloøoñ lfloxwamcwflmuw \=w»»m> ^Ho>xv o~\Qm H> HosoMHmH>nH>MHom > HosoMHmH>:«>MHom >H MosoMHmHMcfl>MHom HHH HosoxHmH>aH>>Ho@ HH Mo:oMH«H>:fl>MHom H Ho:oxMmHM:fl>MHom 15 7801271-3 III och IV. Testning av dispersionsstabilitet~och beständighet i kokande vatten utvisade att det lämpliga området för polyvinylalko- holhalt var ungefär 6"- 13 % av de fasta vehikelkompositionssubstan~ serna. Arbete utfört efter detta exempel 4 utvisar att deteffektiva området för polyvinylalkoholandel sträcker sig ned till ungefär 5,25 viktprocent av fiïmlharts/polyvinylalkoholdelen av kompositionen.

Exempel 5 Fenolharts-epoxi-samdispersioner.

Fenolharts-epoxi-kombinationer har använts i lösningsmedels- lösningar för kemiskt beständiga beläggningar och burkbeläggningar.

Detta exempel åskådliggör att de värmereaktiva fenolhartserna kan komponeras med ett fast bisfenol-A baserat epoxiharts (Epon 1001- epoxi ekvivalentvikt 525 - 540 g/g mol) i de vattenhaltiga disper- sionerna enligt uppfinningen. Följande kompositioner framställdes i Waring Blender-anordningen: Tabell VIII yiktdelar A B C Vatten 122 122 122 Polyvinylalkohol (88 % HYD, 4 - 6 cP vid 4 %) 7,5 7,5 7,5 (epoxiharts (ekvivalentvikt 525) 67,0 67,0 67,0 Lösning ( (etylenglykolmonobutyleter) 25,5 25,5 25,5 Fenolharts A 67,0 --- --- Fenolharts B --- 67,0 --- Fenolharts C --- --- 67,0 I ovanstående kompositioner blandades vattnet och polyvinyl- alkohol först till en lösning och därefter dispergerades fenolhartset i vattenlösningen. Den förblandade epoxiharts-lösningsmedelslösningen sattes därefter till blandningsanordningen och omrördes till en tem- peratur av 55 - 60°C. Stabila dispersioner med viskositetsvärden av 100 - 200 cP erhölls efter kylning i vardera fallet. Beredningarna gjöts direkt på fosfaterade stålplattor som 0,125 mm våta filmer som lutftorkades i 5 minuter och därefter härdades i 20 minuter vid l77oC.

De resulterande jämna filmerna testades med de resultat som visas nedan i tabell IX. Fasta epoxihartser med ekvivalentvikter upp till ungefär 1025 (Epon l004) har sam-dispergerats med fenolhartser på detta sätt. 78012714, t, 16 Tabell IX Kompositioner A B C 5 minuters'fläcklösningsmedelstest i etanol ' 10 ' 10 10 toluen 10 10 10 M_E .K i io 1o 10 30 minuter 5 % NaOH 7 10 10 10 i “ (lätt (lätt färgad) färgad) 30 minuter kokande H20 7 N.C. N.C. N.C1 Filmtjocklek, mm 0,023 0,023 0,023 Blyertshårdhet 5H_ 4H 5H 500 timmar saltsprutning krypning (cm) ingen ingen ingen biåsbiianing 9F+ sr en korrosion ingen ingen 9T2 500 timmar 100 % fuktighet blåsbildning ingen 8F 8F korrosion ingen ingen ingen 500 timmar vattennedsänkning 1000 icke några förändringar för någon (10 = bästa värde, N.C. = icke någon förändring) Exemgel 6.

Alternativ metod för fenolharts-epoxidispersioner.

Till en Waring Blender-anordning sattes: Viktdelar Etylenglykolmonobutyleter 27,6 Vatten 69,4 Polyvinylalkohol (88 % HYD, 4 - 6 cP vid 4 %) 7,5 Efter upplösning av ovanstående blandning tillsattes ett fast epoxiharts (ekvivalentvikt 525), 46 viktdelar, och dispergerades med höghastighetsomröring till 65°C. Därefter tillsattes 46,5 vikt- delar fenolharts A och dispergerades även till 65°C. Den resulte- rande samdispersionen utspäddes med 33,0 viktdelar vatten och hade en viskositet av 220 cP vid 25°C och 40 % icke flyktigt material.

