194921. lajstromszámú szabadalom • Eljárás közel 1:1 formaldehid-karbamid mólarányú karbamid-formaldehid gyanta előállítására
194921 A szokásos karbamid-formaldehid gyanták előállítási eljárása általában két lépésben történik. Karbamidot és formaldehidet semleges vagy enyhén lúgos körülmények között 2:1 vagy ennél nagyobb formaldehid-karbamid mólarányban összekevernek. A keveréket a metilol-karbamidok képződésének biztosítása céljából közel forráspontig melegítik. A visszafolyató hütő alkalmazása mellett történő melegítés után kapott oldat pH-ját 6,5-5,0 értékre állítják be és visszafolyató hütő alkalmazása mellett forralják (90-95°C). A kondenzációt a kívánt kondenzációs fok eléréséig folytatják. A polimerizáció lefolyása az alábbi módszerekkel követhető nyomon: a) Kezdetben hűtés hatására az oldatban fehér szilárd csapadék képződik. b) A polimerizáció előrehaladásával a csapadék-kiválás hőmérséklete csökken, míg egy bizonyos ponton kondenzációs termék szobahőmérsékleten már nem válik ki. A reakciótermék hideg vízben teljesen oldható. c) A polimerizáció folytatásával az oldat viszkozitása emelkedik, a víztükőrképesség csökken és a szirup oldhatatlan irreverzibilis géllé merevedik. A gélképződés bekövetkezte előtt (ez az egyes gyártóktól függően eltérő, kívánt polimerizációs fok) a reakciót oly módon állítják le, hogy a szirupot lúg hozzáadásával enyhén meglúgosítják. A sziruphoz a végső íormaldehid-karbamid mólarány (1,5:1 vagy nagyobb érték) beállításához szükséges mennyiségben karbamidot kevernek, éspedig röviddel a víz eltávolítása céljából végzett vákuumbepárlás előtt vagy azután, vagy pedig a karbamid egy részét előzetesen adják hozzá és a maradék karbamidot a víz vákuumbepárlással történő eltávolítása után adagolják be. Ezután a terméket kb. 20°C-ra hütik és másnap felhasználásra kész. Találmányunk célkitűzése nagyon alacsony szabad formaldehid-tartalmú karbamid-formaldehid gyanta előállítása a gyanta feldolgozása — különösen furnérlemezek és forgácslemezek gyártása — során fellépő egészségügyi ártalmak kiküszöbölése céljából. Az ilyen gyanták felhasználásával készített lemezek nagyon kevés formaldehidet adnak le, és ezáltal a végső felhasználók egészségét nem veszélyeztetik, ugyanakkor a lemezek az ilyen termékekkel szemben támasztott követelményeket teljes mértékben kielégítik. Találmányunk további célkitűzése olyan karbamid-formaldehid gyanta előállítása, amely — a fenti tulajdonságokon kívül — 20°C-on 4 héten át stabilan tárolható, keményedési ideje rövid (ez azt jelenti, hogy reakcióképes), és a forgácslemezek és furnérlemezek gyártásánál a szokásos mennyiségben használható fel. Az irodalomból ismert és általában két lépésben gyártott gyanták esetében a formaldehid-karbamid mólaráriy aránylag magas (1,25 vagy e feletti érték), és a szabad formaldehid-koncentráció is viszonylag nagy. A 2 1 74 80 210 sz. japán közzétételi irat szerint a szabad formaldehid-koncentráció csökkenése céljából a kész karbamid-formaldehid gyantákhoz utólag adagolnak 3-20 tömeg % szerves aminvegyületet. Hasonló eljárást ismertet a Polimery, 18.639-641. (1973) közlemény: itt a kész karbamid-formaldehid gyanták szabad formaldehid-tartalmát például 15 tömeg% m-fenilén-diaminnal 0,06 tömeg%-ra tudták csökkenteni. Ezek az ismert eljárások mind utólagos kezeléseket alkalmaznak a formaldehid-koncentráció csökkentésére. A találmányunk szerinti eljárás során — amikor a karbamidot egyetlen folyamatos műveletben három vagy több részletben adagoljuk be— közvetlenül nagyon alacsony (1,0:1,0 és 1,15:1,0 közötti) formaldehid:karbamid mólarányú és rendkívül alacsony szabad formaldehid-koncentrációjú karbamid-formaldehid gyantákat állítunk elő. A találmányunk szerinti eljárással előállított gyanták nagyon kevés formaldehidet kibocsátó forgácslemezek és furnérlemezek gyártásánál kötőanyagként alkalmazhatók. A találmányunk szerinti eljárás segítségével kiküszöböljük a szokásos karbamid-formaldehid gyanták felhasználásakor fellépő egészségügyi ártalmakat. Az ismert karbamid-formaldehid gyanták alkalmazása során ugyanis a gyantából a furnérlemez és forgácslemez gyártása során nagymennyiségű formaldehid szabadul fel és ez a dolgozók egészségét állandóan károsítja; ugyanakkor a végső felhasználók a gyanta segítségével előállított lemezekből a lakásokban, irodákban stb. felszabaduló nagymennyiségű formaldehidet lélegeznek be. A specifikus reakció-körülmények az előállított gyanta szerkezetét a metilol-csoportok, metilén-kötések, metilén-éterkötések, a molekulatömeg és a molekulatömeg-eloszlás változtatása révén befolyásolják. Ismeretes, hogy monometilol-karbamid és dimetilol-karbamid képződésének az 1,0:1,0 vagy 2:1 formaldehid-karbamid mólarány mellett semleges vagy enyhén lúgos közegben végzett kondenzáció kedvez. Híg savas oldatban a metilol-karbamidok metilol- és amid-csoportjai kondenzációs reakcióba lépnek és metilén-hidakat képeznek. Enyhén savas közegben (pH=4-7) a metilol-csoportok egymással is reakcióba léphetnek metilén-éter kötések kialakítása közben. A karbamid-formaldehid gyanták térhálósítás előtti általános szerkezetét az (I) általános képleten tüntetjük fel. A képletben R jelentése hidrogénatom vagy metilolcsoport, és „n" a polimerizációs fok. Amennyiben R jelentése hidrogénatom, a polimerizációs fok növelése a gyanta vízzel való elegyedőkészségét csökkenti és keményedési idejét növeli. Ezzel szemben amennyiben R jelentése metilolcsoport (-CH2OH), a polimerizációs fok növelése a gyanta vízzel való elegyedőképességét jelentős mértékben javítja, és a kapott gyanta keményedési ideje vi-2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