Beläggningar framställdes på samma sätt som i exempel l och testades varvid följande resultat erhölls: 17 7801271-3 Tabell X 5 minuters fläcklösningsmedelstest etanol ingen förändring toluen " " metyletylketon " " 30 minuter 5 % NaOH " " Blyertshårdhet 3H Filmtjocklek, mm 1,0 Baksidesstöt kp cm 2/3 500 timmar saltsprutning krypning ingen blâsbildning 6 medium korrosion ingen 500 timmars vatten- biötiäggning, 3s°c ingen förändring 500 timmar 100 % fuktighet " " Detta exempel visade att större mängder av epoxiharts på lämpligt sätt kan samdispergeras om ovanstående tillsatsordning följes i stället för den som användes i exempel 5.

Exemgel 7 Kopplingslösningsmedelsnivå för fenolhartsdispersioner.

Den mängd kopplingslösningsmedel som var nödvändig för att lätt framställa dispersioner enligt uppfinningen undersöktes med användning av två av de mera föredragna lösningsmedlen från exempel 1. Följande kompositioner framställdes med användning av metoderna i exempel 1: Tabell XI Volymförhållande A B C D E F G 70/30 H2O/etylengly- kolmonobutyleter 122 85/15 H2O/etyleng1y- kolmonobutyleter 122 90/10 H2O/etylengly- kolmonobutyleter 122 95/5 H20/etylengly- kolmonobutyleter 122 90/10 H2O/propy1engly- kolmonopropyleter 122 7801271-5 18 Tabell XI (forts.) _Volymförhâllande A B C D E F G 90/5 H2O/propylengly- kolmonopropyleter _ 122 Vatten l00 % . ' 122 Polyvinylalkohol 88 % HYD, 41- 6_cP vid 4»% 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Harts A 92,5 92,5 92,5 92,5 92,5 92,5 92,5 Efter dispergering av ovanstående komponenter i blandnings- anordningen till 55 - 60oC kyldes dispersionerna till 25°C och kontrollerades beträffande viskositet, stabilitet och beläggnings- egenskaper där så var tillämpligt. Följande resultat erhölls: Tabell XII Viskositet Stabilitet Inbrända _ ; Komposition cP 24 timmar beläggningar A _ 5200 utmärkt ekvivalent med exempel l-C B i 4soo utmärkt i " C 7 4200 mycket lätt sedimentation --- D 3250 lätt sedimentation-lätt kornighet --- E 3000 lätt kornighet --- F 3100 lätt sedimentation-stor I kornighet --- G 3000 medium sedimentation-stor kornighet --- Endast kompositionerna A och B bildade tillfredsställande dispersioner och kommersiellt godtagbara beläggningar. Minimihalten kopplingslösningsmedel var därvid ungefär l5 volymprocent av de flyktiga substanserna. De andra kompositionerna uppvisade varierande grader av sedimentation och stora odispergerade partiklar som fram- trädde som en kornig avsättning. Detmaximala önskade kopplingslös- ningsmedlet under nuvarande luftföroreningslagar (USA) är 20 volym- procent men högre halter upp till 30 volymprocent är användbara i uppfinningen. Det visar sig vidare att under det att ungefär 15 volymprocent lösningsmedel var nödvändig för att tillverka eller bilda efterdispersionerna vid 45 - 50 % icke-flyktiga substanser 7801271-3 l9 kunde förtunning för anbringning utföras med vatten eller lägre för- hållanden av kopplingslösningsmedel till vatten så att den slutliga anbringade dispersionen kunde innehålla så litet som 5 - l0 volym- Bättre resultat erhålles emellertid (såsom glans, utflytning och frys- procent lösningsmedel i den flyktiga delen av kompositionen. upptiningsstabilitet) genom upprätthållande av den ursprungliga dis- persionsvatten-lösningsmedelsbalansen.

Exempel 8 Komponering av fenolhartsdispersioner med akrylhartslatexar.

Fenolhartsdispersionen i exempel l-C valdes för att testa Under det att nämnda dispersion bildar en beläggning när den brännes ensam visade mângsidigheten för dispersionerna enligt uppfinningen. den sig även vara ett lämpligt modifieringsmedel för olika akryl- hartslatexar för framställning av korrosionsbeständiga beläggningar.

Följande kompositioner åskådliggör detta: Tabell XIII A B C Fenolhartsaispersion i-c", 45 % icke- flyktiga substanser 22,3 17,8 35,6 Amyihartsiatex i* 38,33 s icke-flyktigt 104,4 ---- ---- Akrylhartslatex 2 45 % icke-flyktigt ~--- 89 --~- Akrylhartslatex 3 46 % icke-flyktigt ---- ---- 87 28 % vattenhaltig ammoniak 0,5 ---- 0,5 80/20 (Vol) vatten/etylenglykolmono- butyleter 6,0 2,0 6,0 X Akrylhartslatex l styren (40) butylakrylat (40) med akrylamid (5) hydroxietylmetakrylat (l9) metakrylsyra (5) butylakrylat (65) akrylnitril (32) metakryl- (3) styren (47) etylakrylat MWmnmmæx2 syra Akrylhartslatex 3 (49) metakrylsyra (4).

(Siffror inom parentes utgör viktdelar.) Efter att mm våta filmer på ovanstående kompositioner hade blandats gjöts 0,125 fosfaterat stål, torkades hastigt i 5 minuter och värmebehandlades därefter i 20 minuter vid l77oC. Följande resultat erhölls vid beläggningstester: 7öÛ1271-3 m Tabell XIV Komposition 1 A > B C Blyertshårdhet 2H 3H 3H Filmtjocklek, mm 0,035 0,03 i møszs Baksidesstöt, kp cm 138 l84 --- 30 minuter kokande vatten _ lätt . ingen lätt * blås- för- blås- bildning' ändring bildning återgår återgår 500 timmar saltsprutning, 35°C *krypn1ng, cm 3,97 E 0,79 0,79 hlåsbildning 9F ingen 8F korrosion 9T2 ingen 9T2 Akrylhartslatexarna ensamma gav icke korrosionsbeständiga filmer. Under det att melamin/formaldehydhartstillsats kommer att förnäta ovanstående akrylhartsfilmer iakttogs dålig vidhäftning vid saltspruttesterna med melamin/formaldehyd.

Exempel 9 - Framställning av en fenolhartsdispersion för karbonfritt kopia-papper.

Ett fenolnovolacflumts framställt av 20 viktprocent fenol - och 80 viktprocent t-butylfenolblandning omsatt med formaldehyd vid en formaldehydfaktor av 50 och i närvaro av en syrakatalysator erhölls såsom ett fast klumpharts som var vattenolösligt. Hartset hade en kula- och ringmjukningspunkt av 93°C. 7 En dispersion av ovanstående harts framställdes enligt följande. I en Waring Blender-anordning satsades 122 viktdelar av en 80/20 (volym) blandning av vatten/propylenglykolmonopropyleter (UCC Propasol Solvent P). 10 delar av en 88 % hydrolyserad poly- vinylalkoholpolymer med låg molekylvikt (som beskrivits i exempel l) sattes därefter till under omröring. Efter att polymeren hade löst sig tillsattes fenolhartset (90 viktdelar) gradvis under ökande om- röring och värmealstring tills en temperatur av 65°C var uppnådd.

Vid denna punkt erhölls en jämn mjölkaktig vit dispersion. Efter uttömning och kylning till rumstemperatur fastställdes dispersionen innehålla 45 % icke flyktigt material och ha en viskositet av 710 cP.

Ett prov av ovanstående fenolhartsdispersion (110 viktdelar) utspäddes med den 80/20 vattenlösningsmedelsblandning som användes ovan (l0 viktdelar) till en viskositet av 310 cP och anbringades, zl 7ao1271-3 till ett filterpapper nr. l med en nr. 16 trådlindad stav. Papperet torkades vid l00oC i 20 minuter. Med användning av ett kommersiellt NCR telex-toppark drogs en linje på ovanstående kopieringsark genom att man drog det under en nål med en vikt av 300 g. Bilden var klart blå, skarp och utföll gynnsamt (bedömdes som utmärkt) i jämförelse med en kopieringsarkbild framställd av det kommersiella telexsystemet.

Standardutvärderingsförfarande Standardförfarandet för testning av karbonfritt kopierings- papper var följande: .

Fenolhartsdispersionerna utspäddes till l0 - 20 % fasta subs- tansen och sprutades eller belades med trådlindad stav på nr. l filterpapper. Efter forcerad torkning, exempelvis i 10 minuter vid ll0oC placerades kopieringspapperena under kommersiella toppark som innehöll inkapslade färgblandningar på baksidan. En nål med vikten 300 g användes för anbringande av en standardtryckslinje på toppark- kopieringsark-aggregatet och därefter undersöktes kopieringsarket omedelbart beträffande hastighet för färgutveckling och bildklarhet.

Bildstabilitet efter 3 veckor under fluorescerande belysning iakttogs även. Som jämförelseprov användes detkommersiellt tillgängliga topp- arket och kopieringsark och bedömningen utmärkt ansågs vara ekvi- valent med prestanda för de kommersiella jämförelseproven. âëempel 10 Framställning av fenolhartsdispersion för karbonfritt kopierings- papper - blandad PVOH.

I en Waring Blender-anordning satsades 122 viktdelar av en 80/20 (volym) vatten-propylenglykolmonopropyleterblandning. 5 vikt- delar av en polyvinylalkohol med låg molekylvikt (PVOH II från tabell VI) och 2,5 delar av en polyvinylalkohol med medelhög molekylvikt (PVOH III från tabell VI) löstes i blandningen under omröring. 92,5 delar av det fenolharts som användes i exempel 9 tillsattes under ökande omröring och värme tills en temperatur av 65°C var uppnådd.

En jämn dispersion erhölls som resultat vilken hade en rumstemperatur- viskositet av 4750 cP vid 45 % icke flyktigt material. Ett prov av denna dispersion utspäddes till 10 % fasta substanser och sprutades på ett filterpapper nr. l. Efter forcerad torkning i 20 minuter vid 10000 testades kopieringspapperet på samma sätt som i exempel 9.

Den bild som framställdes bedömdes utmärkt jämförd med ett kommer- siellt jämförelseprov.

Den ursprungliga dispersionen ovan med 45 % icke flyktigt material frystes vid -l8oC i l6 timmar, upptinades och kontrollerades på nytt beträffande viskositet och eventuell koagulering eller sedi- 73012714, 22 mentation. Dispersionen hade återgått till sitt ursprungliga till- stånd och bedömdes som frys-upptinings-stabil.

En andra typ av jämförelse utfördes även. Fenolhartset som användes i exempel 9 löstes i toluen vid 10 % fasta substanser och anbringades till ett papper på samma sätt som ovan. Det torkade kopieringspapperet testades även under det kommersiella topparket på samma sätt som ovan. Den bild som framkallades jämfördes med den som härleddes från det dispersionsbelagda arket och de två bedömdes vara ekvivalenta.

Exempel ll Fenolhartsdispersioner med varierande förhållanden vatten-lösnings- medel. 7 Följande dispersionskompositioner framställdes på samma sätt som i exempel 9: Viktdelar A 'B c 85/15 (volymförhållande) vatten/Propasol P 122 --- --- 9o/1o “ " " --- 122 --- 95/5 " “ " " --- --- 122 Polyvinylalkohol med låg molekylvikt (88 % hydrolyserad) 5,0 5,0 5,0 Polyvinylalkohol med medelhög molekyl- övikt_(88 % hydrolyserad) ' 2,5 2,5 2,5 Fenølnarts från exempel 9 ' 92,5 92,5 92,5 Efter dispergering av ovanstående material i en Waring Blender-anordning till 65oC kyldes_dispersionerna till rumstemperatur.

Díspersionerna B och C alstrade kraftigt skum under det att fram- ställning medan A icke gjorde detta. Efter att de fått stå i 4 timmar undersöktes dispersionerna beträffande stabilitetsegenskaper.

Dispersion B visade ett sedimentation av mjukt harts medan disper- sion C visade samma tillstånd tillsammans med stora, korniga odisper- gerade hartspartiklar. Dispersion A var jämn och stabil. Bidraget från kopplingslösningsmedlet visar sig vara tvåfaldigt. Lösnings- medlet mjukar fenolhartset och möjliggör att dispersionen snabbt kan bildas och sänker även ytspänningen för systemet så att mindre skum finnes kvar." Av resultaten i exemplen 9 - ll att döma är den optimala halten kopplingslösningsmedel för karbonfritt kopieringspappers beläggnings-användning av storleksordningen 5 - 20 volymprocent av vatten/lösningsmedelsdelen av kompositionen.

Ovanstående tillfredsställande dispersion A utspäddes även 23 7801271-3 till l0 % icke-flyktigt material med motsvarande vatten/kopplings- lösningsmedel-blandning, sprutades på filterpapper nr. l, torkades och testades beträffande bildreproduktion såsom i dettidigare exemplet.

Bilden bedömdes utmärkt och ekvivalent med den bild som bildades av det dispersionsbelagda papperet i exempel 10.

Exempel 12 Framställning av en större sats av fenolhartsdispersion.

Till en 1,9 l behållare av rostfritt stål som var försedd med elektrisk uppvärmningsmantel satsades 488 viktdelar av en 80/20 (volym) vatten/Propasol P-blandning. Behållaren omrördes med en Cowles -upplösningsanordning försedd med ett 7,6 cm skivblad. 20 viktdelar polyvinylalkohol av låg molekylvikt och 10 viktdelar polyvinylalkohol av medelhög molekylvikt (88 % hydrolyserad) löstes i blandningen. Under ökning av omröring och tillförsel av yttre värme tillsattes 370 viktdelar av fenolhartset (exempel 9). Vid maximal omröring (5400 varv/minut) bildade blandningen en jämn dispersion vid 65oC. Tillsatsen och dispersionen av fenolhartset tog 20 minuter.

Efter kylning fastställdes dispersicnen ha en viskositet (Brookfield) av 4750 cP vid 45 % icke-flyktigt material.

Exempel 13 Modifierad fenylhartsdispersion för kopieringspappersbeläggningar.

Vid metoder enligt den tidigare tekniken framställdes ett vattenburet beläggningssystem innehållande fenolnovoladdæmts genom att man först malde fenolhartset till ett damm och därefter disper- gerade detta pulver in i en blandning av styrenbutadienlatex och lera tillsammans med ytterligare vätmedel och skyddande kolloider.

Den torra malningen av fenolhartset erfordrade speciell utrustning och innebar en risk eftersom fint fenolhartsdamm i luften kan bilda _explosiva blandningar.

En alternativ metod var att satsa alla ovanstående ingre- dienser i en kulkvarn och våtmala fenolhartset in i blandningen.

Under det att detta tillvägagångssätt var mindre riskfyllt än torr- malningssystemet var det tidsödande och krävde fortfarande extra utrustning och utvidgad rengöring.

Det visade sig att fenolhartsdispersionerna enligt före- liggande uppfinning enkelt kan blandas med karboxylerade styren- butadien-latexar och eventuellt de andra nämnda ingredienserna för framställning av kopieringspappersbeläggningar. Blandningsförfa- randet kunde genomföras separat eller omedelbart efter bildning av fenolhartsdispersionen i samma Cowles-upplösningsanordning och spar sålunda tid och eliminerar alla de olägenheter som nämnts ovan. 7801271-3 24 _Följande blandningar framställdes med användning av ett typiskt fast substansförhållande av fenolharts/latex (SBR): oviktdelar y d A B c Fenolhartsdispersion exempel l2 45 % icke- _ _ flyktigt 24,7 24,7 24,7 Karboxylerat SBR-latex lx 48,5 % icke- flyktigt 12,2 ---- ---- 1 “ 2* 46,9 % icke- i i" i flyktigt ---_- 12,6 ---- " " ax 42,0 96 icke- _ flyktigt .---- ---- 14,0 80/20 (volym) H20/Propasol P 48 48 46 Efter enkel omröring för blandning sprutades ovanstående kompositioner på filterpapper nr. l och torkades i 10 minuter vid ll0°C. Bildreproduktionstester utfördes på samma sätt som i exempel 9. Alla 3 bilderna var lika klara och skarpa och bedömdes likvärdiga med de som iakttogs i exempel 9.

XSBR latexar l. "TYLAC-5025" Standard Brands Chemical Ind., Inc., Dover, Del. 2. "NAUGATEX-JÉ2752" Uniroyal Inc., Naugatuck, Conn. 3. "NAUGATEX-J-3770" Uniroyal Inc., Naugatuck, Conn.

Exempel l4 Dispersion av annat harts.

Andra fenolnovolacker än de som angavs i exempel 9 kan efter- dispergeras i systemet enligt uppfinningen. En novoladcbestående av 30 viktprocent bisfenol-A och 70 % t-butylfenol omsatt med formaldehyd (formaldehydfaktor = 35) erhölls genom en konventionell syrakataly- serad reaktion som ett fast harts. Detta harts användes vid följande dispersionsframställning som utfördes på samma sätt som i exempel l0: Viktdelar 80/20 (volym) vatten/Propasol P 122 Polyvinylalkohol med låg molekylvikt 5,5 Polyvinylalkohol med medelhög molekylvikt 2,0 Fenolharts 92,5 25 7801271-3 Den jämna dispersionen utspäddes med den motsvarande vatten/ lösningsmedelsblandningen till 10 % icke-flyktigt material, sprutades på filterpapper nr. 1 och torkades vid l10oC i 10 minuter. Det resul- terande kopieringsarket testades under kommersiella toppark med 300 g nålen. Den bild som hade bildats bedömdes som bra till utmärkt och strax under kvaliten för de tidigare exemplen.

Under det att olika fenolhartser kan ge något olika svar på kopieringsarksfärgframkallande anses dispersionen och beläggningsför- faringssätten enligt uppfinningen vara allmänt lämpliga.

Exempel 15.

Framställning av en fenolhartsdispersion med omröring med låg hastighet.

Med användning av fenolnovolackæii exempel 9 satsades 370 viktdelar fenolharts och 10,9 viktdelar Propasol lösningsmedel P till en 3 1 Morton (med bafflar) kolv försedd med omrörare, termo- meter, uppvärmningsmantel och dropptratt. Hartset och lösnings- medlet upphettades till 80°C under 20 minuter och en lösning av poly- vinylalkohol med låg molekylvikt (20 viktdelar) och medelhög molekyl- vikt (10 viktdelar) i vatten (491 viktdelar) inmättes därefter i blandningen under 25 minuter. Maximal omröringshastighet var 100 - 120 varv/minut och temperaturen hölls vid 70 - BOOC. När hela mängden av den vattenhaltiga lösningen hade tillsatts tillsattes även 98,1 viktdelar Propasol P. En jämn vit dispersion hade bildats som kyldes till 45oC och uttömdes. Den resulterande dispersionen innehöll 40 % icke-flyktigt material och hade en viskositet av 18.250 cP. _ Ett prov utspäddes och sprutades på filterpapper nr. l.

Ytterligare torkning och testning på samma sätt som i exempel 9 visade att det belagda papperet var lika användbart som ett kopie- ringsark.

Denna metod är endast praktisk med en novflack med låg mole- kylvikt eftersom viskositeten för hartslösningsmedelslösningen (med användning av de föredragna mängderna kopplingslösningsmedel) är alltför hög för bekväm användning i konventionell utrustning. Det faktum att viskositeten (l8.250 cP) för dispersionen med 40 % icke- flyktigt material i detta exempel 15 är betydligt högre än viskosi- teten för dispersionen med 45 % icke-flyktigt material i exempel 12 (4.750 cP) vari samma ingredienser användes, utvisar att metoden i exempel 15 eventuellt kan ge en mindre perfekt olja-i-vatten- dispersion. 7801271-3 n Standardförfarande Ett föredraget standardförfarande för framställning av dis- persionen för karbonfritt kopieringspappers-beläggning är följande: l. 1 Satsa till blandningskärlet som är försett med en uppvärm- ningsmantel eller slingor: 7 _ Viktdelar Vatten 51,0 Propasol lösningsmedel P 18,0 Polyvinylalkohol (Vinol-205) 6,1 2. I Omrör med låg hastighet (800 - 1000 varv/minut - Cowles) och värm till 45 - so°c. 3.' Tillsätt fenolharts, 75 viktdelar, i minst 2 portioner. 4. _Öka gradvis omröringen till 1800 varv/minut och fortsätt upp- värmning tills en temperatur av 75 - 80°C är uppnådd. 5; Kontrollera dispersionen med Hegman-malningsmätinstrument.

Om icke några odispergerade hartspartiklar iakttages vid Hegman 7+ tillsätt 30,3 viktdelar vatten och fortsätt dispersionen till 75 - t8o°c. 6. Kontrollera dispersionen på nytt med malningsmätinstrument och uttömm genom en filterpâse. Produkterna skall ha fasta subs- teneer ev 45 t (f 1) (20 minuter vid 149°c) een en Breokfieia- viekeeitet av ungefär soo - 1500 CP vid 2s°c. variationer Utrustning.

Den utrustning som användes kan vara en Cowles-upplösnings- anordning, en Henschel-kvarn, en Kady-kvarn, en Waring-blandnings- anordning eller annan dispergeringsmaskin med medelhög till hög hastighet-skjuvning. I allmänhet kommer även om omröringsverkan framkallar värme en ytterligare värmetillförsel till blandningskärlet att påskynda bildningen av dispersionen. Låghastighetsomröring kommer icke att ge den mest önskade dispersionen även om en rå emulsion kan framställas. För att bringa satskapaciteten för bland- ningskärlet till ett maximum kan bafflar användas för att reducera evetuella virvlar som kan bildas.

Tillsatsordningen i ovanstående exempel var uttänkt för att reducera skumbildning och framställningstid till ett minimum. Varia- tioner kan tolereras men de kan minska satsstorleksförmåga eller öka framställningstiden. Efterföljande satser kan framställas utan ren- göring av utrustningen om intervalltiden begränsas till några få 27 7801271-3 timmar.

Vatten Under det att avjoniserat vatten är önskvärt kommer vanligt vattenledningsvatten icke att skada dispersionen, Dispersionsvaríabler Fenolhartsdispersionerna framställes i allmänhet med de högsta fasta substanserna men med mest lätt hanterbara viskositets- värden. En fastsubstanshalt av 40 - 50 % ger vanligtvis ett filt- rerbart, stabilt, likväl lätt komponerat system. Utspädning av dis- persionen kan utnyttja enbart vatten men en 20/80 volymblandning av kopplingslösningsmedel/vatten kommer bättre att upprätthålla frys- upptiningsstabiliteten. Fenolhartsdispersionerna kan komponeras med en mångfald akrylharts, vinyl- eller gummilatexar för framställning av modifierade system. Eftersom dispersionerna är skjuvningsstabila kan pigment, fyllmedel eller andra tillsatsmedel dispergeras medelst de vanliga metoderna.

Exempel 16 Kontaktlim av fenolhartsdispersion och latex.

Den fenolhartsdispersion som visades i exempel 1-E upprepades i större skala (8 gånger den som visats) i en 3,8 1 Waring-blandnings- anordning och dispergerades även till en slutlig temperatur av 75°C.

Denna dispersion komponerades därefter med de olika latexar som visas i tabell XV: Tabell XV Vïkuhlar A B C D E F fenolhartsdispersion l-E, 45 % icke- flyktigt 84 66 65 52 65 52 Akrylhartslatex 4, 60 % icke-flyktigt 125 150 -- -- -- -- "Neoprene l0l", 47 % icke-flyktigt --- --- 125 150 -- -- "Neoprene 102", 47 % icke-flyktigt --- --- --- --- 125 150 % fasta substanser 54 56 46 46 46 46 cP = Brookfield viskositet LVT nr. 2, 12 varvyhdnut ^ 2350 1928 580 465 370 270 Kanfas/kanfas-bindningshâllfasthet kg/2,54 cm.bredd 7,25 7,71 3,17 3,45 3,17 3,45 Kanfas/stål-bindingshållfasthet kg/2,54 Cm bredd 4,90 5,44 3,45 4,44 3,36 4,08 psion i 80/20 (volym) 735131271-'3 28 Fenolhartsdispersionen och latexen blandades och belades på kanfas (283,5 g kanfas). sammanfördes kanfas/kanfas och kanfas/metall-bindningarna enbart genom kontakttryck._ avskalningshållfasthetsvärden.

Efter en "öppen" torkning av 45 minuter Efter åldring i en vecka vid 25oC uppmättes ovanstående För ett icke-fyllt system bedömdes limmen allmänt vara bra. I själva verket kunde andra laminat av melamin-formaldehydhartsark (FORMICA) som förenades med trä med ovan- stående lim (A och B) icke separeras utan att man bröt sönder subst- ratet.

Akrylhartslatex 4 innehöll etylakrylat, akrylnitril, akrylsyra och N-metylolakrylamid i ett viktförhållande 93/4/2/l.

Neoprene l0l och 102 är produkter från DuPont vilka utgör sampolymerer av 2-klorbutadien och metakrylsyra.

Exempel 17 Kontaktlim av fiaxflhartsdispersion och akrylhartslatex.

Fenolhartset i exempel 9 dispergerades såsom visades i Standard Förfarandet varvid man erhöll en 45 % icke-flyktig disper- vatten/propylenglykolmonopropyleter. Denna dis- persion framställdes till lim enligt följande: Tabell XVI Viktdelar _l\_ i __ß___ Fenolhartsdispersion 17,45 icke-flyktigt 91 72 Akrylhartslatex 4 60 % icke-flyktigt 125 150 % fasta substanser 52 54 Brookfield-viskositet, cP 1007 481 Kanfas/kanfas-avskalningshållfasthet kg/ 2,54 cm bredd 4,3 5,4 Kanfas/stål-avskalningshållfasthet kg/ 2,54 cm bredd 4,1 6,6 Limmen anbringades och testades på samma sätt som i exempel 16. Resultaten som visas i tabell XVI bedömdes även vara tillfredsställande. i detta exempel bildade ett tillfredsställande lim med akrylharts- Under det att det fenolnovolæfldmrts som använts latexen anses det fenolharts som användes i exempel 16 mera mång- sidigt genom att värmehärdade (reaktiva) lim även kan erhållas för- utom de kontaktlim som visats.

Claims (11)

7801271-3 29 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av en dispersion av ett fast, väsentligen vattenolösligt, fenolharts i vatten, k ä n n e t e c k n a t därav, att det omfattar blandning av: (a) ett i förväg framställt, fast, väsentligen vattenolös- ligt fenolharts; (b) vatten; (c) ett organiskt kopplingslösningsmedel, som väljes bland etanol, n-propanol, isopropylalkohol, etylenglykolmonobutyl- eter, etylenglykolmonoisobutyleter, etylenglykolmonometyleter- acetat, dietylenglykolmonobutyleter, dietylenglykolmonoetyl- eteracetat, propylenglykolmonopropyleter och metoxiaceton, i en mängd av ungefär l5-30 volymprocent, räknat på volymen vatten plus kopplingslösningsmedel; och (d) polyvinylalkohol, vid en temperatur och under en tid som är tillräcklig för framställning av en dispersion av nämnda fenolharts i vatten.

2. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det omfattar tillsats av fenolhartset till en lösning av polyvinylalkohol i en vatten/kopplingslösnings- medel-blandning under utsättning av nämnda blandning för skjuvningsomröring.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att fenolhartset utgör en resol.

4. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att fenolhartset utgör en novolack.

5. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att polyvinylalkoholen är hydrolyserad i en ut- sträckning av 85-91 % och har en molekylvikt som är sådan att en lösning med 4 % fasta substanser i vatten har en viskositet vid zs°c av från 4 till 25 centipoise.

6. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e t e o k - n a t därav, att polyvinylalkoholen användes i en mängd av 5,25-13 viktprocent, baserat på vikten av fenolharts plus poly- vinylalkohol. 7801271-3 30

7. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k - n a t därav, att resolen utgör reaktionsprodukten av bisfenol-A och formaldehyd.

8. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - n a t därav, att novolacken omfattar reaktionsprodukten av en parasubstituerad_fenol och formaldehyd och vari novolacken är lämplig för användning i en framkallarbeläggning för karbon- fritt kopieringspapper.

9. Dispersion framställd medelst förfarandet enligt patentkravet 2.

10. Dispersion framställd medelst förfarandet enligt oatentkravet 7.

11. ll. Distersion framställd medelst förfarandet enligt patentkravet 8.